淺析高速公路視頻聯網監控平臺的研究與設計

代毅

摘 要：本文結合工作實際，對視頻監控的自動分析技術和管理方案進行研究，提出高速公路視頻分析技術在公路管理中的應用，重點對基于視頻分析的高速公路運營管理方案進行了探究并提出建議，以滿足交通管理的精細化和自動化需求。

關鍵詞：高速公路;視頻;聯網;監控平臺;研究

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A

1 現狀分析

全國各個省市均已建設各自的高速公路視頻監控系統，或已經在省級中心匯聚，或在經營主體內部形成匯聚。但各個省份在建設時間、技術選型、平臺功能以及接口協議方面均有所差異。各省高速公路數字化視頻解決方案都是相互獨立的個體，在建設時期沒有考慮到全國高速公路視頻聯網和檢測信息共享，即使未來AI技術深入發展，在全國統籌管控方面仍缺乏可有效利用的相關資源，對比鐵路網的高效運行、應急處置和服務機制。交通部門缺少一套有力的實時狀態掌控工具，為此交通運輸部在全國層面上提出需要構建全國高速公路視頻聯網檢測體系的概念。按照部文件的要求，建設任務可以簡化為“部省聯網、統一接口、統一功能、統一服務”4個方面。目前，很多省份的高速公路數字化視頻監控技術還是采用類似小區安防監控的方式，在某一個局域網內實現視頻共享。而部文件要求，建設全國統一的平臺，不再以客戶端的方式實現部路網視頻調閱，通過平臺底層對接建設一個全國層面的視頻匯聚總平臺，對內實現全省視頻集中，對外推動跨省視頻調閱，推動未來5G、AI技術在高速公路視頻管理中的應用。如何優化省級層面的視頻共享和傳輸，助力全國視頻互聯互通成為云平臺建設首要解決的問題。

2 高速公路視頻聯網監控平臺

2.1 識別車牌系統

視頻分析技術最基本的功能之一是在高速公路上識別車牌。車牌識別技術也是高速公路系統中車輛查詢和車輛跟蹤的重要組成部分。通過數碼相機收集包含牌照的圖像，然后通過處理圖像技術提取并識別牌照，以實現自動識別車牌的目的。通過自動識別技術提取車牌信息后，將識別的信息發送到后續處理軟件，以實現車輛的統一控制和管理。識別車牌系統在高速公路管理中的應用取代了人工介入，既減少了工作量，又減少了工作誤差;前端通過車牌大數據挖掘進行視頻監控、捕獲和錄像，并保留視頻和快照等證據，可用來輔助打擊逃稅。

2.2 業務應用協同

通過云邊協同技術在城市軌道交通視頻監控系統業務方面的應用，一方面提升了視頻監控系統的智能分析及分析響應能力，另一方面加強了與城市軌道交通其他安防子系統的協同聯動功能，同時也提高了相關業務管理效率。

（1）在業務功能方面，視頻監控系統可根據場景定義各類異常事件，不需通過中心服務器，可直接在邊緣端通過 AI 硬件實現需求較為迫切的區域徘徊逗留檢測、站臺越界和兩端入侵報警、重點人員識別及追蹤、電梯 / 樓梯摔倒、站臺區域乘降人數統計、大件物品遺留檢測等功能，另外還可根據運營管理需求增加包括煙霧火災圖像分析、工作人員動作規范識別、工作人員與非工作人員區分等定制化智能分析功能，有效縮短了異常事件下的系統響應時間，降低工作人員安全管控壓力。

（2）在業務協同方面，通過云邊協同技術的應用可使系統發揮更佳的整體效能，能夠更加快速的實現視頻監控系統與其他安防子系統的報警協同聯動功能，當接收到如安全檢查及探測系統、異物入侵報警系統、電子圍欄系統、出入口控制系統等因特定危險事件發出的觸發信號時，視頻監控系統畫面可自動切換至相應的報警區域，并發出報警信息供車站工作人員進行確認和處理，防止事態進一步發展而導致失控。

（3）在業務管理方面，云邊協同技術的應用不僅可以實現系統對業務場景的快速分級預判及流程處置報警，還可使中心系統更加快速、全面的協同分析多個視頻監控節點，不同監控角度的視頻數據，并將重要業務場景、關鍵視頻數據自動標記與關聯，通過預置的關鍵詞語及場景定義對視頻實現基于內容特征的高效檢索和瀏覽，極大提高了工作人員對重要事件和場景的查詢效率。

2.3 視頻大數據轉化為大情報

視頻結構化的本質就是將雜散的視頻數據變為有邏輯統一的數據模型。在道路交通管理應用上，視頻結構化的核心，是數據模型向情報化的轉變，這個轉變分為兩個階段：首先要研究更強大、更全面的視頻結構化建模算法，將所得數據進行全面智能分析和清洗，篩選具備潛在價值的數據，建立相關數據模型; 然后將數據模型與業務需求相結合，支撐交通流量監測、交通路況研判、警衛線路可行性分析等工作，逐步解決視頻監控數據向視頻情報的轉化。

2.4 視頻結構化持續優化，抗環境干擾

視頻結構化算法對環境比較敏感，受環境干擾大，光線、雜物、惡劣天氣、晃動都會影響實際效果。隨著計算機視覺前沿技術的日益成熟，深度學習、高性能計算、海量數據訓練、多維信息結合、大數據挖掘分析、目標跟蹤等技術都將快速推動視頻結構化分析技術、算法效果的逐步提升，以達到根據不同的復雜環境對視頻數據精準高效地自動學習和過濾的目的。

2.5 基于 5G 通信技術的軌道交通視頻監控系統

5G通信技術的公共交通視頻監控系統總體結構，分布式 Pidi 站用于地鐵站臺和站廳的 5G 信號覆蓋，Acer 站用于地鐵和停車場的 5G 信號覆蓋。HD 攝像機接入端，可采用基于 Cu/Du 的二級結構，使用 5G 通信技術，在 Cu 上建立一個區域數據中心，并考慮其在 OCC（OperationControl） 站點的實際位置。挖掘了核心網絡的部分應用功能，并在 Cu 上使用了邊緣計算服務器。該系統除可用于視頻監控系統外，還可根據車輛控制界面平臺的低延時要求對人工智能能力 （人工智能 ） 進行預定位，支持車輛和管路的運行和維護這是一個由中央控制中心 3C 組成的視頻監控系統，軌道交通總隊通過本地交通網與 5G 通信網絡相連。城市軌道交通 5G通信網絡視頻監控服務與 5G 公共網絡服務按網絡段分開。用戶可撥打視頻監控，地鐵站的 HD 攝像機可根據上層視頻監控系統的指令記錄視頻，并高速地通過 5G 通信空中接口傳送;本地數據中心設有邊緣計算服務器，核心可存儲和處理本地返回的 HD 視頻 （ 如數據分析、圖像識別和識別等 ），還可根據上層視頻監控系統的要求，實現對攝像機的智能控制。介質存儲層是運營商的 5G 通信網，兩端為中央監控點和接收視頻監控點。與已有系統相比，網絡裝瓶減少了中間處理的潛在故障點，有利于日常運行和維護，可降低和提高系統的可控性和可控性。以 5G 通信網絡為基礎的城市軌道交通視頻監控系統，能快速響應城市軌道交通運營維護期間視頻監控點的臨時增加和物理狀態變化的要求。若視頻發展到超高清，還能滿足帶寬倍增的業務需求，以及公司的快速引進和視頻監控系統的簡易擴展，將極大地提高視頻監控系統的靈活性，有助于考慮未來智能軌道交通的發展趨勢。

3 結束語

本文通過對高速公路視頻監控系統的分析，提出高速公路視頻分析技術在公路管理中的應用，大大提升了高速公路管理水平。結合國家高速公路發展現狀，基于視頻分析系統及高速公路運營管理的發展情況，提出了相應的管理方案和制度草案，在一定程度上可促進中國高速公路的可持續發展。

參考文獻：

[1]雷仕歡.淺析高速公路視頻聯網監控平臺的研究與設計[J].通訊世界，2016（09）：3-4.

[2]羅勝堅，曾祥平.高速公路多級視頻聯網監控平臺的設計與應用[J].公路交通科技（應用技術版），2012，8（07）：326-328.

[3]屈立成，王俊，段玲，等.高速公路視頻聯網監控平臺的研究與設計[J].現代電子技術，2011，34（10）：51-54+58.