視頻事件檢測技術在隧道應急處置中的應用

基金項目：中央引導地方科技發展專項“廣西智慧道路機電系統新技術綜合平臺建設”（編號：桂科ZY20111015）

作者簡介：韋 愷（1990—），碩士，高級工程師，主要從事智能交通系統研發與架構設計工作。

摘要：文章通過分析視頻事件檢測技術在隧道內的應用環境與廣西高速公路隧道的特點，從智慧化、一體化的角度出發，提出一種依托視頻事件檢測技術的隧道應急處置應用方案。該方案以視頻事件檢測技術作為隧道內異常交通事件的主動檢測手段，借助隧道綜合監控系統與應急救援處置系統提供后續應急處置功能，結合廣西高速公路隧道管理需求與隧道事件應急處置機制，形成高效簡捷的隧道應急處置流程。部署試用后的效果表明，該方案可大幅縮減隧道內平均應急救援處置時間，對于提高高速公路隧道內的交通事件檢測發現能力、優化應急處置流程和效率提供了借鑒與參考。

關鍵詞：視頻事件檢測；隧道；智慧高速公路；應急處置

中圖分類號：U491.1⁺16A501733

0 引言

視頻事件檢測技術自20世紀90年代引入我國以來，已經有20多年的發展歷史，隨著該技術的成熟和功能的完善，已成為高速公路收費站、路面和隧道等主要設施的常規監控手段。該技術基于深度學習的圖像識別技術，通過對高速公路監控視頻的實時分析，能夠檢測出停車、行人、逆行等各類交通事件。由于視頻事件檢測是一種視覺檢測方法，受夜間缺乏補光成像差、惡劣天氣和攝像頭鋪設密度低等因素的影響，在路面區域的應用效果并不理想，而隧道內24 h照明和全程監控的特點成為視頻事件檢測穩定高效發揮的重要條件。廣西高速公路具有山區路段多、隧道多的特點，例如都安至巴馬高速公路全長約120 km，有2座特長隧道和12座長隧道，共計30座隧道，橋隧比高達46%。由于隧道內發生的交通事故處理困難，往往導致較長時間和更嚴重的交通堵塞，直接和間接的經濟損失要比普通路面交通事故大得多。因此，隧道日常運營安全管理成為廣西高速公路運營公司至關重要的安全工作內容。如何有效地提高和優化隧道內突發事件的應急處理能力，確保高速公路的安全和暢通，已成為當前廣西高速公路安全管理工作的重要研究方向。

1 技術應用環境與隧道應急處置特點分析

基于視頻事件檢測技術特點和隧道內突發事件應急處置的實際情況，本文對視頻事件檢測技術在隧道內的應用環境進行了分析，具體結果如下：

1.1 視頻事件檢測的隧道應用環境分析

突發事件應急處置的前提條件是能夠及時地檢測到突發事件的發生或存在。傳統的人工發現后上報或被動的事故接報都會極大地延誤整個應急救援流程，容易引起發生二次事故、救援隊錯過黃金救援時間等嚴重后果。由于隧道的封閉式結構，隧道內路面不易受到大霧、暴雨等惡劣天氣的影響，且隧道內具備高質量的全天候全區域照明條件，以上兩者保證了在隧道內夜間以及極端天氣下的監控圖像質量^［3］；而且隧道內的監控攝像頭鋪設密度一般較大，大部分隧道都達到了全程監控、無死角的監控條件。以上情況與視頻事件檢測技術的應用條件相符，使得視頻事件檢測技術相比于在隧道內存在多路效應且技術未成熟的交通雷達檢測技術更加適合隧道，是當前對隧道內的交通事件進行主動、快速、準確檢測的首選技術手段。

1.2 隧道內應急處置特點

隧道內的應急處置應高效快捷，僅靠技術手段快速檢測到交通事件的發生還遠遠不夠，發現事件后無縫鏈接后續的應急響應流程才能真正做到應急處置的“早發現、快處置”。在隧道內突發事件發生時，不同于路面突發事件，隧道內的車輛和人員的疏散更多地依賴于監控員對隧道內眾多照明、通風、消防、監控等機電設備的監控和控制。監控員在確認事件發生后，不僅要在短時間內正確操控隧道內不同的設備，還要及時通知相關應急處置人員。傳統的視頻事件檢測系統僅能提供告警信息，無法滿足上述需求，因此需要引入一體化平臺的設計理念，將告警系統與相關處置系統進行聯動融合，形成高效閉環的整體處置流程。

2 系統方案

針對隧道內應急處置的現狀和存在問題，基于已有的設備條件和業務規范，提出了一種依托視頻事件檢測技術的隧道應急處置應用方案。將視頻事件檢測系統作為隧道內交通事件的主動檢測手段，隧道綜合監控系統和應急救援處置系統提供后續應急處置中所需的各種設備操控和應急聯動功能。三個系統以業務為導向進行深度融合，以滿足運營公司對隧道突發事件高效應急處置的需求。見圖1。

2.1 視頻事件檢測系統

視頻事件檢測系統基于高速公路監控視頻，利用AI深度學習技術對視頻內容進行實時分析，實現對高速公路隧道內的異常交通事件和交通流量的準確檢測。

2.1.1 異常交通事件實時告警

當隧道內有異常交通事件發生時，視頻事件檢測系統通過已接入隧道視頻網絡的視頻事件檢測儀的智能分析，可在事故發生后的5 s內提供如下4種包括圖片、視頻、文字等不同類型的事件信息，并在系統界面進行彈窗告警和語音消息播報，提醒用戶處理。

（1）異常事件截圖。提供異常事件發生時的監控畫面截圖，其中包括攝像機名稱、拍攝時間、事件類型和異常對象的紅框標識。

（2）異常事件錄像。提供異常事件發生時前后30 s的原始畫質監控錄像。

（3）異常事件信息。顯示異常事件發生時間、事發點所處路段方向樁號和事件類型（如停車、逆行、擁堵、行人、拋灑物、變道、路障、施工、摩托車等）。

（4）實時視頻。系統會根據檢測到事件的攝像機信息，自動匹配并播放事發點附近相關的多處實時監控視頻。

2.1.2 告警處置

視頻事件檢測技術在隧道應急處置中的應用/韋 愷

監控員接收到隧道異常交通事件的告警后，可通過系統提供的截圖、錄像和事件信息等告警信息，結合現場實時視頻，在短時間內復核研判告警消息是否屬實以及告警是否需要升級為事件進行后續處置。若經證實告警消息為誤報，監控員會將其標注為“誤報”并完成告警處置，系統會定期使用錯誤樣本進行再訓練，以改進識別模型和提高準確率。若經證實告警消息準確無誤，但無需處置，則該告警以“忽略”的處置方式完成處置，例如運營公司養護人員在隧道內被檢測到行人事件。如果告警消息準確且需要進一步處置，則監控員可將此告警消息升級成為應急救援事件，后續應急處置流程將在隧道綜合監控系統與應急救援處置系統中完成。

2.1.3 隧道交通流量監測

系統可對隧道內交通流量進行實時顯示與監測^［1］，當檢測到平均車速、車流量和路面占有率數值異常或超出預定閾值時，可生成交通流量告警信息，實現對部分突發事件的提前預警。

2.1.4 告警回溯

若監控員無法在第一時間對異常事件告警消息進行處置，可稍后在告警管理界面對已經發生的告警消息進行篩選查詢、處置、導出報表等操作。

2.1.5 統計分析

系統可對一段時間內的隧道交通流量和交通事件數據自動生成統計報表^［1］，為運營公司人員改進工作提供依據，并為系統維護人員提供系統調優的方向。

2.2 隧道綜合監控系統

隧道綜合監控系統可對隧道內的交通控制、通風控制、隧道照明、電力監控、環境檢測、緊急電話、廣播、環境檢測、火災報警等設備進行狀態監控與遠程控制。當突發事件發生時，監控員與應急人員可依據視頻事件檢測系統提供的事件信息以及該系統反饋的隧道內實時狀態，調整應急策略，并使用該系統對交通控制、通風控制、緊急電話、廣播等設備進行聯動控制和預案管控。

2.2.1 隧道設備遠程控制

依據視頻事件監測系統提供的突發事件類型和發生位置，監控員可以在第一時間對隧道內各類設備進行初步操作，例如發布上游情報板上的事故信息、控制隧道交通信號燈、更改車道指示器以關閉事故所在車道、啟動隧道內緊急廣播等，采取有效的警戒和疏散措施^［2］，以避免事態擴大和二次事故的發生。

2.2.2 策略預案執行

該系統針對每個隧道、每種事件類型和每個獨立的報警點位，都依據應急處置經驗與行業專家意見，制定了設備聯動控制的策略預案^［2］，監控員可依據突發事件實際情況，對策略預案進行策略調整。在進行確認操作后，系統將會按照調整后的策略預案批量執行所有涉及的隧道機電設備控制指令，為緊急救援贏得寶貴的時間。救援結束后，通過“一鍵恢復”功能，可以快捷地將所有設備狀態恢復至正常狀態，迅速恢復隧道內交通的正常通行。

2.2.3 隧道狀態監測

經驗表明，在隧道內的大多數異常事件都以“停車”事件反饋呈現^［3］。因此，依托視頻事件監測系統的異常事件檢測能力，并結合其他傳感設備，如風速風向檢測儀、COVI檢測器、亮度檢測儀、火災報警器提供的傳感數據和視頻監控畫面，監控員以及運營公司應急人員可實時獲知在整個應急救援過程中隧道內的情況，及時進行相關信息的互通和應急救援的策略調整。

2.3 應急救援處置系統

應急救援處置系統將視頻事件檢測系統提供的經核實信息作為關鍵信息，進行事件上報，并將隧道應急預案中隧道設備操控部分的策略預案共享至隧道綜合監控系統，對后續隧道設備控制提供執行依據。同時，該系統通過事件的位置、響應等級和管轄關系將事件初報信息準確地報送給上級領導與相關應急處置人員，并實時匯總和展示應急處置的最新進展至事件結束，以此完成與其他兩個系統的聯動處置以及應急處置中信息報送、信息溝通和指令下達的工作。

2.3.1 信息報送

事件完成上報后，該系統可立刻依據事件發生位置、預案響應等級和管轄關系匹配養護、應急、小修隊、交警、路政、消防、醫療等部門與聯動單位應急人員，并以短消息、電話、系統消息等多種方式通知他們前往現場處置。應急處置期間，該系統在事件進展模塊中，將各類事件進展消息，如文字、視頻、圖片、語音等進行集中展示，詳細通報和記錄事件自開始到結束的每一步發展情況。

2.3.2 應急預案匹配

系統綜合分析事件傷亡失蹤人數、造成的損失規模、事件類型等事件信息后，自動匹配預先錄入系統的應急處置預案，供監控員進行人工確認。應急負責人完成啟動和發布預案后，系統將所屬工作組、工作職責、任務分工通知各個應急人員，并將隧道機電設備控制策略傳送至隧道綜合監控系統形成待執行的設備操控命令。

2.3.3 融合聯動

應急救援處置系統以業務為導向，將視頻事件檢測系統與隧道綜合監控系統深度融合、聯動協作，突破以往各高速公路業務系統“各自為戰”的模式，通過統一平臺對隧道內事件進行全流程、全方位的跟蹤處置，極大提升了在隧道內發現安全隱患的能力和突發事件的應急處置效率。

3 應用效果

目前該方案已在都安至巴馬高速公路的22座隧道內投入使用，自上線以來，共收到2 026條隧道視頻事件告警，異常事件檢測正確率達到89%。其中50條異常事件告警升級為突發事件進行了應急處置，包括車輛故障、車輛側翻、行人進入隧道、車輛撞路肩事故、貨車無油、兩車追尾事故等多種突發事件類型。各系統銜接順暢，處置過程高效有序，平均應急處置總時長相比之前縮減26%。該路段隧道內的突發事件應急處置能力得到顯著提升。

4 結語

本文以提升隧道內突發事件的應急處置能力為目標，提出了一種依托視頻事件檢測技術的隧道應急處置應用方案，結合視頻事件檢測技術的事件發現能力、隧道綜合監控系統的設備監控能力和應急救援處置系統的應急聯動能力，實現了對隧道內突發事件的全天候、全過程應急管理。該方案應用效果顯著，可為視頻事件檢測技術在隧道中的運用以及提升隧道突發事件的應急處置能力提供借鑒與參考。

參考文獻

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