視頻事件檢測技術(shù)在隧道應(yīng)急處置中的應(yīng)用

基金項(xiàng)目：中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)“廣西智慧道路機(jī)電系統(tǒng)新技術(shù)綜合平臺(tái)建設(shè)”（編號(hào)：桂科ZY20111015）

作者簡介：韋 愷（1990—），碩士，高級(jí)工程師，主要從事智能交通系統(tǒng)研發(fā)與架構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

摘要：文章通過分析視頻事件檢測技術(shù)在隧道內(nèi)的應(yīng)用環(huán)境與廣西高速公路隧道的特點(diǎn)，從智慧化、一體化的角度出發(fā)，提出一種依托視頻事件檢測技術(shù)的隧道應(yīng)急處置應(yīng)用方案。該方案以視頻事件檢測技術(shù)作為隧道內(nèi)異常交通事件的主動(dòng)檢測手段，借助隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)與應(yīng)急救援處置系統(tǒng)提供后續(xù)應(yīng)急處置功能，結(jié)合廣西高速公路隧道管理需求與隧道事件應(yīng)急處置機(jī)制，形成高效簡捷的隧道應(yīng)急處置流程。部署試用后的效果表明，該方案可大幅縮減隧道內(nèi)平均應(yīng)急救援處置時(shí)間，對(duì)于提高高速公路隧道內(nèi)的交通事件檢測發(fā)現(xiàn)能力、優(yōu)化應(yīng)急處置流程和效率提供了借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：視頻事件檢測；隧道；智慧高速公路；應(yīng)急處置

中圖分類號(hào)：U491.1⁺16A501733

0 引言

視頻事件檢測技術(shù)自20世紀(jì)90年代引入我國以來，已經(jīng)有20多年的發(fā)展歷史，隨著該技術(shù)的成熟和功能的完善，已成為高速公路收費(fèi)站、路面和隧道等主要設(shè)施的常規(guī)監(jiān)控手段。該技術(shù)基于深度學(xué)習(xí)的圖像識(shí)別技術(shù)，通過對(duì)高速公路監(jiān)控視頻的實(shí)時(shí)分析，能夠檢測出停車、行人、逆行等各類交通事件。由于視頻事件檢測是一種視覺檢測方法，受夜間缺乏補(bǔ)光成像差、惡劣天氣和攝像頭鋪設(shè)密度低等因素的影響，在路面區(qū)域的應(yīng)用效果并不理想，而隧道內(nèi)24 h照明和全程監(jiān)控的特點(diǎn)成為視頻事件檢測穩(wěn)定高效發(fā)揮的重要條件。廣西高速公路具有山區(qū)路段多、隧道多的特點(diǎn)，例如都安至巴馬高速公路全長約120 km，有2座特長隧道和12座長隧道，共計(jì)30座隧道，橋隧比高達(dá)46%。由于隧道內(nèi)發(fā)生的交通事故處理困難，往往導(dǎo)致較長時(shí)間和更嚴(yán)重的交通堵塞，直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失要比普通路面交通事故大得多。因此，隧道日常運(yùn)營安全管理成為廣西高速公路運(yùn)營公司至關(guān)重要的安全工作內(nèi)容。如何有效地提高和優(yōu)化隧道內(nèi)突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力，確保高速公路的安全和暢通，已成為當(dāng)前廣西高速公路安全管理工作的重要研究方向。

1 技術(shù)應(yīng)用環(huán)境與隧道應(yīng)急處置特點(diǎn)分析

基于視頻事件檢測技術(shù)特點(diǎn)和隧道內(nèi)突發(fā)事件應(yīng)急處置的實(shí)際情況，本文對(duì)視頻事件檢測技術(shù)在隧道內(nèi)的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行了分析，具體結(jié)果如下：

1.1 視頻事件檢測的隧道應(yīng)用環(huán)境分析

突發(fā)事件應(yīng)急處置的前提條件是能夠及時(shí)地檢測到突發(fā)事件的發(fā)生或存在。傳統(tǒng)的人工發(fā)現(xiàn)后上報(bào)或被動(dòng)的事故接報(bào)都會(huì)極大地延誤整個(gè)應(yīng)急救援流程，容易引起發(fā)生二次事故、救援隊(duì)錯(cuò)過黃金救援時(shí)間等嚴(yán)重后果。由于隧道的封閉式結(jié)構(gòu)，隧道內(nèi)路面不易受到大霧、暴雨等惡劣天氣的影響，且隧道內(nèi)具備高質(zhì)量的全天候全區(qū)域照明條件，以上兩者保證了在隧道內(nèi)夜間以及極端天氣下的監(jiān)控圖像質(zhì)量^［3］；而且隧道內(nèi)的監(jiān)控?cái)z像頭鋪設(shè)密度一般較大，大部分隧道都達(dá)到了全程監(jiān)控、無死角的監(jiān)控條件。以上情況與視頻事件檢測技術(shù)的應(yīng)用條件相符，使得視頻事件檢測技術(shù)相比于在隧道內(nèi)存在多路效應(yīng)且技術(shù)未成熟的交通雷達(dá)檢測技術(shù)更加適合隧道，是當(dāng)前對(duì)隧道內(nèi)的交通事件進(jìn)行主動(dòng)、快速、準(zhǔn)確檢測的首選技術(shù)手段。

1.2 隧道內(nèi)應(yīng)急處置特點(diǎn)

隧道內(nèi)的應(yīng)急處置應(yīng)高效快捷，僅靠技術(shù)手段快速檢測到交通事件的發(fā)生還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，發(fā)現(xiàn)事件后無縫鏈接后續(xù)的應(yīng)急響應(yīng)流程才能真正做到應(yīng)急處置的“早發(fā)現(xiàn)、快處置”。在隧道內(nèi)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，不同于路面突發(fā)事件，隧道內(nèi)的車輛和人員的疏散更多地依賴于監(jiān)控員對(duì)隧道內(nèi)眾多照明、通風(fēng)、消防、監(jiān)控等機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控和控制。監(jiān)控員在確認(rèn)事件發(fā)生后，不僅要在短時(shí)間內(nèi)正確操控隧道內(nèi)不同的設(shè)備，還要及時(shí)通知相關(guān)應(yīng)急處置人員。傳統(tǒng)的視頻事件檢測系統(tǒng)僅能提供告警信息，無法滿足上述需求，因此需要引入一體化平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念，將告警系統(tǒng)與相關(guān)處置系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)融合，形成高效閉環(huán)的整體處置流程。

2 系統(tǒng)方案

針對(duì)隧道內(nèi)應(yīng)急處置的現(xiàn)狀和存在問題，基于已有的設(shè)備條件和業(yè)務(wù)規(guī)范，提出了一種依托視頻事件檢測技術(shù)的隧道應(yīng)急處置應(yīng)用方案。將視頻事件檢測系統(tǒng)作為隧道內(nèi)交通事件的主動(dòng)檢測手段，隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)急救援處置系統(tǒng)提供后續(xù)應(yīng)急處置中所需的各種設(shè)備操控和應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能。三個(gè)系統(tǒng)以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向進(jìn)行深度融合，以滿足運(yùn)營公司對(duì)隧道突發(fā)事件高效應(yīng)急處置的需求。見圖1。

2.1 視頻事件檢測系統(tǒng)

視頻事件檢測系統(tǒng)基于高速公路監(jiān)控視頻，利用AI深度學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路隧道內(nèi)的異常交通事件和交通流量的準(zhǔn)確檢測。

2.1.1 異常交通事件實(shí)時(shí)告警

當(dāng)隧道內(nèi)有異常交通事件發(fā)生時(shí)，視頻事件檢測系統(tǒng)通過已接入隧道視頻網(wǎng)絡(luò)的視頻事件檢測儀的智能分析，可在事故發(fā)生后的5 s內(nèi)提供如下4種包括圖片、視頻、文字等不同類型的事件信息，并在系統(tǒng)界面進(jìn)行彈窗告警和語音消息播報(bào)，提醒用戶處理。

（1）異常事件截圖。提供異常事件發(fā)生時(shí)的監(jiān)控畫面截圖，其中包括攝像機(jī)名稱、拍攝時(shí)間、事件類型和異常對(duì)象的紅框標(biāo)識(shí)。

（2）異常事件錄像。提供異常事件發(fā)生時(shí)前后30 s的原始畫質(zhì)監(jiān)控錄像。

（3）異常事件信息。顯示異常事件發(fā)生時(shí)間、事發(fā)點(diǎn)所處路段方向樁號(hào)和事件類型（如停車、逆行、擁堵、行人、拋灑物、變道、路障、施工、摩托車等）。

（4）實(shí)時(shí)視頻。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)檢測到事件的攝像機(jī)信息，自動(dòng)匹配并播放事發(fā)點(diǎn)附近相關(guān)的多處實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻。

2.1.2 告警處置

視頻事件檢測技術(shù)在隧道應(yīng)急處置中的應(yīng)用/韋 愷

監(jiān)控員接收到隧道異常交通事件的告警后，可通過系統(tǒng)提供的截圖、錄像和事件信息等告警信息，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)時(shí)視頻，在短時(shí)間內(nèi)復(fù)核研判告警消息是否屬實(shí)以及告警是否需要升級(jí)為事件進(jìn)行后續(xù)處置。若經(jīng)證實(shí)告警消息為誤報(bào)，監(jiān)控員會(huì)將其標(biāo)注為“誤報(bào)”并完成告警處置，系統(tǒng)會(huì)定期使用錯(cuò)誤樣本進(jìn)行再訓(xùn)練，以改進(jìn)識(shí)別模型和提高準(zhǔn)確率。若經(jīng)證實(shí)告警消息準(zhǔn)確無誤，但無需處置，則該告警以“忽略”的處置方式完成處置，例如運(yùn)營公司養(yǎng)護(hù)人員在隧道內(nèi)被檢測到行人事件。如果告警消息準(zhǔn)確且需要進(jìn)一步處置，則監(jiān)控員可將此告警消息升級(jí)成為應(yīng)急救援事件，后續(xù)應(yīng)急處置流程將在隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)與應(yīng)急救援處置系統(tǒng)中完成。

2.1.3 隧道交通流量監(jiān)測

系統(tǒng)可對(duì)隧道內(nèi)交通流量進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)測^［1］，當(dāng)檢測到平均車速、車流量和路面占有率數(shù)值異常或超出預(yù)定閾值時(shí)，可生成交通流量告警信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)部分突發(fā)事件的提前預(yù)警。

2.1.4 告警回溯

若監(jiān)控員無法在第一時(shí)間對(duì)異常事件告警消息進(jìn)行處置，可稍后在告警管理界面對(duì)已經(jīng)發(fā)生的告警消息進(jìn)行篩選查詢、處置、導(dǎo)出報(bào)表等操作。

2.1.5 統(tǒng)計(jì)分析

系統(tǒng)可對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的隧道交通流量和交通事件數(shù)據(jù)自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表^［1］，為運(yùn)營公司人員改進(jìn)工作提供依據(jù)，并為系統(tǒng)維護(hù)人員提供系統(tǒng)調(diào)優(yōu)的方向。

2.2 隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)

隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)隧道內(nèi)的交通控制、通風(fēng)控制、隧道照明、電力監(jiān)控、環(huán)境檢測、緊急電話、廣播、環(huán)境檢測、火災(zāi)報(bào)警等設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控與遠(yuǎn)程控制。當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，監(jiān)控員與應(yīng)急人員可依據(jù)視頻事件檢測系統(tǒng)提供的事件信息以及該系統(tǒng)反饋的隧道內(nèi)實(shí)時(shí)狀態(tài)，調(diào)整應(yīng)急策略，并使用該系統(tǒng)對(duì)交通控制、通風(fēng)控制、緊急電話、廣播等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制和預(yù)案管控。

2.2.1 隧道設(shè)備遠(yuǎn)程控制

依據(jù)視頻事件監(jiān)測系統(tǒng)提供的突發(fā)事件類型和發(fā)生位置，監(jiān)控員可以在第一時(shí)間對(duì)隧道內(nèi)各類設(shè)備進(jìn)行初步操作，例如發(fā)布上游情報(bào)板上的事故信息、控制隧道交通信號(hào)燈、更改車道指示器以關(guān)閉事故所在車道、啟動(dòng)隧道內(nèi)緊急廣播等，采取有效的警戒和疏散措施^［2］，以避免事態(tài)擴(kuò)大和二次事故的發(fā)生。

2.2.2 策略預(yù)案執(zhí)行

該系統(tǒng)針對(duì)每個(gè)隧道、每種事件類型和每個(gè)獨(dú)立的報(bào)警點(diǎn)位，都依據(jù)應(yīng)急處置經(jīng)驗(yàn)與行業(yè)專家意見，制定了設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制的策略預(yù)案^［2］，監(jiān)控員可依據(jù)突發(fā)事件實(shí)際情況，對(duì)策略預(yù)案進(jìn)行策略調(diào)整。在進(jìn)行確認(rèn)操作后，系統(tǒng)將會(huì)按照調(diào)整后的策略預(yù)案批量執(zhí)行所有涉及的隧道機(jī)電設(shè)備控制指令，為緊急救援贏得寶貴的時(shí)間。救援結(jié)束后，通過“一鍵恢復(fù)”功能，可以快捷地將所有設(shè)備狀態(tài)恢復(fù)至正常狀態(tài)，迅速恢復(fù)隧道內(nèi)交通的正常通行。

2.2.3 隧道狀態(tài)監(jiān)測

經(jīng)驗(yàn)表明，在隧道內(nèi)的大多數(shù)異常事件都以“停車”事件反饋呈現(xiàn)^［3］。因此，依托視頻事件監(jiān)測系統(tǒng)的異常事件檢測能力，并結(jié)合其他傳感設(shè)備，如風(fēng)速風(fēng)向檢測儀、COVI檢測器、亮度檢測儀、火災(zāi)報(bào)警器提供的傳感數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控畫面，監(jiān)控員以及運(yùn)營公司應(yīng)急人員可實(shí)時(shí)獲知在整個(gè)應(yīng)急救援過程中隧道內(nèi)的情況，及時(shí)進(jìn)行相關(guān)信息的互通和應(yīng)急救援的策略調(diào)整。

2.3 應(yīng)急救援處置系統(tǒng)

應(yīng)急救援處置系統(tǒng)將視頻事件檢測系統(tǒng)提供的經(jīng)核實(shí)信息作為關(guān)鍵信息，進(jìn)行事件上報(bào)，并將隧道應(yīng)急預(yù)案中隧道設(shè)備操控部分的策略預(yù)案共享至隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)后續(xù)隧道設(shè)備控制提供執(zhí)行依據(jù)。同時(shí)，該系統(tǒng)通過事件的位置、響應(yīng)等級(jí)和管轄關(guān)系將事件初報(bào)信息準(zhǔn)確地報(bào)送給上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)與相關(guān)應(yīng)急處置人員，并實(shí)時(shí)匯總和展示應(yīng)急處置的最新進(jìn)展至事件結(jié)束，以此完成與其他兩個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)處置以及應(yīng)急處置中信息報(bào)送、信息溝通和指令下達(dá)的工作。

2.3.1 信息報(bào)送

事件完成上報(bào)后，該系統(tǒng)可立刻依據(jù)事件發(fā)生位置、預(yù)案響應(yīng)等級(jí)和管轄關(guān)系匹配養(yǎng)護(hù)、應(yīng)急、小修隊(duì)、交警、路政、消防、醫(yī)療等部門與聯(lián)動(dòng)單位應(yīng)急人員，并以短消息、電話、系統(tǒng)消息等多種方式通知他們前往現(xiàn)場處置。應(yīng)急處置期間，該系統(tǒng)在事件進(jìn)展模塊中，將各類事件進(jìn)展消息，如文字、視頻、圖片、語音等進(jìn)行集中展示，詳細(xì)通報(bào)和記錄事件自開始到結(jié)束的每一步發(fā)展情況。

2.3.2 應(yīng)急預(yù)案匹配

系統(tǒng)綜合分析事件傷亡失蹤人數(shù)、造成的損失規(guī)模、事件類型等事件信息后，自動(dòng)匹配預(yù)先錄入系統(tǒng)的應(yīng)急處置預(yù)案，供監(jiān)控員進(jìn)行人工確認(rèn)。應(yīng)急負(fù)責(zé)人完成啟動(dòng)和發(fā)布預(yù)案后，系統(tǒng)將所屬工作組、工作職責(zé)、任務(wù)分工通知各個(gè)應(yīng)急人員，并將隧道機(jī)電設(shè)備控制策略傳送至隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)形成待執(zhí)行的設(shè)備操控命令。

2.3.3 融合聯(lián)動(dòng)

應(yīng)急救援處置系統(tǒng)以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，將視頻事件檢測系統(tǒng)與隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)深度融合、聯(lián)動(dòng)協(xié)作，突破以往各高速公路業(yè)務(wù)系統(tǒng)“各自為戰(zhàn)”的模式，通過統(tǒng)一平臺(tái)對(duì)隧道內(nèi)事件進(jìn)行全流程、全方位的跟蹤處置，極大提升了在隧道內(nèi)發(fā)現(xiàn)安全隱患的能力和突發(fā)事件的應(yīng)急處置效率。

3 應(yīng)用效果

目前該方案已在都安至巴馬高速公路的22座隧道內(nèi)投入使用，自上線以來，共收到2 026條隧道視頻事件告警，異常事件檢測正確率達(dá)到89%。其中50條異常事件告警升級(jí)為突發(fā)事件進(jìn)行了應(yīng)急處置，包括車輛故障、車輛側(cè)翻、行人進(jìn)入隧道、車輛撞路肩事故、貨車無油、兩車追尾事故等多種突發(fā)事件類型。各系統(tǒng)銜接順暢，處置過程高效有序，平均應(yīng)急處置總時(shí)長相比之前縮減26%。該路段隧道內(nèi)的突發(fā)事件應(yīng)急處置能力得到顯著提升。

4 結(jié)語

本文以提升隧道內(nèi)突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力為目標(biāo)，提出了一種依托視頻事件檢測技術(shù)的隧道應(yīng)急處置應(yīng)用方案，結(jié)合視頻事件檢測技術(shù)的事件發(fā)現(xiàn)能力、隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控能力和應(yīng)急救援處置系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)隧道內(nèi)突發(fā)事件的全天候、全過程應(yīng)急管理。該方案應(yīng)用效果顯著，可為視頻事件檢測技術(shù)在隧道中的運(yùn)用以及提升隧道突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力提供借鑒與參考。

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