文/河北省高速公路邢衡籌建處 陳翔

區(qū)間測速與自動提醒技術(shù)的優(yōu)點

區(qū)間測速即利用車輛經(jīng)過兩個抓拍點的時間，計算區(qū)間內(nèi)車輛行駛的平均速度，來檢測超速違法車輛。自動提醒即通過自動聯(lián)動可變信息標(biāo)志設(shè)備來提醒、警示駕駛員及時糾正錯誤避免事故發(fā)生。近年來，區(qū)間測速已越來越多地被實際應(yīng)用，自動提醒功能是智能化監(jiān)控的一個體現(xiàn)，它的優(yōu)勢與特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

測量的范圍加大，全程無盲點測速。與定點測速相比，由于區(qū)間測速計算的是區(qū)間內(nèi)的平均速度，測量范圍更大，能夠?qū)崿F(xiàn)抓拍、全程無盲點超速檢測。

測速精度高，穩(wěn)定可靠。定點測速受車輛、氣候和元器件漂移等影響，導(dǎo)致系統(tǒng)長時間穩(wěn)定性差。而區(qū)間測速，利用兩個檢測斷面之間的距離，并通過激光測量標(biāo)定，距離誤差幾乎為零；測算時間為兩個抓拍點的時間差，只需保證抓拍點設(shè)備的時間同步即可，因此，測量的準(zhǔn)確性更高，系統(tǒng)長時間穩(wěn)定性為優(yōu)。

“反監(jiān)控”能力強，監(jiān)控效果提升。通過電子地圖等高科技設(shè)備，駕駛員會在單點測速或監(jiān)控點周邊地段剎車減速，經(jīng)過監(jiān)控點后繼續(xù)超速行駛，這類具有反監(jiān)控能力的違法超速車，在區(qū)間測速系統(tǒng)監(jiān)控下將無所遁形。

另外，剎車減速規(guī)避監(jiān)控，很容易造成追尾事故。采用區(qū)間測速后，可間接地減少交通事故的發(fā)生。

說服力強，更容易被理解和接受。區(qū)間測速系統(tǒng)測速原理簡單，精準(zhǔn)度高，更容易被駕駛?cè)私邮?，爭議性較小。

測速效率高。傳統(tǒng)超速抓拍設(shè)備取證系統(tǒng)中，如果出現(xiàn)多輛車將無法采集圖像數(shù)據(jù)。區(qū)間測速提供的是兩個抓拍點針對同一車輛的抓拍圖像，與其他車輛是否出現(xiàn)無關(guān)，一定程度上提高了檢測效率。

信息反饋及時，實用性強。區(qū)間超速自動提醒功能，自動與道路上的可變信息標(biāo)志聯(lián)動，及時提醒超速車輛糾正違法行為，警示其他駕駛?cè)俗⒁饪刂栖囁?。另外，系統(tǒng)還具有語音提醒監(jiān)控人員記錄違章車輛信息、黑名單報警等功能，從而減輕了監(jiān)控人員的工作負(fù)擔(dān)?？傮w來說，實用效果顯著，也提升了監(jiān)控管理中心的監(jiān)管力度和服務(wù)水平。

提高設(shè)備資源利用率。自動提醒功能利用現(xiàn)有的設(shè)備資源和綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)的SOA架構(gòu)特點，在發(fā)布提醒信息時，插播一條信息后，將自動恢復(fù)，完全不影響原來的播放內(nèi)容。

系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用

系統(tǒng)構(gòu)成

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成圖

通過全程信息化綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)（軟件處理模塊，如圖1所示）將高速抓拍子系統(tǒng)與信息發(fā)布子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)聯(lián)動控制。系統(tǒng)的主要組成包括：

硬件組成：?？低旸S-2CD9131-S高速抓拍攝像機(jī)，深圳同鑫TXCMS-DC32-A22超節(jié)能門架式可變信息標(biāo)志；

軟件組成：海康IVMSIVMS智能交通管控平臺，基于WebService的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)/接收模塊，可變情報板CMS通訊服務(wù)軟件，基于SOA架構(gòu)的綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)，Oracle_v3.2.3數(shù)據(jù)庫，MS SQL Server 2008 R2數(shù)據(jù)庫。

邢衡高速公路（衡水段）項目全線架設(shè)22套高速抓拍攝像機(jī)（含攝像機(jī)和車牌識別單元），平均每6.6公里1套。每套高速抓拍攝像機(jī)，配置一套頻閃補光燈，均安裝在道路門架式可變信息標(biāo)志上方（如圖2所示）。

綜合監(jiān)控平臺是結(jié)合該項目的特點進(jìn)行研究定制的監(jiān)控系統(tǒng)，集成了路段上所有機(jī)電設(shè)備和子系統(tǒng)功能，其中，包括區(qū)間測速與自動提醒技術(shù)（如圖3所示）。

圖2 外場設(shè)備

圖3 綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)界面

實現(xiàn)原理及流程

視頻檢測原理。視頻檢測是采用基于運動檢測的車輛檢測方法，其核心原理為自學(xué)習(xí)建立道路背景模型，將當(dāng)前幀圖像與背景模型差分后，得到運動前景像素點，這些運動前景像素得到車輛信息。該方法的優(yōu)劣依賴于背景建模算法的性能。

整個檢測過程分為以下幾個步驟：

由高清攝像抓拍主機(jī)，獲取實時的視頻流。

利用背景差分算法檢測運動前景。首先通過初始多幀視頻圖像的自學(xué)習(xí)建立背景模型，然后差分運算當(dāng)前幀圖像與背景模型，消除背景影響，從而獲取運動目標(biāo)的前景區(qū)域；

根據(jù)背景差分運算中運動目標(biāo)檢測的結(jié)果，有選擇性地更新背景模型并保存。

過濾噪聲并獲取準(zhǔn)確的車輛位置。

運用時空信息、匹配和預(yù)測等算法，準(zhǔn)確跟蹤車輛，得到車輛對象的運動軌跡并保存。

判斷車輛是否到達(dá)觸發(fā)線位置，如是沒有到達(dá)，則進(jìn)行下一幀檢測，如果到達(dá)則發(fā)出觸發(fā)信號。

車輛的抓拍觸發(fā)綜合運用了車牌檢測算法和車輛檢測算法：首先采用車牌檢測算法，當(dāng)車輛到達(dá)觸發(fā)線時，若系統(tǒng)檢測到圖像中存在車牌，則觸發(fā)抓拍，并進(jìn)行車牌識別；若系統(tǒng)無法檢測到車牌，將啟用車輛檢測算法，若運動對象與系統(tǒng)內(nèi)建立的車輛模型相匹配，則觸發(fā)抓拍，并記錄為無牌車輛（如圖4所示）。

區(qū)間測速原理。設(shè)檢測區(qū)間起始點為A和結(jié)束點為B，根據(jù)樁號預(yù)先計算AB間的區(qū)間距離，由A、B兩點的抓拍及識別系統(tǒng)，檢測、識別過往車輛，并將通過兩點的時間、識別結(jié)果及全景圖片發(fā)回監(jiān)控平臺，計算同一車輛由A點到B點的時間差，用距離除以時間獲得車輛的平均速度（如圖5所示）。

自動提醒功能。當(dāng)系統(tǒng)檢測到超速違法行為時，預(yù)估車輛到達(dá)下一個信息發(fā)布設(shè)備的時間，并自動向該信息發(fā)布設(shè)備插入臨時任務(wù)，提醒該車輛已被檢測到超速行駛，及時糾正，警示其他車輛注意控制車速，并將信息發(fā)布設(shè)備自動恢復(fù)至原始狀態(tài)。功能實現(xiàn)難點包括對大量過車數(shù)據(jù)的管理、分析、計算、統(tǒng)計和對信息發(fā)布設(shè)備的精確控制。

實際測試中，過往的車輛數(shù)量非常龐大，為了提高效率，將數(shù)據(jù)分為歷史過車數(shù)據(jù)和當(dāng)日過車數(shù)據(jù)，并分別統(tǒng)計查詢。

圖4 車輛抓拍觸發(fā)原理示意圖

圖5 區(qū)間測速原理圖

由于區(qū)間測速須計算分析每條數(shù)據(jù)，但超速車輛的出現(xiàn)又較為偶然，頻繁查詢數(shù)據(jù)庫會影響系統(tǒng)的工作效率，甚至影響其他功能模塊。因此，在軟件中采用臨時數(shù)據(jù)能較好地解決此問題。另外，考慮到漏拍的可能性，在排除無效數(shù)據(jù)的同時，還應(yīng)及時清理已過時的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的及時更新。

提醒信息下發(fā)預(yù)估時間，由下一區(qū)間的距離除以當(dāng)前區(qū)間的平均速度計算得出。提醒信息下發(fā)時，應(yīng)先保存信息發(fā)布設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，制定臨時插播任務(wù)，待提醒信息到達(dá)終止時間時，恢復(fù)設(shè)備至原來狀態(tài)。

顯示狀態(tài)下，超速車輛并不會大量集中出現(xiàn)，預(yù)估時間也不可能完全準(zhǔn)確無誤，所以保守采用30s的提醒持續(xù)時間，若期間有新的超速違章發(fā)生，則用新的提醒信息代替并更新定時器。

系統(tǒng)實現(xiàn)流程。整個實現(xiàn)流程可分為以下幾個步驟（如圖6所示)：

對路段上的所有高清卡口抓拍點進(jìn)行編號，區(qū)分左右線；

實時抓拍提取過往車輛信息，并將實時數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳至卡口管理平臺和綜合監(jiān)控平臺；

圖6 區(qū)間測速與自動提醒流程圖

綜合監(jiān)控平臺每接收一條數(shù)據(jù)，統(tǒng)計實時過往車輛流量，并通過數(shù)據(jù)庫查詢分析計算該車輛是否超速違法；

若已超速違法，則計算預(yù)計到達(dá)下一個信息發(fā)布設(shè)備的時間，并制定可變情報板定時任務(wù)發(fā)布，提醒違法車輛；

超速提醒信息下發(fā)持續(xù)一定時間后（30s至60s），自動將信息發(fā)布設(shè)備恢復(fù)至常態(tài)運行狀態(tài)；

將超速車輛信息（抓拍圖片、車牌號、過車時間、區(qū)間位置名稱、區(qū)間速度、超速百分比、車型、車身顏色等）存入違章車輛查詢表，對比黑名單，并分析統(tǒng)計。

系統(tǒng)可靠性要求

為使系統(tǒng)的判別、計算、命令下發(fā)更加準(zhǔn)確、可靠，必須注意以下幾點：

車牌識別率的保證。為使區(qū)間測速達(dá)到最大的效用，對通過該區(qū)間的車輛，在號牌完整、清晰、安裝規(guī)范，且無遮擋、無污損的情況下，號牌識別準(zhǔn)確率越高，區(qū)間內(nèi)的有效測速越高。

系統(tǒng)時間同步的保證。測量區(qū)間平均速度的準(zhǔn)確性在于過車時間的準(zhǔn)確性，因此，整個系統(tǒng)運行時間的同步是保證系統(tǒng)準(zhǔn)確性、可靠性的關(guān)鍵。

系統(tǒng)通訊的保證。各個采集點的數(shù)據(jù)傳輸必須依靠網(wǎng)絡(luò)，所以設(shè)備通訊的穩(wěn)定可靠是保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)必不可少的條件。

結(jié)語

通過將全程區(qū)間測速與自動提醒技術(shù)在邢衡高速（衡水段）的實施應(yīng)用，得出該技術(shù)能夠?qū)Ω咚俟烦龠`法車輛起到良好的提醒警示作用，同時也減輕了監(jiān)控負(fù)擔(dān)，具有較好的應(yīng)用價值。通過實際測試驗證了該技術(shù)的及時性和有效性。但在超速車輛大量集中出現(xiàn)時，自動提醒信息會長時間占用信息發(fā)布設(shè)備，考慮到這種可能性很小，本文暫且忽略此種情況，今后將通過優(yōu)先級的控制加以改進(jìn)，尤其在應(yīng)急事件發(fā)生時，應(yīng)暫停自動提醒功能。