基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通檢測(cè)與應(yīng)急管理系統(tǒng)

1、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通檢測(cè)與應(yīng)急治理系統(tǒng)上海博超聯(lián)石智能科技晉勝國(guó)傅福林摘要：本文從物聯(lián)網(wǎng)和智能交通建設(shè)的實(shí)際現(xiàn)狀出發(fā),在對(duì)交通事件智能檢測(cè)分析和應(yīng)急治理決策技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究的根底上,提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的交通智能檢測(cè)與應(yīng)急治理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)及子系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)思路,為新形勢(shì)下城市智能交通與應(yīng)急治理系統(tǒng)的理論研究提供了新思路、新技術(shù)、新方法,對(duì)于交通智能化和智慧城市建設(shè)都具有重要的實(shí)踐意義.關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)智能交通事件檢測(cè)應(yīng)急治理1概述隨著城市化進(jìn)程不斷深入,城市人口和車(chē)輛迅速增多,汽車(chē)保有量逐年增長(zhǎng),道路擁擠、交通不暢、環(huán)境污染、事故頻發(fā),因此,開(kāi)展智能交通系統(tǒng)理論研究和技術(shù)創(chuàng)新,對(duì)于解決城市交通平安

2、、交通堵塞及環(huán)境污染等問(wèn)題,最大限度地滿足老百姓交通出行需要,提升人民群眾生活質(zhì)量顯得十分迫切.研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)交通事件進(jìn)行智能檢測(cè),并對(duì)檢查到的各種數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行有效治理,可以有效地縮短事件發(fā)現(xiàn)、響應(yīng)和去除所花費(fèi)的時(shí)間,大大提升事件的處理效率.越快對(duì)事件進(jìn)行處理,就越能減少交通事件所造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失；越能改善與事件有關(guān)的當(dāng)事人、事件的處理人以及相關(guān)道路使用者的平安性；越能有效地使用各種應(yīng)急資源,提升治理部門(mén)的工作效率.智能化的交通事件治理不僅可以減少事件所持續(xù)的時(shí)間、縮短事件所造成的延誤、降低偶發(fā)性交通擁堵的程度,從而有效地預(yù)防二次事件的發(fā)生；而且可以通過(guò)發(fā)布內(nèi)容更豐富的出

3、行者信息來(lái)節(jié)省駕駛?cè)藛T的運(yùn)行費(fèi)用,從而更高效靈活地使用人力和道路設(shè)施.因此,研究新形勢(shì)下基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通事件自動(dòng)檢測(cè)與應(yīng)急治理的新技術(shù)、新思路、新方法,不僅可以提升道路交通治理的智能化水平,促進(jìn)道路交通的應(yīng)急救援治理工作上一個(gè)新臺(tái)階,而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.2關(guān)鍵技術(shù)2.1 車(chē)牌識(shí)別技術(shù)車(chē)牌識(shí)別算法采用高度模塊化的設(shè)計(jì),根據(jù)車(chē)牌識(shí)別過(guò)程所包含的環(huán)節(jié)進(jìn)行劃分,一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊,這些模塊既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系,它們共同作用實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)牌的準(zhǔn)確識(shí)別.一般包括：車(chē)輛的檢測(cè)和跟蹤：主要是對(duì)視頻流進(jìn)行圖像分析,根據(jù)圖像中車(chē)輛的位置,實(shí)現(xiàn)對(duì)其中的車(chē)輛進(jìn)行跟蹤,當(dāng)車(chē)輛在最正確位置時(shí),抓拍

4、車(chē)輛的特寫(xiě)圖片.而對(duì)車(chē)輛的跟蹤是為了更好地克服來(lái)自外界的各種干擾,使識(shí)別的結(jié)果更加合理.車(chē)牌的定位：車(chē)牌定位對(duì)后續(xù)環(huán)節(jié)顯得十分重要,因此它是車(chē)牌識(shí)別的根底,車(chē)牌定位的準(zhǔn)確性直接影響到整體系統(tǒng)的性能.本系統(tǒng)引進(jìn)的車(chē)牌定位算法是一種完全基于學(xué)習(xí)的、多種特征融合的新算法,由于它摒棄了傳統(tǒng)的算法思路,因此特別適用于各種復(fù)雜的場(chǎng)景以及拍攝角度.車(chē)牌的矯正和精確定位：考慮到受現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的影響,攝像機(jī)的安裝角度會(huì)受到一定的限制,抓拍到的車(chē)牌會(huì)出現(xiàn)一定程度的傾斜.需要對(duì)車(chē)牌圖像進(jìn)行矯正處理,以提升車(chē)牌圖像的質(zhì)量,也是為后續(xù)對(duì)車(chē)牌進(jìn)行切分和識(shí)別做準(zhǔn)備工作.我們采用通過(guò)精心設(shè)計(jì)的圖像快速處理濾波器,對(duì)圖像中車(chē)牌

5、的整體信息進(jìn)行快速處理,不僅可以預(yù)防因局部噪聲所帶來(lái)的影響,而且通過(guò)在算法中對(duì)多個(gè)中間結(jié)果進(jìn)行比較分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)牌的精確定位,以減少非車(chē)牌區(qū)域所造成的影響.車(chē)牌的切分：車(chē)牌的切分是根據(jù)車(chē)牌上文字的顏色、灰度、邊緣分布等一系列特征來(lái)設(shè)計(jì)切分算法.該算法不僅可以有效抑制車(chē)牌周?chē)渌肼暤挠绊?而且可以容忍車(chē)牌有一定程度的傾斜,特別是針對(duì)車(chē)牌圖像噪聲較大的應(yīng)用,比方移動(dòng)式稽查車(chē)牌識(shí)別,這一算法更具有明顯的優(yōu)勢(shì).車(chē)牌的識(shí)別：為了更有效地提升字符識(shí)別的正確率,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了多個(gè)識(shí)別模型,多個(gè)識(shí)別模型相結(jié)合形成一種層次化的字符識(shí)別算法.同時(shí),為了盡可能地保存圖像信息,在對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別之前,先使用一些智能算法

6、對(duì)字符圖像做一些預(yù)處理,一方面可以提升圖像的質(zhì)量,同時(shí)也可以保證相似字符更好區(qū)分,提升字符的識(shí)別率.車(chē)牌識(shí)別結(jié)果的決策：所謂識(shí)別結(jié)果的決策,就是根據(jù)車(chē)牌的歷史記錄,當(dāng)一輛車(chē)經(jīng)過(guò)視野時(shí),對(duì)識(shí)別到的結(jié)果進(jìn)行智能化的比擬分析,并作出決策.這種比擬分析決策可以通過(guò)計(jì)算觀測(cè)幀數(shù),判斷識(shí)別結(jié)果、軌跡、速度等的穩(wěn)定性,估算平均可信度、相似度等幾方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),最后決定是繼續(xù)跟蹤該車(chē)、輸出識(shí)別結(jié)果還是拒絕該結(jié)果.這種方法不同于傳統(tǒng)的基于單幅圖像的識(shí)別算法,它綜合利用了所有幀的信息,減少了偶然性,大大提升了識(shí)別率,使識(shí)別結(jié)果更加正確、可靠.車(chē)牌的跟蹤：車(chē)牌跟蹤基于各種歷史信息數(shù)據(jù)庫(kù)以及運(yùn)動(dòng)模型和更新模型實(shí)現(xiàn)的

7、.歷史信息數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄了車(chē)輛行駛過(guò)程中每一幀所包含的該車(chē)車(chē)牌的位置信息、外觀信息、識(shí)別結(jié)果、可信度等信息.運(yùn)動(dòng)模型、更新模型由于具有一定的容錯(cuò)水平,因此可以保證那些短時(shí)間被遮擋或者瞬間比擬模糊的車(chē)牌仍能夠被正確地跟蹤和預(yù)測(cè),并在最終只輸出一個(gè)識(shí)別結(jié)果.下列圖1為車(chē)牌識(shí)別的工作流程圖:一視頻輸入車(chē)輛檢測(cè)跟蹤kk_一車(chē)牌定位一【車(chē)髀僻正精確定位:車(chē)牌切分:在城學(xué)習(xí)一車(chē)羯步別：一識(shí)前翁果斷策卜結(jié)果輸出治理圖1智能交通車(chē)牌識(shí)別工作流程圖2.2 交通事件應(yīng)急治理與決策技術(shù)一般地,交通事件應(yīng)急治理是指借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等現(xiàn)代最新技術(shù),根據(jù)交通事件應(yīng)急指揮流程,來(lái)建立一套智能交通應(yīng)急治理決策系統(tǒng),以實(shí)

8、現(xiàn)人、制度、機(jī)械和技術(shù)等各種資源的有機(jī)整合和相互協(xié)調(diào),通過(guò)有效地減少交通事件的碰撞程度、持續(xù)時(shí)間等指標(biāo),來(lái)提升相關(guān)人員如：事件受害者、司乘人員、事件響應(yīng)者等的安全水平.通過(guò)該系統(tǒng)還可以縮短發(fā)現(xiàn)和查證一起事件所需的時(shí)間,通過(guò)適當(dāng)響應(yīng),即可實(shí)現(xiàn)提升事件操作效率,保證事件平安程度,最終平安去除事件現(xiàn)場(chǎng)的目標(biāo).概括地,智能交通應(yīng)急治理決策系統(tǒng)應(yīng)涵蓋以下幾個(gè)根本流程：首先是對(duì)事件進(jìn)行檢測(cè),然后是對(duì)事件進(jìn)行辨識(shí),針對(duì)不同的事件作出決策,提出應(yīng)急方案,并立即實(shí)施方案,同時(shí)發(fā)布事件信息,最后還要對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)估,評(píng)估結(jié)果存放到應(yīng)急治理知識(shí)庫(kù)中.智能交通應(yīng)急治理決策系統(tǒng)主要流程如下列圖2所示：效果評(píng)佶知識(shí)庫(kù)圖

9、2智能交通應(yīng)急治理決策系統(tǒng)事件檢測(cè)：智能交通檢測(cè)技術(shù)需要解決高檢測(cè)率事件檢測(cè)算法的高靈敏度與高誤報(bào)率的矛盾,檢測(cè)率、誤報(bào)率與平均檢測(cè)時(shí)間之間的矛盾.檢測(cè)的準(zhǔn)確率與所采用的自動(dòng)檢測(cè)算法有著密切的關(guān)系.因此,要提升檢測(cè)的準(zhǔn)確率,除了提升硬件檢測(cè)精度外,關(guān)鍵要對(duì)檢測(cè)算法進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì).事件檢測(cè)算法的設(shè)計(jì)十分重要,它不僅關(guān)系到能否最大限度地發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)硬件局部的作用,特別是對(duì)事故的處理也顯得非常地重要.比方：事故發(fā)生后所需的快速檢測(cè),事故發(fā)生后采取交通限制措施,對(duì)事故進(jìn)行快速處理,以預(yù)防二次事故的發(fā)生,有效降低事故帶來(lái)的損失等,都和事件檢測(cè)算法設(shè)計(jì)有著直接的關(guān)系.下列圖3為智能交通事件檢測(cè)的關(guān)鍵流程：國(guó)

10、像分析圖3智能交通事件檢測(cè)流程事件辨識(shí)：一旦事件檢測(cè)模塊檢測(cè)到已發(fā)生或?qū)l(fā)生的交通事件后,系統(tǒng)會(huì)將與此事件相關(guān)的原始信息、事件發(fā)生地的環(huán)境信息、四周的交通信息進(jìn)行匯總,進(jìn)入到事件分析模塊,進(jìn)行事件辨識(shí)包括過(guò)濾、比對(duì)分析等.實(shí)際上系統(tǒng)在內(nèi)部,一方面會(huì)根據(jù)事件的類(lèi)型、事件的嚴(yán)重程度、導(dǎo)致事件發(fā)生的原因等因素來(lái)進(jìn)行事件辨識(shí),更進(jìn)一步,它還會(huì)通過(guò)對(duì)事件所導(dǎo)致的瓶頸處通行水平的下降程度、事件可能造成的阻塞及其擴(kuò)散程度等幾個(gè)方面做出分析和預(yù)測(cè),為接下來(lái)的應(yīng)急決策提供根本的依據(jù).考慮到事件檢測(cè)模塊會(huì)有一定的誤報(bào)率,而且事件檢測(cè)所提供的與事件有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)可能很不全面,因此,事件辨識(shí)的過(guò)程首先是對(duì)事件進(jìn)行確認(rèn)

11、的過(guò)程,也即是首先要對(duì)事件的有無(wú)進(jìn)行判斷.然后才是借助預(yù)先設(shè)計(jì)好的各種模型和預(yù)案包括數(shù)學(xué)算法來(lái)對(duì)事件進(jìn)行歸類(lèi)并分析,最終得到與事件的有關(guān)特征信息、事件的嚴(yán)重程度、事件影響指數(shù)等一些重要參數(shù).當(dāng)然,要是當(dāng)檢測(cè)模塊所提供的與事件有關(guān)的數(shù)據(jù)不夠完善或者是有殘缺時(shí),系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)融合等技術(shù)算法對(duì)與事件有關(guān)的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行更進(jìn)一步的處理.應(yīng)急決策：決策分析是交通事件應(yīng)急治理的難點(diǎn),它一方面要負(fù)責(zé)生成救援方案,同時(shí)還要負(fù)責(zé)通知相關(guān)救援部門(mén)派遣救援資源.決策模塊利用檢測(cè)模塊所采集到的信息,通過(guò)具體的決策算法和優(yōu)化算法生成包括車(chē)道限制、匝道限制等救援策略.在生成這些策略時(shí),不僅要考慮相關(guān)交通路網(wǎng)的

12、通行水平和各交通路段通行水平之間的匹配情況以及各交通路段預(yù)測(cè)的行駛時(shí)間,還應(yīng)考慮生成相關(guān)救援部門(mén)實(shí)施事故救援的具體過(guò)程.決策分析的好壞對(duì)于應(yīng)急決策的效果有直接的影響,因此,在設(shè)計(jì)交通事件的決策分析算法時(shí),不僅要考慮從事件分析模塊所得到與交通事件的有關(guān)信息,還要來(lái)自輔助決策和資源維護(hù)兩個(gè)外部模塊的信息.輔助決策模塊主要涉及、氣象、環(huán)境等幾個(gè)方面的內(nèi)容,可以為決策分析提供所需的地理、環(huán)境、氣象預(yù)測(cè)等方面的信息；資源維護(hù)模塊可以提供有關(guān)應(yīng)急資源的配置和補(bǔ)給等方面的信息,這些信息對(duì)于決策方案的制定以及執(zhí)行過(guò)程都有著直接的影響.此外,交通事件的歷史信息和應(yīng)急預(yù)案也都是系統(tǒng)在進(jìn)行決策分析時(shí)的有效依據(jù).交通

13、事件應(yīng)急預(yù)案一般包括事發(fā)路段的如何進(jìn)行交通治理、如何對(duì)出救資源種類(lèi)進(jìn)行選擇、如何選擇出救資源點(diǎn)、如何合理配置應(yīng)急資源、如何保證救援路徑最優(yōu),止匕外,還要考慮對(duì)事發(fā)路段上游流入交通如何進(jìn)行迂回誘導(dǎo)和限制、如何緊急治理事發(fā)路段的關(guān)聯(lián)平面道路以及如何發(fā)布信息等方面的預(yù)案.決策實(shí)施與信息發(fā)布：決策實(shí)施即是應(yīng)急決策的執(zhí)行,它包括交通事件救援行動(dòng)的全過(guò)程.其有效性主要取決于兩個(gè)方面：一是交通事件的開(kāi)展趨勢(shì),一是可供調(diào)度的用于救援的資源狀態(tài).在應(yīng)急救援過(guò)程中,需要應(yīng)急指揮人員不斷從系統(tǒng)中實(shí)時(shí)獲得事件的最新?tīng)顟B(tài)和事件的開(kāi)展趨勢(shì),并據(jù)此作出處置決策,這些處置決策以指令的形式通過(guò)系統(tǒng)下達(dá)給有關(guān)行動(dòng)部門(mén),行動(dòng)部門(mén)收

14、到指令后立即組織應(yīng)急救援人員實(shí)施救援和處置,并負(fù)責(zé)隨時(shí)通過(guò)系統(tǒng)將指令的執(zhí)行結(jié)果是否正常完成以及不能完成的原因等反應(yīng)給回傳給指揮中央的應(yīng)急指揮人員,以幫助指揮人員作出下一步的決策.指揮人員發(fā)布的指令一般包括：指令編號(hào)系統(tǒng)生成、指令發(fā)布人、發(fā)布指令的時(shí)間、行動(dòng)部門(mén)、行動(dòng)人員、行動(dòng)內(nèi)容任務(wù)、協(xié)助部門(mén)、協(xié)助人員等內(nèi)容.指令的執(zhí)行結(jié)果需要根據(jù)指令編號(hào)、任務(wù)完成情況是否完成了指令預(yù)定的任務(wù)、結(jié)果的描述、完成時(shí)間等的字段記錄保存到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng)根據(jù)執(zhí)行結(jié)果記錄可提供事后分析,便于進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)或事后責(zé)任的追查.除了通過(guò)系統(tǒng)反應(yīng)指令的執(zhí)行結(jié)果外,行動(dòng)部門(mén)還需通過(guò)系統(tǒng)將反應(yīng)事件開(kāi)展的及時(shí)狀態(tài)報(bào)告,也即是將事件

15、開(kāi)展的最新?tīng)顟B(tài)信息通報(bào)給平級(jí)的有關(guān)部門(mén),或者上報(bào)給上級(jí)的領(lǐng)導(dǎo)部門(mén).根據(jù)事件開(kāi)展的不同階段,狀態(tài)報(bào)告一般分為三類(lèi)：初報(bào)即首次報(bào)告一份、續(xù)報(bào)即進(jìn)程報(bào)告可能多份、中報(bào)即結(jié)案報(bào)告一份.報(bào)告的內(nèi)容除了要記錄報(bào)告人、時(shí)間、事件狀態(tài)、事件性質(zhì)外,還有一項(xiàng)重要內(nèi)容是對(duì)事件的開(kāi)展趨勢(shì)要進(jìn)行預(yù)測(cè)描述.智能交通決策實(shí)施與應(yīng)急救援流程如圖4所示.1應(yīng)急決策上:下達(dá)指令,分發(fā)指令卡cii:I:空施救援和處置CSSaJ；:結(jié)果反應(yīng)圖4智能交決策實(shí)施與應(yīng)急救援流程圖效果評(píng)估：交通事件處理結(jié)束后,應(yīng)對(duì)整個(gè)事件處理的效果進(jìn)行評(píng)估.效果評(píng)估可以通過(guò)從系統(tǒng)中調(diào)出從事件開(kāi)始到處理結(jié)束整個(gè)過(guò)程中的記錄.假設(shè)要對(duì)整個(gè)交通事件的處理過(guò)程進(jìn)

16、行總結(jié)和回憶,只需讓系統(tǒng)按照時(shí)間順序升序來(lái)顯示這些過(guò)程記錄；假設(shè)要對(duì)行動(dòng)部門(mén)在該事件處理過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià),可以讓系統(tǒng)按行動(dòng)部門(mén)進(jìn)行分類(lèi)顯示.系統(tǒng)中所存儲(chǔ)的行動(dòng)記錄一方面可以作為責(zé)任追查的依據(jù),同時(shí)也可以用作今后同類(lèi)事件發(fā)生時(shí)的決策依據(jù),有利于對(duì)預(yù)案的修訂和不斷改進(jìn).2.3其它關(guān)鍵技術(shù)止匕外,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究還涉及了多項(xiàng)最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),包括：智能識(shí)別技術(shù)、無(wú)線傳感技術(shù)、智能卡口技術(shù)、入口匝道限制技術(shù)、路面破損檢測(cè)技術(shù)等等.由于這些技術(shù)采用硬件和軟件的標(biāo)準(zhǔn)接口形式,在此不作詳述.3系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)基于物聯(lián)網(wǎng)的交通事件智能檢測(cè)與應(yīng)急治理系統(tǒng)從技術(shù)架構(gòu)上分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層.感知層：通過(guò)磁、射頻

17、識(shí)別、全球定位系統(tǒng)、雷達(dá)、視頻傳感器等手段,可以感知車(chē)流、客流,檢測(cè)車(chē)牌,監(jiān)測(cè)車(chē)輛行為等,采用智能交通高清攝像機(jī)、智能交通終端治理設(shè)備、智能交通測(cè)速儀、輔助設(shè)備車(chē)檢器、信號(hào)檢測(cè)器、雷達(dá)、補(bǔ)光燈等智能硬件設(shè)備,建立物理世界和虛擬世界的聯(lián)系.網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換傳輸,可以將傳感器采集到的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中央,網(wǎng)絡(luò)層可以是局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng),也可以是3G、4G或其他方式的網(wǎng)絡(luò).應(yīng)用層：應(yīng)用層基于云存儲(chǔ)和云計(jì)算的各種應(yīng)用開(kāi)發(fā),通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)在云端的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,提升應(yīng)用層對(duì)物質(zhì)世界的感知度,通過(guò)決策和限制,來(lái)實(shí)現(xiàn)交通治理的各種應(yīng)用.其系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如下列圖5所示:胎用屋,蹴MJ知林控：伯

18、皿i/法瞋堆/pr限制3,、二訃臺(tái)同與烷一的槃散用交換傳摘Lf:%魚(yú)?鼠*jMZMi1-./-M,M2周匕備-,鼻用,*,W即V4*,*,魯I,；*,管,一f一*電*,-1感氣層智能空力數(shù)惻米型智就交通高精隹像機(jī)智能交通堤瑞治理設(shè)番補(bǔ)光燈智能交通測(cè)速儀軍檢器信號(hào)栓惻器雷達(dá)圖5系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖4平臺(tái)系統(tǒng)及子系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用層由多個(gè)功能模塊子系統(tǒng)組成,融合了公安信息治理業(yè)務(wù)、智能交通應(yīng)用、視頻圖像監(jiān)控、高速網(wǎng)絡(luò)傳輸、高性能比對(duì)計(jì)算等多技術(shù)、多系統(tǒng),形成一套基于物聯(lián)網(wǎng)的交通事件智能檢測(cè)與應(yīng)急治理的“智能交通治理綜合平臺(tái).該平臺(tái)通過(guò)智能交通高清攝像機(jī)、智能交通終端治理設(shè)備、智能交通測(cè)速儀、輔助設(shè)備車(chē)檢器、信

19、號(hào)檢測(cè)器、雷達(dá)、補(bǔ)光燈等,對(duì)采集到的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析加工處理,實(shí)施治安監(jiān)控、事件檢測(cè)、交通治理限制和誘導(dǎo)等功能.平臺(tái)系統(tǒng)按其功能設(shè)計(jì)可以分為交通監(jiān)控模塊、交通參數(shù)模塊、事件檢測(cè)模塊、違法取證模塊、高清卡口模塊、入口匝道限制模塊、信息誘導(dǎo)發(fā)布模塊、路面狀況檢測(cè)模塊等模塊組成.平臺(tái)各子系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如下列圖6所示:4.1 交通監(jiān)控模塊交通監(jiān)控模塊由通信鏈路、監(jiān)控中央設(shè)備、監(jiān)控遠(yuǎn)端設(shè)備和外場(chǎng)攝像機(jī)設(shè)備等構(gòu)成,完成視頻治理、報(bào)警治理、設(shè)備治理、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)處理等交通監(jiān)控工作.攝像機(jī)可對(duì)區(qū)域內(nèi)的交通、氣象狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視,并對(duì)報(bào)警、事故等進(jìn)行確認(rèn),同時(shí)用以監(jiān)視該區(qū)域的交通效勞狀況.系統(tǒng)具有視頻

20、監(jiān)控、圖片抓拍、電子地圖、視頻上墻等功能.設(shè)備治理包括設(shè)備的增、刪、改等設(shè)備維護(hù)以及設(shè)備的在線巡檢,設(shè)備在線巡檢是指對(duì)系統(tǒng)中所有的硬件設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),以保證系統(tǒng)7X24小時(shí)正常平安平穩(wěn)地運(yùn)行.這種基于視頻監(jiān)控的智能交通系統(tǒng),一方面可以提供比擬豐富的交通視頻信息,實(shí)現(xiàn)道路交通的準(zhǔn)確、可靠、高效的監(jiān)視和限制；另一方面,由于監(jiān)控?cái)z像機(jī)的安裝方便、快捷、經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠,很容易在原有攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根底上進(jìn)行升級(jí)和移植,不僅維護(hù)方便,而且可以大大節(jié)省整個(gè)工程的人力物力；止匕外,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)等的不斷開(kāi)展以及處理器性能的迅速提升,能夠很好地滿足視頻交通參數(shù)的提取對(duì)于實(shí)

21、時(shí)性和可靠性的要求.交通監(jiān)控模塊的功能主要包括：一是要實(shí)現(xiàn)交通車(chē)輛、治安車(chē)輛、布控車(chē)輛和臨時(shí)車(chē)輛的監(jiān)視和限制；另一是根據(jù)識(shí)別到的車(chē)牌信息,再參照數(shù)據(jù)庫(kù)中的黑名單信息進(jìn)行比對(duì),以判斷通過(guò)的車(chē)輛是否是非法車(chē)輛,如果是系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出報(bào)警,以便提醒相關(guān)人員及時(shí)做出相應(yīng)處理.4.2 交通參數(shù)模塊交通參數(shù)包括交通流量、平均車(chē)道占有率、密度、平均車(chē)速、行程時(shí)間、平均車(chē)頭間距等；車(chē)輛信息識(shí)別包括車(chē)型、車(chē)身顏色、號(hào)牌、車(chē)牌顏色等信息.車(chē)輛通行信息包括公交車(chē)專用車(chē)道限制行駛、城市快速公交線路限制行駛、路段單雙號(hào)牌限制行駛、分道分車(chē)型限駛等信息.車(chē)輛通行告警信息包括黑名單核對(duì)與報(bào)警、套牌車(chē)檢測(cè)與報(bào)警、闖紅燈車(chē)輛檢測(cè)

22、與記錄、不按導(dǎo)向行駛車(chē)輛的檢測(cè)與記錄、騎壓實(shí)線車(chē)輛檢測(cè)與記錄、逆行車(chē)輛檢測(cè)與記錄等.要實(shí)現(xiàn)如車(chē)流量、車(chē)速、車(chē)道占有率等交通參數(shù)的提取,首選是要實(shí)現(xiàn)車(chē)輛檢測(cè),即要鎖定目標(biāo)車(chē)輛.而像車(chē)速、車(chē)的離開(kāi)量和離開(kāi)速度、車(chē)隊(duì)的長(zhǎng)度以及車(chē)輛是否逆行、是否超速、是否闖紅燈、是否壓黃線、是否發(fā)生意外事故等交通參數(shù)那么是來(lái)自交通流信息,它也是交通信號(hào)限制、交通違法處理、車(chē)輛定位、交通的組織與規(guī)劃等的重要參考指標(biāo).通過(guò)這些交通流特征參數(shù),事故發(fā)生時(shí)的交通流狀況就可以比擬準(zhǔn)確地加以描述.當(dāng)然,考慮到某些特征參數(shù)在事故發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生突變,因此,在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)事故檢測(cè)算法時(shí),這些參數(shù)可以被用做算法的限制變量.4.3 事件檢測(cè)模塊

23、交通事件是指任何偶發(fā)性的非正常事件,它能引起車(chē)道通行水平的下降,無(wú)法正常滿足通行的需求.交通事件不僅包括像車(chē)輛的追尾、車(chē)輛的停滯、貨物的拋灑等,也包括像正常的公路維護(hù)、工程的重建或其它特殊的非緊急事件對(duì)車(chē)道通行水平會(huì)造成明顯影響的情況或局面或其它事件等.由于交通事件是引起偶發(fā)性交通擁擠的關(guān)鍵因素,因此,對(duì)城市交通事件進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)和有效治理,不僅可以減少交通擁擠,而且可以減少城市交通事故的發(fā)生,降低事故損失.交通事件視頻檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)攝像機(jī)采集的視頻圖像進(jìn)行智能分析處理,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種交通事件的自動(dòng)檢測(cè),包括車(chē)輛停駛、車(chē)輛逆行、交通擁堵、車(chē)輛慢行、行人穿越、遺棄物等.主要包括：1車(chē)輛擁堵檢測(cè).自

24、動(dòng)根據(jù)平均車(chē)速與排隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)道路擁堵情況并報(bào)警.2車(chē)輛逆行檢測(cè).自動(dòng)檢測(cè)車(chē)輛逆行事件并報(bào)警.3非法停車(chē)檢測(cè).系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)車(chē)輛停駛狀態(tài)和停駛時(shí)間,當(dāng)停駛時(shí)間超過(guò)設(shè)定閥值后,系統(tǒng)發(fā)出車(chē)輛非法停車(chē)事件并報(bào)警.4拋灑物檢測(cè).系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)車(chē)道中各種目標(biāo),當(dāng)檢測(cè)到車(chē)道中出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間不動(dòng)靜態(tài)目標(biāo)時(shí),經(jīng)分類(lèi)為可疑物并持續(xù)一定時(shí)間以上的,認(rèn)為為拋灑物,系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警信息.5行人闖入檢測(cè).系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入車(chē)道的移動(dòng)物體進(jìn)行分類(lèi)檢測(cè),分類(lèi)結(jié)果中如果出現(xiàn)行人特征目標(biāo),系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)并報(bào)警.此外,系統(tǒng)支持檢測(cè)效勞器事件錄像和視頻治理平臺(tái)事件錄像兩種方式,并具有事件錄像存儲(chǔ)和治理功能,可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化配置,如中央組網(wǎng)效勞

25、器和前端組網(wǎng)智能盒兩種檢測(cè)部署方案,方便用戶根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)和工程需求進(jìn)行選擇部署.4.4 違法取證模塊違法取證模塊應(yīng)用于道路路口,可有效地預(yù)防闖紅燈、逆行、軋線、變道行駛等交通違法、違章行為,減少由此引發(fā)的交通事故.該模塊采取非現(xiàn)場(chǎng)交通執(zhí)法模式,利用高清攝像機(jī)、設(shè)備等方式收集反映現(xiàn)場(chǎng)事實(shí)的視頻資料,對(duì)交通違法/違章行為實(shí)施記錄.當(dāng)違法/違章行為發(fā)生時(shí),該模塊會(huì)非常直觀地將視頻資料記錄下來(lái),而此時(shí)在違法、違章現(xiàn)場(chǎng),行為人并不知曉自己的違法/違章行為已被記錄.一旦視頻資料經(jīng)審查確認(rèn)無(wú)誤,就成了違章/違法的處分證據(jù),行為人將按程序接受調(diào)查,并接受相應(yīng)處分.該模塊由前端采集/數(shù)據(jù)處理設(shè)備、傳輸鏈路、限制

26、中央等組成,并采用高清視頻檢測(cè)方法對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)和信號(hào)燈燈色進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè).一旦檢測(cè)到有闖紅燈、逆行、軋線等違法/違章行為時(shí),前端高清攝像機(jī)會(huì)接連抓拍多張圖片存儲(chǔ)到限制器,通過(guò)限制器處理后再上傳至限制中央.限制中央的平臺(tái)系統(tǒng)接收到外場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)處理后存入數(shù)據(jù)庫(kù).系統(tǒng)還可對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各種車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉,連續(xù)抓拍多張車(chē)輛過(guò)程圖片,并通過(guò)車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別功能,構(gòu)建更加完整的取證數(shù)據(jù)信息.信號(hào)燈燈色視頻檢測(cè)方法可自動(dòng)判斷環(huán)境亮度,自動(dòng)調(diào)節(jié)攝像機(jī)的曝光參數(shù),使圖像處于最正確狀態(tài),到達(dá)最正確的識(shí)別和監(jiān)控效果.同時(shí),采用衛(wèi)星定位模塊,精確的經(jīng)緯度定位可解決動(dòng)態(tài)違法抓拍的證據(jù)爭(zhēng)議問(wèn)題.4.5 高清卡口模塊卡口

27、自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊作為交通違章非現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法系統(tǒng)的一局部,有利于提升交通路網(wǎng)的通行水平,保證車(chē)輛的快速通行和平安行駛,提升治理整個(gè)交通系統(tǒng)的效率.對(duì)該模塊的設(shè)計(jì),由嵌入式高清一體化攝像機(jī)、平板窄波雷達(dá)、頻閃燈、閃光燈、智能終端治理設(shè)備、交換機(jī)、光傳輸設(shè)備等組成.采用雷達(dá)檢測(cè)與高清視頻檢測(cè)雙重模式對(duì)過(guò)往車(chē)輛進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)某一模式出現(xiàn)故障時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)切換至另一檢測(cè)模式.該模塊可應(yīng)用于公路要道實(shí)現(xiàn)通行車(chē)輛、超速車(chē)輛等的監(jiān)控與報(bào)警,應(yīng)用于省際或市際出入口實(shí)現(xiàn)車(chē)輛監(jiān)控與報(bào)警,應(yīng)用于重要治安卡口實(shí)現(xiàn)通行車(chē)輛監(jiān)控與報(bào)警等,并對(duì)車(chē)輛監(jiān)控記錄與報(bào)警記錄進(jìn)行有效治理.同時(shí),它也可以為交管部門(mén)處理肇事逃逸車(chē)輛、打擊盜搶機(jī)動(dòng)車(chē)

28、犯罪以及交通違章處分等實(shí)時(shí)提供準(zhǔn)確的車(chē)輛信息和有效證據(jù).該模塊工作原理如下：前端數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)在路口建立的視頻監(jiān)控子模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)所在的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)通行的所有過(guò)往車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和限制,包括實(shí)時(shí)監(jiān)看、圖片抓拍、車(chē)牌識(shí)別、聲光報(bào)警以及車(chē)輛通行信息的記錄和檢索等功能.然后,將所采集到的通過(guò)各車(chē)道的所有車(chē)輛的識(shí)別信息,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊上傳到中央治理平臺(tái),再由中央治理平臺(tái)進(jìn)行集中、有效、綜合治理.前端設(shè)備的主要功能是完成車(chē)輛的抓拍和違法監(jiān)測(cè),同時(shí)將抓拍的圖像連同車(chē)輛通過(guò)時(shí)間、速度、車(chē)長(zhǎng)、車(chē)道號(hào)、轄區(qū)等信息寫(xiě)入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳.處理中央系統(tǒng)可將違法信息并入公安部統(tǒng)一的“道路交通違法信息治理系統(tǒng)和“

29、車(chē)駕管業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái),并自動(dòng)進(jìn)行信息發(fā)布、布控和撤控.4.6 入口匝道限制模塊城市快速路具有全程無(wú)交叉口、只允許機(jī)動(dòng)車(chē)行駛、車(chē)輛行駛速度高等特點(diǎn),在城市交通中起著主導(dǎo)性的作用.為了保證城市快速路道路容量的有效使用,進(jìn)一步改善整個(gè)城市交通系統(tǒng),對(duì)入口匝道進(jìn)行有效限制顯得十分必要.入口匝道限制一般可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目標(biāo)：減少甚至消除交通擁擠的發(fā)生；降低事故發(fā)生率；提升交通平安水平；減少總的旅行時(shí)間；提升交通效勞水平.該模塊的工作原理如下：通過(guò)引進(jìn)技術(shù)手段對(duì)入口匝道到快速路交通流量進(jìn)行有效地調(diào)節(jié),使得快速路主線的交通需求,盡可能不要超出它的通行水平范圍,這樣就能保證快速路主線的交通始終處在一個(gè)最正確狀態(tài)

30、附近運(yùn)行,從而保證快速路交通的暢通.該模塊主要由匝道限制主機(jī)、車(chē)輛檢測(cè)器、信號(hào)燈三局部組成1、匝道限制主機(jī)：是入口匝道限制的核心部件,主機(jī)中裝載入口匝道限制程序；2、車(chē)輛檢測(cè)器：包括主線檢測(cè)器快速路主線交通狀況檢測(cè)、排隊(duì)檢測(cè)器入口匝道的車(chē)輛排隊(duì)狀況檢測(cè)、檢入檢測(cè)器是否有車(chē)輛到達(dá)停車(chē)線前等待的檢測(cè)、檢出檢測(cè)器是否有車(chē)輛通過(guò)停車(chē)線的檢測(cè)、交匯檢測(cè)器車(chē)輛是否順利地交匯到快速路主線上的檢測(cè)；3、信號(hào)燈：用來(lái)指示車(chē)輛是否可以通行還是需要在停車(chē)線前等待.4.7 信息誘導(dǎo)發(fā)布模塊交通誘導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)車(chē)輛采集系統(tǒng)、道路監(jiān)視系統(tǒng)、接處警系統(tǒng)、交通信號(hào)限制系統(tǒng)、人工采集以及相關(guān)部門(mén)提供的動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并將交

31、通信息實(shí)時(shí)發(fā)送到室外顯示屏,為公眾出行提供信息服務(wù),包括：實(shí)時(shí)路況信息,如道路擁堵情況、交通流量、平均速度、交通管制、高速公路封堵等,以及動(dòng)態(tài)交通信息,如公交車(chē)信息、出租車(chē)信息、停車(chē)位信息等等.交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是交通限制與交通疏導(dǎo)的主要技術(shù)手段,是智能交通綜合治理指揮決策的重要依據(jù).交警可以通過(guò)指揮中央或者直接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行限制并發(fā)布交通信息.由于室外顯示屏也具有存儲(chǔ)功能,因此,即使在室外顯示屏和指揮中央之間通信連接斷開(kāi)時(shí),室外顯示屏上也能夠自動(dòng)循環(huán)顯示存儲(chǔ)在室外顯示屏中的信息,并能在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)信息顯示進(jìn)行操作和限制,當(dāng)然這些信息只是一些通用信息.固化信息顯示：將通用的顯示信息固化在下端顯示屏中,用于顯示

32、屏與中央中斷時(shí)顯示,其內(nèi)容可以從限制中央下載,顯示時(shí)間也可通過(guò)限制系統(tǒng)進(jìn)行更改.人工誘導(dǎo)信息顯示：是指以人工的方式將誘導(dǎo)信息從限制系統(tǒng)發(fā)送到室外顯示屏進(jìn)行顯示.根據(jù)實(shí)際需要可選擇是發(fā)送后立即顯示還是由限制系統(tǒng)定時(shí)發(fā)送顯示.自動(dòng)誘導(dǎo)信息顯示：是指由誘導(dǎo)軟件根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的算法自動(dòng)計(jì)算來(lái)生成誘導(dǎo)信息,運(yùn)算數(shù)據(jù)來(lái)自交通流實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)會(huì)收集實(shí)時(shí)的交通流數(shù)據(jù).誘導(dǎo)信息一經(jīng)生成并確認(rèn),誘導(dǎo)軟件便會(huì)自動(dòng)將其發(fā)送到室外顯示屏上顯示.停車(chē)信息誘導(dǎo)發(fā)布：是指根據(jù)停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)檢測(cè)到的停車(chē)信息,自動(dòng)對(duì)停車(chē)場(chǎng)剩余車(chē)位的進(jìn)行信息發(fā)布.4.8 路面狀況檢測(cè)模塊路面狀況檢測(cè)在道路建設(shè)和治理中不僅是一項(xiàng)根底性的工作,而且是一項(xiàng)至關(guān)重要的工作,它可以直接影響到對(duì)工程質(zhì)量的檢驗(yàn)和控制,而且對(duì)于道路養(yǎng)護(hù)的決策是否科學(xué)以及養(yǎng)護(hù)資金的分配是否最優(yōu)也起著決定性的作用.該模塊需要對(duì)路面破損狀況設(shè)計(jì)自動(dòng)檢測(cè)算法,可在各種行駛速度和各種環(huán)境條件下,對(duì)包括裂縫、坑梢、車(chē)轍等的各種破損路面進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別.路面破損檢測(cè)算法采用目前比擬前沿的技術(shù)不僅可以獲得路面三維變形破損數(shù)據(jù),比方：道路的平整度、路面的車(chē)轍、紋理、損壞度以及前方景觀圖像數(shù)據(jù)等等,而且還能通過(guò)對(duì)路面損壞圖像的識(shí)別和處理,自動(dòng)對(duì)損壞路面的裂縫、坑梢等進(jìn)行分析和處理,找出裂縫、坑梢的具體位置坐標(biāo),計(jì)算出裂縫、坑梢的長(zhǎng)度、寬度和深