CN110807934A - 高速公路运营监控智能调度平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供高速公路运营监控智能调度平台，包括高速公路监控系统和智能调度平台，高速公路监控系统包括对道路上车辆进行画面录入的视频监控模块、对道路车辆进行数据计算的行为分析模块和对路况进行广播的路况输出模块；视频监控模块将视频数据输入至行为分析模块中，行为分析模块计算出结果通过路况输出模块进行广播，路况输出模块通过无线电方式与用户车辆信号连接。本发明的有益效果是：充分利用无线网络资源，突破地理距离的限制，使高速公路管理层能够在任何时间、任何地点通过手机、计算机等移动终端和固定终端远程指挥、调度、处理交通特情，做出快速反应。

Description

高速公路运营监控智能调度平台

技术领域

本发明涉及高速公路运营调度领域，更具体地说涉及一种高速公路运营监控智能调度平台。

背景技术

随着我国机动车保有量的急剧增加，交通需求也在不断增长，这导致高速公路上的交通事件频繁发生。在车流量较大的情况下，这些交通事件通常会引发长时间的交通拥堵，导致高速公路运营效率大大降低，增加了运营成本，且容易衍生出二次事故、环境污染以及能源浪费等一系列交通与社会问题；即使在车流量较小的情况下，交通事件虽然不会对高速公路上车流的正常运行产生较大负面影响，但通常因车辆速度快，一旦交通事件发生往往会造成较严重的人员伤亡和财产损失等后果。因此，检查安全隐患并预防发生交通事件、实时疏导交通拥挤、及时发现并处理交通事件、发现意外后快速实施救援，一直都是高速公路管理部门的重要任务。

一般情况下监控中心工作人员负责着日常本路段道路通行中的各种特殊问题的处理解决。监控工作人员负责着特殊车辆、特殊事件、收费站人员的日常情况的监督管理工作。随着交通量的与日俱增，工作人员的运营工作状态一直处于满负荷、高压力的状态之下，存在以下缺陷或不足：

第一，远程控制的键鼠延迟、不同形态下操作不同机器切换的协调一致问题。

第二，融合虚拟化桌面技术的视频传输问题，多路应用中视频延迟需要更好地视频压缩软硬件配合。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种高速公路运营监控智能调度平台。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：包括高速公路监控系统和智能调度平台，所述高速公路监控系统包括对道路上车辆进行画面录入的视频监控模块、对道路车辆进行数据计算的行为分析模块和对路况进行广播的路况输出模块；所述视频监控模块将视频数据输入至所述行为分析模块中，所述行为分析模块计算出结果通过所述路况输出模块进行广播，所述路况输出模块通过无线电方式与用户车辆信号连接；

所述视频监控模块包括分别布设在若干路段上的摄像头组及各摄像头组分别依次顺序连接的视频矩阵及编码器组；

所述行为分析模块接收所述轨迹提取模块的车牌运动轨迹，根据车牌运动轨迹及预设行为判定规则，判定该车牌号的车辆的行为，其包括车牌检测模块，实时获取车辆图像，检测获得图像中的车牌位置信息；

车牌跟踪模块，接收所述车牌检测模块的车牌位置信息，将新车牌位置信息与跟踪列表中的历史车牌位置信息进行比对，若存在匹配车牌项则将新车牌位置信息添入跟踪列表中的相应匹配车牌项，若无匹配车牌则在跟踪列表中添加新车牌项；

车牌识别模块，接收所述车牌跟踪模块的车牌位置信息，根据最新的车牌位置识别图像中的车牌号；

轨迹提取模块，接收所述车牌跟踪模块的车牌位置信息，提取每个车牌位置信息的车牌特征点以构建车牌运动轨迹；

智能调度平台包括进行视频图像切换和摄像头云台控制的视频管理工作站、专网视频交换机、多个解码器及电视墙，所述编码器组通过通信链路连接专网视频交换机，专网视频交换机分别连接视频管理工作站和各解码器，所述各解码器分别连接视频分配器的输入端，视频分配器的两路输出端一路连接电视墙另一路依次顺序连接二次编码器、二次编码视频交换机，所述二次编码视频交换机分别连接视频管理服务器及流媒体服务器，所述流媒体服务器通过internet网有线和无线连接终端用户。

进一步，所述路况状态输出模块通过车载广播电台输出道路状态，道路状态包括预测拥堵状态、运行良好状态和预测事故状态。

进一步，所述道路的入口侧和出口侧的车辆数量监测结果：入口车辆大于出口车辆，或者车辆车速检测单元检测结果：车速低于规定的最低车速，或者所述车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变大，其中两项发生，即判定为预测拥堵状态。

进一步，所述车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变小，同时所述道路的入口侧和出口侧的车辆数量监测结果：入口车辆小于出口车辆或者车辆车速检测单元检测结果：车速大于规定的最低车速，即判定为运行良好。

进一步，车辆车速检测单元检测结果：车速低于规定的最低车速的三分之一，同时所述车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变大，其中两项发生，即判定为预测事故状态。

进一步，所述终端用户包括移动终端和固定终端。

进一步，所述移动终端包括手机、平板计算机、PDA及GPS，所述固定终端为台式计算机。

进一步，所述路况输出模块获取监控场景的压缩视频，接收所述信息描述模块的压缩图像和行为分析结果信息，通过网络接收并显示监控场景视频，并显示行为分析结果信息及其对应的图像。

进一步，该系统还包括位置校正模块，根据接收的车牌跟踪模块的新车牌位置信息和跟踪列表中的历史车牌位置信息，对接收的车牌检测模块的新车牌位置信息进行车牌位置校正，以获得校正后的最新的车牌位置；所述车牌识别模块根据接收的位置校正模块的最新的车牌位置识别图像中的车牌号。

本发明的有益效果为：通过在高速道路上使用视频采集的方法对路况进行分析，法对道路信息进行获取而导致的车辆堵塞在高速道路上，而使的道路加剧瘫痪，无疑为车辆提供了便捷的道路预警，对调节道路情况起到了不可或缺的作用；

高速道路上设有多个用于获取道路视频信息的视频监控，对道路的入口、出口以及中间路段均进行检测，这样可以得到车辆在道路上的进入量和驶出量的数据，还可以检测车辆在道路上行驶的车速信息，以及车辆在道路上的聚集情况，通过这些数据可以推算出道路上有可能发生的状态，尤其可以对拥堵情况进行判定，及时的发出相关信息，提醒要进入道路的车辆；

将现有高速公路视频监控专网与internet网相结合，

充分利用无线网络资源，突破地理距离的限制，使高速公路管理层能够在任何时间、任何地点通过手机、计算机等移动终端和固定终端远程指挥、调度、处理交通特情，做出快速反应，并及时处理，大大提高了高速公路畅通率和服务社会的能力；随着无线通信技术、信息技术和监控技术的不断发展将为高速公路信息化建设起到积极的推动作用。

附图说明

图1是本发明原理框图；

图2是本发明智能调度平台结构框图；

图中：

1、通信链路；2、专网视频交换机；3、视频管理工作站；4、电视墙；

5、视频分配器；6、二次编码器；7、二次编码视频交换机；8、视频管理服务器；

9、流媒体服务器；91、专网网卡；92、采集前端转码模块；

93、视频监控业务管理模块；94、监控流媒体发布模块；95、internet网网卡；

10、internet网；11、移动终端；12、固定终端。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1、图2所示一种基于高速公路路况态势的视频分析方法，包括对道路上车辆进行画面录入的视频监控模块、对道路车辆进行数据计算的行为分析模块和对路况进行广播的路况输出模块；视频监控模块将视频数据输入至行为分析模块中，行为分析模块计算出结果通过路况输出模块进行广播，路况输出模块通过无线电方式与用户车辆信号连接；

本实施例中，视频监控模块将视频数据输入至行为分析模块中，行为分析模块计算出结果通过路况输出模块进行广播，路况输出模块通过无线电方式与用户车辆信号连接，高速道路上设有多个用于获取道路视频信息的视频监控，对道路的入口、出口以及中间路段均进行检测，这样可以得到车辆在道路上的进入量和驶出量的数据，还可以检测车辆在道路上行驶的车速信息，以及车辆在道路上的聚集情况，通过这些数据可以推算出道路上有可能发生的状态，尤其可以对拥堵情况进行判定，及时的发出相关信息，提醒要进入道路的车辆，通过在高速道路上使用视频采集的方法对路况进行分析，并且通过无线电的方式对车辆进行广播，这样就避免了车辆在网络不佳的情况下，无法对道路信息进行获取而导致的车辆堵塞在高速道路上，而使的道路加剧瘫痪，无疑为车辆提供了便捷的道路预警，对调节道路情况起到了不可或缺的作用；

具体的，视频监控模块包括出口侧监控、中段监控以及出口侧监控，入口侧监控安装在待检测高速路段的入口处，出口侧监控安装在待检测高速路段的出口侧，通过安装在待检测高速路段的入口处的入口侧监控，可以对进入到高速路段中的车辆进行计数，通过安装在待检测高速路段的出口处的出口侧监控，可以对驶出到高速路段的车辆进行计数，通过进入量减去驶出量，以此统计出进入到高速路段的车辆的总数，当容纳量过高时，发生拥堵的可能性较大。

具体的，中段监控安装在待检测高速路段的中段，且数量为该路段长度的九分之一，相邻的中段监控均匀分布，可以依据实际的道路长度进行安装，相邻的中段监控安装间隔为20KM，通过中段监控便于对车辆在道路上的运行情况进行检测，针对某一个中段监控上大量的车辆的速度发生变化，可以以此判定为道路发生异常的依据。

具体的，中段监控安装在待检测高速路段的中段，中段监控数量至少为一个，并且事故高发路段的两个中段监控之间的间距大于事故低发路段的两个中段监控之间的间距，这样安装可以大大的提高对设备的利用率，以增加监控数量的手段，对道路情况进行更加细化的检测，使预警更加精准可靠，通过中段监控便于对车辆在道路上的运行情况进行检测，针对某一个中段监控上大量的车辆的速度发生变化，可以以此判定为道路发生异常的依据。

具体的，出口侧监控、中段监控以及出口侧监控均通过数据线缆与行为分析模块信号连接，由于通过数据线缆连接，可以保证数据传输的时效性，有利于车辆用户获取到实时的、准确的、可靠的信息；

具体的，行为分析模块包括道路入口及出口车辆计算单元、车辆车速检测单元和车辆聚集速率计算单元，道路入口及出口车辆计算单元用于计算待检测道路的入口侧和出口侧的车辆数量，车辆车速检测单元用于监测车辆在检测范围内的平均速度以及加速度，车辆聚集速率计算单元用于监测两车之间的距离变化率，通过对待检测道路的入口侧和出口侧的车辆数量计算获得道路内的车辆数量数据，通过车辆在检测范围内的平均速度以及加速度可以判断出车辆的运行状况，综合连续几个监测点的数据即可判断出车辆运行是不是在平稳的状态下，是否存在明显的降速，若发生，则可能发生拥堵情况，根据两车之间的距离变化率即可判断出车辆之间的拥挤情况。

具体的，路况状态输出模块通过车载广播电台输出道路状态，道路状态包括预测拥堵状态、运行良好状态和预测事故状态，方便收到广播的用户判断是否进入高速，或者进行改道。

具体的，道路的入口侧和出口侧的车辆数量监测结果：入口车辆大于出口车辆，或者车辆车速检测单元检测结果：车速低于规定的最低车速，或者车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变大，其中两项发生，即判定为预测拥堵状态，若入口车辆大于出口车辆且车速低于规定的最低车速，则发生拥堵的可能性较大，并可以根据中段监控安装的位置，判断拥堵路段的位置，若若入口车辆大于出口车辆且车辆间聚集速率变大，则发生拥堵的可能性较大，若车速低于规定的最低车速且车辆间聚集速率变大，则发生拥堵的可能性较大。

具体的，车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变小，同时道路的入口侧和出口侧的车辆数量监测结果：入口车辆小于出口车辆或者车辆车速检测单元检测结果：车速大于规定的最低车速，即判定为运行良好，当车辆间聚集速率变小，车辆之间发生拥堵的可能性不大，即通过这些条件可以判定道路的运行情况良好。

具体的，车辆车速检测单元检测结果：车速低于规定的最低车速的三分之一，同时车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变大，其中两项发生，即判定为预测事故状态，当多辆车的车速普遍降低后，则很可能出现了意外状况，并且车辆间聚集速率变大，很可能发生了较大的拥堵，因此判断是预测事故状态。

该装置还包括位置校正模块，根据接收的车牌跟踪模块的新车牌位置信息和跟踪列表中的历史车牌位置信息，结合当前信息与历史信息校正误差，对接收的车牌检测模块的新车牌位置信息进行车牌位置校正，以获得校正后的最新的车牌位置；车牌识别模块接收位置校正模块校正后的车牌位置信息，根据最新的车牌位置识别图像中的车牌号；轨迹提取模块接收位置校正模块校正后的车牌位置信息，根据最新的车牌位置信息构建车牌运动轨迹。

本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，通过安装在待检测高速路段的入口处的入口侧监控，可以对进入到高速路段中的车辆进行计数，通过安装在待检测高速路段的出口处的出口侧监控，可以对驶出到高速路段的车辆进行计数，通过进入量减去驶出量，以此统计出进入到高速路段的车辆的总数，当容纳量过高时，发生拥堵的可能性较大，相邻的中段监控均匀分布，可以依据实际的道路长度进行安装，相邻的中段监控安装间隔为20KM，通过中段监控便于对车辆在道路上的运行情况进行检测，针对某一个中段监控上大量的车辆的速度发生变化，可以以此判定为道路发生异常的依据，出口侧监控、中段监控以及出口侧监控均通过数据线缆与行为分析模块信号连接，由于通过数据线缆连接，可以保证数据传输的时效性，有利于车辆用户获取到实时的、准确的、可靠的信息，通过对待检测道路的入口侧和出口侧的车辆数量计算获得道路内的车辆数量数据，通过车辆在检测范围内的平均速度以及加速度可以判断出车辆的运行状况，综合连续几个监测点的数据即可判断出车辆运行是不是在平稳的状态下，是否存在明显的降速，若发生，则可能发生拥堵情况，根据两车之间的距离变化率即可判断出车辆之间的拥挤情况。如图2所示，本例中，图中的n为10，m为24，且各编码器组设置4个编码器，采用了MPEG-2格式的编码器及解码器，即：路段视频监控分中心包括分别布设在10个路段上的摄像头组1-10及各摄像头组分别依次顺序连接的视频矩阵1-10及编码器组1-10，各编码器组设置4个编码器。10个路段的监控摄像头作为视频采集的前端设备，完成视频源的获取；每路视频信号经采集后输入至路段分中心的视频矩阵，各视频矩阵分别连接包括4台编码器的编码器组，编码器将模拟视频图像编码为MPEG-2格式的数字视频信号，通过视频管理工作站3的图像切换控制，将重点监控的24个图像连至24个解码器；由解码器分别将MPEG-2数字视频图像还原成模拟信号，视频分配器5将解码后的模拟视频信号复制成两路，其中一路上传至电视墙4显示，另一路传输到二次编码器6，由二次编码器进行二次编码，编码为H.264格式的数字视频信号，形成数字视频码流，通过二次编码交换机7传输到视频管理服务器8并通过专网网卡91连至流媒体服务器9的采集前端转码模块92，由采集前端转码模块92对采集的H.264视频数据进行转码即再次编码处理，将H.264视频数据转换成MPEG-4文件格式，并经由监控业务管理模块93传送给监控流媒体发布模块94，监控流媒体发布模块94以流式传输的方式将MPEG-4视频文件通过internet网网卡95接入internet网10，这样，使高速公路管理层能够在任何时间、任何地点通过手机、计算机等移动终端和固定终端实时观看，并及时处理。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：包括高速公路监控系统和智能调度平台，所述高速公路监控系统包括对道路上车辆进行画面录入的视频监控模块、对道路车辆进行数据计算的行为分析模块和对路况进行广播的路况输出模块；所述视频监控模块将视频数据输入至所述行为分析模块中，所述行为分析模块计算出结果通过所述路况输出模块进行广播，所述路况输出模块通过无线电方式与用户车辆信号连接；

所述视频监控模块包括分别布设在若干路段上的摄像头组及各摄像头组分别依次顺序连接的视频矩阵及编码器组；

所述行为分析模块接收所述轨迹提取模块的车牌运动轨迹，根据车牌运动轨迹及预设行为判定规则，判定该车牌号的车辆的行为，其包括车牌检测模块，实时获取车辆图像，检测获得图像中的车牌位置信息；

车牌跟踪模块，接收所述车牌检测模块的车牌位置信息，将新车牌位置信息与跟踪列表中的历史车牌位置信息进行比对，若存在匹配车牌项则将新车牌位置信息添入跟踪列表中的相应匹配车牌项，若无匹配车牌则在跟踪列表中添加新车牌项；

车牌识别模块，接收所述车牌跟踪模块的车牌位置信息，根据最新的车牌位置识别图像中的车牌号；

轨迹提取模块，接收所述车牌跟踪模块的车牌位置信息，提取每个车牌位置信息的车牌特征点以构建车牌运动轨迹；

所述智能调度平台包括进行视频图像切换和摄像头云台控制的视频管理工作站、专网视频交换机、多个解码器及电视墙，所述编码器组通过通信链路连接专网视频交换机，专网视频交换机分别连接视频管理工作站和各解码器，所述各解码器分别连接视频分配器的输入端，视频分配器的两路输出端一路连接电视墙另一路依次顺序连接二次编码器、二次编码视频交换机，所述二次编码视频交换机分别连接视频管理服务器及流媒体服务器，所述流媒体服务器通过internet网有线和无线连接终端用户。

2.根据权利要求1所述的高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：所述路况状态输出模块通过车载广播电台输出道路状态，道路状态包括预测拥堵状态、运行良好状态和预测事故状态。

3.根据权利要求2所述的高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：所述道路的入口侧和出口侧的车辆数量监测结果：入口车辆大于出口车辆，或者车辆车速检测单元检测结果：车速低于规定的最低车速，或者所述车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变大，其中两项发生，即判定为预测拥堵状态。

4.根据权利要求2所述的高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：所述车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变小，同时所述道路的入口侧和出口侧的车辆数量监测结果：入口车辆小于出口车辆或者车辆车速检测单元检测结果：车速大于规定的最低车速，即判定为运行良好。

5.根据权利要求2所述的高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：车辆车速检测单元检测结果：车速低于规定的最低车速的三分之一，同时所述车辆聚集速率计算单元计算结果：车辆间聚集速率变大，其中两项发生，即判定为预测事故状态。

6.根据权利要求1所述的高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：所述终端用户包括移动终端和固定终端。

7.根据权利要求6所述的高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：所述移动终端包括手机、平板计算机、PDA及GPS，所述固定终端为台式计算机。

8.根据权利要求1所述的高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：所述路况输出模块获取监控场景的压缩视频，接收所述信息描述模块的压缩图像和行为分析结果信息，通过网络接收并显示监控场景视频，并显示行为分析结果信息及其对应的图像。

9.根据权利要求1-8任一所述的高速公路运营监控智能调度平台，其特征在于：该系统还包括位置校正模块，根据接收的车牌跟踪模块的新车牌位置信息和跟踪列表中的历史车牌位置信息，对接收的车牌检测模块的新车牌位置信息进行车牌位置校正，以获得校正后的最新的车牌位置；所述车牌识别模块根据接收的位置校正模块的最新的车牌位置识别图像中的车牌号。

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