隧道雷达+AI交通事件检测系统的研究

隧道雷达 +AI交通事件检测系统的研究

孙 禄 张文波

中交隧道工程局有限公司 100024

摘要：隧道是高速公路的重要组成部分，为加强对隧道的重点监控管理，设置交通事件检测系统能够直观地监视隧道内交通状况，对有干扰交通或有可能影响隧道使用、行车安全的事件发生时，检测系统能及时检测并向管理中心告警，管理中心人员即可在短时间内对隧道现场的异常情况实现可视化，从而帮助其采取应急保障方案，更科学、可靠的实现对高速公路隧道的运营安全管理。隧道雷达+AI交通事件检测系统指的是在交通事件检测系统引入雷达技术和AI检测技术，这一检测系统主要由前端信息采集处理单元、网络传输单元和隧道监控中心单元组成。统一平台，统一管理，提高工作效率，符合运营管理单位对于值守人员的需求。对此，文章从多个视角出发，对基于隧道雷达+AI交通事件检测系统的研究展开系统性分析和研究，以供参考。

关键词：隧道雷达；AI交通事件检测系统；运行故障

1概述

项目所在地区位于贵州省铜仁松桃县，依托沿印松机电一合同段实体工程，项目起于沿河县沙坝，与沿德高速T形交叉，终点与沿印松高速公路相接。项目全线隧道共17座，其中长隧道7座，特长隧道1座。前端摄像机采集图像实时回传到监控中心雷达检测分析仪，通过AI深度学习，实现对各类交通异常事件，如车辆停止、逆行、行人、抛洒物、烟雾等的自动感知、全面感知、精准感知。随着芯片性能不断提高及AI算法的不断完善，基于AI深度学习的智能雷达检测系统已经开始被广泛研究。不同厂家间的硬件接口、软件协议越来越丰富、标准和通用，为无缝对接提供了便利条件。

项目部技术力量雄厚，参加课题组的成员均为项目技术骨干，具有较强的解决问题的能力。现场人员施工经验丰富，施工水平高，在机电工程施工方面有着丰富的经验。设备厂家提供的机电设备接口丰富，协议通用，通过新设备、新技术建立雷达检测及自动控制系统，解决传统雷达检测器精确率率低的问题是可行的

2隧道雷达+AI交通事件检测系统的研究背景及成因

针对于雷达检测系统来说，其准确率是高速公路通车运行后管理单位关注的重要数据之一，是突发事故报警的重要检测系统，是执行高速公路通行策略以及实施救援的主要依据。目前传统高速公路使用的雷达检测系统基本是采用模式识别技术，受隧道环境以及光线变换的影响，存在误报率高、识别精度低的情况，不能及时准确发现事故并报警，影响高速车辆通行安全，给运营单位的管理造成较大的困难，增加了运营管理安全风险以及成本。传统的高速公路雷达检测技术，采用模式识别技术进行识别，存在识别范围小，识别效率低，识别精度差等缺陷，已经无法满足当前高速公路管理的需求。

平台的AI交通事件检测系统，对智慧交通的实现具有巨大的技术工具推动作用。具体来说，交通技术监控数据接入平台中的AI交通事件检测系统，具有两大检测功能，一方面是交通信息的检测，比如车流量检测、平均车速检测、平均车间距检测、拥堵等级统计；另一方面是对交通事件的检测，比如路口拥堵事件检测路口溢出事件检测、路口打结事件检测、抛锚异常停车事件检测、事故异常停车事件检测、交通栏异常事件检测、行人聚集事件检测、行人横穿事件检测、机占非行为事件检测、非占机行为事件检测、信号灯故障检测、车辆违停检测等等，值得进一步在公安、交通领域深入应用和研究。

由此可见，隧道雷达+AI交通事件检测系统主要由前端信息采集处理单元、网络传输单元和隧道监控中心单元组成。统一平台，统一管理，提高工作效率，符合运营管理单位对于值守人员的需求。

3研究内容及总体实施方案

3.1研究内容：

（1）构建基于雷达+视频AI融合的精细化隧道感知体系

基于多目标跟踪雷达实现隧道交通运行轨迹的实时跟踪，并通过多雷达融合模型实现隧道全域车辆运行连续不断的数据链，结合视频监控信息，能够实现特征车辆的跨镜头跟踪以及隧道异常事件的融合检测抓拍，构建精细化的隧道感知体系，实现对隧道交通运行全要素的数字孪生。

（2）构建隧道全域事件快速响应预警机制，预防和减少事故发生

系统能够针对隧道异常事件，如停车、逆行、超速等进行实时监测和应急，实现事件信息秒级上报，管理人员根据上报信息进行事故预警、快速定位、快速处置，预防和减少事故发生。

（3）构建隧道交通事件预警系统平台，集成化管理

基于雷达+视频的AI交通事件检测，建立交通事件预警系统平台，实现对隧道前端实时可视化管理、主动式事件预警处置机制，增强隧道管控的实时可视化、管理集成化。

3.2总体实施方案

本项目的目标是研究隧道雷达+AI交通事件检测系统的研究，工作内容主要是：

（1）前端信息采集处理单元包含多目标跟踪雷达、监控枪机、AI边缘核心计算，实现对隧道交通运行全要素的信息采集和AI融合分析处理；

（2）网络传输单元包含交换机、光纤网络等传输设备；

（3）隧道监控中心包含AI算力服务器、数据服务器和交通预警工作站，主要实现交通事件预警系统平台的搭建、系统应用服务和预警工作管理。

（4）考核目标和技术经济指标，经济效益和社会效益评估，其它需要说明的问题

4其他需要说明的问题

4.1考核目标

1、通过本课题的研究，归纳经验，总结课题的成果并通过验收，对同类型的工程施工提供具有指导性的方案；

2、在隧道照明设施正常开启的情况下，雷达检测准确率超过90%；

3、报警信号产生后，推送给监控中心控制平台软件，统一通用接口以及协议，制定应急预案，为后续同类设备对接提供模板；

4.2 经济效益和社会效益评估

研发项目所处的条件完全满足对本课题研究的需求，通过课题研究建立一套隧道雷达+AI交通事件检测系统。其产生的社会效益和经济效益如下：

（1）经济效益：

利用机电工程已有的设备及网络，通过雷达视频相结合的技术，实现车辆轨迹的实时动态显示和违法检测，为智能交通监控和决策提供支持。从高速实际环境观测数据中深度学习、分析，得出最优的算法模型和训练模型，以达到节约工期，节约成本的效果。

（2）社会效益：

对于高速公路运营管理者来说，一个好的交通事件检测系统除功能完善、性能好、可靠性高的要求，还需要便于管理者使用及维护管理。通过设置隧道雷达+AI交通事件检测系统，达到全自动的检测交通事故的目的，可有效避免因人的条件限制而错过发现异常事件的可能，同时可通过系统平台统计分项意外事件的数据，为制定路段交通事件防范措施提供依据，直观可视化的事件检测平台减少了工作人员的工作量，有效提高管理水平,且还能够有效提高事件检测精度，缩短事故报警到应急预案执行的时间，又能降低安全风险，因此其社会效益十分显著。

结束语

随着电子技术的发展，新一代隧道雷达+AI交通事件检测系统，可以实时监控道路上的交通状态（流量、速度、占有率等），及时检测出异常交通事件（如停车、逆行、拥堵和交通事故等），并通过对检测出的信息进行分析和处理，为交通管理者提供准确的道路实时交通状态、突发交通事件、事故信息、第一时间现场图像信息和实施事件应急预案提供帮助，对提高交通监控系统工作效率和管理水平，保障交通畅通和安全管理提供强有力的帮助，是实现智能交通管理的重要技术手段之一。

参考文献

[1]李国伟,王伟龙,白雅伟,林广东,胡继波.隧道侧部侵入充填型溶洞雷达探测及注浆模拟[J].山西建筑,2021,47(15):7-11.

[2]欧阳天一.铁路隧道地质雷达检测技术相关问题探讨[J].企业科技与发展,2021(07):112-114.

[3]李斌.地质雷达在阳山隧道岩溶发育段的应用研究[J].能源与环保,2021,43(06):144-148.

[4]邓海明,杨曦,李志山,雷红仙,唐侃,范明外,张寒韬,黄萍.一种基于半空间扫描测量模式的隧道坍腔地质雷达三维成像技术[J].现代隧道技术,2021,58(03):52-59.

[5]唐浩,李有福.隧道衬砌背后空洞的地质雷达检测试验与模拟研究[J].黑龙江交通科技,2021,44(06):142-143.

[6]胡振兴.地质雷达在公路隧道仰拱检测中的应用[J].中国公路,2021(11):160-161.