浅谈Python在智慧高速中的应用

王森

摘 要：改革开放以来，我国经济建设取得了很大的成就，相应的由于经济建设飞速发展也带动了我国其他行业飞速发展。在我国有这样的一句话至改革开放便流传至今“要想富，先修路”，高速公路作为一种现代化的高效的运输公路，极大程度的带动了高速公路周边地区的经济发展。2017年7月8日，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，社会各行各业都开始逐步引入更加智能的信息技术。本文主要以高速公路信息化作为切入点，介绍Python语言特点及各类库，并分析Python语言在智慧高速中的应用，包括比如高速交通流量分析及预测、高速视频监控预警、 违法行为监管、人工智能客服、办公自动化等方面。

关键词：Python;库;人工智能;高速监控

0 引言

现今的我国的高速公路发展飞快，提高高速公路的管理质量也显得愈发重要，在高速公路运行的过程中，通过视频监控是提高高速公路管理质量的重要措施，但从目前高速公路监控视频的情况来看，视频监控的清晰度、分辨率越来越高，如何通过有效的方法，及时准确的从高速公路监控视频中提取到有效的信息成为困扰高速公路管理的一个难题。现今将Python语言引入高速公路管理能够有效的解决高速公路交通流量预测，降低高速公路事故的发生率，极大程度的推动了我国高速公路管理智能化发展，让其能够更好的为社会服务。

1 Python语言简介及特点介绍

Python是由荷兰程序员Guido van Rossum在1989年创建的一种带有动态语义的解释型、面向对象的高级编程语言，具有简单、易学、可移植、可扩展等特点。Python作为一种高层语言，当使用Python语言编写程序时，无须考虑诸如如何管理所开发的程序使用的内存一类的底层细节;具有高度的可兼容性，整体具有非常丰富的库，能够兼容现阶段的主流平台。同时，其自身相对于其他语言自身具有较高的互动性，支持互动模式，减少了工程师试错的时间。

2 Python常用库简介

2.1 Pandas

基于NumPy的一种工具，为解决数据分析任务而生。纳入大量库和一些标准的数据模型，提供高效地操作大型数据集所需的工具及大量的能快速便捷处理数据的函数和方法，提供多种数据结构，为时间序列分析提供很好的支持。

2.2 Matplotlib

Matplotlib是Python的绘图库，有许多别的程序库都是建立在其基础上或者直接调用该库，可以很方便地得到数据的大致信息，功能非常强大。

2.3 Django

一个高级的PythonWeb框架，支持快速开发，提供从模板引擎到ORM所需的一切东西，使用该库构建App时，必须遵循Django的方式。

2.4 Scikit-Learn

Scikit-Learn基于NumPy和SciPy，是专门为机器学习建造的一个Python模块，提供了大量用于数据挖掘和分析的工具，包括数据预处理、交叉验证、算法与可视化算法等一系列接口。

2.5 TensorFlow

TensorFlow是相对高阶的机器学习库，其核心代码使用C++编写，并支持自动求导，使得用户可以方便地设计神经网络结构，不需要亲自编写C++或CUDA代码，也无须通过反向传播求解梯度。由于底层使用C++语言编写，运行效率得到了保证，并简化了线上部署的复杂度。

2.6 PyTorch

2017年1月，由Facebook人工智能研究院（FAIR）基于Torch推出了PyTorch，是一個开源的Python机器学习库，用于自然语言处理等应用程序，具有强大的GPU加速的张量计算（如NumPy），包含自动求导系统的深度神经网络。

3 Python计算机语言在智慧高速信息化的应用分析

通过视频监控来进行高速公路的管理是现今高速公路管理的主要途径，也是当今高速公路信息化、智能化发展的主要内容。但就当下而言，我国高速公路上安装的监控设备存在一定的问题，影响了我国高速公路的信息化发展。

这些问题主要体现在数据管理、数据研发与数据应用三方面。在数据管理中，由于高速公路中安装的监控设备数量十分庞大，每时每刻采集到的数据量也十分庞大，而高速公路视频管理系统比较落后，就导致采集到的有些数据传输的过程中会有缺失的情况出现;在数据研发的过程中，由于高速公路视频管理系统配置比较低导致高速公路视频监控系统的数据资源开发利用率普遍较低，难以为高速公路管理提供丰富的参考资料，极大程度的阻碍了我国高速公路信息化、智能化的发展;在数据应用中，高速公路交通数据的发布效率与质量不能完全满足我国公民出行信息服务需求，对社会服务程度较低。

针对这些问题，高速公路管理单位应当积极引入Python计算机语言参与到我国高速公路监控视频的管理当中，能够很大程度的拓宽我国高速公路视频监控信息的采集范围，同时还能将高速公路监控系统采集到的信息进行有效地整合及时的传输到高速公路管理单位，且通过该项技术还能够对采集传输回来的视频进行有效的分析，能够及时准确的将高速公路真实的运行情况展现在公众面前，使的需要出行的驾乘人员能够提起做出自己的出行计划。

高速公路管理单位还利用Python技术进行监控视频的内容开发，实现高速视频监控预警，打造人工智能客服、进行通行数据分析研判、新开路段开通后对周边交通量影响分析、数据可视化展示等研究，通过引进Python语言能够更好的提升内部管理及公共交通服务水平。

4 Python语言在智慧高速中具体化的应用

4.1 在交通流量分析中的应用

在高速公路交通流量统计分析中，仅依靠收费站过车数据来统计，无法获取更多的数据价值。在智慧高速的建设中，通过引入Python计算机语言技术，整合高速公路收费、监控及ETC门架系统采集到的数据能够构建大数据分析平台，再使用Python语言Pandas、Numpy、Matplotlib等数据分析、绘图库进行数据分析及数据可视化展示，可得到高速公路分时间、分区域的、更加及时、准确的车流量数据及预计流量情况。

4.2 构建更加完善的高速公路视频监控系统

构建更加完善的视频监控系统需提高高速公路视频监控系统的性能与容量，同时需通过技术手段弥补硬件设备缺陷。通过利用Python语言video2x库还能对视频中画面抖动，图像模糊的问题进行优化能够显著提高高速摄像机拍摄的视频画面质量为高速公路管理单位提供更加清晰、真实的视频信息。

4.3 在智能客服中的应用

驾乘人员往往需要通过电话对高速公路的收费政策咨询，或对路况情况进行咨询，也有需要对收费金额进行核对，各种需求完全依靠高速客服人员去完成，工作量极大，将导致电话接通率下降。为了应对新的挑战，可使用Python语言AIML库开（AIML由Richard Wallace发明，他设计了一个名为A.L.I.C.E.“人工语言网计算机实体”的机器人，获得了多项人工智能大奖。）发人工智能客服系统，提高回应客户的效率，自动对客服的问题进行分析归类，为之后的决策提供依据。

5 结束语

综上所述，仅仅依靠传统的高速公路管理方式早已无法适应现今高速公路发展的趋势，通过本文较为全面的分析可知，高速公路营运管理如能够将Python技术应用于交通流量分析及预测、高速视频监控预警、数据可视化展示、人工智能客服等方面，并且落实到位，能够很大程度的提高我国智慧高速信息化水平。

参考文献：

[1]汤晓鸥，陈玉琨.人工智能基础[M].上海：华东师范大学出版社，2017.

[2]刘睿健.智能监控护航智慧出行——看高速公路区域监控如何助力出行服务[J].中国交通信息化，2017，19（11）：21-27.