行人闖入預警輔助系統在高速公路的應用

林 翔

(福建省高速公路集團有限公司福州管理分公司,福建 福州 350000)

0 引 言

行人、非機動車等非法進入高速公路,存在很大安全隱患,嚴重影響正常行駛車輛的安全。高速公路都是全立體交叉的,路上車輛行駛速度較快,車輛駕駛員遇到行人、非機動車闖入的特殊情況容易發生車輛碰撞、失控等情況,這些違法行為給高速公路行車安全帶來極大的隱患,嚴重影響收費站的通行效率、安全、文明形象,存在較大的管控難度。

1 現狀問題

目前行人、非機動車等闖入高速公路入口等行為的主要發現手段是依靠人工監控,靠人工發現勸返壓力大、任務重、難度也大,且存在一定的盲區。

1.1 收費站無人化趨勢下的人員減少

隨著取消省界收費站后人工收費車道的減少及高速收費智能化的發展,收費站現場的工作人員正在逐步減少,使得行人、非機動車等闖入入口的行為人工發現勸返壓力大、任務重。[1]

1.2 內廣場外至分流點的道路無視頻覆蓋

部分收費站的擁堵是典型的車流倒灌導致的擁堵,節假日大流量的時候,極易從分流點處開始擁堵,逐步地將擁堵的車流倒灌入收費站內廣場,目前在分流點處部分收費站無視頻覆蓋,無法在擁堵的前期第一時間發現并提前采取疏堵的措施。

1.3 純人工監視處置效率低

目前各收費站不斷提高ETC過車率,逐步部署自助發卡、繳費終端設備,因此收費站現場工作人員進一步逐步精簡,且當班外勤工作人員需要處理鮮果車檢查、出入口過車異常、車道擁堵等特情,不能時時監控廣場內外行人、非機動車情況。通過現場工作人員發現和處置收費站行人、非機動車闖入的特勤事件,存在著視線遮擋、發現率低、發現不及時、處置不及時等問題。

2 系統需要解決的問題

2.1 行人、非機動車闖入預警提示

當檢測到行人、非機動車闖入事件時,通過報警終端設備(如智能手環)發出振動報警,提醒現場管控人員介入;在路段分中心和收費站監控室內的監測平臺上進行具象顯示和預警提示,并且可以顯示監控視頻畫面與目標跟蹤細節畫面。為緩解收費人員的管控壓力,當行人、非機動車闖入時,可自定義語音聯動音柱及警示燈,以語音播報、燈光閃爍等方式提醒闖入者及時離開。

2.2 行人、非機動車闖入監測跟蹤

利用先進的技術手段,包括高精度感知設備,以及合理先進的算法設計,保證行人、非機動車闖入事件的實時監測的準確性,為高效處置提供基礎,并且產生事件預警之后,在保持全景畫面的監控基礎上還需要進行目標的聯動跟蹤。

2.3 內外部工作人員識別

高速公路內外部工作人員包括交警、路政、收費站工作人員、道路養護、機電維護等人員,按照工作規范上路的工作人員均需穿反光服,通過對是否穿反光服進行識別來區分內外部人員,并在行人預警事件中剔除內外部工作人員,減少誤報,真正做到收費現場智慧管控、智能處置。

2.4 監測預警精度

除了對是否穿反光服、工作制服進行識別來區分高速公路內外部工作人員之外,對反光背心的識別準確率以及非機動車檢測算法識別準確率有高精度的要求,盡量減少誤報率,來提高工作人員的工作效率與降低工作量;并且從前端識別到平臺產生預警之間延時需要降低,一般要求在5 s以內,避免闖入人員已步行/行駛過遠,給工作人員足夠的處置應對的反應時間。

2.5 其他事件監測及預警

充分利用前端智能感知設備,在前端實現收費車道擁堵事件、違停、貨車拋灑物等事件的自動感知、自主上報,在平臺監控室內進行具象顯示和預警提示,填補高速公路收費站事件監測反饋系統的空白。同時記錄報警錄像和報警圖片,支持違法行為的實時取證。監控中心提供語音報警功能,監控人員可進行實時查看報警信息,且前端人員也能接收到報警信息并進行處理。[2]

3 預警系統總體設計

3.1 系統設備組成與架構

整個系統架構采用“云-邊-端”三級架構組成,如圖1、圖2所示。由前端子系統(包含智能雙槍版環視一體機、警示燈、網絡音柱、手環信息發射器、智能手環)、傳輸網絡和后端管理平臺組成。智能雙槍版環視一體機與警示燈、網絡音柱以及手環信息發射器通過RS485控制線連接,手環信息發射器與智能手環之間通過無線433.92 MHz頻段連接;智能雙槍版環視一體機以及網絡音柱與后端管理平臺之間通過IP網絡進行數據傳輸。市級平臺、省級平臺的數據傳輸利用原有光纖網絡進行傳輸即可。

圖1 系統拓撲圖

圖2 系統架構圖

3.2 整個系統工作邏輯

當智能雙槍版環視一體機檢測到行人、非機動車等信息后,啟動槍機進行目標物的細節追蹤,并自動發送報警信息給警示燈與網絡音柱產生聲光報警,手環信息發射器發送報警信息給智能手環產品振動報警提醒管理人員。同時將報警信息通過IP網絡發送給后端管理平臺,平臺可實現實時事件預覽、數據查詢、統計、信息發布等。后端管理平臺會將視頻畫面與事件報警信息等推送給市級視頻平臺或者省級平臺。

3.3 系統主要組成單元

(1)前端子系統。

包含智能雙槍版環視一體機、警示燈、網絡音柱、手環信息發射器、智能手環;智能雙槍版環視一體機由3鏡頭相機和4顆GPU模塊組成,匯集了當前先進的AI學習算法,實現精準的行人、非機動車等分類偵測、報警[3];智能雙槍版環視一體機由兩個槍機與一個球機組成一體化產品,球機進行全景畫面的監測監控,當槍機監測到行人和非機動車后,球機進行目標的細節跟蹤,做到全景監測監控與聯動跟蹤的兼顧,并且可以通過聯動警示燈、網絡音柱、手環等實現告警。

(2)傳輸網絡。

智能雙槍版環視一體機可通過收費站已建的專用網絡進行數據傳輸,或者通過部署交換機與對應的光纖模塊進行數據傳輸。

(3)后端應用平臺。

平臺包括市級監控預警應用平臺、市級視頻平臺與省級應用管理平臺,以及相關服務器、存儲設備等。

(4)監控視頻存儲。

存儲采用增加NVR,用于存儲智能雙槍版環視一體機的視頻,圖片存儲于平臺服務器的磁盤空間內;也可以采用智能雙槍版環視一體機里的TF存儲卡進行視頻畫面的留存。應用平臺主要實現對前端設備和事件報警等數據進行管理,可用于實時查看事件明細、統計數量、信息跟蹤等。

3.4 系統部署

以福州南收費站為例,共有11出8進合計19個收費車道,車道總寬度超過120 m,為提高行人誤闖系統檢測成功率,需要在內廣場30#道及6#道ETC天線立柱上各安裝一套智能攝像頭,安裝高度在6～8 m,盲區長度10～12 m。

3.5 前端子系統功能

3.5.1 行人、非機動車等檢測勸離前端設計

前端攝像機采用智能雙槍版環視一體機,設備融合了先進識別算法,可實現準確的人車識別檢測、告警、聯動追蹤。攝像機具備豐富的輸入輸出接口,通過RVV線纜與智能音柱與警示燈連接,當攝像機檢測到人員等進入警戒區域后,能夠聯動智能音柱播放勸離語音。智能雙槍版環視一體機是由全景球機與兩臺細節槍機組成的一體化產品,全景攝像機負責大范圍偵測,特寫相機負責對準可疑目標實現跟蹤錄像。

3.5.2 前端功能設計

(1)行人、非機動車等檢測。

環視一體機采用一體化設計,由3鏡頭相機和4顆GPU模塊組成,匯集了當前先進的AI學習算法,實現精準的行人、非機動車等分類偵測、報警,槍機和球機通道支持違章取證抓拍、交通事件檢測、行人和非機動車等目標檢測多種智能功能,人、車布控等。支持運動目標捕獲及類型區分,可識別機動車、非機動車、行人,并支持分類統計。 支持接管跟蹤功能,全景通道下,行人、非機動車等觸發區域入侵、越界、進入區域、離開區域等事件,且開啟細節通道的聯動抓拍功能時,可聯動細節攝像機進行目標跟蹤,可支持水平360°的目標跟蹤。

(2)反光背心檢測。

支持反光背心檢測,通過對是否穿反光服來區分內外部人員,并在行人告警事件中剔除內外部工作人員,減少誤報。

(3)交通事件檢測。

支持對收費站內違停、逆行、壓線等違章事件進行檢測取證。支持對收費站內拋灑物、擁堵事件的檢測與彎道場景配置,最多可支持對十邊形的多邊形區域進行場景配置,最多配置6個多邊形區域,擁堵時長可設置為600 s。

(4)語音報警與指揮調度。

檢測當行人、非機動車闖入時,可自定義語音聯動網絡音柱及警示燈,以語音播報、燈光閃爍等方式提醒闖入者及時離開。本次采用的網絡音柱,支持實時廣播、定時廣播和離線廣播;支持從中心平臺下發報警聯動信息,網絡音柱可實現遠程呼叫對講,收到來電后自動接聽,可實現與中心進行雙工對講,實現遠程指揮調度。

(5)聲光警戒。

支持聲光警戒功能,當出現行人、非機動車進入監控畫面,通過深度學習算法給出入侵偵測、越界偵測等告警信息,可聯動網絡音柱與警示燈閃爍進行聲光報警。

(6)手環震動告警。

現場管控人員配套智能手環,當監控畫面中有目標觸發報警事件時,球機給手環信息發射器發送告警信息,手環信息發射器通過無線433.92 MHz頻段與智能手環連接,然后通過智能手環發出振動報警,提醒現場管控人員介入處置。手環振動對管理人員的提醒及時性比其他方式更加及時有效,提高現場管控人員的處置反應效率。

3.6 軟件平臺功能

行人闖入預警輔助系統后臺軟件可以實時接收監測報警提示并彈窗提示,支持切換查看不同對象的報警提示,支持查看報警詳情,同時支持切換上一條、下一條報警信息及查看最新一條報警信息。支持查看交通事件報警信息,包括監控點信息、卡口信息、事件類型、方向及報警時間,支持查看抓拍圖片、報警實時視頻和視頻回放。

系統支持選擇是否進行桌面彈窗的報警,支持選擇是否開啟報警提示音,同時支持設定不同的報警提示音。用戶還可以選擇是否在接收到報警提示時,自動彈出報警信息彈窗,支持一鍵將報警提示全部標記為已讀。

4 系統應用情況

2022年福州高速公路先后在祥謙、福州南、荊溪、桂湖、馬尾、營前、連江、機場、漳港、福州東共10個收費站部署了行人闖入預警輔助系統,整個項目于2022年12月完成安裝調試并正式啟用,目前該系統運行穩定,至2023年3月,該系統共發生5 920余次行人、非機動車等報警警示,報警準確率99.5%,在高速收費站、路網中心、交警各部門的協作下,提前制止了行人、非機動車闖入高速公路的違法行為,將高速公路行車安全隱患遏制在萌芽狀態,守護高速公路行車安全。鑒于該系統在高速公路行人、非機動車等管控中作用顯著,2023年福州高速公路將在轄區其他高速公路收費站啟動行人闖入預警輔助系統二期工程,項目預算278萬元,旨在提高行人、非機動車闖入勸離效率,減少高速公路行車安全隱患。

5 結束語

預警系統采用“云-邊-端”技術架構體系,運用機器視覺圖像感知技術,自動識別收費站內廣場行人非法誤闖高速行為,通過現場自動聲光報警提示、收費員無線手環振動告警、后臺預警管理終端告警提醒等三種方式,在現場及后臺分別對誤闖行為及時勸離處置,應用新科技為高速交警、收費站、路網中心團結合作、保障行車安全奠定了堅實基礎,采用科技賦能,輔助相關部門及時發現并預防行人誤闖高速行為,守護人民出行安全。