基于I2CT技術的智能視覺車聯網化解城市擁堵問題

周世詠

Zhou Shiyong

（智慧城市研究院 深圳市貝爾信智能系統有限公司 廣東 深圳 518057 ）

1 車聯網與交通信息化

交通信息化的內涵包括 5個領域：（1）交通政務信息化；（2）交通基礎設施建設與管理信息化；（3）交通運輸生產管理信息化；（4）交通產品營銷信息化；（5）交通科學技術信息化。重點是推廣應用跨省市國道主干線聯網收費系統，開發跨省區的路網聯網收費系統；開發高等級公路綜合管理系統和省級運政綜合管理系統；推廣物流系統規劃與設計技術，完善物流實時跟蹤技術。這在客觀上提出了對車輛進行聯網的要求，因此，車聯網是城市交通信息化建設發展的必然結果。圖1顯示了交通信息化帶來的各類信息情況。

目前，云計算、物聯網、移動互聯網、行業信息服務正在開始成為信息通信技術（ICT）業務發展的重點領域，推動了汽車移動物聯網（車聯網）的形成，即利用先進傳感技術、移動互聯技術、智能控制與智能計算技術，對道路進行交通全時空控制，對車輛進行交通全程控制，實行有序進路，有序行駛，并最終實現道路交通“零堵塞”、“零傷亡”和“極限通行能力”。主要包括4大功能：交通擁堵控制、交通安全控制、交通信息服務、商業運營服務。

例如，以一臺汽車為載體，結合3G或者未來的4G運營網絡，將道路上的汽車行駛實景實時地傳輸到安裝在汽車里的智能車載電腦終端上，車主上車之后輕輕按動一鍵，在車載電腦的顯示屏幕上會出現自動規劃好的若干條道路的車輛行駛實景，通過這個實景，可以清晰地看到車主本人前方將要走的路是否擁堵以及擁堵情況如何，從而選擇最便捷的路線。

可以預計，通過建設國家移動車聯網，有助于搶占世界汽車物聯網科技經濟制高點，帶動信息、航天、汽車、物流等支柱產業的發展，為中國和全球經濟發展提供新的發展動力。

2 車聯網的需求及I2CT的商業機會

利用車聯網解決城市交通擁堵問題是通過識別、傳感和交互設備，從信息維度全面感知道路交通的人、車、路、環境，再通過計算機、通信和控制技術等ICT技術，提供智能化的管理和服務，解決的關鍵是能否對城市道路交通運行現狀做到“全面感知”。

車聯網要求可實時、精準地感知交通量、位置、路段交通流量、平均行程時間、平均行駛速度、黑名單、超速、限行、停車位等信息。一旦形成了海量的樣本數據、統計分析和預測信息，就會為交通規劃與管理決策提供依據。當全面實施“車聯網”工程后，在理想的情況下，可以逐步實現“零擁堵”和“極限通行能力”。

未來建立的車聯網不僅可以用于治堵，還可以向公安、交通、城建、環保、稅務、保險和車主提供更多的信息服務，從而形成巨大的信息服務產業。

如圖2所示，未來的車聯網將借助物聯網、寬帶網絡、云計算基礎平臺、云計算業務平臺等先進的ICT技術，并納入智慧城市的建設當中，從而做到“城市服務實現智慧化、城市管控實現智能化和城市發展實現持續化”，其中，服務智慧化和管控智能化是實現發展持續化的根本保證。

然而，單純依賴傳統的ICT技術遠遠不夠，如何使ICT技術插上“智慧”的翅膀？

隨著寬帶技術應用的不斷深入，深圳市貝爾信智能系統有限公司鄭長春先生提出了以“智能感知、互聯互通、協同共享、城市運營”為核心思想的智慧信息技術——I2CT。其目標是構建智能視覺物聯網：通過視覺傳感器、信息傳輸和智能視覺分析，感知人、車、物（人：智能行為識別（IVS）、車：智能交通（ITS）、物：RFID物聯網技術）、路及環境。

智能視覺物聯網的定義是：通過視覺傳感標簽、射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。智慧信息技術——I2CT是實現智能視覺物聯網的關鍵技術。

I2CT技術的特點是：以各種先進的ICT技術為基礎，由云計算—云分析—云存儲—云控制平臺承載，通過遍布城市的智能視覺探頭、智能視頻分析模塊以及視覺標簽，借助城市三維全景3D GIS定位系統，實現城市級物件和事件的可視化、智能化識別、定位、動態跟蹤、監控和管理。

通過公共場所管理、智能樓宇、交通管制、學校、監獄、金融、社區、個人視頻設備等終端用戶搭建起“智能視覺物聯網”，能夠實現對資源的統一監控、管理和調度，因此，智能視覺物聯網具有廣泛的應用前景。

未來的智能視覺車聯網是智能視覺物聯網的升級版，它以智慧信息技術I2CT為基礎，將引領整個智能交通行業在車聯網大潮中實現升級轉型，以智能視覺分析技術為基礎來構建能夠實時智能感知人、車、物、路、環境的智能視覺車聯網。

3 智能視覺車聯網的架構和實現

智能視覺車聯網是汽車工業和智能視覺技術發展的必然趨勢。通過構建智能視覺車聯網能夠實現車輛狀態的在線檢查、在線年檢、在線監控；通過在線識別車輛狀態和狀況，可以了解車輛是否具備合法運營執照，是否符合環保要求，是否有危險行車行為等；通過給汽車建立可視化網絡身份證，容易實現網絡空間與物理空間的映射，在提高車輛網絡可視性的同時，具備網絡防偽、防套牌、防假冒、網絡追蹤、反走私等功能，可方便地與移動支付、駕乘者信息檔案等捆綁，實現從網絡世界到物理世界的整體安全可信性，因此，“可視化網絡車牌”和“可視化黑匣子”將誕生出巨大的產業。

如圖 3所示，利用無線寬帶技術，如無線城市 Wi-Fi熱點或 3G、4G網絡，結合車載和路側建立的視頻監控點，能構建智能視覺車聯網，實現對車牌、事故現場、事件、災難等的可視化管理。

對于智能交通和安防行業來說，為汽車工業提供高質量的車道偏移監控攝像機（見圖 4）、車載監控攝像機系統是很大的市場機會，目前許多廠家已經在進行中。

在這些不同的車載智能視覺應用中，智能視覺技術應用的子系統包括：

（1）駕駛員磕睡監測和提醒系統；

（2）車道偏離控制系統；

（3）駕駛員行為視頻監控系統；

（4）可視化后視鏡系統；

（5）可視化泊車系統；

（6）車前方遠紅外行人、動物探測系統；

（7）物流車輛貨物可視化監控系統；

（8）物流園區可視化裝卸系統；

（9）可視化貨物產地及供應鏈追溯系統；

（10）路況無線視頻監控點及網絡系統。

3G無線車載硬盤錄像機對于全力打造包括智能視覺車聯網在內的智能交通體系正在發揮重要的作用。它集3G無線視頻傳輸、雙向語音對講、車載硬盤錄像、GPS定位、廣告下發、車載媒體播放于一體，構成了全方位、多功能的車載監控設備，能夠給全國各地道路交通管理部門的實時監管和信息采集提供有效的支撐。

利用3DGIS三維全景可視化城市級云計算—云分析—云存儲—云控制主機（VIDC）構建的智能視覺車聯網，能夠實時監測特定城市區域內的人、車、物、路和環境，通過云視頻實時記錄各類城市物件視覺信息，并進行標簽、編碼、記錄，當發生事故、災害等事件時，能夠第一時間將現場可視化信息通報城市交通指揮中心，讓城市緊急救援救助中心快速準確地響應，實現立體快速救援，大幅提高救援的精確性和實效性，最大限度地降低人民生命財產的損失。同時，也可以作為城市可視化應急指揮系統的重要組成部分。

4 一桿一系統在智能視覺車聯網中的應用

一桿一系統由微波車輛檢測器、智能交通視頻檢測和測速系統、高清視頻電子警察系統 3部分組成，內嵌智能視覺分析模塊，可以實現智能交通領域的各類應用。

遍布城市的一桿一系統可以借助GPRS或3G通信系統，構建智能視覺物理網，建成城市交通基礎信息快速檢測聯網系統，實現對城市交通視頻信息的實時采集，傳遞給智能交通公用信息平臺，滿足人、車、路、環境的監控和管理需求，特別是對車輛的智能視頻進行分析。

如圖 5所示，一桿一系統能夠實現對闖紅燈違規抓拍、逆行違規抓拍以及壓線越線違規抓拍。把眾多系統聯網即可構成智能視覺物理網，對具有視覺標簽的人和車輛進行自動識別。

一桿一系統的智能視覺物理網系統屬于智能交通管理系統的前端攝像機聯網監控系統，主要由路口聯網電子警察系統組成，每個攝像機均嵌入了具有智能視覺分析功能的模塊，通過電信、移動、聯通的寬帶有線或無線網絡，各桿逐級聯網，實現可視化跟蹤聯網監控和監測系統，同時，為城市交通信息管理平臺提供實時全覆蓋視頻交通狀況信息。

如圖 6所示，通過智能視頻分析技術實現自動檢測和自動報警，在智能交通領域的應用很多。包括占用公交車道和應急車道監測、套牌車監測、非本市車輛監測、大貨車監測、闖紅燈監測等違法行為監測。

5 VIDC在車聯網系統中的應用

車聯網通過“信息識別和傳感設備”（如無線射頻識別、地感線圈、浮動車、視頻監控等），從信息維度感知道路交通狀況，利用涉車相關的屬性信息和動、靜態信息形成的涉車信息資源，提供豐富的智能化涉車管理和商業服務。車聯網的目標是提升城市信息化水平，緩解和解決困擾城市發展的道路交通問題，實現“人—車—路—環境”和諧統一的車聯網。云計算—云存儲—云分析—云控制主機VIDC的應用包括以下方面。

5.1 VIDC在車聯網系統建設中可以擔當管理中心主機的作用

對采集的車聯網數據進行存儲和分發，供后端車聯網應用層使用，如圖 7所示，包括：遠程診斷監控、車載娛樂、道路事故處理系統、緊急救援等應用系統。

5.2 VIDC在應急車聯網中的應用

在應急聯動調度過程中需要調配各種應急車輛，包括應急指揮車、警車、救護車等，通過車聯網，車與車之間能夠相互傳輸各種消息，而無需固定的基礎設施，可實時獲知事故現場和周圍路況信息，提高救援效率。VIDC在應急指揮中心中發揮管理中心的作用。

5.3 VIDC在運營車聯網中的應用

建設運營車聯網的意義在于提供：車輛安全預警、節能駕駛服務、車輛運行監控、出行誘導服務、遠程故障診斷、緊急救援服務。交通部規定，從2012年1月1日起，“沒有按照規定安裝衛星定位裝置或未接入全國聯網聯控系統的運輸車輛，道路運輸管理部門將暫停營運車輛資格審驗。”

通過構建運營車聯網體系，能夠實現超速預警、危險路段識別和安全駕駛預警、彎道行駛預警以及坡度角和路面附著系數預警。VIDC可以作為構建物聯網、車聯網和云計算的核心設備。

5.4 VIDC在車路協同管理中心的應用

車路協同系統是指基于無線通信、傳感探測等技術進行車路信息獲取，通過車—車、車—路信息交互和共享，并實現車輛和基礎設施之間智能協同與配合，達到優化利用系統資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標。VIDC在交通管理中心發揮可視化管理平臺的作用。

5.5 VIDC在公交調度中心的應用

建設內容包括中心機房服務器、操作系統軟件、數據庫軟件、網絡、存儲、核心交換和路由等軟硬件基礎設施；防火墻、網絡版防毒軟件、數據備份和容災等網絡安全改造和升級；智能公交系統數據庫和管理軟件部署。

6 結束語

城市級智能視覺車聯網是一項巨大的系統工程，在智能視覺物聯網的基礎上，首次提出智能視覺車聯網概念，為推動城市交通實現零傷亡、交通實現零擁堵而做出持續不斷的努力。