高速公路立交桥智能安防监控系统探究

2023-01-19杨海龙

科学与信息化 2022年10期

杨海龙

甘肃省金昌公路事业发展中心甘肃金昌 737100

1 系统概述

近年来，民众对出行服务质量的需求不断提高，顺应数字化经济的发展，我省公路视频监控系统也快速发展，相应的摄像头数量也迅速增加，大量的视频数据给实时监控报警和视频数据的有效利用带来了新的问题。视频监控管理系统有少则几十路，多则几千路视频和海量的数字录像数据，工作人员逐一查看每一路视频，并从中发现可能的报警事件变得异常艰难，且需要消耗大量的时间。

具体原因：受机体本能限制，长期盯着视频监控，人的视觉易产生疲劳，导致监控疏忽，无法及时、准确地检测和报警；人眼因为视角局限，能够同时进行监控的画面较少，不可同时处理多路监控数据；存在监控死角，人员疏忽易导致误报和漏报；监控越建越多，监控人员的工作负荷大，人工辨别效率低下。

此外，在事后分析报警事件时，由于视频监控系统缺乏对视频的智能分析，无法建立视频与行为的对应关系，无法有效检索视频数据。解决以上这些问题的一个可以有效方法是对视频内容进行系统自动智能研究分析，基于图像识别技术，及时报告可疑事件（如闯入禁区、逆行、滞留，尾随等）的发生，并对提取出来的事件相关信息和视频数据进行学习记录，从而能够达到实时报警和有效视频检索的目的。

随着光电信息、通信网络、数字视频和传感技术的发展，安防监控系统已经从传统的模拟技术转变为数字化、智能化和网络化。由于数字控制信号具有抗干扰能力强、失真小、传输不受距离限制、存储信息查询便捷等优点，因此，各种数字视频数据技术得到了迅速的发展，传统的安全防范系统已逐步向以图像分析处理为核心，融合了网络、传感、通信工程技术的数字视频监控系统过渡。

作为连接高速公路匝道的重要纽带，单凭传统监控摄像头缺乏行之有效的预警预报机制，没有成熟的预案和及时的判别、预警、报警、处置机制，通常并不能达到对立交区安全管控的目的。为确保高速公路安全，在高速公路立交桥防护区域安装数字摄像头，并在后端配套建设预警系统，才能最大程度监测异常，保护重要设施免遭人为破坏，保障道路安全畅通。

2 工作原理

智能安防监控系统是一种先进的智能视频监控系统，采用图像处理、模式识别和计算机视觉技术，通过在监控管理系统中增加智能视频分析功能模块，借助电子计算机强大的数据处理能力过滤掉视频画面无用的或干扰信息，自动识别不同物体，分析抽取视频源中关键有用信息，快速准确地定位事故现场，判断视频画面中的异常变化情况，并以最快和最佳的方式发出警报或触发其他动作，从而得到事前预警，事中处理，事后及时取证的全自动、全天候、实时监控的智能系统。

智能安防监控系统由本地视频实时监视，存储视频管理及查询，策略管理，联动配置，事件处理；远程实时视频调看，存储视频的跨级查询、调用。智能安防监控主机收集预先甄别的信息，通过网络传送到信息技术服务器，信息技术处理服务器将接收到的智能安全管理监控主机发出的信息进行分析处理，再将数据信息交给监控中心，从而完成各种社会安全风险监控及报警的工作。该系统具有安全可靠、方便安装、应用场景广等优点。

3 技术要点

3.1 H.265编码

为适应新的需求，H.265编码标准相比H.264标准，其的压缩技术效率有了显著提高，编码同等产品质量的视频较H.264可以节省40%～50%的码流，并增加更多的并行机制和网络传输机制。

3.2 超高清

在清晰度方面，目前720P、1080P高清视频发展已经全面得到普及，超高清的4K、8K产品也在平安城市、智能交通等行业有越来越多的典型企业应用。但超高清4K、8K是个全系统工程，需要前端、传输、存储、解码上墙、平台具有更强的软硬件计算能力支持。

在低照度方面，摄像机夜间成彩色图像的效果主要取决于其支持的低照度大小，现在市场上的星级相机越来越主流，在完全黑暗没有一丝光线环境条件下，仍然有出色的彩色成像技术表现。

3.3 智能化

目前，基于视频智能分析技术，我们的监控系统实现了语音和视频诊断、拌线入侵、周界入侵、徘徊滞留或看护、非法停车、行人流量统计、人脸识别、车牌识别等功能。高清和超高清监控系统的应用，为智能分析提供了更多精确的视频信息数据处理，以及人工智能研究分析算法的不断创新发展、成熟，可靠性也将越来越高，该技术在防监控系统中将扮演越来越重要的作用，更加智慧安全的时代将到来。

3.4 云平台

通过云端采用的海量视频检索、高数据量并发技术，对大数据平台采集上来的结构化视频数据进行算法比对、智能分析、大数据计算，从而实现了对流媒体视频数据的解构、分析、挖掘，产生真正的应用价值。

云边结合：由于目前的系统存在带宽费用高昂、视频数据较大的缺点，集中式云端暂不能适应低延迟、大带宽等要求；同时随着前端结构化智能分析摄像机、新兴物联网设备逐渐兴起，边缘计算机也正以破竹之势迅速发展，边缘计算是指在靠近对象或数据源的网络边缘集成网络、计算、存储和应用的核心能力的开放平台，可以快速响应，并与云端进行数据交换。如目前的人脸大数据、车辆大数据都是依靠前端结构化智能分析摄像机进行前置计算和比对，为大数据平台提供初级对比结果，快速响应了客户需求。

3.5 大数据

在大数据信息技术进行支撑下，网络视频监控系统数据存储模型已从本地转向云端大数据存储服务体系，从而为云平台提供大计算生产素。本系统在网络畅通的情况下，将视频数据储存在服务器端磁盘矩阵，当网络出现故障时储存在本地设备。

3.6 热成像

基于热成像技术特性可全天候实现在强光、弱光、有光、无光等各种光照环境下，对非法闯入违禁区域的人员、车辆进行报警。通过红外热像图，可以准确地判断被测区域的温度分布情况，从而分析出该区域存在的问题及缺陷。

4 施工工艺

智能安防监控系统需在长大桥梁区域安装防闯摄像机，对监测区域分别安装点位进行全覆盖，每个点位按照施工条件新建监控杆。每个点位安装音响设备一套，便于在触发预警条件时能够在现场播放报警提示音，以起到对非法闯入者警示和驱离的作用。现场摄像头利用VPN专网光纤接入单位应急指挥平台统一管理。系统通过异物侵限监控，实时监测因故越过护栏而侵入高速公路保护限界进行破坏，影响公共行车安全的行为，实现对立交桥防护区域桥梁、桥墩等重点点位监控应急预判、异常事件和非法入侵的自动报警，通过实时监控、实时数据采集分析、事件自动报警、事件应急处置等功能完成公路信息化的基础设施体系和基础技术框架建设，构建智能安全保障系统[1]。

5 应用场景

目前，智能安防系统的应用非常广泛，不仅在城市、社区和住宅中，而且在学校出入管理、监狱管理、电厂、大坝和大型展览中都有应用。主要的目标是做好信息安全的第一道重要防线，将危险因素隔绝于门外，做到未雨绸缪，防患于未然。截止2019年底，我省公路桥梁14863座，高速公路4453km，有些地区的长大桥梁是十分敏感的区域，有着巨大的应用场景。