1.  項(xiàng)目背景

    公路是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，是人民大眾工作生活不可缺少的重要組成部分。如何高效、科學(xué)的管理公路是擺在公路監(jiān)控管理部門面前的重要議題。

　　傳統(tǒng)的公路監(jiān)控系統(tǒng)主要關(guān)注在交叉路口、重點(diǎn)路段、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、隧道、大橋等，完成車輛收費(fèi)、車牌記錄、重點(diǎn)地段監(jiān)控等基本功能。但是現(xiàn)有的、傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)正臨著很大的挑戰(zhàn)。存在主要問題有：

l  缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控平臺

大量建設(shè)的公路監(jiān)控系統(tǒng)沒有一個(gè)綜合的監(jiān)控平臺來實(shí)時(shí)的監(jiān)控車輛的運(yùn)行。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)少，信息更新緩慢。

l  缺乏先進(jìn)的監(jiān)管手段

    目前車輛超限、超載、貨車拋灑雜物等違規(guī)違章行為缺乏及時(shí)有效的監(jiān)管，公路道路及周邊環(huán)境異常情況不能及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)處置，交通狀態(tài)信息未能智能統(tǒng)計(jì)并及時(shí)向公眾發(fā)布，管理基礎(chǔ)信息不完整。

l  信息的共享和部門互動不夠

    信息資源共享機(jī)制不完善，形成嚴(yán)重的信息壁壘。缺乏部門之間有效互動的平臺。

l  缺乏對公眾的服務(wù)

    未能為市民提供全方位、全天候、高效率、不間斷的服務(wù)。未能充分滿足公眾對出行信息查詢、服務(wù)、投訴和建議等政務(wù)信息的需求。

l  數(shù)據(jù)的利用程度不夠深

未能利用車輛行駛的歷史信息進(jìn)行分析，線路站點(diǎn)規(guī)劃。未能利用信息輔助決策。

    隨著公路基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善。對整個(gè)公路的總體服務(wù)質(zhì)量也提出了更高的要求。因此建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、互動化的公路智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)的需求越來越迫切。公路智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)是“智能交通系統(tǒng)”，簡稱ITS（Intelligent Transportation systems）的一個(gè)重要組成部分。系統(tǒng)通過對海量的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的分析和理解，實(shí)時(shí)獲取交通基本數(shù)據(jù)，對交通擁堵和交通事故進(jìn)行預(yù)測，實(shí)現(xiàn)道路交通中異常行為的智能識別、提前發(fā)現(xiàn)和自動報(bào)警，從而減輕交管監(jiān)控人員的工作負(fù)擔(dān)，提高監(jiān)測準(zhǔn)確度，使城市道路交通管理工作更加有效。

2.  需求分析

    目前公路監(jiān)控已經(jīng)具備了基本的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。從安全防范角度來說，公路監(jiān)控自身具有交警等“人防”體系，加上智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)的“技防”體系，“人防”與“技防”密切結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)。建立較完善的保安監(jiān)控體系。

　　根據(jù)客戶需求，嚴(yán)密監(jiān)控區(qū)域的前端系統(tǒng)的核心是“發(fā)現(xiàn)可疑行為”和“攝像”。尤其以“發(fā)現(xiàn)可疑行為”作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。只有在發(fā)現(xiàn)了可疑行為的基礎(chǔ)，攝像才有更加實(shí)際的意義。在傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控模式下，保安人員需要監(jiān)視太多的視頻畫面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人的接受能力，導(dǎo)致實(shí)際監(jiān)控效果低下。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在盯著視頻畫面僅僅22 分鐘之后，人眼將對視頻畫面里95%以上的活動信息視而不見。因此我們需要智能視覺監(jiān)控來改善監(jiān)控效果，同時(shí)減輕保安人員的負(fù)擔(dān)。這樣才能真正讓控制中心人員從繁雜的監(jiān)控工作中解脫出來，以便有更多的資源應(yīng)對可疑現(xiàn)場。智能交通功能需求分析：

l  違章或故障、事故停車

在車道上或禁止停車區(qū)域出現(xiàn)停車現(xiàn)象，不論是因車輛故障停車或違章停車，都或?qū)儆跇O為危險(xiǎn)的事件，或?qū)儆谝滓�起交通阻塞的違章行為，需要及時(shí)進(jìn)行處理，而事故停車也需要管理部門及時(shí)知曉盡快處理以恢復(fù)交通，視頻分析技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)停車行為，提醒交通管理部門及時(shí)處理。

l  違章左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)

 在某些道口，是不允許進(jìn)行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，否則不但容易引起交通阻塞，也容易引起交通事故導(dǎo)致生命財(cái)產(chǎn)的損失，通過視頻分析技術(shù)自動檢測違章左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)行為，可以對這些違章行為進(jìn)行有效處罰，以提高交通監(jiān)測系統(tǒng)的威懾力，從而減少違章行為的發(fā)生。（使用雙警戒線規(guī)則）

l  違章變線

在某些路段(如隧道內(nèi))，正在高速行駛的機(jī)動車輛隨意變線是一種違章行為，容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測車輛的行駛軌跡，并與車道線進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)違章變線行為。（利用單警戒線規(guī)則）

l  違章逆行

 在交通法規(guī)中，逆行是一種很嚴(yán)重的違章行為，不但容易引起交通的混亂，也很容易引起交通事故的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)制止及時(shí)處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測車輛的行駛方向，與正常行駛方向比對，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章逆行行為并及時(shí)報(bào)警，提醒交通管理部門進(jìn)行處理。（利用單警戒線有方向識別的功能進(jìn)行判斷）

l  遺灑物體

正在行駛過程中的車輛不慎遺灑物體，容易引起交通的阻塞，特別是在機(jī)動車輛高速行駛狀態(tài)下(如高速公路，隧道內(nèi))，前車出現(xiàn)遺灑現(xiàn)象極易導(dǎo)致后車的嚴(yán)重交通事故，當(dāng)發(fā)現(xiàn)這種事件時(shí)，需要道路管理部門及時(shí)盡快地處理，以避免嚴(yán)重后果的發(fā)生。視頻分析技術(shù)通過對監(jiān)控視頻的分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)物品遺灑的事件，及時(shí)在情報(bào)板上公布提醒后車，并及時(shí)派出人員進(jìn)行處理。（利用棄置規(guī)則）

l  行人橫穿公路

 在非人行橫道線區(qū)域，行人橫穿公路是很危險(xiǎn)的行為，很容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，而且很容易出現(xiàn)人員的傷亡，應(yīng)當(dāng)及時(shí)制止。視頻分析技術(shù)通過分析行人的運(yùn)動軌跡，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章橫穿公路的行為。（利用智能行為分析技術(shù)可以區(qū)別人和車以及其他物品）

l  高速公路內(nèi)出現(xiàn)行人或自行車

 高速公路屬于機(jī)動車輛高速行駛的專用封閉交通網(wǎng)絡(luò)，不允許有無關(guān)的行人進(jìn)入，也不允許自行車進(jìn)入高速公路，否則在車輛高速行駛的情況下，很容易造成嚴(yán)重的交通事故。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測高速公路區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動個(gè)體，并進(jìn)行簡單的分類，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在高速公路封閉區(qū)域內(nèi)的行人或自行車，通知高速公路管理部門進(jìn)行處理，避免嚴(yán)重后果的發(fā)生。（利用智能行為分析技術(shù)可以區(qū)別人和車以及其他物品）

l  車輛擁擠度

    利用密度檢測功能可以檢測道路上的交通擁擠度情況。

l  車流量監(jiān)測

利用流量統(tǒng)計(jì)功能可以檢測各路段的實(shí)時(shí)車流量。

l  超速檢測

利用速度檢測功能可以檢測道路上速度超過規(guī)定值的汽車。

l  追尾事件檢測

遇襲規(guī)則

l  人員非法進(jìn)入遂道

    人員非法進(jìn)入遂道會給遂道車輛安全運(yùn)行和遂道自身安全帶來隱患，利用智能行為分析技術(shù)可以區(qū)別人和車以及其他物體。防止人員進(jìn)入遂道的行為。

3.  設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循“規(guī)范性、可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、易用性、經(jīng)濟(jì)性”等原則。

（一）、規(guī)范性

加強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)、管理的規(guī)范性，系統(tǒng)的各種軟件、硬件均應(yīng)符合相關(guān)的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。組網(wǎng)方式、管理模式統(tǒng)一，從而達(dá)到系統(tǒng)功能、內(nèi)容的統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化。

（二）、可靠性

系統(tǒng)能滿足7x24小時(shí)不間斷運(yùn)行，滿足峰值業(yè)務(wù)量處理的需要。系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)應(yīng)能及時(shí)備份和恢復(fù)；對緊急情況應(yīng)有相應(yīng)的應(yīng)急處理措施，使其不影響其它正常的業(yè)務(wù)開展。

（三）、安全性

系統(tǒng)應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、應(yīng)用程序等方面具有嚴(yán)格的權(quán)限控制、抗非法入侵、日志跟蹤等能力，以保證系統(tǒng)的安全性。

（四）、可擴(kuò)展性

系統(tǒng)應(yīng)能靈活擴(kuò)充，能夠方便拓展新業(yè)務(wù)和接入各類信息系統(tǒng)及新設(shè)備；系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)與外部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和交換。

（五）、易用性

系統(tǒng)應(yīng)具有清晰、簡潔、友好的人機(jī)界面，準(zhǔn)確、詳細(xì)的在線幫助，靈活、便捷的輸入方式切換，智能的數(shù)據(jù)輸入提示，準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)合法性檢查，方便、詳細(xì)的常見錯(cuò)誤修改說明；系統(tǒng)應(yīng)能靈活配置不同數(shù)據(jù)參數(shù)和報(bào)表。

（六）、經(jīng)濟(jì)性

在滿足系統(tǒng)功能及性能要求的前提下，盡量降低系統(tǒng)建設(shè)成本。采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)和設(shè)備，利用現(xiàn)有設(shè)備和資源，綜合考慮系統(tǒng)的建設(shè)、升級和維護(hù)費(fèi)用。

4.  公路智能綜合監(jiān)控解決方案

4.1 方案總體設(shè)計(jì)

4.1.1 系統(tǒng)總體目標(biāo)

    公路智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為智能交通實(shí)施的一部分，將進(jìn)一步改善公路交通管理的社會效果，使得各個(gè)交通子系統(tǒng)更好的協(xié)調(diào)工作，達(dá)到人、車、路協(xié)調(diào)運(yùn)行的目的，提高道路利用率，改善交通秩序，加強(qiáng)交通管理者的執(zhí)法力度和管理�！　�

    公路智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控公路上的交通情況，并對汽車駕駛員提供秒級的交通信息，達(dá)到以下目標(biāo)：

    （1）提高道路安全，減少交通事故，縮短由于交通事故（包括車輛故障）所引起的延誤；　　

    （2）提高高速公路的通行能力，優(yōu)化交通流量，提供一個(gè)更有效的的交通道路系統(tǒng)；　　

    （3）提高車輛通行的速度，降低機(jī)動車車輛排氣污染，改進(jìn)行駛環(huán)境對汽車駕駛員產(chǎn)生的感受，提高交通運(yùn)輸效率�！　�

4.1.2 系統(tǒng)功能定位

l  提供實(shí)時(shí)的交通信息

    提供前進(jìn)方向的交通狀況或者事故警告。在進(jìn)入高速公路之前，以及在高速公路出口前的路段，駕駛員能夠接收到實(shí)時(shí)前方的最新交通資料，允許在必要時(shí)改變行駛路線。如果不改變路線，至少能掌握所選擇路線上延誤的原因和情況。

l  對交通事故的快速響應(yīng)

    對監(jiān)控的道路進(jìn)行24小時(shí)檢測，可以對交通事故地點(diǎn)進(jìn)行快速定位并報(bào)警，交通控制中心可以快速派出處置人員到達(dá)事故現(xiàn)場，在最短時(shí)間內(nèi)使交通再次恢復(fù)正常通行。

l  將交通擁擠減少到最低限度

因?yàn)樵撓到y(tǒng)能在交通事故發(fā)生的初期就有響應(yīng)，大大縮短從事故檢測到事故處理完的時(shí)間，使交通擁擠減少至最低限度。同時(shí)，及時(shí)提供交通信息，使駕駛員有機(jī)會避開事故地點(diǎn)，選擇其他道路行駛，從而進(jìn)一步降低交通擁擠。

l  對異常事件快速響應(yīng)與處置

    對車輛超限、超載、貨車拋灑雜物等違規(guī)違章行為及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置，對公路道路及周邊環(huán)境異常情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。

l  提高道路安全性

汽車駕駛員在道路上遭遇困難時(shí)即可引起系統(tǒng)的注意，可以以最快的方法移去道路上的障礙并清理事故現(xiàn)場，直到保持交通自由暢通，享有更安全的行駛環(huán)境。

4.1.3 系統(tǒng)組成

    公路智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)由熱備份中央管理控制中心和前端傳感系統(tǒng)組成，主要包括如下子系統(tǒng)：

● 交通狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)

交通狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測公路上到的交通流量、速度、道路占有率等實(shí)時(shí)交通信息，采用先進(jìn)的算法，處理檢測到的交通數(shù)據(jù)，判斷是否有交通事故以及道路擁擠情況和程度。同時(shí)，通過交通信息發(fā)布子系統(tǒng)發(fā)布各種動態(tài)交通信息，也可發(fā)布市政施工等交通靜態(tài)信息。

● 車輛監(jiān)測子系統(tǒng)

    車輛監(jiān)測子系統(tǒng)包括若干個(gè)圖像處理系統(tǒng)和視頻檢測點(diǎn)，安置在公路、橋梁、隧道的關(guān)鍵位置。主要完成交通數(shù)據(jù)采集（如車輛總數(shù)、車輛分類、速度、車輛出現(xiàn)排隊(duì)的長度等）、切換視頻檢測電視圖像到中央控制中心，便于證實(shí)交通情況以及交通事故檢測（回放事故前十二個(gè)畫面）等功能。

● 異常事件檢測子系統(tǒng)

    異常事件檢測子系統(tǒng)采用兩層檢測方法來檢測交通事故。第一層運(yùn)用設(shè)在現(xiàn)場的視頻檢測設(shè)備，根據(jù)檢測到的區(qū)域交通情況進(jìn)行判斷；第二層設(shè)在中央控制室，通過交通數(shù)據(jù)分析，運(yùn)用人工智能算法，對視頻檢測區(qū)域外的道路情況進(jìn)行判斷，分析是否有交通事故發(fā)生。

    來自視頻檢測和電視監(jiān)控的數(shù)據(jù)和圖像通過傳輸網(wǎng)絡(luò)送到中央管理控制中心，系統(tǒng)對交通事故報(bào)警信號自動檢測。交通管理控制中心管理人員只需關(guān)心受到交通突發(fā)事件影響的路段，在派遣處置人員到達(dá)事故現(xiàn)場之前，管理控制中心可事先利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)確認(rèn)事故性質(zhì)，從而在規(guī)定時(shí)間內(nèi)拖走事故車輛或救護(hù)傷員。

● 交通信息發(fā)布子系統(tǒng)

    交通信息發(fā)布子系統(tǒng)可通過廣播、短信或者設(shè)置在位于公路關(guān)鍵位置的顯示面板顯示當(dāng)前相關(guān)路段的交通信息，通知駕駛員前方的交通情況和行駛時(shí)間，實(shí)時(shí)通知駕駛員前面的交通擁擠狀況。同時(shí)，公眾可以通過Internet觀察到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)視頻圖象。  

4.2 方案詳細(xì)設(shè)計(jì)

     公路智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)是基于目前快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)視頻內(nèi)容識別技術(shù)，用戶可設(shè)置某些特定的規(guī)則，視頻監(jiān)測系統(tǒng)會識別目標(biāo)行為是否符合這些規(guī)則，由此判斷是否需要做出反應(yīng)，例如聯(lián)動報(bào)警等。如果認(rèn)為目標(biāo)行為沒有違反規(guī)則，系統(tǒng)將不作出反應(yīng)。這樣可有效減輕監(jiān)控人員的工作負(fù)荷，提供工作效率。

部署于監(jiān)控區(qū)域的攝像機(jī)將采集到的現(xiàn)場圖像通過視頻線、光纖或者IP網(wǎng)絡(luò)傳送到區(qū)交管分中心，區(qū)交管分中心會將這些圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過視頻矩陣或者視頻矩陣輸出到電視墻上，同時(shí)進(jìn)行錄像備份。區(qū)交管分中心采集到的數(shù)據(jù)也可以經(jīng)過專網(wǎng)上傳給上一級的交管部門，上一級交管部門可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場圖像或者提取存儲資料。形成一個(gè)分層級的、分布部署和集中管理的監(jiān)控體系。

公路智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

4.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)采用三級架構(gòu)模式，前端、區(qū)交通管理分中心、省市級交通管理總中心，每級之間的權(quán)限都不相同。前端主要是智能設(shè)備、編碼器、報(bào)警服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等設(shè)備，設(shè)備的架構(gòu)模式如上圖所示，整個(gè)只需要網(wǎng)絡(luò)的支持。智能設(shè)備主要是負(fù)責(zé)前端重要路口、收費(fèi)站、重要路段的一些異常分析，并觸發(fā)報(bào)警和上傳信息；編碼器和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是負(fù)責(zé)視頻信號的采集、數(shù)字編碼以及網(wǎng)絡(luò)輸出的使用；報(bào)警服務(wù)器主要是用來接收其它報(bào)警設(shè)備I/O輸出信號或智能設(shè)備的報(bào)警網(wǎng)絡(luò)信號，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息處理和轉(zhuǎn)發(fā)功能。區(qū)交通管理分中心主要是對其管轄范圍內(nèi)的路段進(jìn)行監(jiān)控、設(shè)備管理、報(bào)警處理等，各區(qū)交通管理中心之間相互獨(dú)立。省市交通管理總中心是負(fù)責(zé)其管轄下的各區(qū)交通管理中心管理，以及其下的所有設(shè)備管理和監(jiān)控管理。省市交通管理總中心的權(quán)限最大。

4.2.2 系統(tǒng)模塊描述

　�。�1）管理服務(wù)器模塊

　　管理服務(wù)模塊是系統(tǒng)的核心，是整個(gè)系統(tǒng)的主服務(wù)器，橋接了其他的各個(gè)服務(wù)模塊。主要用于管理系統(tǒng)平臺所有的設(shè)備和與其它的管理服務(wù)器進(jìn)行通訊和同步�？梢詫�(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程數(shù)字視頻設(shè)備的機(jī)構(gòu)、人員、設(shè)備、任務(wù)、報(bào)警、日志等的配置、設(shè)備巡檢和實(shí)時(shí)訪問權(quán)限控制等管理。

　�。�2）流媒體轉(zhuǎn)發(fā)模塊

　　流媒體服務(wù)模塊分為實(shí)時(shí)流媒體服務(wù)模塊和回放流媒體服務(wù)模塊。實(shí)時(shí)流媒體服務(wù)模塊用于對本地的實(shí)時(shí)視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)�；胤帕髅襟w服務(wù)模塊用于對本地的回放視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

　　（3）報(bào)警管理模塊

　　通過串口或網(wǎng)絡(luò)通訊的方式，將分散在各個(gè)地方的獨(dú)立的報(bào)警子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，報(bào)警管理中心可對任何一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警控制，如：報(bào)警布防、撤防、旁路、清除報(bào)警、報(bào)警輸出的打開、關(guān)閉等。當(dāng)任何一個(gè)報(bào)警子系統(tǒng)有報(bào)警發(fā)生時(shí)，報(bào)警管理中心能快速準(zhǔn)確的顯示出報(bào)警的詳細(xì)信息，如：報(bào)警地點(diǎn)、名稱、類型、子系統(tǒng)號、防區(qū)號等，并會自動根據(jù)預(yù)先設(shè)置的報(bào)警預(yù)案進(jìn)行聯(lián)動操作，如：視頻彈出播放、播放指定聲音、視頻群組播放、視頻群組淪陷、聯(lián)動報(bào)警輸出、報(bào)警布撤防、電視墻切換、聯(lián)動云臺預(yù)置位、巡航、發(fā)送手機(jī)短信、LED屏顯示、打印機(jī)打印等。

　�。�4）電子地圖模塊

　　支持多級多層多文件電子地圖，通過電子地圖可以直接對監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行調(diào)看、設(shè)置、報(bào)警聯(lián)動操作，讓使用者更加形象地感受與應(yīng)用，可以通過電子地圖編輯器編輯生成地圖，原始地圖可以來源于jpg、bmp、png、gif或wmf矢量地圖。

　�。�5）集中存儲模塊

　　集中存儲服務(wù)對于前端沒有存儲功能、或者不適合在前端進(jìn)行錄像文件存儲的情況尤為適用。也適用于一些重要的錄像文件在前端不適合保存的，可以集中存儲在后端集中存儲主機(jī)上。該功能可以設(shè)置集中存儲計(jì)劃，從而在集中存儲服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)定時(shí)文件存儲功能。

　　（6）數(shù)字矩陣模塊

　　通過虛擬數(shù)字矩陣實(shí)現(xiàn)對電視墻的視頻畫面切換及云臺控制等動作。網(wǎng)絡(luò)虛擬數(shù)字矩陣和傳統(tǒng)模擬矩陣不同，它以視頻壓縮模塊（或視頻編碼軟件）代替模擬矩陣中的視頻輸入模塊，以視頻解壓縮模塊（或視頻解碼軟件）代替模擬矩陣中的視頻輸出模塊，以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器代替模擬矩陣主機(jī)，以基于TCP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)代替模擬總線（或模擬視頻總線結(jié)合IP控制總線），以數(shù)字高速處理芯片代替模擬電開關(guān)，運(yùn)用高速處理芯片的運(yùn)算完成視頻從輸入到輸出的切換，將視頻信號傳輸至電視墻。

　�。�7）WEB功能管理模塊

　　用戶可在任何地點(diǎn)通過IE方式接入平臺軟件進(jìn)行操作和管理，使用時(shí)不需修改IE的安全限制即可正常使用，不受IE參數(shù)設(shè)置局限，和正常使用客戶端軟件是一樣的，較普通的用控件實(shí)現(xiàn)WEB功能的方式更為先進(jìn)實(shí)用。

　�。�8）模擬量采集模塊

　　可對市場主流的模擬量采集設(shè)備進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對前端的溫度、濕度、電壓、電流等模擬數(shù)據(jù)的采集和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值顯示，并可通過預(yù)設(shè)的報(bào)警上限和下限值進(jìn)行自定義的報(bào)警處理。

　�。�9）客戶端模塊

　　客戶端模塊是最終呈現(xiàn)在用戶面前，供用戶操作使用的模塊，客戶端通過與各個(gè)服務(wù)組件進(jìn)行通訊，用于實(shí)現(xiàn)電子地圖、顯示實(shí)時(shí)視頻和回放錄像、視頻分析參數(shù)配置、報(bào)警聯(lián)動管理、控制云臺鏡頭動作、控制報(bào)警輸入輸出等監(jiān)控操作，以及配置電子地圖、外部設(shè)備及用戶權(quán)限等管理功能。

　�。�10）應(yīng)急預(yù)案模塊

　　用戶可以預(yù)先設(shè)置多種應(yīng)急處理預(yù)案，在同一個(gè)預(yù)案里可以設(shè)置一系列要執(zhí)行的操作。在必要時(shí)，例如有報(bào)警信息觸發(fā)時(shí)，就可以直接調(diào)用某些預(yù)案及時(shí)對事件做出反應(yīng)，采取必要的手段和措施，切實(shí)發(fā)揮出高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用效果。

4.2.3 系統(tǒng)功能描述

4.2.3.1 系統(tǒng)軟件的基本功能

　　公路智能綜合監(jiān)控平臺基于開放式平臺，用戶界面友好，功能豐富，操作簡便，接口靈活，主要包括視頻管理、告警管理、設(shè)備管理、系統(tǒng)管理和增值功能5大功能模塊。所有功能提供C/S和B/S兩種實(shí)現(xiàn)方式，用戶既可以使用專用的客戶端軟件實(shí)現(xiàn)，也可以通過IE瀏覽器實(shí)現(xiàn)。

（1）視頻管理功能

　　公路智能綜合監(jiān)控平臺提供視頻的實(shí)時(shí)瀏覽、存儲、檢索、回放。

　　實(shí)時(shí)瀏覽：同時(shí)顯示16路視頻，提供單畫面、4畫面、9畫面、16畫面及全屏顯示方式。提供自動輪巡列表，在用戶指定窗口進(jìn)行切換，設(shè)置畫面停留時(shí)間。

　　控制管理：可在本地或通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制云臺和鏡頭，包括對云臺上、下、左、右和自動旋轉(zhuǎn)等控制；鏡頭的縮放、聚焦、光圈調(diào)整以及自動巡航等控制，并可對其他可控外部設(shè)備進(jìn)行操作控制。

　　遠(yuǎn)程視頻傳送：采用“點(diǎn)播”方式，只有中心需要的視頻數(shù)據(jù)才在網(wǎng)絡(luò)上傳送，減少帶寬的占用，提供個(gè)性化的播放列表，登錄時(shí)自動播放。

　　視頻存儲：可采用分散存儲、集中存儲、混合存儲的方式，可在遠(yuǎn)端多業(yè)務(wù)接入單元端和監(jiān)控中心流媒體服務(wù)器同時(shí)存儲，提供按時(shí)間段、按告警觸發(fā)、按時(shí)間段告警觸發(fā)等多種存儲方式。

　　抓拍管理：管理員設(shè)定存儲圖片路徑后，使用者可以抓拍實(shí)時(shí)圖片、也可以抓拍回放圖片，管理員可自行更改圖片的存放路徑。圖片可進(jìn)行打印，作為線索證據(jù)，文檔素材等資料。

　　視頻文件檢索及回放：多條件組合方式查詢。可按現(xiàn)場監(jiān)控?cái)z像機(jī)名稱、日期時(shí)間作為條件進(jìn)行查詢，供用戶從中選取需要的錄像進(jìn)行回放。對查詢到的錄像文件提供完整的回放功能，包括播放及暫停、顯示錄像時(shí)間、抓拍圖像、畫面全屏等功能。用戶也可以拖動播放滑塊，對視頻進(jìn)行手工的快速搜索。重要的錄像資料可以另行分類保存。

　　導(dǎo)出查詢錄像：系統(tǒng)提供導(dǎo)出錄像功能，把重要的錄像文件，按錄像類型、日期時(shí)間、攝像機(jī)IP、攝像機(jī)名稱等條件導(dǎo)出來，轉(zhuǎn)儲（備份）到硬盤、光盤等儲存介質(zhì)，并可通過專用播放器回放。

（2）告警管理功能

　　根據(jù)告警來源分為移動偵測和外部系統(tǒng)接入。

　　多達(dá)8個(gè)可設(shè)置區(qū)域和敏感度的移動偵測區(qū)域，可以分別設(shè)置有效時(shí)間。

　　提供短信、告警箱、實(shí)時(shí)打印等等多種告警提示和告警輸出以及燈控等告警聯(lián)動手段。

　　告警與視頻聯(lián)動，包括告警時(shí)自動切換視頻、自動保存視頻、自動抓拍。

　　設(shè)置視頻與告警量關(guān)聯(lián)，查詢該告警時(shí)，系統(tǒng)自動查找告警時(shí)間段內(nèi)保存的對應(yīng)視頻文件。

�。�3）設(shè)備管理功能

　　各監(jiān)控設(shè)備可按名稱、IP地址等分組進(jìn)行管理。

　　遠(yuǎn)程管理：具有對監(jiān)控前端進(jìn)行遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程復(fù)位、遠(yuǎn)程升級以及IP地址更改等功能。

　　可配置視頻圖像的對比度、亮度、飽和度、色度、編碼幀率、幀數(shù)、信號制式和圖像格式（QCIF、CIF、DCIF、D1）等參數(shù)。

　　攝像機(jī)管理：可遠(yuǎn)程調(diào)用攝像頭菜單，實(shí)現(xiàn)對攝像頭參數(shù)的遠(yuǎn)程設(shè)置。

　　對于遠(yuǎn)端多業(yè)務(wù)接入單元、多媒體交換單元、攝像頭以及其他設(shè)備的配置、啟用/停用、故障進(jìn)行管理。

　　提供設(shè)備故障和視頻丟失告警。

（4）系統(tǒng)管理功能

　　公路智能綜合監(jiān)控平臺用戶權(quán)限分為3級：系統(tǒng)管理員、管理人員、值班人員，系統(tǒng)管理員為最高權(quán)限。

　　根據(jù)用戶對設(shè)備的操作權(quán)限系統(tǒng)分為5級權(quán)限：無權(quán)限、瀏覽、查詢、控制、刪除視頻記錄權(quán)限。

　　日志管理：系統(tǒng)可以記錄用戶的操作，形成日志，方便日后查詢。

4.2.3.2 智能視頻功能分析

該方案中的智能視頻分析技術(shù)，包含以下功能：

(1)車牌識別

     車牌識別模塊是智能交通最基本的組成構(gòu)件之一，目前應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，是高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，識別系統(tǒng)以自動車牌號碼識別為基礎(chǔ)，可以對通過的車輛進(jìn)行自動登記、驗(yàn)證、監(jiān)控、報(bào)警。通過車牌識別系統(tǒng)，高速公路入口收費(fèi)系統(tǒng)可以在通行卡（票）上保存系統(tǒng)識別車牌號碼及車牌圖片二值化信息，在高速公路出口利用車牌識別系統(tǒng)對車牌號碼或車牌圖片二值化信息進(jìn)行匹配，判斷通行卡（票）代表的入口車輛是否為出口車輛，可以有效地發(fā)現(xiàn)和避免換卡行為。同時(shí)系統(tǒng)所定位出的車牌圖片和識別出的車牌號碼成為管理、查詢通行車輛的重要途徑，可以有效地加強(qiáng)收費(fèi)管理，限制和發(fā)現(xiàn)舞弊行為。

    系統(tǒng)采用視頻實(shí)時(shí)觸發(fā)方式進(jìn)行檢測抓拍，能夠自動偵測、準(zhǔn)確識別及驗(yàn)證行駛或停泊中車輛的整車車牌號碼。可對已抓拍圖像與數(shù)據(jù)庫資料及時(shí)進(jìn)行比對，當(dāng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)攔截車輛時(shí)，系統(tǒng)能在本地機(jī)和中心機(jī)上及時(shí)報(bào)警。系統(tǒng)采用先進(jìn)的模糊圖像處理技術(shù)，通過程序能很好的實(shí)現(xiàn)對于車牌的整體傾斜、車牌的文字傾斜、車牌的污損和模糊等的處理，將人眼都很難辨別的車牌號識別出來。
    車牌識別的流程可分為車牌定位、車牌預(yù)處理、字符分割和字符識別四個(gè)步驟。

(2)事件檢測分析

　　公路用視頻監(jiān)控路段運(yùn)行，監(jiān)控人員不可能長時(shí)間不間斷盯著屏幕監(jiān)視，如果依賴于回放檢索，會導(dǎo)致時(shí)間處理滯后。因而，事件檢測分析系統(tǒng)在公路監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。事件檢測分析系統(tǒng)在圖像覆蓋范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種交通車輛、事故進(jìn)行自動檢測。系統(tǒng)在每個(gè)類型車道（超車道、行車道、緊急行車道、緊急停車帶、三角地帶）和一般交通狀況下能自動檢測下列狀況：車輛停駛、車輛減速、車輛超速、車輛低速、車輛逆行、車輛排隊(duì)長度超過閾值、交通擁堵、行人、車龍、遺撒遺棄物、煙霧和火災(zāi)等。并且提供相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)測量：流量、速度、占有率、車頭間距、隊(duì)列長度、車輛分型等。當(dāng)發(fā)生交通車輛事故時(shí)系統(tǒng)能夠快速自動報(bào)警和錄像，為道路的交通安全管理和道路運(yùn)營提供幫助。

    而在隧道監(jiān)控中，事件檢測分析系統(tǒng)檢測到有煙霧超過警戒報(bào)警，系統(tǒng)啟動應(yīng)急預(yù)案，指揮通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和消防系統(tǒng)立刻聯(lián)動，對監(jiān)控信息自動采集，通過智能視頻分析技術(shù)分析、判斷并輸出結(jié)果。

檢測流程如下：

與車相關(guān)的事件檢測：

l      遺留物檢測：為防止從車輛上滾落的物品或施工過程中遺留的物件影響道路情況，使用遺留物檢測模塊，當(dāng)有遺留物事件發(fā)生時(shí)通過光標(biāo)、音頻及聯(lián)動三種報(bào)警方式同時(shí)報(bào)警。

l      非法停車檢測：在特定或一段道路上，設(shè)定一防區(qū)，車輛停留時(shí)間超過一定時(shí)間或位置時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警。

l      車輛擁堵：監(jiān)控一些路口或易擁堵的路段，當(dāng)車輛密度達(dá)到某一值時(shí)，發(fā)生報(bào)警。

l      車輛逆行：防止車輛逆向行駛而帶來交通堵塞或交通事故，當(dāng)有車輛逆行時(shí)，設(shè)備也產(chǎn)生報(bào)警。

l      拋灑物檢測

與路相關(guān)的事件檢測：

l      防護(hù)欄、廣告牌、標(biāo)志牌被盜發(fā)出報(bào)警。

l      橋梁坍塌、路面出現(xiàn)較大破損時(shí)發(fā)出報(bào)警。

與人相關(guān)的事件檢測：

l      行人檢測：防止機(jī)動車道行人行走，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)立即報(bào)警。

(3)交通狀態(tài)檢測

　　當(dāng)前在一些交通流量很大的高速公路中，尤其在許多大城市的繞城高速公路中，出入口匝道經(jīng)常發(fā)生堵車，如何有效疏導(dǎo)交通是一個(gè)亟需解決的問題，視頻交通狀態(tài)檢測系統(tǒng)結(jié)合交通誘導(dǎo)系統(tǒng)提供了解決辦法。

    交通狀態(tài)檢測模塊通過對道路沿線的監(jiān)控?cái)z像機(jī)傳回的視頻信號進(jìn)行分析和處理，自動識別出路段的交通狀態(tài)（交通狀態(tài)分為：暢通、擁擠、堵塞三種狀態(tài)）；當(dāng)檢測到道路交通發(fā)生擁擠或堵塞時(shí)，系統(tǒng)通過語音報(bào)讀、文字閃爍等方式進(jìn)行報(bào)警，提示交通管理員及時(shí)對交通擁堵事件進(jìn)行交通疏導(dǎo)處理，并可通過對交通擁堵數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，為交通管理提供決策依據(jù)，把過去的被動式交通管理上升為主動式的交通管理，從而保證道路交通的暢通運(yùn)行，提高交通管理水平提供有力的技術(shù)手段。同時(shí)，與交通誘導(dǎo)等系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動，在事件發(fā)生時(shí)，通過交通誘導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)布交通信息，實(shí)現(xiàn)智能化的交通管理。

交通狀態(tài)檢測模塊是實(shí)時(shí)響應(yīng)系統(tǒng)。其原理是將車輛圖像信息采集CCD（攝像頭）架設(shè)在待測車道上方，識別軟件采用視頻觸發(fā)的方法，對CCD（攝像頭）傳回的數(shù)字視頻信號進(jìn)行分析，判斷是否有車輛經(jīng)過。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有車輛駛?cè)氡O(jiān)測區(qū)域，則立刻啟動車流量檢測模塊，每過一輛車，系統(tǒng)計(jì)數(shù)自動加一，系統(tǒng)在極短的時(shí)間內(nèi)完成車流量檢測、排隊(duì)長度、等待時(shí)間、車道占有率、道路信息分析、檢索數(shù)據(jù)等處理，與數(shù)據(jù)庫中的交通流參數(shù)比對判斷道路擁堵情況，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式數(shù)據(jù)庫同步技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)布、更新、查詢等處理，嚴(yán)格保證各級數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的數(shù)據(jù)一致性和完整性，通過LED顯示屏顯示出結(jié)果，使駕駛者了解哪一路段車流量大，哪一路段交通擁堵，自行選擇行車路線。系統(tǒng)還能統(tǒng)計(jì)車輛通過情況，包括：按年月日統(tǒng)計(jì)車流量、車輛等待時(shí)間車道、占有率等數(shù)據(jù)，其結(jié)果以表格、直方圖、曲線圖的形式輸出、打印，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果傳輸?shù)街笓]中心，管理部門根據(jù)這些數(shù)據(jù)采取相應(yīng)措施疏導(dǎo)交通，滿足城市交通智能化管理與監(jiān)控的要求。

4.2.3.3 車輛定位跟蹤

基于物聯(lián)網(wǎng)的車輛定位模塊設(shè)計(jì)方案在結(jié)構(gòu)上可分為四大部分：車載有源RFID電子標(biāo)簽、RFID射頻集信基站、分控中心和公路管理控制中心。系統(tǒng)可通過無線射頻技術(shù)提供其所在車輛的基本信息，包括車主信息、車輛狀態(tài)等。RFID射頻集信基站的功能是接收車載有源RFID電子標(biāo)簽發(fā)射的信息。該系統(tǒng)采用有源RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)路邊RFID射頻集信基站與車載有源RFID電子標(biāo)簽間的通信，并對車輛身份進(jìn)行識別。該模塊可用于高速路的交通和車輛管理。通過在需要管理和監(jiān)控的場合設(shè)立集信基站（以下簡稱基站），基站就可通過無線射頻通信方式與安裝在汽車上的車載有源RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，以獲取車輛牌照（或其他有關(guān)信息），并發(fā)布必要的交通信息給車輛駕駛員�；�站可與高速路段的分控中心聯(lián)網(wǎng)，而分控中心又可與交通車輛管理中心聯(lián)網(wǎng)，從而構(gòu)成整個(gè)高速路動態(tài)交通監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。

分控中心和公路管理控制中心根據(jù)所獲取車載RFID有源電子標(biāo)簽中的信息、地域編碼和車輛通過RFID射頻集信基站的時(shí)間來形成車輛行駛記錄，并以數(shù)據(jù)庫的形式存檔。在全國范圍內(nèi)，公路管理控制中心可通過互聯(lián)網(wǎng)查詢?nèi)魏诬囕v信息。公路管理控制中心是交通管理的通信、調(diào)度、監(jiān)控和協(xié)調(diào)指揮樞紐，可分級分區(qū)設(shè)置。主區(qū)域控制中心下轄多個(gè)分控中心，分控中心按不同的區(qū)域平行設(shè)置�？刂浦行闹�間可以相互交換數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)交通車輛的跨區(qū)域管理、調(diào)度與協(xié)調(diào)。分控中心的設(shè)置應(yīng)該根據(jù)交通道路的主次、道路密度及道路的交通密度來設(shè)置。

4.2.3.4 GIS地理信息服務(wù)

GIS地理信息服務(wù)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┝己玫目臻g信息。在業(yè)務(wù)上，實(shí)現(xiàn)車輛管理及全區(qū)聯(lián)網(wǎng)告警的集中展現(xiàn)，通過GIS地理信息服務(wù)能夠更為準(zhǔn)確的了解事件發(fā)生的地點(diǎn)、分布。中心城區(qū)地圖精度可達(dá)0.5米，郊區(qū)地圖精度可達(dá)2.5米，超越主流電子地圖搜索引擎。

此外在GIS中，可直觀查看車輛的位置信息、報(bào)警信息、聯(lián)動彈出報(bào)警視頻等，為公路的管理和車輛的監(jiān)控提供方便、簡潔的交互途徑。

4.2.3.5 公共信息服務(wù)

    實(shí)量旅行信息通過顯示屏顯示給正在等候的旅客。另外，該系統(tǒng)還可以用于駕駛員通報(bào)突發(fā)事件，交通擁擠程度，并在道路入口處顯示即將到來的駕駛員。