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智能视频分析技术在高速公路服务区精细化管理应用探讨

发布时间:2018-07-26 09:30:48
摘要:本文对现阶段高速服务区存在的各种突出问题分析梳理,通过基于智能视频技术的高速公路服务区精细化管理是一种现代化服务区车辆及设备自动化管理系统,以促进服务区停车场车位及设施利用率,最大限度地提高服务接待能力,同时又具有服务区打击逃费功能,是将服务区完全置于智能管理下的服务管理系统。它主要是针对服务区优质管理需要,以管理安全、操作方便、更高效、人性化的服务车辆及人员为目标的智能化管理系统。

关键词:智慧服务区、智能视频分析技术、防逃费、大数据

      服务区是高速公路上必不可少的配套资源设施,随着我国高速公路的迅猛发展发展高速服务区,服务区的数量和服务区车辆与日俱增,特别是节假日期间大量车辆和人员进入服务区,给服务区的管理带来了巨大考验,如何及时掌握服务区车辆和人员数量动态,根据车型引导车辆停车,采取布局合理的服务区服务设施,控制合理的车流量和人流量,是对服务区更加精细化管理的重要组成部分,也是打造“智慧服务区”的成果展现。


一、服务区在管理中的问题


1.1服务区内换挂、甩挂逃费

      随着高速公路通车里程的迅猛增长和联网规模的不断扩大,特别是计重收费普及以后超限单车通行费大幅增加,部分人员在既得利益的驱动下,在服务区内进行货车的换挂、甩挂等逃避通行费,给国家和企业带来经济损失,也给正常的运营秩序带来较大的冲击。


1.2服务区停车场车辆停放无序

      高速服务区都建有客货车分类停放区,遇到节假日大量车辆涌入服务区,不按标志车位规范停车,导致服务区停车场混乱,停车区域拥堵容易造成剐蹭等交通事故发生。


1.3危险品运输车停车不规范

      危险品运输车行驶途中保障其安全及其重要,特别是服务区为人流密集地区,危险品运输车乱停乱放,不在危化品车位出停放,一方面会造成车辆拥堵,另一方面也会造成公共安全隐患危机人身安全。


1.4对服务区车流量、人流量掌握不及时

      随着服务区客流量快速的增长,尤其在节假日期间,大量的车辆及旅客涌入服务区,给服务区的各项工作带来巨大的考验。因此,及时的掌握各个服务区的客流量及车流量数据,综合各个服务区数据变化及时采取合理的措施,控制客流量及车流量,为人们出行提供最优最便利的服务同时,也大大减轻服务区的工作压力。


1.5服务区大数据应用不深入

      高速公路服务区在日常的运营过程中, 产生了海量的、异构的数据, 即大数据, 这些数据还在快速的增长. 大规模产生的数据, 给数据的存储和分析带来了巨大的挑战, 如何深入的、科学的、高效的存储这些大数据, 并能对其进行快捷的访问和分析, 更好的服务于交通, 是一个迫在眉睫的问题。
首先讨论了高速公路中大数据的来源以及数据的特点, 然后分析了研究大数据的意义和大数据处理技术, 并分析了这些技术在高速公路大数据中分析中所面临的挑战。

二、系统设计


      基于智能视频技术的高速公路服务区管理方式是一种现代化服务区车辆及设备自动化管理系统,以促进服务区停车场车位及道路利用率,最大限度地提高服务接待能力,同时又具有服务区打击逃费功能,是将服务区完全置于计算机管理下的高科技机电一体化产品。它主要是针对服务区优质管理需要,以管理安全、操作方便、更高效、人性的服务各车主及旅客为目标自动化统计系统,通过视频技术多维车辆特征分析、车牌抓拍、车位引导系统的使用,提供全面停车指引服务,可以极大地提高服务区停车场服务水准,并提高服务设施的自动化程度和动态监控能力,按照车型合理安排停车,提高停车设施泊车利用率,减少排队进入服务区时间,树立服务区停车场优质服务的形象;同时对服务区出口的车辆根据号牌识别信息自动和入口车辆进行号牌、车型的比对,重点判断货车服务区内甩挂、换挂等逃费行为,对存在逃费行为的车辆进行上级反馈和预警;服务区智能卡口系统对进入服务区的车辆数量、车型等实时监控;后期视频云监控系统建设,监管人员可以通过手机APP实时查看管辖服务区运行状态是否正常,方便随时发布管理动态,来实现服务区运行状况和信息发布联网管理,打造现代化的智慧服务区。


三、系统架构


3.1智能视频分析服务区网络拓扑设计

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      总体网络拓扑为,前端利用车辆特征信息采集识别设备采集车辆或者人流量信息,传到后台服务器上进行服务区出入口的车型比对处理分析,得出相应的车型分析结果,服务器根据车型识别结果和服务区停车场的闲置车位数量,给停车引导显示屏发出车辆引导信息;对进入服务区内的危化品运输车辆进行监控,不按规定停入危化品专用车位将发出警告;人流量统计分析系统实时分析园区内人流量活动数量,为管理者提供管理依据。
数据中心
      数据中心直接接入服务区内前端采集的检测数据。数据中心存储数据类型,包括结构化数据和非结构化数据;结构化数据主要包括平台涉及的所有高速公路业主公司高速服务区所涉及的设备和车道,以及设备检测的车辆特征信息等;非结构化数据主要包括车辆特征图片信息。
服务区&停车区
      服务区和停车区入口、出口安装车辆特征信息采集设备,车道过车时将采集的车辆特征数据由前置工控设备存储。
      前置服务器将数据规整和清洗后,通过专网上报公司数据中心计算分析、统计计算、汇总处理。


3.2智能视频分析服务区逻辑架构拓扑图

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数据接入方向:
      在服务区前端检测点,由前端智能识别设备采集各服务区过车的特征数据,前置服务器对采集的数据进行清洗、缓存、然后平台接口层通讯按照统一协议接口传送数据到达平台。
      平台接口层各功能业务模块接口对数据进行完整性判断后,按照配置把数据推入相应的消息队列。
      消息总线分配和管理各个消息队列的调度和缓存。
      计算&统计功能层响应消息总线通知,分业务功能进行实时计算过程轨迹、流量计算、异常数据计算、布控稽查计算、逃费预判后把计算结果回送消息队列;分业务功能进行离线数据的统计生成报表后推送到消息队列。
      功能模块层响应消息总线通知,按消息队列分类进行数据存储入数据库、图片进入文件存储层;历史数据(超过预设阈值年份)存储入数据库。
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数据查阅方向:
      展示层采用B/S 模式,SpringMVC层架进行展示,客户端通过浏览器作为运行介质和用户交互,响应用户操作产生控制结构数据推送到平台接口层。
      接口层分为两大部分,一为业务功能查询接口实现正常业务数据的查询和管理,二为实时视频转发接口实现车道实时监控。
      消息总线分配和管理各个消息队列的调度和缓存。
      业务模块层响应消息总线通知,各业务模块分别处理预设置消息队列消息,查询计算数据库或者文件系统后把结果数据返回到消息队列。
      展示层在SpringMVC 通过模型层响应消息总线的通知,获取结果数据绑定到视图层实现数据的展示。


3.3智能视频分析服务区功能接入拓扑图

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      数据采集模块单据包括服务区入口车辆特征信息数据采集、服务区出口车辆特征信息采集、危化品车辆识别监控、人流量分析,通过视频分析采集到车辆特征信息,可以把相关大数据信息接入到打逃应用、布控应用、报表应用等多项功能接入。


四、主要功能


4.1车型分类系统引导不同车型进入停车位

      车型分类系统应前端车型识别采集设备需要可以明确区分客1-客4、货1-货5、特殊车辆(危险品运输车辆)的车型信息,并通过中心服务器识别该车型后,根据该车型信息计算出服务区内剩余的车位信息并发出指引标识,需要按照指示牌导引线进行行驶,指引车主选择合适的停车位停放车辆,按照车型分类区分停车位,大小车辆分别停放,规范停车秩序,使车位能够得到有效利用。
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4.2识别危险品运输车辆

      服务区视频车辆分析系统是通过前端识别设备采集车辆图像,车辆特征提取系统分析后可以识别带有危险品标志的车辆例如危险标志灯、危险车辆侧面标志等其他危险品标志,运输车辆进入服务区后前端采集设备分析出危险品运输车后,直接引导该类型车辆进入危险品运输车辆专用车位进行停放,减少事故的发生。
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4.3服务区客流量及车流量统计分析

      服务区流量统计系统由高清智能卡口摄像机、网络传输系统、数据处理系统等构成,是利用计算机视觉技术先进的视频算法,对进出服务区卡智能口监控画面进行分析、处理、应用的过程,完整的流量统计系统,主要包括以下几个步骤:背景学习过程、移动的目标提取与跟踪、移动目标的识别判断。系统具有专业的智能检测功能和丰富的扩展接口,其独特的后端分析系统,赋予产品高灵活性和高稳定性的特点。
      流量统计系统不仅可以分析服务区客流量数据,还可以为服务区获取不同时段分布的人数统计、人群行为异常、场内滞留人数分析等信息,从而有利于管理人员现场调度管理、判断人群及车辆拥挤程度、实现服务区安全高效管理;对于服务区管理中心,服务区管理人员可利用该统计系统了解顾客行为,来评估服务区所提供的服务设施是否方便、足够、达标等。此外还可以对服务区由于顾客过多拥挤引起的安全隐患及时报警。


4.4智能视频分析系统实现防逃费功能

      智能视频分析服务区系统对服务区出入口数据进行采集,以车牌号码为索引,对出口车辆进行车辆特征比对,主要比对的特征为车脸、车身及车尾,比较其差异性,以此判断该车辆存在哪种类型的异常情况,如换牌换卡、套牌、甩挂和换挂等逃费行为。
      对于比对异常的车辆数据,通过报警功能在平台上提示用户,该车疑似逃费车辆,需要通过人工进行核实。
工作人员可通过平台的过车查询功能对车辆进行跟踪查询,包括服务区出入口车头车尾高清图、车身图片等;通过掌握的车辆信息对嫌疑车辆进行复核,以确定车辆是否为逃费车辆,最终将此车牌号标注为嫌疑车辆,加入平台黑名单;当该车再次被识别时,平台通过报警功能提示用户进行拦截。


五、结束语

     
      “智慧服务区”已被大多数高速公路服务区管理单位所接受,这是现代服务区一体化管理的信息化理念。它将新一云计算技术、物联网、传感器技术、运筹学、人工智能和系统综合技术有效地集成应用于高速公路服务区信息化建设,并通过人工智能、大数据管理系统收集、分析和处理,结合服务区布局调整、软硬件设施的升级改造、服务功能优化等进行匹配,必将推动服务区新的产业升级,推动服务区管理的科学化和服务的创新。
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