基于物聯網感知的智慧道路監測綜合系統應用研究

摘 ?要：文章基于人工智能及物聯網技術，對面向智慧城市載體終端的智慧道路監測綜合系統應用進行了研究;利用城市道路鋪設的智能感知設備實現前端數據感知，并通過深度學習技術、云處理技術和云存儲技術建設后端平臺，構建了一套智慧道路監測綜合系統;對綜合系統的應用實現進行了研究，利用智慧道路監測為城市管理現代化提供動態數據，實現城市全景監控，為智慧城市的建設提供了新方案，有利于推進智慧城市建設進程。

關鍵詞：人工智能;物聯網;道路監測;智慧城市

中圖分類號：TP391.44;TN929.5 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）12-0168-03

Abstract：This paper studies the application of the intelligent road monitoring integrated system for smart city carrier terminals based on artificial intelligence and internet of things technology;intelligent perception equipments is deployed to achieve front-end data perception and the back-end platform is built through deep learning technology，cloud processing technology and cloud storage technology，which builds a comprehensive set of smart road monitoring system. And the application and implementation of the integrated system are studied. The intelligent road monitoring provides dynamic data for the modernization of urban management，realizes the urban panoramic monitoring，and put forward a new scheme for the construction ?of smart city，which is conducive to promoting the process of smart city construction.

Keywords：artificial intelligence;internet of things;road monitoring;smart city

0 ?引 ?言

人工智能一直處于計算機技術的前沿，計算機技術的發展方向將很大程度上依賴人工智能理論方面的研究和發現[1]。大數據背景下，人工智能對現代社會已經產生了巨大的影響，在工業領域，尤其是制造業，已經成功地使用了人工智能技術，在圖像識別、智能機器人、智能調度和規劃等方面得到了廣泛應用[2]。物聯網在互聯網基礎上延伸和擴展，是一個基于互聯網及通信網絡等的信息載體，基于物聯網感知能夠實現大數據的實時高效采集，為物與物、物與人之間的互聯提供了途徑[3]。

城市化進程中，城市管理現代化發展趨勢顯而易見，在智慧城市的設計、建設和應用中，大量原始數據的采集及錯綜復雜的探測器數據分析與應用對于城市的管理尤為重要，也是當前智慧城市建設的關鍵核心問題。人工智能技術及物聯網技術的發展能夠為道路情況的監測及城市海量數據的采集、分析處理提供更為高效安全的方案，為此文章在人工智能技術及物聯網感知技術的基礎上，對智慧道路監測綜合系統及其應用進行了研究，對智慧城市建設進行了探討。

1 ?監測綜合系統整體架構

智慧道路監測綜合系統作為一個具有獨特優勢的智慧城市系統建設切入點，能夠在很大程度上解決一部分智慧城市功能落地的需求，切實推動智慧城市建設進程。該系統將通過一種極具性價比的低成本改造方式，將普通路燈、墻體等設施升級成為具備多種綜合性智慧化功能的大規模城市基礎設施，并利用其采集的源源不斷地產生的城市動態數據，支撐一系列智慧城市業務功能的逐步落地。系統的整體架構如圖1所示。利用物聯網技術，通過城市道路中路燈及墻體節點鋪設的智能感知設備，通過內部集成的各種聯網傳感器模塊，結合無線傳輸技術對城市道路交通、車輛、行人、通訊設備、空氣質量、噪音震動等信息進行實時采集;在人工智能理論基礎上，通過后端平臺的深度學習系統、數據資源池及中心調度管理系統，利用深度學習、云處理和云存儲技術對采集到的城市大數據進行處理及存儲，實現城市道路的智慧監測。此外，監測綜合系統為城市居民提供了便利的信息訪問途徑，居民可以通過電視墻、PC客戶端、移動終端等交互終端對城市信息進行訪問，通過APN可以對接入終端進行識別，從而針對特定用戶選擇訪問網絡及訪問范圍。

2 ?系統主要結構

2.1 ?前端感知部分

智慧道路監測綜合系統在物聯網感知技術的基礎上，在城市道路中選擇各類基礎設施作為智能感知設備鋪設節點。隨著通信技術的發展及無線網絡的覆蓋范圍全面化，城市Wi-Fi信號的覆蓋為城市大數據的傳輸提供了非常便利的途徑。智慧道路檢測綜合系統在智能感知設備內部設計部署了Wi-Fi熱點信號發射模塊，借助由運營商支撐的光纖或無線接入鏈路，能夠在城市室外公共場所提供更加廣泛、速度更快的移動網絡接入服務。由于智能感知設備可通過外掛方式較為密集的部署在城市照明燈桿或墻體上，因此單臺設備無須大功率信號發射裝置，一方面能夠降低設備總體能耗和器件集成難度，另一方面也不會對公共場所的電磁環境或使用者的健康產生有害影響，能夠安全高效地實現道路信息的信息采集及傳輸。

除了Wi-Fi無線網絡通道的近端信息傳輸，系統的智能感知設備還利用無線傳輸技術NB-IoT將數據傳輸到為智慧城市提供數據支撐的后端平臺。智慧道路監測綜合系統利用NB-IoT網絡的覆蓋范圍廣、連接設備多、待機時間長等特點，構建起一個高效信息傳輸通道，由前端感知部分部署的物聯網傳感模塊采集到相關信息后，通過通信協議，由NB-IoT無線數據傳輸技術，傳輸到數據支撐后端平臺，以進行后續的解析和處理。

2.2 ?后端平臺部分

智慧道路監測綜合系統構建了一個大數據托管后端平臺（云創大數據提供平臺支撐），包括深度學習系統、數據資源池及中心調度管理系統三部分。由前端感知部分采集到的數據通過Wi-Fi無線網絡通道及NB-IoT網絡通道傳輸到后端平臺服務器，利用深度學習技術對城市大數據進行挖掘和處理，并通過云處理對信息進行高效處理及分析，利用云存儲技術將數據存儲在節點服務器中。平臺云架構將數據分塊存儲在不同的存儲節點上，并采用基于副本冗余的容錯機制進行容錯，可在任意損壞一個存儲服務器節點的情況下保證數據完整可靠，系統對外存儲訪問服務不間斷，匯集成城市大數據資源池，為城市管理提供動態數據作為決策依據。后端平臺的中心調度管理系統對數據進行統一的調度管理，通過提供基于Web的管理控制平臺，完成所有的信息管理工作，且能對系統所有功能進行監管控制，為管理人員提供便利的管理途徑，同時提供用戶安全認證及對不同用戶進行配額設置與權限管理功能，滿足系統的日常維護和安全管理需求。

3 ?城市全景監控功能的實現

基于物聯網技術，智慧道路監測綜合系統中大量智能感知設備的設計部署，能夠實現對城市大數據的實時采集，進而實現對城市情況的監控，結合后端云平臺的數據處理、存儲及調度管理，實現城市全景監控功能，功能實現結構圖如圖2所示。

3.1 ?多角度監控

傳統的城市監控多為單向的高清攝像方式，或需要通過人工控制云臺來實現監控角度的調整，響應速度慢，容易形成監控死角。智能感知設備在360度的方向上集成了4～6個攝像頭，在監控終端上對監控點周邊360度范圍內進行同步實時的多角度監控畫面的顯示，能夠有效避免監控死角造成的事件響應延遲。

3.2 ?實時巡查

借由智能感知設備的密集部署，智慧道路監測系統能夠實現監控區域沿城市主要交通線路高密度覆蓋的狀態。通過將道路沿途的全景視頻畫面進行拼接，城市管理人員在監控中心內即可隨時依照道路實時監控畫面進行快速的安全巡查與指揮調度。這將極大的解放安全巡查人力資源壓力，實現快速響應人員的更合理部署。

3.3 ?人臉識別

智能感知設備的安裝高度可以控制在最有利于采集人臉畫面的范圍內，配合全景監控技術，將能夠獲得更加優質的識別對比畫面數據，極大的提升人臉識別功能的準確度。同時，由于是采用懸掛式進行安裝部署，因此將能夠獲得動態采集大量人臉數據的機會，有利于人臉識別大數據庫的積累與后期數據挖掘。

3.4 ?車輛識別

智能感知設備將部署在城市道路沿線，通過全景攝像功能可以采集到海量的車輛動態影像信息，由于其部署位置、高度、部署密度等優勢特性，將能夠成為城市現有交通監控系統的重要補充。

3.5 ?城市環境監測

智慧道路監測綜合系統智能感知設備內部集成了多種小型空氣污染物監測傳感器，能夠對PM2.5、PM100等進行實時的動態監測。小型傳感器與傳統的專業環境監測儀器相比較，制造成本低，監測精確度能夠滿足常規的監測信息需求，無須更換耗材降低了長期維護保養壓力，監測數據都將通過有線/無線網絡回傳至后臺大數據平臺進行處理，對前端處理性能要求低，功耗低，非常有利于降低設備整體的制造成本與推廣難度。

4 ?結 ?論

文章作為“基于物聯網感知的智慧道路監測綜合系統應用研究”項目研究成果，主要以人工智能終端技術的研發為突破口，在物聯網感知技術的基礎上，以深度學習、云處理及云存儲技術為平臺核心技術，構建了一套智慧道路監測綜合系統，實現城市全景監控功能。智慧道路監測綜合系統的主要結構包括前端感知部分及后端平臺部分，主要通過物聯網感知設備的實時信息采集為城市管理提供動態數據，經過云平臺的數據分析處理、存儲，進而實現城市道路信息的監測，為城市居民提供便利的信息訪問途徑，為城市管理人員提供監控、巡查、識別、環境監測等城市全景監控功能。作為一個具有獨特優勢的智慧城市系統建設切入點，智慧道路監測綜合系統應用研究能夠在很大程度上解決一部分智慧城市功能落地的需求，為智慧城市建設方案提供新思路，切實推動智慧城市建設進程。

參考文獻：

[1] 楊挺，趙黎媛，王成山.人工智能在電力系統及綜合能源系統中的應用綜述 [J].電力系統自動化，2019，43（1）：2-14.

[2] 顏肅，張瑋亞，李宏仲，等.基于人工智能的輸電線路故障快速診斷方法研究 [J].電力系統保護與控制，2019，47（19）：94-99.

[3] 李衛東.5G時代的萬物互聯網：內涵、要素與構成 [J].人民論壇·學術前沿，2020（9）：40-55.

作者簡介：胡方霞（1972—），女，漢族，重慶人，教授，碩士，研究方向：軟件工程和人工智能與物聯網技術應用。