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

關(guān)鍵詞：視頻識(shí)別；輪軸檢測(cè)；摩托車；闖入預(yù)警

中圖分類號(hào)：U491.5+4 A 53 175 3

0 引言

近年來(lái)，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(fèi)站工作人員很難及時(shí)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(yùn)營(yíng)管理的一個(gè)難點(diǎn)和痛點(diǎn)。

1 背景及現(xiàn)狀分析

1.1 地方出臺(tái)法規(guī)，禁止摩托車等車輛通行高速公路

近年來(lái)，廣西、河南、浙江等省區(qū)相繼出臺(tái)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(jī)動(dòng)車、拖拉機(jī)、摩托車、電瓶車、全掛車、教練車、實(shí)習(xí)車、輪式專用機(jī)械（高速公路養(yǎng)護(hù)車輛除外）以及設(shè)計(jì)最大時(shí)速低于70 km的機(jī)動(dòng)車進(jìn)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(fèi)站的應(yīng)對(duì)措施及存在的弊端

為應(yīng)對(duì)摩托車闖入高速公路情況，收費(fèi)站常用的措施有：（1）加長(zhǎng)車道電動(dòng)欄桿臂，把車道通行空隙減少到最小，達(dá)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(fèi)人員通過(guò)人工觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)摩托車闖入后通過(guò)人工喊話方式進(jìn)行勸離。

但這些方式存在一定的弊端：（1）欄桿臂加長(zhǎng)后欄桿重量增大，導(dǎo)致電機(jī)受力大、磨損大，欄桿機(jī)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(fèi)現(xiàn)場(chǎng)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(fèi)島汽車噪聲影響，摩托車司機(jī)不一定聽(tīng)見(jiàn)，勸返效率不高。

2 業(yè)務(wù)需求

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

2.1 系統(tǒng)的三個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)要求

2.1.1 摩托車闖入檢測(cè)準(zhǔn)確性要高

對(duì)摩托車、電動(dòng)車闖入高速公路的檢測(cè)及觸發(fā)預(yù)警，目前有兩種實(shí)現(xiàn)方式：

（1）通過(guò)視頻識(shí)別技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。即在收費(fèi)島外廣場(chǎng)安裝廣場(chǎng)攝像機(jī)，利用視頻識(shí)別技術(shù)來(lái)捕獲摩托車的闖入。這種觸發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，缺點(diǎn)是響應(yīng)不及時(shí)、視頻捕獲準(zhǔn)確性不高，誤報(bào)、漏報(bào)情況高。

（2）通過(guò)輪軸識(shí)別檢測(cè)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。即在收費(fèi)島外廣場(chǎng)路面安裝摩托車輪軸識(shí)別傳感器，當(dāng)輪軸傳感器被摩托車碾壓到時(shí)，即觸發(fā)預(yù)警系統(tǒng)。這種觸發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確性、及時(shí)性高，缺點(diǎn)是需要開(kāi)挖路面安裝輪軸識(shí)別器，施工稍復(fù)雜。

鑒于視頻識(shí)別技術(shù)與輪軸檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)一種基于視頻識(shí)別+輪軸檢測(cè)技術(shù)，智能化、可靠性高的高速公路摩托車電動(dòng)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(cè)到摩托車闖入時(shí)，可對(duì)異常事件進(jìn)行信息屏文字提示、聲光報(bào)警提示、語(yǔ)音播報(bào)驅(qū)離警示。

2.1.3 實(shí)現(xiàn)視頻證據(jù)留存取證

前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在識(shí)別摩托車闖入后，可對(duì)異常事件進(jìn)行抓拍、錄像保存，以便后續(xù)進(jìn)行針對(duì)性的管理。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組成

該預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)視頻智能分析識(shí)別算法+摩托車輪軸檢測(cè)技術(shù)，對(duì)進(jìn)入高速公路的摩托車進(jìn)行智能識(shí)別檢測(cè)，通過(guò)系統(tǒng)的顯示屏、聲光報(bào)警、語(yǔ)音提示進(jìn)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(yè)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(chǎng)球機(jī)、摩托車輪軸檢測(cè)器、信息屏、聲光報(bào)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(fèi)島現(xiàn)有的視頻專網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

3.3 后端管理子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、預(yù)警處理、視頻事件存儲(chǔ)等，由平臺(tái)軟件、服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)組成。

基于視頻識(shí)別+輪軸檢測(cè)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(gè)層面，提供基礎(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、平臺(tái)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)等能力。

應(yīng)用服務(wù)層：綜合運(yùn)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(tái)服務(wù)層：平臺(tái)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(guò)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(shí)現(xiàn)事件相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。視頻基礎(chǔ)服務(wù)包括視頻預(yù)覽、云臺(tái)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、挖掘、分析、統(tǒng)計(jì)，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(jì)算設(shè)備、存儲(chǔ)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(chǔ)備資源。

4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 前端子系統(tǒng)

4.1.1 高清廣場(chǎng)抓拍單元

前端攝像機(jī)采用全景智能球機(jī)。設(shè)備提供精準(zhǔn)偵測(cè)、報(bào)警、聯(lián)動(dòng)、跟蹤服務(wù)，支持入侵越界偵測(cè)、進(jìn)入?yún)^(qū)域與離開(kāi)區(qū)域等智能事件檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)圖像識(shí)別到摩托車駛?cè)敫咚俟?，越過(guò)預(yù)警線則判定非法誤闖，觸發(fā)報(bào)警，收費(fèi)廣場(chǎng)攝像機(jī)自動(dòng)抓拍保存視頻，同時(shí)將報(bào)警信息上傳至管理中心［1］。

4.1.2 輪軸檢測(cè)單元

在收費(fèi)站前安裝摩托車輪軸檢測(cè)器。當(dāng)輪軸識(shí)別器被摩托車碾壓后，觸發(fā)預(yù)警，同時(shí)預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)將報(bào)警信息上傳至管理中心。

4.1.3 情報(bào)板顯示單元

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

4.1.4 廣播播報(bào)單元

安裝智能音柱設(shè)備。系統(tǒng)檢測(cè)到摩托車闖入后，廣播系統(tǒng)觸發(fā)，自動(dòng)播放“禁止摩托車駛?cè)?，?qǐng)立即駛離”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(cè)到摩托車闖入后，聲光警示設(shè)備發(fā)出聲光報(bào)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(tái)之間采用光纖傳輸，防止由于通信時(shí)延、擁塞造成預(yù)警無(wú)法實(shí)時(shí)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(shí)延上限值為400 ms；（2）時(shí)延抖動(dòng)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(duì)接要求

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

4.2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)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(duì)接，或者與后端管理系統(tǒng)的對(duì)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的匯總，并對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分析和應(yīng)用，完成預(yù)警信息展示和檢索查詢，見(jiàn)表1。

5 系統(tǒng)亮點(diǎn)與價(jià)值

5.1 可靠性、準(zhǔn)確性高，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)摩托車闖入高速公路事件的全天候監(jiān)測(cè)預(yù)警，采取視頻識(shí)別+輪軸檢測(cè)觸發(fā)，檢測(cè)的準(zhǔn)確性大大提高，有效減少闖入事件的誤報(bào)、漏報(bào)，音柱、報(bào)警燈、信息屏能夠在較遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)對(duì)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(tái)與采用網(wǎng)絡(luò)連接，能夠及時(shí)接收前端發(fā)來(lái)的預(yù)警信息并實(shí)時(shí)展示，為及時(shí)管控、處理、決策提供支撐。

6 結(jié)語(yǔ)

這種基于視頻識(shí)別+輪軸檢測(cè)技術(shù)的高速公路摩托車闖入預(yù)警系統(tǒng)，可靠地實(shí)現(xiàn)了對(duì)摩托車闖入高速公路事件的智能檢測(cè)及提前預(yù)警，減少人工勸返勞動(dòng)強(qiáng)度，化解高速公路運(yùn)營(yíng)管理風(fēng)險(xiǎn)，確保高速公路行車安全。由于系統(tǒng)由多個(gè)不同廠家模塊組成，其兼容性還需融合，在實(shí)際應(yīng)用中還需進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

［1］徐 慧，季建波，藍(lán) 巍，等.非機(jī)動(dòng)車及行人誤闖高速公路報(bào)警系統(tǒng)在收費(fèi)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(guó)交通信息化，2022（7）：119-122.

收稿日期：2022-12-20