專家系統(tǒng)在車輛寬高檢測中的應(yīng)用

王 越， 李麗宏

(太原理工大學(xué) 信息工程學(xué)院，山西 太原 030024)

0 引 言

隨著我國公路事業(yè)的快速發(fā)展，公路交通量迅速增長，超限問題也日益嚴(yán)重。許多車主為了多拉貨物以謀取最大的利益，將貨物從側(cè)面伸出車廂或者嚴(yán)重高出車廂，這種在公路上超限運(yùn)輸?shù)姆绞讲粌H嚴(yán)重危及通行秩序和行車安全，而且超限車輛長期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使車輛的制動性和操作性能迅速下降，惡性交通事故時有發(fā)生。同時，因超限車輛未繳納相應(yīng)的費(fèi)用而使國家的經(jīng)濟(jì)蒙受了損失。

公路的超限檢測是普遍有效的治理方法,我國對超限超載的治理方法有3種：計重收費(fèi)、公路超限檢測和源頭治理[1]。所謂車輛寬高檢測系統(tǒng)就是對車輛的寬度和高度進(jìn)行自動測量的檢測裝置。目前，超寬與超高車輛的治理已經(jīng)開始使用動態(tài)不接觸式的自動檢測[2]，數(shù)據(jù)的采集也趨向于規(guī)范化，但是由于大型貨車的不規(guī)則性，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)的時候會把偏差較大的數(shù)據(jù)也作為合理數(shù)據(jù)一并采集，誤差較大時會造成一些爭議。尤其是貨車的后視鏡經(jīng)常會對結(jié)果產(chǎn)生不良的影響，所以,在濾去汽車后視鏡的算法上總是不能令人滿意。本文提出利用特征提取的專家知識庫方法來解決此問題。

1 寬高檢測原理

寬高檢測系統(tǒng)使用雙傳感器，傳感器與上位機(jī)之間采用C/S的結(jié)構(gòu)通信。其中，上位機(jī)作為客戶端，而傳感器作為服務(wù)器提供數(shù)據(jù)流。龍門架的左右端各安裝一只傳感器，當(dāng)車輛駛?cè)臊堥T架下方時，傳感器檢測到車輛駛?cè)氲男盘枺_始測量入侵物體的坐標(biāo)點(diǎn)。在所有測得的數(shù)據(jù)中，只需要對前20組包含車頭后視鏡的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，再利用專家?guī)旒夹g(shù)進(jìn)行分析、計算。當(dāng)車輛駛出檢測區(qū)域后，計算機(jī)會檢測到駛離的信號，通過此信號對不同的車輛進(jìn)行分離。圖1所示為車輛在寬高檢測系統(tǒng)下的檢測過程。

圖1 車輛寬高檢測系統(tǒng)示意圖

2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

當(dāng)前,高速公路的快速檢測站之間是互相聯(lián)網(wǎng)的，在每個檢測站配置一臺數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器，在高速的公司機(jī)房也配置數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器。各個服務(wù)器之間可以共享數(shù)據(jù)，也可以學(xué)習(xí)另外一臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)。通過互相學(xué)習(xí)，可以把車型的情況記錄在自己的數(shù)據(jù)表中，方便調(diào)用計算[3]。圖2為知識庫結(jié)構(gòu)圖，表1所示為數(shù)據(jù)庫的表Share_RearviewMirror的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

圖2 知識庫結(jié)構(gòu)圖

表1 知識庫數(shù)據(jù)表

3 專家系統(tǒng)的特征識別

專家系統(tǒng)由知識庫、推論引擎及接口為基礎(chǔ)而組成的計算機(jī)系統(tǒng)，其目的在于對某一特定領(lǐng)域的問題做判斷、解釋及認(rèn)知[4]。其涉及的領(lǐng)域比較廣泛，而且定義也不盡明確。但可以歸納解釋為：可以提供智能型的決策和輔助解決問題，對于其求解過程可以做某種解釋的“智能型知識庫”[5]。專家系統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

通過在系統(tǒng)的安裝初期，進(jìn)行認(rèn)為的有意識的強(qiáng)化訓(xùn)練，即人工錄入通過測量系統(tǒng)的車輛的各項信息，建立初始的基礎(chǔ)庫，以后各站點(diǎn)就可以互相學(xué)習(xí)自身數(shù)據(jù)庫和其他數(shù)據(jù)庫的知識[6]，智能地利用數(shù)據(jù)庫來濾去車輛的后視鏡的寬度，從而得準(zhǔn)確的寬度值。算法的基本規(guī)則包括以下幾點(diǎn)：1)根據(jù)不同的車型減去不同的后視鏡寬度值；2)如果數(shù)據(jù)庫有此車牌號，要結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算得出后視鏡的寬度值；3)去車頭的算法只適用于前面20組數(shù)據(jù),即只需要濾掉掉車頭部分的掃描結(jié)果中的倒車鏡。

4 現(xiàn)場測試結(jié)果

現(xiàn)場采用對每輛通過檢測系統(tǒng)的車輛進(jìn)行尺測的方式獲得的數(shù)據(jù)與檢測系統(tǒng)測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。現(xiàn)場總共測量1 000組數(shù)據(jù)，通過計算誤差，得出測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確率為98.8 %，符合國家對超限檢測的要求。

表2 實際測量結(jié)果

5 結(jié)束語

實踐證明：本文提出的基于專家系統(tǒng)的貨車后視鏡濾除方法，可以成功地應(yīng)用于超限的寬高檢測系統(tǒng)中，較好地提高了寬高檢測的準(zhǔn)確率。本系統(tǒng)現(xiàn)已安裝運(yùn)行于山西某地的高速公路檢測站，測量準(zhǔn)確率高達(dá)98.8 %,且性能穩(wěn)定，工作可靠。

參考文獻(xiàn):

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[3] 謝坤武,程業(yè)勤.基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)專家系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2005,23(2):193-196.

[4] 畢學(xué)工,杭迎秋.專家系統(tǒng)綜述[J].軟件導(dǎo)刊，2008,7(12)：7-9.

[5] 李麗宏，王淑娟.專家系統(tǒng)在車輛軸型識別中的應(yīng)用[J].軟件，2012,33(3)：12-14.

[6] 趙 偉,白曉民,丁 劍.基于協(xié)同式專家系統(tǒng)及多智能體技術(shù)的電網(wǎng)故障診斷方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報, 2006,26(20):1-8.