智慧橋梁立體可視化感知系統在潤揚大橋的應用

劉繼　卜劍勇

摘要：融聚智慧橋梁立體化可視感知系統，探索符合交通高速公路行業運營管理要求的新的信息化建設模式;探索全域化的道路感知應用、在安全的前提下提升通行效率;探索基于AR實景系統與高速公路管理、運營服務的深度融合，提升橋梁數據智能化分析水平，加強橋梁運行監測和應急處置能力;探索基于視頻技術的收費管理應用，提高服務效率和逃費稽查能力等五個方面。

關鍵詞：可視化;智慧橋梁;AR;感知

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）03-0079-02

1 背景

潤揚長江公路大橋，簡稱潤揚大橋，是中國江蘇省境內一座連接鎮江市和揚州市的橋梁工程，是江蘇“四縱四橫四聯”高速公橋梁中主骨架和跨長江通道規劃的重要組成部分。

潤揚長江公路大橋于2000年10月20日開工建設;于2004年6月1日全線貫通;于2005年2月2日主體工程基本竣工;于2005年4月30日正式通車。

潤揚長江公路大橋北起揚州南繞城公路，跨經長江世業洲，南迄于鎮江312國道互通，全長35.66千米，橋面為雙向六車道高速公路，設計速度100千米/小時;工程項目總投資額58.1億元。

2 AR技術簡介

增強現實（Augmented Reality，簡稱AR），也被稱為擴增現實（中國臺灣地區），它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，是把原本在現實世界的一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息（視覺信息，聲音，味道，觸覺等），通過電腦等科學技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。

增強現實技術，不僅展現了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。在視覺化的增強現實中，用戶利用頭盔顯示器，把真實世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實的世界圍繞著它。

增強現實技術包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術與新手段。增強現實提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。

3 系統總體架構與功能

智慧橋梁立體可視化感知系統的最為直觀的感覺是：所見即所得，所控即可視，如圖1所示。

系統架構共分五層，采集層分物理數據采集和業務軟件數據采集，物理數據采集包括監控攝像機，人像抓拍機，車輛抓拍機，出入口控制，以及其他的各種信息化的物聯網終端設備。

業務采集層包括高速公路上常用的11個業務系統，系統可以通過數據挖掘機器人，利舊兼容現有系統，把這11個業務系統的主要數據接入系統，通過我們的AR增強現實技術，視頻時空數據，AI人工智能技術，大數據技術，實現高速公路的橋梁數據智能化分析，橋梁運行監測，應急事件處理，從而提高收費管理應用，提升服務效率等。

智慧橋梁立體化可視感知系統是一套綜合化的運營系統，與高速公路現有視頻監控系統、收費管理系統、車輛抓拍系統、綠色通道管理系統、應急處置管理系統、機電養護管理系統等其它業務系統進行對接，獲取對于經營管理以及綜合防控有用的數據，并整合到融合實景指揮系統上。通過AR技術以及數據可視化技術，將數據直觀顯現在視頻實景地圖上，讓數據有了場景的支撐、場景有了數據的豐富，令數據不再枯燥，管理不再單調。

3.1 視頻監控系統

與原有視頻監控系統，通過國標GB28181的協議或軟件數據采集機器人采集數據進行對接，將原有高速公路的視頻資源進行接入整合，可實現在實景地圖上聯動查看原有實時視頻、錄像，球機、云臺預置位調用等相關功能。

3.2 保暢工程

與原有保暢工程相關系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，獲取路段車流量、擁堵事件等數據，在智慧橋梁立體化可視感知系統視頻畫面中實時顯示，直觀查看橋梁、路段所有保暢工程相關數據。

3.3 機電養護管理系統

與原有機電養護管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，獲取路段基礎設施信息以及設備在線信息，在智慧橋梁立體化可視感知系統視頻畫面中實時顯示，直觀查看所有機電設備的基礎信息以及狀態報告。

3.4 資產管理系統

與原有資產管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，獲取路段資產基本信息以及資產狀態信息，在智慧橋梁立體化可視感知系統視頻畫面中實時顯示，直觀查看所有資產設備的基礎信息以及狀態報告。

3.5 建設施工管理系統

與原有建設施工管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，獲取建設施工管理系統數據。在現場施工區域，可以設置區域報警，對進入或者離開事件進行告警，也可以在夜間進行安防布控，對預設定事件進行識別和行為分析，實現無人值守，提升品質工程的質量。

3.6 與應急管理系統對接

與原有應急管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，獲取接警信息，在智慧橋梁立體化可視感知系統視頻畫面中實時顯示。當接收到接警信息后，自動將報警地點、報警信息等在系統視頻畫面中高亮提示，并且聯動打開附近攝像機，播放現場畫面，方便管理者及時獲悉事故發生的位置以及嚴重程度，及時做出相應調度。

3.7 治超站管理

與原有治超站管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，通過智慧橋梁立體化可視感知系統對治超站資源進行管理，例如位置標注、設備管理、物資儲備管理，車輛識別等等，實現全可視化實景管理。

3.8 與綠通稽查管理系統對接

與原有綠通稽查管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，獲取綠色通道通行車輛數據，在智慧橋梁立體化可視感知系統視頻畫面中實時顯示，將稽查員審核車輛的過程在實景地圖上呈現，管理者進行二次審核，防止貨車假冒綠通車逃費的行為。

3.9 路政管理系統

與原有路政管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，通過智慧橋梁立體化可視感知系統對路政資源進行管理，例如無人機巡線、路產設備自動標注、車輛追逃自動跟蹤等等，實現全可視化實景管理。

3.10 工班管理系統

與原有工班管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，通過智慧橋梁立體化可視感知系統對工班資源進行管理，例如工班管理、工班統計數據標注、班次調整、收費數據統計等等，實現全可視化實景管理。

3.11 橋梁視頻事件分析管理系統

與原有橋梁視頻事件分析管理系統，通過軟件數據采集機器人采集數據進行對接，通過智慧橋梁立體化可視感知系統對橋梁視頻事件進行管理，例如車輛駐留報警、設備故障標注、設備可視化操控、特殊事件告警等等，實現全可視化實景管理。

4 融聚智慧橋梁立體化可視感知系統應用優勢

融聚智慧橋梁立體化可視感知系統，主要用于探索符合交通高速公路行業運營管理要求的新的信息化建設模式;探索全域化的道路感知應用、在安全的前提下提升通行效率;探索基于AR實景系統與高速公路管理、運營服務的深度融合;提升橋梁數據智能化分析水平，加強橋梁運行監測和應急處置能力;探索基于視頻技術的收費管理應用，提高服務效率和逃費稽查能力等五個方面。

4.1 AR創新，可視化操作

區別于傳統的、舊式的二維電子地圖指揮系統，本系統創新性的將視頻與AR增強現實技術進行高度融合，利用高點監控大場景、大視野的視頻為載體，通過增強實技術，將高速公路的地形狀況、地理位置、道路部件等信息通過語義標簽、圖形標簽、矢量標簽等形式疊加在視頻畫面中，標簽支持交互，支持自定義，支持分層分類顯示，支持搜索、定位，整體形成一張視頻實景地圖。

4.2 AI分析，智能升級

系統支持車牌識別、擁堵檢測、聯動報警等AI智能分析技術，可對高速公路進行全方位、智能化的監控預警，當識別到重點車輛、違章信息和報警信息時，均可自動上報高點畫面進行直觀的報警提示，并快速聯動高點攝像機聚焦在報警區域進行現場查看。可以非常方便、智能化的對報警事件進行響應，減輕人工監控強度，同時為人員疏散、安保調度、應急管理提供科學依據。

4.3 匯報模式、精準指揮

系統高點攝像機以其大場景、大視野的畫面實現360°智能化的巡邏，系統能夠融合匯聚各類低點攝像機、卡口等防控資源實現標簽實景上圖，實現各類資源的高效應用和管理，高點看全局，標簽聯動低點查看視頻、過車圖片等細節信息，實現由上到下、由外到內的立體化指揮體系。

4.4 利舊兼容，保護投資

系統級利舊，對企業現有監控設備可重復使用，無須重新購買或更換監控設備和監控系統;同時做到了兼容不同公司的攝像頭，對市面上所有主流監控設備都可接入，可操控，有效保護了投資。

Application of Intelligent Bridge Stereo Visual Perception System in Runyang Bridge

LIU Ji1， BU Jian-yong2

（1.Jiangsu Runyang Bridge Co.， Ltd，Zhenjiang Jiangsu 212002;

2.Shiyun Fusion （Guangzhou） Technology Co.， Ltd， Guangzhou Guangdong? 510000）

Abstract：Integrating the three-dimensional visual perception system of intelligent bridges， exploring a new information construction mode that meets the operation and management requirements of the traffic and expressway industry; exploring the application of global road perception and improving the traffic efficiency on the premise of safety; exploring the deep integration of AR-based real-world system with expressway management and operation services to enhance the intelligent analysis level of bridge data; Strengthen the ability of bridge operation monitoring and emergency disposal， explore the application of charge management based on video technology， improve service efficiency and the ability of checking evasion fees.

Key words：visualization; intelligent bridge; AR; perception