基于I2CT技術(shù)的智能視覺車聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)有限公司 廣東 深圳 518057 ）

1 車聯(lián)網(wǎng)與交通信息化

交通信息化的內(nèi)涵包括 5個(gè)領(lǐng)域：（1）交通政務(wù)信息化；（2）交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理信息化；（3）交通運(yùn)輸生產(chǎn)管理信息化；（4）交通產(chǎn)品營(yíng)銷信息化；（5）交通科學(xué)技術(shù)信息化。重點(diǎn)是推廣應(yīng)用跨省市國(guó)道主干線聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，開發(fā)跨省區(qū)的路網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)；開發(fā)高等級(jí)公路綜合管理系統(tǒng)和省級(jí)運(yùn)政綜合管理系統(tǒng)；推廣物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)技術(shù)，完善物流實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)。這在客觀上提出了對(duì)車輛進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的要求，因此，車聯(lián)網(wǎng)是城市交通信息化建設(shè)發(fā)展的必然結(jié)果。圖1顯示了交通信息化帶來(lái)的各類信息情況。

目前，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)信息服務(wù)正在開始成為信息通信技術(shù)（ICT）業(yè)務(wù)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，推動(dòng)了汽車移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（車聯(lián)網(wǎng)）的形成，即利用先進(jìn)傳感技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)、智能控制與智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)道路進(jìn)行交通全時(shí)空控制，對(duì)車輛進(jìn)行交通全程控制，實(shí)行有序進(jìn)路，有序行駛，并最終實(shí)現(xiàn)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(wù)、商業(yè)運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

例如，以一臺(tái)汽車為載體，結(jié)合3G或者未來(lái)的4G運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，將道路上的汽車行駛實(shí)景實(shí)時(shí)地傳輸?shù)桨惭b在汽車?yán)锏闹悄苘囕d電腦終端上，車主上車之后輕輕按動(dòng)一鍵，在車載電腦的顯示屏幕上會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)規(guī)劃好的若干條道路的車輛行駛實(shí)景，通過這個(gè)實(shí)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(yù)計(jì)，通過建設(shè)國(guó)家移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)，有助于搶占世界汽車物聯(lián)網(wǎng)科技經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)，帶動(dòng)信息、航天、汽車、物流等支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為中國(guó)和全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的發(fā)展動(dòng)力。

2 車聯(lián)網(wǎng)的需求及I2CT的商業(yè)機(jī)會(huì)

利用車聯(lián)網(wǎng)解決城市交通擁堵問題是通過識(shí)別、傳感和交互設(shè)備，從信息維度全面感知道路交通的人、車、路、環(huán)境，再通過計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)等ICT技術(shù)，提供智能化的管理和服務(wù)，解決的關(guān)鍵是能否對(duì)城市道路交通運(yùn)行現(xiàn)狀做到“全面感知”。

車聯(lián)網(wǎng)要求可實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地感知交通量、位置、路段交通流量、平均行程時(shí)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(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)測(cè)信息，就會(huì)為交通規(guī)劃與管理決策提供依據(jù)。當(dāng)全面實(shí)施“車聯(lián)網(wǎng)”工程后，在理想的情況下，可以逐步實(shí)現(xiàn)“零擁堵”和“極限通行能力”。

未來(lái)建立的車聯(lián)網(wǎng)不僅可以用于治堵，還可以向公安、交通、城建、環(huán)保、稅務(wù)、保險(xiǎn)和車主提供更多的信息服務(wù)，從而形成巨大的信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

如圖2所示，未來(lái)的車聯(lián)網(wǎng)將借助物聯(lián)網(wǎng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)、云計(jì)算業(yè)務(wù)平臺(tái)等先進(jìn)的ICT技術(shù)，并納入智慧城市的建設(shè)當(dāng)中，從而做到“城市服務(wù)實(shí)現(xiàn)智慧化、城市管控實(shí)現(xiàn)智能化和城市發(fā)展實(shí)現(xiàn)持續(xù)化”，其中，服務(wù)智慧化和管控智能化是實(shí)現(xiàn)發(fā)展持續(xù)化的根本保證。

然而，單純依賴傳統(tǒng)的ICT技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如何使ICT技術(shù)插上“智慧”的翅膀？

隨著寬帶技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，深圳市貝爾信智能系統(tǒng)有限公司鄭長(zhǎng)春先生提出了以“智能感知、互聯(lián)互通、協(xié)同共享、城市運(yùn)營(yíng)”為核心思想的智慧信息技術(shù)——I2CT。其目標(biāo)是構(gòu)建智能視覺物聯(lián)網(wǎng)：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(shí)別（IVS）、車：智能交通（ITS）、物：RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）、路及環(huán)境。

智能視覺物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過視覺傳感標(biāo)簽、射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。智慧信息技術(shù)——I2CT是實(shí)現(xiàn)智能視覺物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

I2CT技術(shù)的特點(diǎn)是：以各種先進(jìn)的ICT技術(shù)為基礎(chǔ)，由云計(jì)算—云分析—云存儲(chǔ)—云控制平臺(tái)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(biāo)簽，借助城市三維全景3D GIS定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市級(jí)物件和事件的可視化、智能化識(shí)別、定位、動(dòng)態(tài)跟蹤、監(jiān)控和管理。

通過公共場(chǎng)所管理、智能樓宇、交通管制、學(xué)校、監(jiān)獄、金融、社區(qū)、個(gè)人視頻設(shè)備等終端用戶搭建起“智能視覺物聯(lián)網(wǎng)”，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源的統(tǒng)一監(jiān)控、管理和調(diào)度，因此，智能視覺物聯(lián)網(wǎng)具有廣泛的應(yīng)用前景。

未來(lái)的智能視覺車聯(lián)網(wǎng)是智能視覺物聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)版，它以智慧信息技術(shù)I2CT為基礎(chǔ)，將引領(lǐng)整個(gè)智能交通行業(yè)在車聯(lián)網(wǎng)大潮中實(shí)現(xiàn)升級(jí)轉(zhuǎn)型，以智能視覺分析技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)建能夠?qū)崟r(shí)智能感知人、車、物、路、環(huán)境的智能視覺車聯(lián)網(wǎng)。

3 智能視覺車聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)

智能視覺車聯(lián)網(wǎng)是汽車工業(yè)和智能視覺技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過構(gòu)建智能視覺車聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛狀態(tài)的在線檢查、在線年檢、在線監(jiān)控；通過在線識(shí)別車輛狀態(tài)和狀況，可以了解車輛是否具備合法運(yùn)營(yíng)執(zhí)照，是否符合環(huán)保要求，是否有危險(xiǎn)行車行為等；通過給汽車建立可視化網(wǎng)絡(luò)身份證，容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間與物理空間的映射，在提高車輛網(wǎng)絡(luò)可視性的同時(shí)，具備網(wǎng)絡(luò)防偽、防套牌、防假冒、網(wǎng)絡(luò)追蹤、反走私等功能，可方便地與移動(dòng)支付、駕乘者信息檔案等捆綁，實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)世界到物理世界的整體安全可信性，因此，“可視化網(wǎng)絡(luò)車牌”和“可視化黑匣子”將誕生出巨大的產(chǎn)業(yè)。

如圖 3所示，利用無(wú)線寬帶技術(shù)，如無(wú)線城市 Wi-Fi熱點(diǎn)或 3G、4G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合車載和路側(cè)建立的視頻監(jiān)控點(diǎn)，能構(gòu)建智能視覺車聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車牌、事故現(xiàn)場(chǎng)、事件、災(zāi)難等的可視化管理。

對(duì)于智能交通和安防行業(yè)來(lái)說，為汽車工業(yè)提供高質(zhì)量的車道偏移監(jiān)控?cái)z像機(jī)（見圖 4）、車載監(jiān)控?cái)z像機(jī)系統(tǒng)是很大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，目前許多廠家已經(jīng)在進(jìn)行中。

在這些不同的車載智能視覺應(yīng)用中，智能視覺技術(shù)應(yīng)用的子系統(tǒng)包括：

（1）駕駛員磕睡監(jiān)測(cè)和提醒系統(tǒng)；

（2）車道偏離控制系統(tǒng)；

（3）駕駛員行為視頻監(jiān)控系統(tǒng)；

（4）可視化后視鏡系統(tǒng)；

（5）可視化泊車系統(tǒng)；

（6）車前方遠(yuǎn)紅外行人、動(dòng)物探測(cè)系統(tǒng)；

（7）物流車輛貨物可視化監(jiān)控系統(tǒng)；

（8）物流園區(qū)可視化裝卸系統(tǒng)；

（9）可視化貨物產(chǎn)地及供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)；

（10）路況無(wú)線視頻監(jiān)控點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3G無(wú)線車載硬盤錄像機(jī)對(duì)于全力打造包括智能視覺車聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的智能交通體系正在發(fā)揮重要的作用。它集3G無(wú)線視頻傳輸、雙向語(yǔ)音對(duì)講、車載硬盤錄像、GPS定位、廣告下發(fā)、車載媒體播放于一體，構(gòu)成了全方位、多功能的車載監(jiān)控設(shè)備，能夠給全國(guó)各地道路交通管理部門的實(shí)時(shí)監(jiān)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(jí)云計(jì)算—云分析—云存儲(chǔ)—云控制主機(jī)（VIDC）構(gòu)建的智能視覺車聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)特定城市區(qū)域內(nèi)的人、車、物、路和環(huán)境，通過云視頻實(shí)時(shí)記錄各類城市物件視覺信息，并進(jìn)行標(biāo)簽、編碼、記錄，當(dāng)發(fā)生事故、災(zāi)害等事件時(shí)，能夠第一時(shí)間將現(xiàn)場(chǎng)可視化信息通報(bào)城市交通指揮中心，讓城市緊急救援救助中心快速準(zhǔn)確地響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)立體快速救援，大幅提高救援的精確性和實(shí)效性，最大限度地降低人民生命財(cái)產(chǎn)的損失。同時(shí)，也可以作為城市可視化應(yīng)急指揮系統(tǒng)的重要組成部分。

4 一桿一系統(tǒng)在智能視覺車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

一桿一系統(tǒng)由微波車輛檢測(cè)器、智能交通視頻檢測(cè)和測(cè)速系統(tǒng)、高清視頻電子警察系統(tǒng) 3部分組成，內(nèi)嵌智能視覺分析模塊，可以實(shí)現(xiàn)智能交通領(lǐng)域的各類應(yīng)用。

遍布城市的一桿一系統(tǒng)可以借助GPRS或3G通信系統(tǒng)，構(gòu)建智能視覺物理網(wǎng)，建成城市交通基礎(chǔ)信息快速檢測(cè)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市交通視頻信息的實(shí)時(shí)采集，傳遞給智能交通公用信息平臺(tái)，滿足人、車、路、環(huán)境的監(jiān)控和管理需求，特別是對(duì)車輛的智能視頻進(jìn)行分析。

如圖 5所示，一桿一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)闖紅燈違規(guī)抓拍、逆行違規(guī)抓拍以及壓線越線違規(guī)抓拍。把眾多系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)即可構(gòu)成智能視覺物理網(wǎng)，對(duì)具有視覺標(biāo)簽的人和車輛進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。

一桿一系統(tǒng)的智能視覺物理網(wǎng)系統(tǒng)屬于智能交通管理系統(tǒng)的前端攝像機(jī)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，主要由路口聯(lián)網(wǎng)電子警察系統(tǒng)組成，每個(gè)攝像機(jī)均嵌入了具有智能視覺分析功能的模塊，通過電信、移動(dòng)、聯(lián)通的寬帶有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，各桿逐級(jí)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可視化跟蹤聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)，為城市交通信息管理平臺(tái)提供實(shí)時(shí)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(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)報(bào)警，在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用很多。包括占用公交車道和應(yīng)急車道監(jiān)測(cè)、套牌車監(jiān)測(cè)、非本市車輛監(jiān)測(cè)、大貨車監(jiān)測(cè)、闖紅燈監(jiān)測(cè)等違法行為監(jiān)測(cè)。

5 VIDC在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

車聯(lián)網(wǎng)通過“信息識(shí)別和傳感設(shè)備”（如無(wú)線射頻識(shí)別、地感線圈、浮動(dòng)車、視頻監(jiān)控等），從信息維度感知道路交通狀況，利用涉車相關(guān)的屬性信息和動(dòng)、靜態(tài)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(yè)服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是提升城市信息化水平，緩解和解決困擾城市發(fā)展的道路交通問題，實(shí)現(xiàn)“人—車—路—環(huán)境”和諧統(tǒng)一的車聯(lián)網(wǎng)。云計(jì)算—云存儲(chǔ)—云分析—云控制主機(jī)VIDC的應(yīng)用包括以下方面。

5.1 VIDC在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中可以擔(dān)當(dāng)管理中心主機(jī)的作用

對(duì)采集的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分發(fā)，供后端車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層使用，如圖 7所示，包括：遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控、車載娛樂、道路事故處理系統(tǒng)、緊急救援等應(yīng)用系統(tǒng)。

5.2 VIDC在應(yīng)急車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

在應(yīng)急聯(lián)動(dòng)調(diào)度過程中需要調(diào)配各種應(yīng)急車輛，包括應(yīng)急指揮車、警車、救護(hù)車等，通過車聯(lián)網(wǎng)，車與車之間能夠相互傳輸各種消息，而無(wú)需固定的基礎(chǔ)設(shè)施，可實(shí)時(shí)獲知事故現(xiàn)場(chǎng)和周圍路況信息，提高救援效率。VIDC在應(yīng)急指揮中心中發(fā)揮管理中心的作用。

5.3 VIDC在運(yùn)營(yíng)車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

建設(shè)運(yùn)營(yíng)車聯(lián)網(wǎng)的意義在于提供：車輛安全預(yù)警、節(jié)能駕駛服務(wù)、車輛運(yùn)行監(jiān)控、出行誘導(dǎo)服務(wù)、遠(yuǎn)程故障診斷、緊急救援服務(wù)。交通部規(guī)定，從2012年1月1日起，“沒有按照規(guī)定安裝衛(wèi)星定位裝置或未接入全國(guó)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)的運(yùn)輸車輛，道路運(yùn)輸管理部門將暫停營(yíng)運(yùn)車輛資格審驗(yàn)。”

通過構(gòu)建運(yùn)營(yíng)車聯(lián)網(wǎng)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)超速預(yù)警、危險(xiǎn)路段識(shí)別和安全駕駛預(yù)警、彎道行駛預(yù)警以及坡度角和路面附著系數(shù)預(yù)警。VIDC可以作為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的核心設(shè)備。

5.4 VIDC在車路協(xié)同管理中心的應(yīng)用

車路協(xié)同系統(tǒng)是指基于無(wú)線通信、傳感探測(cè)等技術(shù)進(jìn)行車路信息獲取，通過車—車、車—路信息交互和共享，并實(shí)現(xiàn)車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同與配合，達(dá)到優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標(biāo)。VIDC在交通管理中心發(fā)揮可視化管理平臺(tái)的作用。

5.5 VIDC在公交調(diào)度中心的應(yīng)用

建設(shè)內(nèi)容包括中心機(jī)房服務(wù)器、操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、核心交換和路由等軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施；防火墻、網(wǎng)絡(luò)版防毒軟件、數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)等網(wǎng)絡(luò)安全改造和升級(jí)；智能公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和管理軟件部署。

6 結(jié)束語(yǔ)

城市級(jí)智能視覺車聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，在智能視覺物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，首次提出智能視覺車聯(lián)網(wǎng)概念，為推動(dòng)城市交通實(shí)現(xiàn)零傷亡、交通實(shí)現(xiàn)零擁堵而做出持續(xù)不斷的努力。