林 翔

(福建省高速公路集團(tuán)有限公司福州管理分公司,福建 福州 350000)

0 引 言

行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等非法進(jìn)入高速公路,存在很大安全隱患,嚴(yán)重影響正常行駛車(chē)輛的安全。高速公路都是全立體交叉的,路上車(chē)輛行駛速度較快,車(chē)輛駕駛員遇到行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入的特殊情況容易發(fā)生車(chē)輛碰撞、失控等情況,這些違法行為給高速公路行車(chē)安全帶來(lái)極大的隱患,嚴(yán)重影響收費(fèi)站的通行效率、安全、文明形象,存在較大的管控難度。

1 現(xiàn)狀問(wèn)題

目前行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等闖入高速公路入口等行為的主要發(fā)現(xiàn)手段是依靠人工監(jiān)控,靠人工發(fā)現(xiàn)勸返壓力大、任務(wù)重、難度也大,且存在一定的盲區(qū)。

1.1 收費(fèi)站無(wú)人化趨勢(shì)下的人員減少

隨著取消省界收費(fèi)站后人工收費(fèi)車(chē)道的減少及高速收費(fèi)智能化的發(fā)展,收費(fèi)站現(xiàn)場(chǎng)的工作人員正在逐步減少,使得行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等闖入入口的行為人工發(fā)現(xiàn)勸返壓力大、任務(wù)重。[1]

1.2 內(nèi)廣場(chǎng)外至分流點(diǎn)的道路無(wú)視頻覆蓋

部分收費(fèi)站的擁堵是典型的車(chē)流倒灌導(dǎo)致的擁堵,節(jié)假日大流量的時(shí)候,極易從分流點(diǎn)處開(kāi)始擁堵,逐步地將擁堵的車(chē)流倒灌入收費(fèi)站內(nèi)廣場(chǎng),目前在分流點(diǎn)處部分收費(fèi)站無(wú)視頻覆蓋,無(wú)法在擁堵的前期第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并提前采取疏堵的措施。

1.3 純?nèi)斯けO(jiān)視處置效率低

目前各收費(fèi)站不斷提高ETC過(guò)車(chē)率,逐步部署自助發(fā)卡、繳費(fèi)終端設(shè)備,因此收費(fèi)站現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)一步逐步精簡(jiǎn),且當(dāng)班外勤工作人員需要處理鮮果車(chē)檢查、出入口過(guò)車(chē)異常、車(chē)道擁堵等特情,不能時(shí)時(shí)監(jiān)控廣場(chǎng)內(nèi)外行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)情況。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工作人員發(fā)現(xiàn)和處置收費(fèi)站行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入的特勤事件,存在著視線遮擋、發(fā)現(xiàn)率低、發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、處置不及時(shí)等問(wèn)題。

2 系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題

2.1 行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入預(yù)警提示

當(dāng)檢測(cè)到行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入事件時(shí),通過(guò)報(bào)警終端設(shè)備(如智能手環(huán))發(fā)出振動(dòng)報(bào)警,提醒現(xiàn)場(chǎng)管控人員介入;在路段分中心和收費(fèi)站監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)上進(jìn)行具象顯示和預(yù)警提示,并且可以顯示監(jiān)控視頻畫(huà)面與目標(biāo)跟蹤細(xì)節(jié)畫(huà)面。為緩解收費(fèi)人員的管控壓力,當(dāng)行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入時(shí),可自定義語(yǔ)音聯(lián)動(dòng)音柱及警示燈,以語(yǔ)音播報(bào)、燈光閃爍等方式提醒闖入者及時(shí)離開(kāi)。

2.2 行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入監(jiān)測(cè)跟蹤

利用先進(jìn)的技術(shù)手段,包括高精度感知設(shè)備,以及合理先進(jìn)的算法設(shè)計(jì),保證行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入事件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性,為高效處置提供基礎(chǔ),并且產(chǎn)生事件預(yù)警之后,在保持全景畫(huà)面的監(jiān)控基礎(chǔ)上還需要進(jìn)行目標(biāo)的聯(lián)動(dòng)跟蹤。

2.3 內(nèi)外部工作人員識(shí)別

高速公路內(nèi)外部工作人員包括交警、路政、收費(fèi)站工作人員、道路養(yǎng)護(hù)、機(jī)電維護(hù)等人員,按照工作規(guī)范上路的工作人員均需穿反光服,通過(guò)對(duì)是否穿反光服進(jìn)行識(shí)別來(lái)區(qū)分內(nèi)外部人員,并在行人預(yù)警事件中剔除內(nèi)外部工作人員,減少誤報(bào),真正做到收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)智慧管控、智能處置。

2.4 監(jiān)測(cè)預(yù)警精度

除了對(duì)是否穿反光服、工作制服進(jìn)行識(shí)別來(lái)區(qū)分高速公路內(nèi)外部工作人員之外,對(duì)反光背心的識(shí)別準(zhǔn)確率以及非機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)算法識(shí)別準(zhǔn)確率有高精度的要求,盡量減少誤報(bào)率,來(lái)提高工作人員的工作效率與降低工作量;并且從前端識(shí)別到平臺(tái)產(chǎn)生預(yù)警之間延時(shí)需要降低,一般要求在5 s以內(nèi),避免闖入人員已步行/行駛過(guò)遠(yuǎn),給工作人員足夠的處置應(yīng)對(duì)的反應(yīng)時(shí)間。

2.5 其他事件監(jiān)測(cè)及預(yù)警

充分利用前端智能感知設(shè)備,在前端實(shí)現(xiàn)收費(fèi)車(chē)道擁堵事件、違停、貨車(chē)拋灑物等事件的自動(dòng)感知、自主上報(bào),在平臺(tái)監(jiān)控室內(nèi)進(jìn)行具象顯示和預(yù)警提示,填補(bǔ)高速公路收費(fèi)站事件監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)的空白。同時(shí)記錄報(bào)警錄像和報(bào)警圖片,支持違法行為的實(shí)時(shí)取證。監(jiān)控中心提供語(yǔ)音報(bào)警功能,監(jiān)控人員可進(jìn)行實(shí)時(shí)查看報(bào)警信息,且前端人員也能接收到報(bào)警信息并進(jìn)行處理。[2]

3 預(yù)警系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)備組成與架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)采用“云-邊-端”三級(jí)架構(gòu)組成,如圖1、圖2所示。由前端子系統(tǒng)(包含智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)、警示燈、網(wǎng)絡(luò)音柱、手環(huán)信息發(fā)射器、智能手環(huán))、傳輸網(wǎng)絡(luò)和后端管理平臺(tái)組成。智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)與警示燈、網(wǎng)絡(luò)音柱以及手環(huán)信息發(fā)射器通過(guò)RS485控制線連接,手環(huán)信息發(fā)射器與智能手環(huán)之間通過(guò)無(wú)線433.92 MHz頻段連接;智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)音柱與后端管理平臺(tái)之間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。市級(jí)平臺(tái)、省級(jí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸利用原有光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸即可。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.2 整個(gè)系統(tǒng)工作邏輯

當(dāng)智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)檢測(cè)到行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等信息后,啟動(dòng)槍機(jī)進(jìn)行目標(biāo)物的細(xì)節(jié)追蹤,并自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息給警示燈與網(wǎng)絡(luò)音柱產(chǎn)生聲光報(bào)警,手環(huán)信息發(fā)射器發(fā)送報(bào)警信息給智能手環(huán)產(chǎn)品振動(dòng)報(bào)警提醒管理人員。同時(shí)將報(bào)警信息通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給后端管理平臺(tái),平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)事件預(yù)覽、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、信息發(fā)布等。后端管理平臺(tái)會(huì)將視頻畫(huà)面與事件報(bào)警信息等推送給市級(jí)視頻平臺(tái)或者省級(jí)平臺(tái)。

3.3 系統(tǒng)主要組成單元

(1)前端子系統(tǒng)。

包含智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)、警示燈、網(wǎng)絡(luò)音柱、手環(huán)信息發(fā)射器、智能手環(huán);智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)由3鏡頭相機(jī)和4顆GPU模塊組成,匯集了當(dāng)前先進(jìn)的AI學(xué)習(xí)算法,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等分類(lèi)偵測(cè)、報(bào)警[3];智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)由兩個(gè)槍機(jī)與一個(gè)球機(jī)組成一體化產(chǎn)品,球機(jī)進(jìn)行全景畫(huà)面的監(jiān)測(cè)監(jiān)控,當(dāng)槍機(jī)監(jiān)測(cè)到行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)后,球機(jī)進(jìn)行目標(biāo)的細(xì)節(jié)跟蹤,做到全景監(jiān)測(cè)監(jiān)控與聯(lián)動(dòng)跟蹤的兼顧,并且可以通過(guò)聯(lián)動(dòng)警示燈、網(wǎng)絡(luò)音柱、手環(huán)等實(shí)現(xiàn)告警。

(2)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)可通過(guò)收費(fèi)站已建的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,或者通過(guò)部署交換機(jī)與對(duì)應(yīng)的光纖模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

(3)后端應(yīng)用平臺(tái)。

平臺(tái)包括市級(jí)監(jiān)控預(yù)警應(yīng)用平臺(tái)、市級(jí)視頻平臺(tái)與省級(jí)應(yīng)用管理平臺(tái),以及相關(guān)服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等。

(4)監(jiān)控視頻存儲(chǔ)。

存儲(chǔ)采用增加NVR,用于存儲(chǔ)智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)的視頻,圖片存儲(chǔ)于平臺(tái)服務(wù)器的磁盤(pán)空間內(nèi);也可以采用智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)里的TF存儲(chǔ)卡進(jìn)行視頻畫(huà)面的留存。應(yīng)用平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)前端設(shè)備和事件報(bào)警等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,可用于實(shí)時(shí)查看事件明細(xì)、統(tǒng)計(jì)數(shù)量、信息跟蹤等。

3.4 系統(tǒng)部署

以福州南收費(fèi)站為例,共有11出8進(jìn)合計(jì)19個(gè)收費(fèi)車(chē)道,車(chē)道總寬度超過(guò)120 m,為提高行人誤闖系統(tǒng)檢測(cè)成功率,需要在內(nèi)廣場(chǎng)30#道及6#道ETC天線立柱上各安裝一套智能攝像頭,安裝高度在6～8 m,盲區(qū)長(zhǎng)度10～12 m。

3.5 前端子系統(tǒng)功能

3.5.1 行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等檢測(cè)勸離前端設(shè)計(jì)

前端攝像機(jī)采用智能雙槍版環(huán)視一體機(jī),設(shè)備融合了先進(jìn)識(shí)別算法,可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的人車(chē)識(shí)別檢測(cè)、告警、聯(lián)動(dòng)追蹤。攝像機(jī)具備豐富的輸入輸出接口,通過(guò)RVV線纜與智能音柱與警示燈連接,當(dāng)攝像機(jī)檢測(cè)到人員等進(jìn)入警戒區(qū)域后,能夠聯(lián)動(dòng)智能音柱播放勸離語(yǔ)音。智能雙槍版環(huán)視一體機(jī)是由全景球機(jī)與兩臺(tái)細(xì)節(jié)槍機(jī)組成的一體化產(chǎn)品,全景攝像機(jī)負(fù)責(zé)大范圍偵測(cè),特寫(xiě)相機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)準(zhǔn)可疑目標(biāo)實(shí)現(xiàn)跟蹤錄像。

3.5.2 前端功能設(shè)計(jì)

(1)行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等檢測(cè)。

環(huán)視一體機(jī)采用一體化設(shè)計(jì),由3鏡頭相機(jī)和4顆GPU模塊組成,匯集了當(dāng)前先進(jìn)的AI學(xué)習(xí)算法,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等分類(lèi)偵測(cè)、報(bào)警,槍機(jī)和球機(jī)通道支持違章取證抓拍、交通事件檢測(cè)、行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)等目標(biāo)檢測(cè)多種智能功能,人、車(chē)布控等。支持運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕獲及類(lèi)型區(qū)分,可識(shí)別機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人,并支持分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。 支持接管跟蹤功能,全景通道下,行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等觸發(fā)區(qū)域入侵、越界、進(jìn)入?yún)^(qū)域、離開(kāi)區(qū)域等事件,且開(kāi)啟細(xì)節(jié)通道的聯(lián)動(dòng)抓拍功能時(shí),可聯(lián)動(dòng)細(xì)節(jié)攝像機(jī)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤,可支持水平360°的目標(biāo)跟蹤。

(2)反光背心檢測(cè)。

支持反光背心檢測(cè),通過(guò)對(duì)是否穿反光服來(lái)區(qū)分內(nèi)外部人員,并在行人告警事件中剔除內(nèi)外部工作人員,減少誤報(bào)。

(3)交通事件檢測(cè)。

支持對(duì)收費(fèi)站內(nèi)違停、逆行、壓線等違章事件進(jìn)行檢測(cè)取證。支持對(duì)收費(fèi)站內(nèi)拋灑物、擁堵事件的檢測(cè)與彎道場(chǎng)景配置,最多可支持對(duì)十邊形的多邊形區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)景配置,最多配置6個(gè)多邊形區(qū)域,擁堵時(shí)長(zhǎng)可設(shè)置為600 s。

(4)語(yǔ)音報(bào)警與指揮調(diào)度。

檢測(cè)當(dāng)行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入時(shí),可自定義語(yǔ)音聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)音柱及警示燈,以語(yǔ)音播報(bào)、燈光閃爍等方式提醒闖入者及時(shí)離開(kāi)。本次采用的網(wǎng)絡(luò)音柱,支持實(shí)時(shí)廣播、定時(shí)廣播和離線廣播;支持從中心平臺(tái)下發(fā)報(bào)警聯(lián)動(dòng)信息,網(wǎng)絡(luò)音柱可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程呼叫對(duì)講,收到來(lái)電后自動(dòng)接聽(tīng),可實(shí)現(xiàn)與中心進(jìn)行雙工對(duì)講,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮調(diào)度。

(5)聲光警戒。

支持聲光警戒功能,當(dāng)出現(xiàn)行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)入監(jiān)控畫(huà)面,通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法給出入侵偵測(cè)、越界偵測(cè)等告警信息,可聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)音柱與警示燈閃爍進(jìn)行聲光報(bào)警。

(6)手環(huán)震動(dòng)告警。

現(xiàn)場(chǎng)管控人員配套智能手環(huán),當(dāng)監(jiān)控畫(huà)面中有目標(biāo)觸發(fā)報(bào)警事件時(shí),球機(jī)給手環(huán)信息發(fā)射器發(fā)送告警信息,手環(huán)信息發(fā)射器通過(guò)無(wú)線433.92 MHz頻段與智能手環(huán)連接,然后通過(guò)智能手環(huán)發(fā)出振動(dòng)報(bào)警,提醒現(xiàn)場(chǎng)管控人員介入處置。手環(huán)振動(dòng)對(duì)管理人員的提醒及時(shí)性比其他方式更加及時(shí)有效,提高現(xiàn)場(chǎng)管控人員的處置反應(yīng)效率。

3.6 軟件平臺(tái)功能

行人闖入預(yù)警輔助系統(tǒng)后臺(tái)軟件可以實(shí)時(shí)接收監(jiān)測(cè)報(bào)警提示并彈窗提示,支持切換查看不同對(duì)象的報(bào)警提示,支持查看報(bào)警詳情,同時(shí)支持切換上一條、下一條報(bào)警信息及查看最新一條報(bào)警信息。支持查看交通事件報(bào)警信息,包括監(jiān)控點(diǎn)信息、卡口信息、事件類(lèi)型、方向及報(bào)警時(shí)間,支持查看抓拍圖片、報(bào)警實(shí)時(shí)視頻和視頻回放。

系統(tǒng)支持選擇是否進(jìn)行桌面彈窗的報(bào)警,支持選擇是否開(kāi)啟報(bào)警提示音,同時(shí)支持設(shè)定不同的報(bào)警提示音。用戶還可以選擇是否在接收到報(bào)警提示時(shí),自動(dòng)彈出報(bào)警信息彈窗,支持一鍵將報(bào)警提示全部標(biāo)記為已讀。

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

2022年福州高速公路先后在祥謙、福州南、荊溪、桂湖、馬尾、營(yíng)前、連江、機(jī)場(chǎng)、漳港、福州東共10個(gè)收費(fèi)站部署了行人闖入預(yù)警輔助系統(tǒng),整個(gè)項(xiàng)目于2022年12月完成安裝調(diào)試并正式啟用,目前該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,至2023年3月,該系統(tǒng)共發(fā)生5 920余次行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等報(bào)警警示,報(bào)警準(zhǔn)確率99.5%,在高速收費(fèi)站、路網(wǎng)中心、交警各部門(mén)的協(xié)作下,提前制止了行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入高速公路的違法行為,將高速公路行車(chē)安全隱患遏制在萌芽狀態(tài),守護(hù)高速公路行車(chē)安全。鑒于該系統(tǒng)在高速公路行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)等管控中作用顯著,2023年福州高速公路將在轄區(qū)其他高速公路收費(fèi)站啟動(dòng)行人闖入預(yù)警輔助系統(tǒng)二期工程,項(xiàng)目預(yù)算278萬(wàn)元,旨在提高行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)闖入勸離效率,減少高速公路行車(chē)安全隱患。

5 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)警系統(tǒng)采用“云-邊-端”技術(shù)架構(gòu)體系,運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)圖像感知技術(shù),自動(dòng)識(shí)別收費(fèi)站內(nèi)廣場(chǎng)行人非法誤闖高速行為,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)聲光報(bào)警提示、收費(fèi)員無(wú)線手環(huán)振動(dòng)告警、后臺(tái)預(yù)警管理終端告警提醒等三種方式,在現(xiàn)場(chǎng)及后臺(tái)分別對(duì)誤闖行為及時(shí)勸離處置,應(yīng)用新科技為高速交警、收費(fèi)站、路網(wǎng)中心團(tuán)結(jié)合作、保障行車(chē)安全奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),采用科技賦能,輔助相關(guān)部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)防行人誤闖高速行為,守護(hù)人民出行安全。