基于安全闭环的高速公路隧道监控系统智能改造的创新研究.docx

??

?

??

基于安全闭环的高速公路隧道监控系统智能改造的创新研究

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

摘要：为了提升高速公路隧道路段的安全问题，论文构建了一种基于安全闭环的高速公路隧道监控系统的改造，该改造研究主要以各类传感器和图像、视频等设备采集多源异构数据，并通过数据融合处理与事件分析，最终完成事件的联合相应与反馈。该系统的改造可以保障高速公路隧道路段的安全与畅通，提升高速公路隧道路段的安全管控水平。

关键词：高速公路；隧道；安全闭环；传感器；图像采集设备

1高速公路隧道多源数据采集

为了在高速公路隧道中采集到多源监控数据，在监控传感器的数据采集上，主要包括雷达测速、烟雾温度传感器、能见度传感器，通过这些传感器采集到结构化的监控数据；在视频图像的数据采集上，主要包括卡口抓拍高清相机，以及隧道整体监控摄像头，通过这些图像设备采集非结构化的分析数据。如图1所示，给出了多源数据采集的设备组合。

图1多源数据采集设备组合

其中，雷达测速传感器监测进出隧道车辆的实时速度，实时速度数据是高速公路隧道安全闭环系统的最基本数据。卡口抓拍高清相机提取的非结构化数据，构成了隧道行驶车辆的最重要信息之一。论文设计的系统中，卡口抓拍相机采用2900万像素GMOS卡口抓拍单元，并辅以LED频闪补光灯。隧道整体监控摄像头提取的也是非结构化数据，用于抓取车辆行驶以外的一些基础安全数据，包括行人识别、异常目标识别以及火焰识别的基础数据，用于实时判断车辆行驶过程中是否有行人和火焰的发生，以保住检测隧道中的安全异常情况。

2数据融合处理与事件分析

在处理融合数据过程中，首先需要对数据进行对比和筛选，去除一些冗余数据，并完成数据的清晰，处理一些无效数据；随后，采用聚类分析和多元线性回归等分析方法，完成对数据的融合处理和事件分析。如图2所示，给出了数据融合处理与时间分析过程。在多源数据融合处理的基础上，高速公路隧道监控的安全闭环事件分析主要包括以下几个类别：（1）超速行驶：超速行驶的事件监测由卡口抓拍相机以及雷达测速设备联合完成，通过对驶入隧道的高速车辆进行速度监测和车牌抓拍，识别抓拍到的车牌，并判断相应车辆的行驶速度是否超过限制速度。（2）实线变道：实线变道的事件监测由卡口抓拍相机完成，分别由设置在隧道入口、出口和隧道中段的多个抓拍相机数据进行分析，通过多元线性回归方法完成对车牌识别以及交通线路识别。（3）违法停车：违法停车的事件监测由隧道整体监控摄像头的数据完成，通过分析隧道整体监控视频，监测出在隧道中实施停车的车辆，并记录出车辆违法停车的位置、停车时间以及相应的车牌信息。（4）车辆拥堵：车辆拥堵的事件监测由雷达测速、卡口抓拍相机以及能见度检测的数据共同完成。记录下车辆拥堵的位置和状态，经过抓拍相机与隧道整体监控摄像头的数据综合分析拥堵的成因并给出拥堵疏散的方案。（5）交通事故：车辆拥堵的事件监测由隧道整体监控摄像头和卡口抓拍相机的数据共同完成。当隧道入口出现拥堵，但是隧道的出口并未出现拥堵事件时，可判断隧道中有较大概率出现交通事故。记录交通事故出现的时间地点，以及交通事故出现的原因并给出交通事故处理的办法。（6）行人穿越异常：行人穿越异常事件监测由隧道整体监控摄像头的数据完成，通过对监控数据的行人检测，当检测到行人时应该相应为紧急事件，并在龙门架的提示窗口给出行人异常提示，警示进入隧道的车辆有行人出没。（7）车道行驶异常：车道行驶异常事件监测也由隧道整体监控摄像头的数据完成，通过对监控数据进行车辆识别、车牌识别、目标识别和路面状况识别，实时分析出车道行驶中的异常情况，从各个异常事件中分析出车辆行驶缓慢、路面出现障碍物以及其他紧急情况。（8）烟雾温度异常：烟雾温度异常事件由烟雾温度传感器的数据完成，通过烟雾的浓度值与温度的大小来判断出异常事件。此外，还需要辅助隧道整体监控摄像头的数据，若从数据中检测到的明显的火焰，且烟雾的浓度较高，则可判断出隧道中出现了火灾等险情，同时记录出现险情的位置和时间，并给出相应的解决方案。

图2数据融合处理与时间分析过程

3事件的联合响应与反馈

事件的联合响应与反馈单元与数据融合处理与事件分析单元相连，通过数据处理和事件分析的结果完成各个事件之间的联合相应，并给出最终的决策与反馈。事件的决策与反馈主要是完成对突发事件和异常事件的预警与处理。根据高速公路隧道行驶中出现的事件类别、事件位置和时间等信息，并结合事件的预警与处理，完成下列事件的联合响应与反馈：（1）超速行驶：超速行驶事件为个人参与者的异常事件，只需要将采集和分析后的速度信息、车牌信息以及超速发生的时间、地点等信息上传到的交通部门，由交通部门通知个人参与者超速情况，并依照法律给予相应的罚款警告。（2）实线变道：与超速行