化湛高速人工智能预警识别系统的妙用

■ 文/图｜广东省南粤交通化湛高速公路管理处 王光博 黄科 黎壁贤

化湛高速路网中心预警监控现场

“高速路段，行人、非机动车禁止进入，请立即返离……”9月1日，化湛高速笪桥北站出口广场人工智能识别预警系统响起了警报声。

化湛高速自引入人工智能识别预警系统以来，已成功实现非工作人员管控420余人次、非机动车管控47车次、动物管控31次、车辆违停563车次。

精准发力 提升管理效能

《中华人民共和国道路交通安全法》第六十七条规定，行人、非机动车、拖拉机、轮式专用机械车、铰接式客车、全挂拖斗车和其他设计时速低于70公里的机动车，不得进入高速公路。

当前，我国高速公路发展迅速，高速收费站逐渐增多，ETC智能化收费普及率大幅提升，收费站工作人员逐步减少，造成现场工作人员工作量大、压力大。加之天气、环境、视野等因素的影响，导致无法对行人、非机动车、摩托车、动物等误入高速公路的情况进行全天候实时监控，容易引发交通事故，造成人员伤亡和财产损失。

为了保障高速公路安全运作，提高管理效能，最大限度保障司乘人员行车安全，化湛高速成立工作专班，前往项目沿线城镇、村庄、收费站，走访司乘人员和牲畜养殖户，基于大数据、物联网、人工智能等信息化技术，创新引入人工智能识别预警系统，有效预防行人及非机动车、动物闯入高速公路。

白天非机动车骑行事件预警

夜间机动车违停事件预警

智能预警 严控安全风险

人工智能识别预警系统由影像识别采集、智能预警、事件存储三部分组成，为收费广场砌筑了一堵无形的高速公路“防火墙”。

在系统设计之初，如何克服夜间、暴雨、台风等恶劣天气的影响，达到24小时全天候高效、精准管控，成为系统实施的难点问题。为提高检测精确性、扩大检测范围、减少周边环境的影响和检测盲区，管理处联动广东飞达交通工程有限公司，以光线强弱特性为切入点，基于机器视觉图像感知技术，通过强光（YOLOX）和弱光（IA-YOLO）两种快速高精度目标检测算法模型，对进入高速公路收费广场200米范围的机动车、非机动车和行人进行自动智能识别，实现高速公路入口实时监测。

YOLOX和IA-YOLO检测模型还具有先进的深度学习模式，数据库经过长时间场景训练，储存了行人、非机动车、动物等大量样本，在系统工作过程中的检测精准度高达96%。

行人、非机动车或动物一旦进入，影像识别采集模块的前端AI摄像机迅速锁定可疑目标，抓拍探头立刻启动，自动追踪抓拍照片、录制视频。智能预警模块将同步亮起警示灯，并通过广播提示“高速路段，行人、非机动车禁止进入，请立即返离”，提醒工作人员注意收费广场突发情况，及时劝离目标对象。与此同时，路网中心协同现场工作人员进行事件确认，后台数据库自动记录事件、影像、处理情况等，形成闭环。

该系统除了自动识别行人、非机动车或动物外，还可在管控范围内对车辆违停进行自动追踪识别。广场内违章停留超过15秒的车辆，系统将自动记录车辆违停信息，同步推送到监控中心，由监控中心及现场收费员视情况进行劝离，从而有效消除安全隐患。

举一反三，赋能智慧交通

该人工智能识别预警系统使用模块化管理原理和集成化数据分析技术，可同步运用于高速公路其他领域，为高速公路管理提质增效。

设想1：隧道全方位智能巡检

隧道突发事件应急处置历来是高速公路营运安全与应急管理的难点。为确保安全、高效运行，高速公路隧道不仅要对“人-车-路”的安全行驶进行实时监测和应急处理，还要具备高效的管理、服务和决策能力。

高速公路隧道在该系统的基础上接入3D激光雷达、语音预警系统、测温型热成像，搭载红紫外复合型火焰探测仪、湿温度及有毒有害气体监测仪，借助AI数字监测联动系统进行全天候、全要素、全方位、全覆盖感知，完成隧道内的交通参数数据和交通事件的实时监测，及时识别处置隧道路面异物，自动检测隧道内物体温度，发现火灾安全隐患，检测有毒有害气体浓度，并与LED屏、智慧云广播及车道控制信号灯等进行同步警示，提升高速公路隧道路段车辆的安全运营监管水平和应急处置效率。

设想2：智能治超代替人工治超

货车超限超载治理一直是高速公路运营单位的一项重要工作。车货总重、轴数等数据检测设备、电子抓拍、牌照自动识别、信息互联等技术的应用，均为高速公路入口拒超提供了可靠的技术支持，保证了拒超工作顺利开展。

下一阶段，在该系统的基础上接入激光雷达、红外超限报警等设备，通过人工智能识别，对车辆的轴重、总重、速度、长宽高进行自动测量，通过声光报警器引导超限车辆掉头驶离高速公路，同时，结合车牌识别系统对车辆车牌进行识别和信息智能匹配，而后将数据实时、自动上传至数据处理中心保存。

与传统人工拒超的方式相比，该方式下，司机无需停车，避免了高速入口拥堵；现场人员亦无需驻守现场进行拍照取证，“在线”即可实现违规行为的高效治理，实现违法超限车辆的智能监测，打造更安全、更便捷的高速公路出行环境。

设想3：AI稽核让逃费车辆无所遁形

省界高速公路收费站的取消和ETC联网收费的全面普及，极大提升了高速公路网通行效率，有效降低了物流运输成本，减少了收费站“堵车”现象，高速公路出行变得更加便捷、畅快。但“撤站”之后，高速公路收费稽核工作也面临着新的挑战，全面引入AI稽核已势在必行。

在该系统的基础上融入云端协同，结合机器视觉人工智能、大数据等智能分析、边缘侧算力和AI算法，卸载前端数据滞留量，AI稽核可更好地实现算法优化和训练，同时支持多个稽核应用场景。此外，使用多流水数据融合手段，将交易、通行、图片、车牌等多条流水数据进行融合，结合路网模型还原车辆行驶轨迹，准确计费拆分，实现无争议稽核与计费，最大化减少通行费流失。

设想4：服务区一站式出行和服务

不断满足公众对美好出行的需求是交通人的初心和使命。在该系统的基础上接入以“大规模知识库+强大自然语义检索引擎”为基础、可准确回复、具有网页版和微信等多渠道的智能客服解决方案，接入注册即用的在线客服系统，实现云智慧智能交互服务，为客服、运营提供支持；以提升客户满意度为目标，提供精准、高质量的互联网、短信、社交等多渠道全天候自动问答智能机器人服务。

人工智能识别预警系统工作原理

智能机器人是客服人员的最佳助手，可以为高速公路服务区的工作人员和休息人员提供点餐、送餐、咨询、导航等智能化、个性化服务，不仅能降低人力成本，还能大幅度地提升工作效率。智能机器人利用大数据分析、知识工程、机器学习及智能语音等AI技术，开创智能交互服务与人工服务相结合的全新客户服务新模式，打造更智能、更舒心的出行体验。

“人工智能识别+自动追踪抓拍”系统的落地只是化湛高速敢为人先、勇于创新的一个缩影。此外，化湛高速还在智慧高速建设方面，围绕收费稽核、养护工艺、安全管理等板块开展了大量自主创新，并取得了质的突破。

例如，化湛高速自主研发的“OBU打逃小程序”这一打逃“利剑”，成功协助公安机关查获多起高速公路逃费案件，“路警联动遏制大货车利用小客车OBU逃费团伙案件”更是入选2022年全国高速公路十大经典稽核案例。无人机日常养护智能巡检、DCG化学注浆技术治理路面沉降、UHPC装配式拦水槽治理路面积水、“高速公路施工作业交通标志摆放计算器”小程序、线上“表情包”+线下“三字经”安全宣传等创新举措也都在高速公路养护、道路安全作业等方面取得了显著成效。