深度學習高速公路隧道視頻事件檢測系統方案
一、項目背景以及技術概述
1.1 項目背景
改革開放30多年以來，我國社會發生了天翻地覆的改變，尤其是公路建設，發生了突飛猛進地變化。總的來說，我國的高速公路建設躍上了一個新的臺階。高速公路建設與地方經濟的發展息息相關，是密不可分的。常言道“要致富，先修路”這是經濟發展的必要前提，沒有便利的交通，就沒有經濟的發展。
當代高速公路正朝著智能化方向發展，逐步形成“智慧高速公路”科技理念。智慧高速公路提出引入互聯網思維和技術，對傳統高速公路機電系統和管理服務進行重構再造，初期建設任務是通過信息交換與共享、數據融合與挖掘，提升高速公路運營管理水平和出行服務質量，實現省域高速公路監控管理、應急指揮、輔助決策、業務辦理、出行指引等服務的信息化和智能化。 。
而高速公路路況信息的采集、交通策略的制定、控制指令的下達、路況信息的發布，都需要監控系統。監控系統為高速公路提供了最直觀和最及時的信息支撐。每天公路監控中心利用監控設施進行交通的日常監控，采取定時電子巡邏的方式，確保了路面異常事與物的及時排查和清理，并有效縮短交通事件發現和反應時間,減輕道路巡查和監控人員的勞動強度,從而提高了高速公路智能化管理水平。
1.2隧道現狀
隨著我國經濟的快速發展，高速公路及高速公路隧道的建設項目與日俱增，隧道安全運營問題顯得越來越突出，除隧道本身的土建施工質量外，隧道的監視與控制管理成為公路隧道安全正常運行的重要課題。全國截至2016年底，共有公路隧道15181處，其中特長隧道（3千米以上）815處，長隧道（1千米至3千米）3520處，中短隧道（1千米以下）10846處。
2012年以來，全國隧道共發生重大以上道路交通事故和其他安全事故4起，從隧道交通事故后果看，近5年隧道事故死亡率（每起事故導致的死亡人數）為0.48人/起，是同期全部事故死亡率的1.6倍。
隧道內環境復雜、進入隧道時光線突變、車輛突然慢速行駛、變道不明灑落物等已成為最容易影響隧道內交通安全的問題，嚴重影響后車行駛的安全（引發二次事故），風雨霧天導致前端攝像機鏡頭晃動及模糊致使監控畫面出現抖動不清，隧道內光線時明時暗，加上前端攝像機采用都是年代久遠的模擬攝像機，收集的視頻信息效果不佳，因而監控中心容易忽視對事件畫面的捕捉，因此在復雜的環境下增加交通事件視視頻分析及實時預警系統的技術手段第一時間輔助人工監控顯得非常重要。
1.3建設智能化項目的意義
通過智能視頻分析系統能有效檢索相關的違規行為的信息，再通過報警提醒人員去察看相關的情況，以減少管理成本，提升監控效率：
減少人力資源的投入
傳統視頻監控使得監控人員必須在每時刻關注電子巡邏系統，此方式必須增加人力資源才能避免盲點，因此使用先進的智能分析技術，節省信息中心人員的投入，也從節省道路巡查人員的投入。
具有24×7不間斷地智能分析
智能視頻分析系統，徹底改變了以往完全由安全工作人員對監控畫面進行監視和分析的模式，并采用智能算法與用戶定義的安全模型進行對比，一旦發現有安全威脅，立刻向監控中心預警或報警。
其中非現場執法設備主要是固定檢測設備，作用是對監控相對薄弱或失管失控的路段進行監控。近年來，事件檢測作為道路交通的重要安全保障方法，得到了廣泛應用。但目前基本上所有的視頻監控系統都需要人實時去監視。由于連續監視會導致人很容易疲勞，導致整套系統存在一些缺陷。主要表現在：
◆ 被動監控：目前的監控系統大部分情況下都僅起到一個“錄像”的工作，即將一段時間內的視頻源使用DVR錄制下來，異常情況甚至于突發事故已經發生之后，再進行事后的查驗。
◆ 人類自身的弱點：有時無法察覺安全威脅，注意能力不可持久。
◆ 監控時間：視頻監控系統在大部分情況下，視頻源的視頻畫面并沒有被安全人員看到，很可能在這些時間內就有值得注意的異常現象出現。
◆ 數據分析困難：傳統視頻監控系統缺乏智能因素，需要24小時完整的錄像，占用大量磁盤存儲空間，而且錄像數據無法被有效的分類存儲，最多只能打上時間標簽，數據分析工作變得非常耗時，很難獲得全部的相關信息。
二、微云通事件檢測器的部署
2.1公路事件檢測器部署
為了更好的提高事件檢測覆蓋率，需增加攝像機密度來彌補檢測范圍，針對視頻事件檢測存在的盲區進行覆蓋。在現有設備的基礎上增加攝像機的數量，壓縮了攝像機之間的距離，將每個攝像機的監控范圍縮小并增強可控范圍，避免出現由于彎道遮擋或攝像機本身角度等問題出現的監控盲區。
另外，為了提高視頻事件檢測系統的覆蓋率，需要在加裝攝像機的同時，把每路攝像機加入視頻事件檢測系統，保障檢測系統能夠充分發揮其作用，為公路的運營管理做出應有的貢獻。
2.2微云通事件檢測系統架構
基于視頻分析技術的智能化監控報警系統，綜合有效地集中加入視頻智能分析系統，并且本設計方案不破壞現有的普通視頻監控系統，與現有的視頻監控系統進行無縫銜接，WAY-WDTR系列作為獨立設備追加到現有的監控系統中，接受并分析前端視頻信號，將報警信息通過網絡發送到中心的管理平臺，實時觀看現場的報警畫面，同時也可輸出開關信號與其他設備聯動，有效提高系統的安全等級。
2.2.1設備連接拓撲圖：
2.2.2設備連接說明：智能分析服務器與管理工作站加入監控中心局域網，通過監控中心平臺取流或網絡直接取流，把視頻流加入智能分析服務器，當服務器分析到報警事件后，傳輸給管理工作站，形成實時監控報警。
三、微云通事件檢測器功能的應用
微云通智能視頻分析儀可以廣泛的運用在道路交通視頻監控中，他能很大程度的提升整個交通管理部門作業，對違章事件進行主動報警，及時預警。
3.1交通事故檢測：車輛在道路上因過錯或者意外造成車輛碰撞事故、人身傷亡等，發現立刻報警。
3.2違章停車檢測：在特定或一段道路上設定以防區，車輛停留時間超過一定時間和位置時，產生報警。
3.3車輛逆行檢測：防止車輛逆向行駛帶來交通堵塞或者交通事故，當車輛設備逆行時，設備產生報警。
3.4貨物灑落檢測：為防止從車輛上滾落的物品或施工過程中遺留下的物件影響道路情況時，設備產生報警。
3.5火災事故檢測：對道路出現車輛自燃，事故引發的火災能，產生報警。
3.6煙霧報警檢測：對隧道能產出的煙霧做出及時反映，產生報警。
3.7車流量統計檢測：對某一路段經過的車流量進行統計。
3.8平均車速檢測：單位時間內車輛行駛的距離，平均速度 = 距離/時間
3.9團霧及能見度檢測：針對高速公路中能見度低的惡劣環境進行檢測，能夠及時檢測到能見距離，并針對較低的能見度發出預警。
3.10車型分類：能夠按照交通運輸部規定將車型分為貨車、集裝箱車、客車、摩托車等。
3.11視頻存儲功能
支持視頻流的存儲記錄，將不同的視頻圖像存放到系統指定的存儲區域。根據圖像存儲策略，自動覆蓋歷史數據。支持對高帶寬碼流進行存儲；支持按照預先設置策略，進行減幀存儲；
支持手動錄像、自動定時錄像、報警聯動錄像、循環錄像等多種工作方式；
支持節假日設定、預錄像設置；
存儲應支持逐幀回放的需求；
錄像工作表：可為每個攝像機指定錄像工作表。工作表可按周一至周日以及節假日的不同時間段分別指定不同的動作設定；
在進行回放、快進、快退等操作時存儲不能中斷，保持不間斷存儲；
SAN存儲網絡系統應通過相關管理軟件，實現對所有存儲設備統一的性能管理、容量管理、分配管理、故障管理及配置管理。
3.12數據儲存功能
綜合檢測中心應用系統接收交通事件數據存入交通事件數據庫，同時負責生成單獨事件錄像數據庫，每一個事件前后共1分鐘左右，事件錄像含有事件指針信息，根據特護情況，可以調節視頻錄像的長短。
3.13 深度學習算法功能
通過對大量車輛數據進行深度學習訓練挖掘，提高了惡劣環境下車輛識別準確率，在高速公路出現異常交通時，第一時間發現并報警，實現了高效的交通事故處置機制，降低了二次事故發生率，準確率達到90%以上。
