智慧桥梁立体可视化感知系统在润扬大桥的应用

刘继　卜剑勇

摘要：融聚智慧桥梁立体化可视感知系统，探索符合交通高速公路行业运营管理要求的新的信息化建设模式;探索全域化的道路感知应用、在安全的前提下提升通行效率;探索基于AR实景系统与高速公路管理、运营服务的深度融合，提升桥梁数据智能化分析水平，加强桥梁运行监测和应急处置能力;探索基于视频技术的收费管理应用，提高服务效率和逃费稽查能力等五个方面。

关键词：可视化;智慧桥梁;AR;感知

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）03-0079-02

1 背景

润扬长江公路大桥，简称润扬大桥，是中国江苏省境内一座连接镇江市和扬州市的桥梁工程，是江苏“四纵四横四联”高速公桥梁中主骨架和跨长江通道规划的重要组成部分。

润扬长江公路大桥于2000年10月20日开工建设;于2004年6月1日全线贯通;于2005年2月2日主体工程基本竣工;于2005年4月30日正式通车。

润扬长江公路大桥北起扬州南绕城公路，跨经长江世业洲，南迄于镇江312国道互通，全长35.66千米，桥面为双向六车道高速公路，设计速度100千米/小时;工程项目总投资额58.1亿元。

2 AR技术简介

增强现实（Augmented Reality，简称AR），也被称为扩增现实（中国台湾地区），它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息（视觉信息，声音，味道，触觉等），通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。

增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。

3 系统总体架构与功能

智慧桥梁立体可视化感知系统的最为直观的感觉是：所见即所得，所控即可视，如图1所示。

系统架构共分五层，采集层分物理数据采集和业务软件数据采集，物理数据采集包括监控摄像机，人像抓拍机，车辆抓拍机，出入口控制，以及其他的各种信息化的物联网终端设备。

业务采集层包括高速公路上常用的11个业务系统，系统可以通过数据挖掘机器人，利旧兼容现有系统，把这11个业务系统的主要数据接入系统，通过我们的AR增强现实技术，视频时空数据，AI人工智能技术，大数据技术，实现高速公路的桥梁数据智能化分析，桥梁运行监测，应急事件处理，从而提高收费管理应用，提升服务效率等。

智慧桥梁立体化可视感知系统是一套综合化的运营系统，与高速公路现有视频监控系统、收费管理系统、车辆抓拍系统、绿色通道管理系统、应急处置管理系统、机电养护管理系统等其它业务系统进行对接，获取对于经营管理以及综合防控有用的数据，并整合到融合实景指挥系统上。通过AR技术以及数据可视化技术，将数据直观显现在视频实景地图上，让数据有了场景的支撑、场景有了数据的丰富，令数据不再枯燥，管理不再单调。

3.1 视频监控系统

与原有视频监控系统，通过国标GB28181的协议或软件数据采集机器人采集数据进行对接，将原有高速公路的视频资源进行接入整合，可实现在实景地图上联动查看原有实时视频、录像，球机、云台预置位调用等相关功能。

3.2 保畅工程

与原有保畅工程相关系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，获取路段车流量、拥堵事件等数据，在智慧桥梁立体化可视感知系统视频画面中实时显示，直观查看桥梁、路段所有保畅工程相关数据。

3.3 机电养护管理系统

与原有机电养护管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，获取路段基础设施信息以及设备在线信息，在智慧桥梁立体化可视感知系统视频画面中实时显示，直观查看所有机电设备的基础信息以及状态报告。

3.4 资产管理系統

与原有资产管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，获取路段资产基本信息以及资产状态信息，在智慧桥梁立体化可视感知系统视频画面中实时显示，直观查看所有资产设备的基础信息以及状态报告。

3.5 建设施工管理系统

与原有建设施工管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，获取建设施工管理系统数据。在现场施工区域，可以设置区域报警，对进入或者离开事件进行告警，也可以在夜间进行安防布控，对预设定事件进行识别和行为分析，实现无人值守，提升品质工程的质量。

3.6 与应急管理系统对接

与原有应急管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，获取接警信息，在智慧桥梁立体化可视感知系统视频画面中实时显示。当接收到接警信息后，自动将报警地点、报警信息等在系统视频画面中高亮提示，并且联动打开附近摄像机，播放现场画面，方便管理者及时获悉事故发生的位置以及严重程度，及时做出相应调度。

3.7 治超站管理

与原有治超站管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，通过智慧桥梁立体化可视感知系统对治超站资源进行管理，例如位置标注、设备管理、物资储备管理，车辆识别等等，实现全可视化实景管理。

3.8 与绿通稽查管理系统对接

与原有绿通稽查管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，获取绿色通道通行车辆数据，在智慧桥梁立体化可视感知系统视频画面中实时显示，将稽查员审核车辆的过程在实景地图上呈现，管理者进行二次审核，防止货车假冒绿通车逃费的行为。

3.9 路政管理系統

与原有路政管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，通过智慧桥梁立体化可视感知系统对路政资源进行管理，例如无人机巡线、路产设备自动标注、车辆追逃自动跟踪等等，实现全可视化实景管理。

3.10 工班管理系统

与原有工班管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，通过智慧桥梁立体化可视感知系统对工班资源进行管理，例如工班管理、工班统计数据标注、班次调整、收费数据统计等等，实现全可视化实景管理。

3.11 桥梁视频事件分析管理系统

与原有桥梁视频事件分析管理系统，通过软件数据采集机器人采集数据进行对接，通过智慧桥梁立体化可视感知系统对桥梁视频事件进行管理，例如车辆驻留报警、设备故障标注、设备可视化操控、特殊事件告警等等，实现全可视化实景管理。

4 融聚智慧桥梁立体化可视感知系统应用优势

融聚智慧桥梁立体化可视感知系统，主要用于探索符合交通高速公路行业运营管理要求的新的信息化建设模式;探索全域化的道路感知应用、在安全的前提下提升通行效率;探索基于AR实景系统与高速公路管理、运营服务的深度融合;提升桥梁数据智能化分析水平，加强桥梁运行监测和应急处置能力;探索基于视频技术的收费管理应用，提高服务效率和逃费稽查能力等五个方面。

4.1 AR创新，可视化操作

区别于传统的、旧式的二维电子地图指挥系统，本系统创新性的将视频与AR增强现实技术进行高度融合，利用高点监控大场景、大视野的视频为载体，通过增强实技术，将高速公路的地形状况、地理位置、道路部件等信息通过语义标签、图形标签、矢量标签等形式叠加在视频画面中，标签支持交互，支持自定义，支持分层分类显示，支持搜索、定位，整体形成一张视频实景地图。

4.2 AI分析，智能升级

系统支持车牌识别、拥堵检测、联动报警等AI智能分析技术，可对高速公路进行全方位、智能化的监控预警，当识别到重点车辆、违章信息和报警信息时，均可自动上报高点画面进行直观的报警提示，并快速联动高点摄像机聚焦在报警区域进行现场查看。可以非常方便、智能化的对报警事件进行响应，减轻人工监控强度，同时为人员疏散、安保调度、应急管理提供科学依据。

4.3 汇报模式、精准指挥

系统高点摄像机以其大场景、大视野的画面实现360°智能化的巡逻，系统能够融合汇聚各类低点摄像机、卡口等防控资源实现标签实景上图，实现各类资源的高效应用和管理，高点看全局，标签联动低点查看视频、过车图片等细节信息，实现由上到下、由外到内的立体化指挥体系。

4.4 利旧兼容，保护投资

系统级利旧，对企业现有监控设备可重复使用，无须重新购买或更换监控设备和监控系统;同时做到了兼容不同公司的摄像头，对市面上所有主流监控设备都可接入，可操控，有效保护了投资。

Application of Intelligent Bridge Stereo Visual Perception System in Runyang Bridge

LIU Ji1， BU Jian-yong2

（1.Jiangsu Runyang Bridge Co.， Ltd，Zhenjiang Jiangsu 212002;

2.Shiyun Fusion （Guangzhou） Technology Co.， Ltd， Guangzhou Guangdong  510000）

Abstract：Integrating the three-dimensional visual perception system of intelligent bridges， exploring a new information construction mode that meets the operation and management requirements of the traffic and expressway industry; exploring the application of global road perception and improving the traffic efficiency on the premise of safety; exploring the deep integration of AR-based real-world system with expressway management and operation services to enhance the intelligent analysis level of bridge data; Strengthen the ability of bridge operation monitoring and emergency disposal， explore the application of charge management based on video technology， improve service efficiency and the ability of checking evasion fees.

Key words：visualization; intelligent bridge; AR; perception