基于視頻識別+輪軸檢測技術的高速公路摩托車闖入預警系統

摘要：文章介紹了一種基于視頻識別+輪軸檢測技術的摩托車闖入預警系統，其檢測準確性高，具備聲、光、文字警示驅離信息，還可實現視頻證據留存取證，能夠化解運營管理風險，確保高速公路行車安全。

關鍵詞：視頻識別；輪軸檢測；摩托車；闖入預警

中圖分類號：U491.5+4 A 53 175 3

0 引言

近年來，摩托車闖入高速公路的情況不斷增多。這類車輛排量大、速度快，收費站工作人員很難及時發現、勸阻。如何警示、提醒并驅離這類車輛駛入高速公路，確保高速公路行車安全，是高速公路運營管理的一個難點和痛點。

1 背景及現狀分析

1.1 地方出臺法規，禁止摩托車等車輛通行高速公路

近年來，廣西、河南、浙江等省區相繼出臺相關地方性法規，禁止摩托車通行高速公路。《廣西壯族自治區高速公路管理辦法》第35條指出：“禁止行人、非機動車、拖拉機、摩托車、電瓶車、全掛車、教練車、實習車、輪式專用機械（高速公路養護車輛除外）以及設計最大時速低于70 km的機動車進入高速公路”。因此，禁止摩托車駛入高速公路是有法可依的。

1.2 收費站的應對措施及存在的弊端

為應對摩托車闖入高速公路情況，收費站常用的措施有：（1）加長車道電動欄桿臂，把車道通行空隙減少到最小，達到阻止摩托車闖入目的；（2）車道旁擺放隔離錐桶、水馬，設置“路障”，從而阻礙摩托車通行；（3）收費人員通過人工觀測，發現摩托車闖入后通過人工喊話方式進行勸離。

但這些方式存在一定的弊端：（1）欄桿臂加長后欄桿重量增大，導致電機受力大、磨損大，欄桿機故障率高、壽命縮短，也容易發生砸車事件；（2）在車道旁擺放錐桶、水馬隔離設施，致使收費現場環境、秩序凸顯凌亂，影響站容站貌；（3）人工喊話音量小，易受收費島汽車噪聲影響，摩托車司機不一定聽見，勸返效率不高。

2 業務需求

針對摩托車闖入高速公路的情況，高速公路運營管理單位需要一種智能、自動、可靠性高的預警驅離系統。

2.1 系統的三個關鍵性技術要求

2.1.1 摩托車闖入檢測準確性要高

對摩托車、電動車闖入高速公路的檢測及觸發預警，目前有兩種實現方式：

（1）通過視頻識別技術來實現。即在收費島外廣場安裝廣場攝像機，利用視頻識別技術來捕獲摩托車的闖入。這種觸發方式的優點是施工工藝簡單，維護方便，缺點是響應不及時、視頻捕獲準確性不高，誤報、漏報情況高。

（2）通過輪軸識別檢測技術來實現。即在收費島外廣場路面安裝摩托車輪軸識別傳感器，當輪軸傳感器被摩托車碾壓到時，即觸發預警系統。這種觸發方式的優點是準確性、及時性高，缺點是需要開挖路面安裝輪軸識別器，施工稍復雜。

鑒于視頻識別技術與輪軸檢測技術的優缺點，本文設計一種基于視頻識別+輪軸檢測技術，智能化、可靠性高的高速公路摩托車電動車闖入預警系統。

2.1.2 系統具備聲、光、文字警示驅離信息

該系統在檢測到摩托車闖入時，可對異常事件進行信息屏文字提示、聲光報警提示、語音播報驅離警示。

2.1.3 實現視頻證據留存取證

前端監測系統在識別摩托車闖入后，可對異常事件進行抓拍、錄像保存，以便后續進行針對性的管理。

3 系統設計與組成

該預警系統通過視頻智能分析識別算法+摩托車輪軸檢測技術，對進入高速公路的摩托車進行智能識別檢測，通過系統的顯示屏、聲光報警、語音提示進行警示。系統由三部分組成：前端子系統、網絡傳輸子系統、后端管理子系統。如下頁圖1所示。

3.1 前端子系統

負責完成前端數據的采集、分析、處理、上傳，主要由廣場球機、摩托車輪軸檢測器、信息屏、聲光報警器、智能音柱、接入控制卡等相關組件構成。

3.2 網絡傳輸子系統

負責完成數據、圖片、視頻的傳輸與交換。利用收費島現有的視頻專網進行傳輸。

3.3 后端管理子系統

負責實現對相關數據的匯聚、預警處理、視頻事件存儲等，由平臺軟件、服務器、存儲系統組成。

基于視頻識別+輪軸檢測技術的高速公路摩托車闖入預警系統/覃東明

3.4 技術架構

預警系統解決方案涉及前端設備、數據、解析、應用等多個層面，提供基礎服務、數據服務、平臺服務、應用服務等能力。

應用服務層：綜合運用數據、物聯等基礎服務，構建多種業務向的智能應用，包括預警信息展示、預警及處置、警示信息下發等，服務于用戶的各種業務需求。

平臺服務層：平臺可提供數據分析服務、視頻基礎服

務、通用服務，通過標準接口，為上層應用提供靈活調用。數據分析服務實現事件相關數據的統計分析。視頻基礎服務包括視頻預覽、云臺控制、錄像下載等。

數據服務層：主要匯聚感知數據和業務數據，對數據進行清洗、挖掘、分析、統計，為上層應用提供數據服務支撐。

基礎服務層：提供底層基礎服務，包括計算設備、存儲設備、物聯設備等基礎設施，為上層服務和應用建設采集和儲備資源。

4 系統詳細設計

4.1 前端子系統

4.1.1 高清廣場抓拍單元

前端攝像機采用全景智能球機。設備提供精準偵測、報警、聯動、跟蹤服務，支持入侵越界偵測、進入區域與離開區域等智能事件檢測。當檢測圖像識別到摩托車駛入高速公路，越過預警線則判定非法誤闖，觸發報警，收費廣場攝像機自動抓拍保存視頻，同時將報警信息上傳至管理中心［1］。

4.1.2 輪軸檢測單元

在收費站前安裝摩托車輪軸檢測器。當輪軸識別器被摩托車碾壓后，觸發預警，同時預警系統自動將報警信息上傳至管理中心。

4.1.3 情報板顯示單元

安裝情報板。系統檢測到摩托車闖入后，觸發情報板顯示單元，并自動顯示“禁止摩托車駛入，請立即駛離”的文字信息。

4.1.4 廣播播報單元

安裝智能音柱設備。系統檢測到摩托車闖入后，廣播系統觸發，自動播放“禁止摩托車駛入，請立即駛離”的提示音。

4.1.5 聲光警示單元

安裝聲光警示設備。系統檢測到摩托車闖入后，聲光警示設備發出聲光報警提示。

4.2 網絡傳輸子系統

4.2.1 網絡傳輸帶寬

接入控制器與平臺之間采用光纖傳輸，防止由于通信時延、擁塞造成預警無法實時傳輸。傳輸網絡依托于現有的視頻專網，網絡的傳輸質量滿足以下要求［2］：（1）網絡時延上限值為400 ms；（2）時延抖動上限值為50 ms；（3）丟包率上限值為1×10-3；（4）包誤差率上限值為1×10-4。

4.2.2 網絡傳輸對接要求

設備對接前需要提供對應的IP地址，包括球機、工控機、終端服務器、平臺，做好相關的網絡測試，確保網絡的暢通。

4.2.3 網絡傳輸設計方法

系統的網絡傳輸設計采用模塊化方法，首先保證不同功能子系統之間可正常通信工作，然后確定功能子系統之間的對接，或者與后端管理系統的對接。最終形成總體的網絡傳輸框架，保障網絡傳輸整體與局部均可正常穩定工作。

4.3 后端管理子系統

后端管理子系統由監控中心、顯示及控制設備、服務器、軟件等部分組成。后端管理系統可實現數據資源的匯總，并對數據資源進行分析和應用，完成預警信息展示和檢索查詢，見表1。

5 系統亮點與價值

5.1 可靠性、準確性高，實現實時動態、自動監測

該系統實現對摩托車闖入高速公路事件的全天候監測預警，采取視頻識別+輪軸檢測觸發，檢測的準確性大大提高，有效減少闖入事件的誤報、漏報，音柱、報警燈、信息屏能夠在較遠距離實現對摩托車駕駛人提示。這種遠近結合的多重警示系統，能夠較好地起到警示、驅離的作用。

5.2 中心便捷管控

前端設備與管理中心平臺與采用網絡連接，能夠及時接收前端發來的預警信息并實時展示，為及時管控、處理、決策提供支撐。

6 結語

這種基于視頻識別+輪軸檢測技術的高速公路摩托車闖入預警系統，可靠地實現了對摩托車闖入高速公路事件的智能檢測及提前預警，減少人工勸返勞動強度，化解高速公路運營管理風險，確保高速公路行車安全。由于系統由多個不同廠家模塊組成，其兼容性還需融合，在實際應用中還需進一步完善。

參考文獻

［1］徐 慧，季建波，藍 巍，等.非機動車及行人誤闖高速公路報警系統在收費站的應用［J］.交通世界，2014（5）：154-155.

［2］鐘學才.基于AI技術的高速公路行人誤闖預警系統［J］.中國交通信息化，2022（7）：119-122.

收稿日期：2022-12-20