基于視頻識別+輪軸檢測技術(shù)的高速公路摩托車闖入預(yù)警系統(tǒng)

摘要：文章介紹了一種基于視頻識別+輪軸檢測技術(shù)的摩托車闖入預(yù)警系統(tǒng)，其檢測準(zhǔn)確性高，具備聲、光、文字警示驅(qū)離信息，還可實現(xiàn)視頻證據(jù)留存取證，能夠化解運營管理風(fēng)險，確保高速公路行車安全。

關(guān)鍵詞：視頻識別；輪軸檢測；摩托車；闖入預(yù)警

中圖分類號：U491.5+4 A 53 175 3

0 引言

近年來，摩托車闖入高速公路的情況不斷增多。這類車輛排量大、速度快，收費站工作人員很難及時發(fā)現(xiàn)、勸阻。如何警示、提醒并驅(qū)離這類車輛駛?cè)敫咚俟?，確保高速公路行車安全，是高速公路運營管理的一個難點和痛點。

1 背景及現(xiàn)狀分析

1.1 地方出臺法規(guī)，禁止摩托車等車輛通行高速公路

近年來，廣西、河南、浙江等省區(qū)相繼出臺相關(guān)地方性法規(guī)，禁止摩托車通行高速公路?！稄V西壯族自治區(qū)高速公路管理辦法》第35條指出：“禁止行人、非機動車、拖拉機、摩托車、電瓶車、全掛車、教練車、實習(xí)車、輪式專用機械（高速公路養(yǎng)護車輛除外）以及設(shè)計最大時速低于70 km的機動車進入高速公路”。因此，禁止摩托車駛?cè)敫咚俟肥怯蟹梢赖摹?/p>

1.2 收費站的應(yīng)對措施及存在的弊端

為應(yīng)對摩托車闖入高速公路情況，收費站常用的措施有：（1）加長車道電動欄桿臂，把車道通行空隙減少到最小，達到阻止摩托車闖入目的；（2）車道旁擺放隔離錐桶、水馬，設(shè)置“路障”，從而阻礙摩托車通行；（3）收費人員通過人工觀測，發(fā)現(xiàn)摩托車闖入后通過人工喊話方式進行勸離。

但這些方式存在一定的弊端：（1）欄桿臂加長后欄桿重量增大，導(dǎo)致電機受力大、磨損大，欄桿機故障率高、壽命縮短，也容易發(fā)生砸車事件；（2）在車道旁擺放錐桶、水馬隔離設(shè)施，致使收費現(xiàn)場環(huán)境、秩序凸顯凌亂，影響站容站貌；（3）人工喊話音量小，易受收費島汽車噪聲影響，摩托車司機不一定聽見，勸返效率不高。

2 業(yè)務(wù)需求

針對摩托車闖入高速公路的情況，高速公路運營管理單位需要一種智能、自動、可靠性高的預(yù)警驅(qū)離系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)的三個關(guān)鍵性技術(shù)要求

2.1.1 摩托車闖入檢測準(zhǔn)確性要高

對摩托車、電動車闖入高速公路的檢測及觸發(fā)預(yù)警，目前有兩種實現(xiàn)方式：

（1）通過視頻識別技術(shù)來實現(xiàn)。即在收費島外廣場安裝廣場攝像機，利用視頻識別技術(shù)來捕獲摩托車的闖入。這種觸發(fā)方式的優(yōu)點是施工工藝簡單，維護方便，缺點是響應(yīng)不及時、視頻捕獲準(zhǔn)確性不高，誤報、漏報情況高。

（2）通過輪軸識別檢測技術(shù)來實現(xiàn)。即在收費島外廣場路面安裝摩托車輪軸識別傳感器，當(dāng)輪軸傳感器被摩托車碾壓到時，即觸發(fā)預(yù)警系統(tǒng)。這種觸發(fā)方式的優(yōu)點是準(zhǔn)確性、及時性高，缺點是需要開挖路面安裝輪軸識別器，施工稍復(fù)雜。

鑒于視頻識別技術(shù)與輪軸檢測技術(shù)的優(yōu)缺點，本文設(shè)計一種基于視頻識別+輪軸檢測技術(shù)，智能化、可靠性高的高速公路摩托車電動車闖入預(yù)警系統(tǒng)。

2.1.2 系統(tǒng)具備聲、光、文字警示驅(qū)離信息

該系統(tǒng)在檢測到摩托車闖入時，可對異常事件進行信息屏文字提示、聲光報警提示、語音播報驅(qū)離警示。

2.1.3 實現(xiàn)視頻證據(jù)留存取證

前端監(jiān)測系統(tǒng)在識別摩托車闖入后，可對異常事件進行抓拍、錄像保存，以便后續(xù)進行針對性的管理。

3 系統(tǒng)設(shè)計與組成

該預(yù)警系統(tǒng)通過視頻智能分析識別算法+摩托車輪軸檢測技術(shù)，對進入高速公路的摩托車進行智能識別檢測，通過系統(tǒng)的顯示屏、聲光報警、語音提示進行警示。系統(tǒng)由三部分組成：前端子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、后端管理子系統(tǒng)。如下頁圖1所示。

3.1 前端子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)完成前端數(shù)據(jù)的采集、分析、處理、上傳，主要由廣場球機、摩托車輪軸檢測器、信息屏、聲光報警器、智能音柱、接入控制卡等相關(guān)組件構(gòu)成。

3.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)、圖片、視頻的傳輸與交換。利用收費島現(xiàn)有的視頻專網(wǎng)進行傳輸。

3.3 后端管理子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、預(yù)警處理、視頻事件存儲等，由平臺軟件、服務(wù)器、存儲系統(tǒng)組成。

基于視頻識別+輪軸檢測技術(shù)的高速公路摩托車闖入預(yù)警系統(tǒng)/覃東明

3.4 技術(shù)架構(gòu)

預(yù)警系統(tǒng)解決方案涉及前端設(shè)備、數(shù)據(jù)、解析、應(yīng)用等多個層面，提供基礎(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、平臺服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)等能力。

應(yīng)用服務(wù)層：綜合運用數(shù)據(jù)、物聯(lián)等基礎(chǔ)服務(wù)，構(gòu)建多種業(yè)務(wù)向的智能應(yīng)用，包括預(yù)警信息展示、預(yù)警及處置、警示信息下發(fā)等，服務(wù)于用戶的各種業(yè)務(wù)需求。

平臺服務(wù)層：平臺可提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)、視頻基礎(chǔ)服

務(wù)、通用服務(wù)，通過標(biāo)準(zhǔn)接口，為上層應(yīng)用提供靈活調(diào)用。數(shù)據(jù)分析服務(wù)實現(xiàn)事件相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。視頻基礎(chǔ)服務(wù)包括視頻預(yù)覽、云臺控制、錄像下載等。

數(shù)據(jù)服務(wù)層：主要匯聚感知數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行清洗、挖掘、分析、統(tǒng)計，為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。

基礎(chǔ)服務(wù)層：提供底層基礎(chǔ)服務(wù)，包括計算設(shè)備、存儲設(shè)備、物聯(lián)設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施，為上層服務(wù)和應(yīng)用建設(shè)采集和儲備資源。

4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

4.1 前端子系統(tǒng)

4.1.1 高清廣場抓拍單元

前端攝像機采用全景智能球機。設(shè)備提供精準(zhǔn)偵測、報警、聯(lián)動、跟蹤服務(wù)，支持入侵越界偵測、進入?yún)^(qū)域與離開區(qū)域等智能事件檢測。當(dāng)檢測圖像識別到摩托車駛?cè)敫咚俟?，越過預(yù)警線則判定非法誤闖，觸發(fā)報警，收費廣場攝像機自動抓拍保存視頻，同時將報警信息上傳至管理中心［1］。

4.1.2 輪軸檢測單元

在收費站前安裝摩托車輪軸檢測器。當(dāng)輪軸識別器被摩托車碾壓后，觸發(fā)預(yù)警，同時預(yù)警系統(tǒng)自動將報警信息上傳至管理中心。

4.1.3 情報板顯示單元

安裝情報板。系統(tǒng)檢測到摩托車闖入后，觸發(fā)情報板顯示單元，并自動顯示“禁止摩托車駛?cè)?，請立即駛離”的文字信息。

4.1.4 廣播播報單元

安裝智能音柱設(shè)備。系統(tǒng)檢測到摩托車闖入后，廣播系統(tǒng)觸發(fā)，自動播放“禁止摩托車駛?cè)耄埩⒓瘩傠x”的提示音。

4.1.5 聲光警示單元

安裝聲光警示設(shè)備。系統(tǒng)檢測到摩托車闖入后，聲光警示設(shè)備發(fā)出聲光報警提示。

4.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

4.2.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬

接入控制器與平臺之間采用光纖傳輸，防止由于通信時延、擁塞造成預(yù)警無法實時傳輸。傳輸網(wǎng)絡(luò)依托于現(xiàn)有的視頻專網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量滿足以下要求［2］：（1）網(wǎng)絡(luò)時延上限值為400 ms；（2）時延抖動上限值為50 ms；（3）丟包率上限值為1×10-3；（4）包誤差率上限值為1×10-4。

4.2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸對接要求

設(shè)備對接前需要提供對應(yīng)的IP地址，包括球機、工控機、終端服務(wù)器、平臺，做好相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)測試，確保網(wǎng)絡(luò)的暢通。

4.2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計方法

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計采用模塊化方法，首先保證不同功能子系統(tǒng)之間可正常通信工作，然后確定功能子系統(tǒng)之間的對接，或者與后端管理系統(tǒng)的對接。最終形成總體的網(wǎng)絡(luò)傳輸框架，保障網(wǎng)絡(luò)傳輸整體與局部均可正常穩(wěn)定工作。

4.3 后端管理子系統(tǒng)

后端管理子系統(tǒng)由監(jiān)控中心、顯示及控制設(shè)備、服務(wù)器、軟件等部分組成。后端管理系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的匯總，并對數(shù)據(jù)資源進行分析和應(yīng)用，完成預(yù)警信息展示和檢索查詢，見表1。

5 系統(tǒng)亮點與價值

5.1 可靠性、準(zhǔn)確性高，實現(xiàn)實時動態(tài)、自動監(jiān)測

該系統(tǒng)實現(xiàn)對摩托車闖入高速公路事件的全天候監(jiān)測預(yù)警，采取視頻識別+輪軸檢測觸發(fā)，檢測的準(zhǔn)確性大大提高，有效減少闖入事件的誤報、漏報，音柱、報警燈、信息屏能夠在較遠(yuǎn)距離實現(xiàn)對摩托車駕駛?cè)颂崾?。這種遠(yuǎn)近結(jié)合的多重警示系統(tǒng)，能夠較好地起到警示、驅(qū)離的作用。

5.2 中心便捷管控

前端設(shè)備與管理中心平臺與采用網(wǎng)絡(luò)連接，能夠及時接收前端發(fā)來的預(yù)警信息并實時展示，為及時管控、處理、決策提供支撐。

6 結(jié)語

這種基于視頻識別+輪軸檢測技術(shù)的高速公路摩托車闖入預(yù)警系統(tǒng)，可靠地實現(xiàn)了對摩托車闖入高速公路事件的智能檢測及提前預(yù)警，減少人工勸返勞動強度，化解高速公路運營管理風(fēng)險，確保高速公路行車安全。由于系統(tǒng)由多個不同廠家模塊組成，其兼容性還需融合，在實際應(yīng)用中還需進一步完善。

參考文獻

［1］徐 慧，季建波，藍(lán) 巍，等.非機動車及行人誤闖高速公路報警系統(tǒng)在收費站的應(yīng)用［J］.交通世界，2014（5）：154-155.

［2］鐘學(xué)才.基于AI技術(shù)的高速公路行人誤闖預(yù)警系統(tǒng)［J］.中國交通信息化，2022（7）：119-122.

收稿日期：2022-12-20