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1、基于AI技术的高速公路行人误闯预警系统摘要：为能够及时发现并阻止行人及非机动车辆非法进入高速公路，有效确保高速公路行车安全，本文分析了存在的问题并提出了应对措施，对基于AI技术的高速公路行人误闯预警系统的设计与实施进行了阐述，以期为高速公路行车环境加上“安全锁”。近几年，福建省高速公路集团有限公司响应国家号召，大力推进交通建设，基本建成“三纵八横”高速公路骨干网。其中龙岩市辖区内高速公路运营里程已达780公里，遍布7县市，已设收费站40个。运营里程增加的同时，一些安全隐患也随之增加。高速公路是全封闭式管理、专供机动车高速行驶的道路，福建省高速公路条例有明确规定，行人、非机动车、摩托车禁止进入高
2、速公路，可是从实际情况看，高速公路上经常有出现行人、非机动车或摩托车的情况，甚者引发交通事故，造成人员伤亡。高速公路车流量大，行车速度快且不间断，如果有事故发生后处置不当极易引发连环事故，造成高速公路大面积拥堵和重大的经济损失。为减少高速公路上因行人、非机动车、摩托车引发的事故发生，一种在收费站点能有效阻止行人和非机动车、摩托车闯入高速的系统尤为重要。一存在问题高速公路是只允许机动车行驶的地方，“行人禁止进入高速公路”是一条安全常识，行人上高速公路既对自身生命安全造成危险，也为过往车辆埋下事故隐患。从过往的高速收费站劝返记录上来看，闯入高速公路的大多是拾荒的流浪者、就近搭车的乘客、为抄近道的周
3、边村民及一些非机动车辆等。对这些行为目前主要依靠工作人员发现，存在着视线遮挡、发现率低、发现不及时、处置不及时等问题。经不完全统计，近三年，龙岩高速辖区共计发生了近3300起行人、非机动车等进入高速公路，其中从收费站入口进入近2000起，占比超60%；且在因行人误闯高速导致人员生命财产损失的相关案件里，司法机关针对高速公路是否尽职履责存在较大争议，部分意见认为收费站入口栏杆虽然能在一定程度上起到阻止作用，但是栏杆工作长度仍存在一定空间容易导致行人、非机动车等非法进入高速，需增加安全措施有效阻止行人误闯高速公路。二应对措施随着取消省界收费站后，人工收费车道的减少及高速收费智能化的发展，收费站现场
4、的工作人员正在逐步减少，虽然收费站工作人员对发现行人、非机动车等上高速的行为会进行劝离，但是日常本职工作较多，难以进行24小时实时监控和劝离，压力大、任务重。在此形势下，急需设计一种预警系统来解决高速公路行人等非法误闯问题。首先，在工作人员较少且存在行人上高速搭乘客车现象的龙岩高速蛟洋收费站，试点安装利用红外对射光栅实现高速公路行人入侵自动检测系统。在前端收费岛安装红外光栅作为探测器并与自动栏杆机抬落杆联动，后端报警主机连接关联设备实现声光报警等功能。经过一段时间的测试后，发现此系统还存在几点不足之处：1、当行人和车辆同时通过时，报警系统无法正确辨别；2、非机动车上高速无法有效预警；3、受红外
5、光栅探测距离及安装限制，收费站广场极易出现检测盲区；4、由于环境及其他不确定因素，误报漏报现象常有发生。对系统进行升级，在后端安装PLC（可编程逻辑控制器），以行人和车辆通过光栅的时间长短作为辨别行人和车辆的通行依据，从而过滤车辆的报警，可是准确度无法有效提高，误报漏报现象也未明显减少。经过实验发现，利用红外光栅作为行人、非机动车等误闯高速的检测设备存在明显不足：监测范围小、受环境因素影响较大、误报漏报现象多、无法有效区分非机动车辆、上级监管部门无法及时有效获取事件信息并进行处置。针对这些问题，一种更为先进、有效、智能化的系统运势而生。三系统设计与实施（一）设计原理为提高检测的精确性、扩大检测
6、范围、减少周边环境的影响和检测盲区，通过引进AI人工智能，设计了一种基于AI技术的高速公路行人误闯预警系统。此预警系统采用机器视觉图像感知技术，通过AI智能分析识别算法，自动对进入高速公路的机动车、非机动车和行人进行智能识别，通过系统的语音报警驱离、提醒当班收费员前去劝返等系列动作及时制止行人及非机动车非法进入高速，同时后台报警，高速公路路网中心实时查看并做出相应处置，及时消除安全隐患。（二）系统总体设计经过调研，高速公路龙岩收费站车流量较大、行人和非机动车等误闯事件较多，将试点设立于龙岩收费站内广场。经过测试，智能球机监测距离在60m以内效果最佳，而龙岩收费站车道数多（含16个车道，其中入口
7、6个车道、出口10个车道，常用人工车道位于两端），收费站内广场较宽（约110m），因此在收费站入口和出口内广场区域各安装一台智能球机，通过视频专网连接后端服务器等，如图1所示。通过智能球机视频感应，实现对行人、非机动车辆的记录，联动音柱自动播放劝离语音，联动闪光灯进行灯光闪烁预警，联动手环数显震动提醒工作人员，针对人员闯入这一行为事件能起到很好的防控、管控作用，对确保收费站营运秩序正常和道路安全畅通，起到积极的作用。图1 系统拓扑（三）系统组成系统主要由前端设备、传输网络与指挥中心组成。前端设备主要为安装在各个收费站的智能枪球一体机、智能音柱、闪光灯与手环组成，主要用于前端行人闯入的智能检测、
8、智能语音播报及手环震动提醒。传输网络依托于现有的视频专网将前端设备的视频画面与智能事件传输回指挥中心。指挥中心设立在高速公路路网中心，主要部署平台及存储服务器与客户端电脑。平台对前端接入的智能设备进行统一管理，对智能告警事件进行联动，语音提示，事件处理，形成管理闭环，如图2所示。图2 系统组成（四）系统详细设计1、前端子系统前端摄像机采用全景全彩智能枪球一体机，内置2个镜头，可以输出两路视频图像，1路全景视频图像、1路细节视频图像，设备支持深度学习算法，提供精准的人车分类侦测、报警、联动跟踪。支持入侵侦测、越界侦测、进入区域与离开区域等智能事件，并联动球机自动跟踪、抓拍。摄像机具备丰富的输入输
9、出接口，通过RVV线缆与智能音柱与闪光灯连接，当摄像机检测到人员进入警戒区域后，能够联动智能音柱播放劝离语音，联动智能手环发出震动提示。智能手环采用433MHz无线频段，此频段具有距离远、穿透力强、绕射能力强等特点。手环可区分显示入口内广场和出口内广场报警，便于快速有效处置。2、传输网络传输网络依托于现有的视频专网，网络的传输质量满足以下要求：（1）网络时延上限值为400ms；（2）时延抖动上限值为50ms；（3）丢包率上限值为110-3；（4）包误差率上限值为110-4。3、指挥中心指挥中心内主要部署平台服务器、存储服务器与平台客户端。平台服务器主要用于承载人员管控应用平台软件；存储服务器针
10、对前端摄像机抓拍的智能图片与视频片段进行存储，供值守人员调阅；客户端是值守人员的应用终端，通过客户端可以对前端视频进行预览、告警事件自动接收、事件复核、事件处理等应用。4、系统功能根据实际应用的需求及系统未来的拓展考虑，制定了含设备管理、实时预览、录像回放、事件联动、规则配置、事件检索、事件处置等功能。（1）设备管理视频设备管理主要用于视频的编码设备、监控点、报警器的管理，包含对视频资源的增删改查等操作。可通过海康SDK、GB28181、Onvif、Ehome/ISUP 5.0、大华SDK协议添加编码设备，支持批量导入导出。编码设备的增删改查，编码设备展示字段包括设备名称、所在区域、接入协议、
11、IP地址及端口号、设备编号、设备序列号、描述、密码强度。可在区域内展示其下级区域的编码设备信息。可将编码设备移动到其他区域。可批量配置设备的设备能力。（2）实时预览实时预览功能主要用于视频的实时查看，其中可以通过配置视图、轮巡、广播分组等实现不同的视频预览方式。（3）录像回放录像回放主要应用于查看历史视频信息，支持以下操作。多画面播放时同步回放和异步回放切换。录像正放、倒放、快进、慢放、单帧播放，拖动进度条操作，查询录像时可以通过日期颜色判断当天是否有录像。录像下载、录像剪辑、录像标签、录像锁定设置。（4）事件联动事件联动是以事件为驱动，支持通过开放的规则定义实现场景化的事件应用，实现在“特定
12、条件”下执行“特定动作”，为解决“物物联动”开发的业务功能。（5）规则配置事件模板设置：支持在默认模板或者自定义模板上配置事件规则；事件规则计划模板按全天候模式、工作日模式、周末模式及自定义模式配置；可指定事件触发条件，包括时间段、区域、位置、事件类型、事件源。事件配置规则：设置事件联动规则，在不同设备发生不同报警事件时，可指定平台执行不同的动作。报警事件类型包括：视频事件、入侵报警事件、IO事件等。可联动执行的动作包括：客户端指定监控点弹窗（预览和回放）、弹事件图片、指定通道语音对讲、播放提示音、播报事件信息多次（次数可配）、在弹窗画面中叠加事件信息、联动展示报警源在地图的位置、展示自定义报
13、警预案；此外，还可以指定监控点上电视墙（持续时间可配），指定监控点进行事件录像并可以进行录像打标签，指定监控点抓图（可配置抓图间隔和每次抓图数量），指定输出IO报警信息，进行指定的云台控制操作，包括调用预置点、调用巡航路径、调用轨迹；报警处理流配置，在发生报警时，可以根据IP地址对不同客户端进行群发或者按指定顺序发送。如果某用户一定时间未处理（时间可配），可自动报警至其他用户，也可以直接手动指定某用户为处理人；批量配置联动规则，适用于报警源和联动内容相同的情况，比如A、B两个监控点在发生区域入侵报警后，联动客户端进行弹窗；对事件规则进行批量启用、禁用；事件规则模拟测试，用于规则配置完成检验配置
14、是否正确。高级规则。在指定时间段内可对以下规则进行配置：任何区域发生多种事件；指定区域发生多种事件规则配置；区域A发生事件类型A或者区域B发生事件类型B规则配置；指定区域间隔几秒连续发生特定事件规则配置；同一区域下，间隔几秒，同时发生特定事件规则配置；多个事件源同时发生指定事件规则配置；多个指定区域同时发生指定事件类型规则配置。参数配置：自定义事件保存时长，最长36个月；自定义事件等级名称和颜色标识，最多五个等级；可预配置事件处理意见，处理事件时可快速选择预设意见。（6）事件检索事件检索根据事件信息查询历史事件，事件详情页面除展示事件基本信息外，同时还支持查看事件的预览和回放画面。在客户端实时
15、接收和展示系统触发的事件信息，事件信息包括：时间、所在区域/位置、事件源、事件类型、事件类型、事件等级、事件状态、处理状态、处理结果；支持历史事件查询，并可导出查询结果（Excel格式），可在事件详情和事件弹窗中下载录像，也可记录用户的处理结果和处理流程；支持事件详情页面除展示事件基本信息外，同时还能查看事件的预览和回放画面；可批量对报警事件做已处理标记。（7）事件处置事件处置应用提供事件联动的报警事件处置能力，通过移动端及客户端应用的方式，实现报警事件真实性的确认，能人工指派相关处理人进行处置并保存事件处置记录，帮助用户实现报警处置业务闭环，提升用户针对报警事件处置的及时性和工作效率。支持自
16、定义事件处理意见，在处理事件时可快速选择自定义内容，也可以手动将事件标记为误报。线上处置记录自动存储，保留操作痕迹。线下处置记录人工存储，可上传事件现场相关处置图片、视频素材。可人工指派处理人，多次选择不同人员进行事件处理。（五）系统工作机制在系统调试期间，测试过多种预警方式，区域入侵侦测、越界侦测、进入区域与离开区域，其中越界侦测准确度最高，且最能符合预警系统设计的需求。即在监测图像上内广场区域设置一条预警线作为界限，将行人、非机动车等从外广场向内广场行进方向设置为预警方向。当检测图像识别到行人或非机动车从收费站外行入高速公路，越过预警线则判定该行为为非法误闯进入高速公路，触发报警，视频监测
17、图像中警戒线由绿色变成红色并标出行人位置，收费广场前端AI摄像机自动跟踪抓拍保存视频，并实时告警，收费广场警示灯会亮起闪烁、智能音柱不断提示“高速路段，行人禁止进入，请立即返离”语音；值班收费员佩戴的预警手环同步收到频繁震动提醒，可及时发现并前往制止；与此同时，预警系统自动将报警信息上传至指挥中心管理平台，管理平台发出声音告警和视频误闯信息，提醒工作人员及时确认跟踪处置情况，若现场工作人员1分钟仍未响应，则电话通知相应收费站进行劝离处置。预警系统处置流程如图3所示。图3 预警系统处置流程通过“语音劝离、手环提醒、系统告警”三级联动模式来构建多重保障，有效阻止行人及非机动车辆进入高速公路，切实维
18、护过往司乘及行人的生命安全。四系统运行效果预警系统建设完成后，2021年5月在龙岩收费站进行了试运行，至2022年8月系统运行期间，共计发生1396次行人、非机动车等越过警戒线预警，无一漏报，针对出入口行人、非机动车、摩托车等误闯高速行为实现了100%预警。高速交警部门及省公司领导均到现场进行考查测试效果，参观系统处置流程，对其能有效地在高速公路收费站口阻止行人及非机动车辆的误闯行为给予极大肯定，并表示此预警系统的实用性极强，建议在各高速收费卡口推广应用。五结束语近年来，福建高速公路路网建设发展迅速，高速公路由于其“全封闭、高车速、直向行”的特点，安全形势日益严峻。道路交通安全与人、车辆及道路
19、环境等因素密切相关，及时对动态交通变化的情况进行监控和管理，对保证道路交通安全具有重要的意义。高速公路行人误闯预警系统的研发使用有效弥补了因出入口既有栏杆工作长度不足在法律上所产生的尽职争议，也更加有效地维护了人民群众的生命财产安全。这既是对福建省高速公路集团有限公司“六五四”战略的积极响应，更是立足科技创新、坚持以人为本的发展理念有力体现。参考文献1徐慧，季建波，蓝巍，等.非机动车及行人误闯高速公路报警系统在收费站的应用J.交通世界,2014.2 韩振.智能安防系统设计J.中国科技信息科技，2019(5).3 孙佳华.人工智能安防M.北京：清华大学出版社.4雷玉堂.现代安防视频监控系统设备剖析与解读M.北京:电子工业出版社.2017.14