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高速公路智能全程自动化监控系统的软件架构及通信

发布时间:2019-03-23 14:40所属分类:理工论文浏览:1

[摘要]结合高清监控视频传输和采集的特点,深入研究了高速公路智能全程自动化监控系统,并涉及到其中的通信和软件构架等特征。在高速公路高清智能视频监控系统中,采用C/S和B/S的混合结构,应用核心智能分析系统、多源异构信息采集系统、联动处理系统等核心

  [摘要]结合高清监控视频传输和采集的特点,深入研究了高速公路智能全程自动化监控系统,并涉及到其中的通信和软件构架等特征。在高速公路高清智能视频监控系统中,采用C/S和B/S的混合结构,应用核心智能分析系统、多源异构信息采集系统、联动处理系统等核心模块,能够智能化分析检测视频监控过程中的相关参数,并围绕实际情况和分析结果展开联动报警操作。

  [关键词]智能,自动化监控,软件,C/S结构,B/S结构

西部交通科技

  1概述

  近几年,随着我国经济建设发展越来越快,交通流量也随之增加,我国高速公路规模在不断地扩大,如果需要进行监控的规模和范围较大,传统人工监控无法满足其实际需求,因此与高速交通管理很难达成匹配,更是无法保障高速公路的安全运行[1]。在国民经济中,高速公路所起的作用非常重要,它作用的充分发挥及其正常营运,监控系统必不可少[2]。目前,研究开发高速公路监控系统己成为各国重要科学研究领域,这也是智能交通运输体系发展趋势[3]。

  相关研究显示,目前已经推出了智能视频监控系统,其中囊括了3个部分内容:客户端、分析单元以及中心服务器。进一步改善了传统视频监控的缺点,有效提升了道路整体服务水平,音粗具有很高的可重用性[4];相关研究综合了集中式C/S结构以及分布式C/S结构,组织构建了高速公路监控管理系统,从而使工作效率得到提高[5]。

  智能交通系统整合先进的通信网络技术、信息技术、视频采集技术、存储技术、交通控制学、控制技术等多个学科,并将其运用到现代化智能交通范围内,从而推动智能交通监控技术的发展。因此,在新一代的监控系统中,应用最有价值的、最新的技术,可解决公路实际问题,具有良好的社会效益和广阔的应用前景。本文结合高清监控视频传输和采集的特点,对高速公路智能全程自动化监控系统的软件架构及通信进行了研究。

  2智能全监控中的关键技术

  2.1视频系统数据传输、控制及存储设备相结合

  高速公路智能全监控可以实现多角度、全方位的监控,分散度极高,因此,智能监控系统中的重点是对视频存储技术和传输控制要合理高效[6]。高速公路需要借助视频编码器编码处理所有监控范围,确保本地监控运行得以顺利实施,控制中心需要在综合视频传输器的基础上接收视频讯号[7]。高速公路当中的所有户外摄像机全都是基于户外型视频编码器接收视频信号,并存储在交换机当中,再由监控中心进行接收[8]。

  2.2高速公路智能监控中的视频监视系统技术

  闪光灯在智能交通监控系统当中发挥着至关重要的作用,一般来说,如果较小的额定功率,会发生较大的放电瞬时功率[9]。在进行设计时,系统瞬间功率要小于逆变器瞬间功率,确保闪光灯放电瞬间系统工作正常。通过外场摄像机,视频监控可全方位监控目标,通过通信线路,将图像传回到监控室,且可对目标实施24h录像,可通过人工对事件、图像进行控制,同时可进行抓拍,对查找图像的过程十分有利。

  对于高速公路分布式系统来说,监视系统全都处于相同的子系统当中,对路过收费站的车辆进行实时监控,抓拍违章车辆和特殊车辆,实时监视高速公路上的正常运行情况,在必要时需提供高速功率的动态图像监视视频。超车道黄牌车自动检测系统以及非法占用应急车道来说,其所使用的方式为视频检测方式,如果行车道出现超速或者速度过慢等情况,所使用的方法主要以雷达检测为主。

  3基于两种软件混合的体系架构

  智能视频监控系统的体系架构结合目前监控系统发展方向进行设计。当前,监控系统发展方向主要为:从各个子系统数据无交互、相互独立发展成为数据联动共享、集成化的系统;监控控制软件的单一功能逐渐多元化、智能化,其软件系统的整体功能逐渐强大;系统逐渐强调高集成、智能化、互联共享、综合管理、移动监控的概念;打破了传统监控系统对数据分析不重视的局限,成为集报表、分析、数据统计、实时监控为一体的多元化系统。必须要有充足的视频数据才能完成高清智能视频监控系统的建立,有来自外场道路传感器的开关量信号、高清/标清实时交通视频流等,本研究将C/S与B/S两种软件体系结构相结合,使其发挥各自优势,确保数据访问的响应速度,因此提出混合系统架构。

  通过局域网,高速公路管理处内部用户通过C/S软件系统架构能够直接访问数据服务器;在网络连接的基础上,外部用户也能够通过B/S系统架构访问Web服务器。本次课题研究出的模型,能够确保外部用户正常访问数据库服务器,但同时也避免了直接访问的过程,确保管理处数据库的安全性;内部用户的交互性大大提升,不论是要修改数据,还是查询数据都能够迅速响应。

  本文基于多元化的角度,综合分析系统的集成性、安全性以及稳定性,抽象化处理HHIVS系统,使其复杂程度削弱,增强其层次感和和一体化特征,构建构架模型,在本混合架构模型中,不同子系统可以同时共享高速公路交通数据库,但要基于一个大前提,即数据库具有无缝集成的属性,在系统下层深入挖掘高速交通数据的过程中,能够满足基础数据的实际需求,与此同时还能为上级交通管理部门提供数据汇总的服务。

  服务端与客户端通过C/S结构组成构架模型,此时内部分布式系统的匹配性非常强,能够不断增强交通事务处理的能力,进一步实现个性化的管理需求,并表现出及时响应、多元化扥特征。客户端属性数据基于ADO/ODBC,能够实现访问的目的,在DirectShow组件接口的基础上,实时监控视频数据,视频数据的操作和访问通过基于RTP的协议来实现。在外部的B/S模式下,因其拥有标准的软件维护开销低、Internet技术、信息查询、可视化组织等,在互联网的基础上能够结合其他系统,并基于安装浏览器的基础上满足客户端的访问需求,所以该结构能够实现查询或发布交通数据的功能。

  体系结构的发布子系统、高速交通信息查询采用三层进行,在逻辑上,系统分为业务逻辑层、数据服务层和表示层。数据服务层存放数据的位置在三层B/S结构模型;提供服务组件的位置主要是业务逻辑层,能够直接访问数据服务层,积极响应客户端的需求;客户端浏览的功能主要是通过表示层实现的。交通视频流的发布过程中,视频服务器软件采用跨平台的、支持多格式的HelixServer14.0。对于软件来说,在任何网络能够触及的地方,均能将高质量的多媒体内容进行分发,在无线设备上甚至都能进行分发。

  软件传播和接收视频的过程,均是基于RTP/RTSP协议开展的;逻辑层的通讯功能主要是通过RealSystem实现的,能够点播交通视频。针对属性数据访问展开分析,访问属性数据库的过程,需要JDBC,JSP的大力协助。将C/S和B/S混合结构应用在高速公路高清智能视频监控系统当中,使其内部程序和整体流程更加优化,大大增强其可用性和交互性,同时还进一步提升了安全性特征。本混合架构具有一定的通用性特征,能够为敏感数据的安全性保驾护航,还具开放性良好、便于移植、易扩展性。

  4视频数字图像处理

  高速公路视频监控系统是以监控视频数字的图像处理作为核心模块的,其性能优劣、算法好坏对交通事件判定的快速性和准确性及交通参数计算有一定的影响。其操作界面以图形化为主,人机交互操作方式具有较强的应用性。

  5功能模块设计

  HHIVS系统主要功能模块包括核心智能分析系统、联动处理系统以及多源异构信息采集系统。

  5.1多源异构信息采集系统

  视频数据来源并不是固定的,而是表现出多样化特征,即为多源。在该系统当中,视频采集方式主要包括车载移动监测点、不同位置布局的摄像机等。数据结构的多元化格式特征,即为异构,例如不同设备开关量信号的架构都是不同的。传感器需要预留采集系统开关量接入接口,并基于路由交换技术分类接入不同的场外视频流。采集系统需要实时分类汇总多源异构数据,从而推动核心智能分析系统的调用效率。

  5.2核心智能分析系统

  标清视频处理子系统和高清视频处理子系统是构成核心智能分析系统的主要框架。若对所有事件进行分析处理时,均使用高清信号,则要求服务器要具有较高的硬件资源,本研究在进行处理时,将标清信号、高清信号分别引入子系统,这样可保护现有投资,且节省成本。标清视频处理子系统的关键技术主要是检测运动目标的过程,对象事件应具有模型简单、实时性较强、图像细节信息要求较低等特点。

  通过监控摄像机抓取图像序列的过程,即为运动目标检测的过程。一般来说,帧间差分法、背景差分法以及光流分析法等是作为常见运动目标检测方法存在的重要内容[10]。高速公路具有开阔的事业,且没有较大的背景扰动性,所以本研究所选取的检测方法以背景差分法为主。对于高清视频处理子系统而言,其主要应用及研究方向为交通环境监测、车牌字符识别及车型分类、可疑目标远距离身份识别。

  5.2.1车牌字符识别及车型分类

  支持向量机(SVM)属于一种通用机器学习方法,可处理数据分类。根据车型、车牌样本,对其特征进行提取,训练大量的样本,通过SVM分类器模型分别匹配并判决待测样本。

  5.2.2交通环境监测

  要充分监测并分析视频监控范围当中的各项参数。结合数学方法等手段,确定空气污染评价模型,通过平均车速等参数对其修正。

  5.2.3可疑目标远距离身份识别

  在视觉监控系统中,人的运动分析和生物特征识别技术结合是一个重要问题。步态和脸像具有非接触性、可感知性优点的生物特征,是视觉监控系统中对身份进行识别的主要生物特征。

  5.3联动处理系统

  在智能监控系统中,在事故发生以后,想要为高速公路的正常运行保驾护航,必须要及时采取联动处理手段。所以,要全面整合智能分析结果,及时与公众对接高速公路的信息,通过多元化的控制标志设置,满足高速公路的正常运转,与此同时还需要及时与相关部门连接,上传现场视频图像数据,尽可能增强高速公路恢复路况的效率。

  6结论

  本文结合高清监控视频传输和采集的特点,深入研究了高速公路智能全程自动化监控系统,并涉及到其中的通信和软件构架等特征。在高速公路高清智能视频监控系统中,采用C/S和B/S的混合结构,应用核心智能分析系统、多源异构信息采集系统、联动处理系统等核心模块,能够智能化分析检测视频监控过程中的相关参数,并围绕实际情况和分析结果展开联动报警操作。

  [参考文献]

  [1]江洁锋.浅析高速公路隧道监控系统的构成与发展[J].科技与创新,2017(4):123-124.

  [2]陈上甫.高速公路隧道监控系统现状及建议[J].交通科技,2016(6):61-63.

  [3]丁金虎.高速公路联网监控综合信息系统的设计与实现[D].西安:长安大学.2013.

  [4]肇毓.高速公路智能全程监控系统及关键技术分析[J].科技与企业,2013(16):135.

  [5]王军利,王岩.智能交通系统[M].北京:中国人民公安大学出版社,2015.

  [6]季军志.高速公路隧道视频监控系统改造[J].中国交通信息化,2016(5):115-117.

  [7]LiuB,LiN,LvG.Combinationofgeologicalradarandvideosurveillanceinthetunnelgeologicalprediction[J].AppliedMechanics&Materials,2012,256(9):1206-1211.

  相关期刊推荐:《西部交通科技》(月刊)创刊于2006年,由广西壮族自治区交通科学研究所主办。始终坚持以科技为支撑,以科学的态度,反映和宣传交通行业的建设成果以及新技术、新经验。为适应市场的需要,更是确立了“精品期刊,服务社会”的经营理念。

  

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