关键词：高速公路；隧道；安全闭环；传感器；图像采集设备
1 高速公路隧道多源数据采集
为了在高速公路隧道中采集到多源监控数据，在监控传感器的数据采集上，主要包括雷达测速、烟雾温度传感器、能见度传感器，通过这些传感器采集到结构化的监控数据；在视频图像的数据采集上，主要包括卡口抓拍高清相机，以及隧道整体监控摄像头，通过这些图像设备采集非结构化的分析数据。如图1所示，给出了多源数据采集的设备组合。
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其中，雷达测速传感器监测进出隧道车辆的实时速度，实时速度数据是高速公路隧道安全闭环系统的最基本数据。卡口抓拍高清相机提取的非结构化数据，构成了隧道行驶车辆的最重要信息之一。论文设计的系统中，卡口抓拍相机采用2900万像素GMOS卡口抓拍单元，并辅以LED频闪补光灯。隧道整体监控摄像头提取的也是非结构化数据，用于抓取车辆行驶以外的一些基础安全数据，包括行人识别、异常目标识别以及火焰识别的基础数据，用于实时判断车辆行驶过程中是否有行人和火焰的发生，以保住检测隧道中的安全异常情况。
2 数据融合处理与事件分析
在处理融合数据过程中，首先需要对数据进行对比和筛选，去除一些冗余数据，并完成数据的清晰，处理一些无效数据；随后，采用聚类分析和多元线性回归等分析方法，完成对数据的融合处理和事件分析。如图2所示，给出了数据融合处理与时间分析过程。在多源数据融合处理的基础上，高速公路隧道监控的安全闭环事件分析主要包括以下几个类别：（1）超速行驶：超速行驶的事件监测由卡口抓拍相机以及雷达测速设备联合完成，通过对驶入隧道的高速车辆进行速度监测和车牌抓拍，识别抓拍到的车牌，并判断相应车辆的行驶速度是否超过限制速度。（2）实线变道：实线变道的事件监测由卡口抓拍相机完成，分别由设置在隧道入口、出口和隧道中段的多个抓拍相机数据进行分析，通过多元线性回归方法完成对车牌识别以及交通线路识别。（3）违法停车：违法停车的事件监测由隧道整体监控摄像头的数据完成，通过分析隧道整体监控视频，监测出在隧道中实施停车的车辆，并记录出车辆违法停车的位置、停车时间以及相应的车牌信息。（4）车辆拥堵：车辆拥堵的事件监测由雷达测速、卡口抓拍相机以及能见度检测的数据共同完成。记录下车辆拥堵的位置和状态，经过抓拍相机与隧道整体监控摄像头的数据综合分析拥堵的成因并给出拥堵疏散的方案。（5）交通事故：车辆拥堵的事件监测由隧道整体监控摄像头和卡口抓拍相机的数据共同完成。当隧道入口出现拥堵，但是隧道的出口并未出现拥堵事件时，可判断隧道中有较大概率出现交通事故。记录交通事故出现的时间地点，以及交通事故出现的原因并给出交通事故处理的办法。（6）行人穿越异常：行人穿越异常事件监测由隧道整体监控摄像头的数据完成，通过对监控数据的行人检测，当检测到行人时应该相应为紧急事件，并在龙门架的提示窗口给出行人异常提示，警示进入隧道的车辆有行人出没。（7）车道行驶异常：车道行驶异常事件监测也由隧道整体监控摄像头的数据完成，通过对监控数据进行车辆识别、车牌识别、目标识别和路面状况识别，实时分析出车道行驶中的异常情况，从各个异常事件中分析出车辆行驶缓慢、路面出现障碍物以及其他紧急情况。（8）烟雾温度异常：烟雾温度异常事件由烟雾温度传感器的数据完成，通过烟雾的浓度值与温度的大小来判断出异常事件。此外，还需要辅助隧道整体监控摄像头的数据，若从数据中检测到的明显的火焰，且烟雾的浓度较高，则可判断出隧道中出现了火灾等险情，同时记录出现险情的位置和时间，并给出相应的解决方案。
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3 事件的联合响应与反馈
事件的联合响应与反馈单元与数据融合处理与事件分析单元相连，通过数据处理和事件分析的结果完成各个事件之间的联合相应，并给出最终的决策与反馈。事件的决策与反馈主要是完成对突发事件和异常事件的预警与处理。根据高速公路隧道行驶中出现的事件类别、事件位置和时间等信息，并结合事件的预警与处理，完成下列事件的联合响应与反馈：（1）超速行驶：超速行驶事件为个人参与者的异常事件，只需要将采集和分析后的速度信息、车牌信息以及超速发生的时间、地点等信息上传到的交通部门，由交通部门通知个人参与者超速情况，并依照法律给予相应的罚款警告。（2）实线变道：与超速行驶相同，实线变道也是个人参与者的异常事件，也可将实线变道的时间、地点和变道次数提交给交通部门，给予依照法律的罚款警告。（3）违法停车：车辆违法停车主要包括两种情况，若是由于非不可抗力造成的违法停车，则是个人参与者的异常事件，也需要将相关信息提交交通部门进行依照法律的罚款警告；此外，若是由于不可抗力造成的停车（车辆故障），则需要将相关信息提交给高速公路隧道指挥中心，由隧道智慧中心实施施救，并且还需要通过龙门架的LED显示屏，给出隧道前方有车辆故障等预警，警告后续进入隧道的车辆。（4）车辆拥堵：车辆拥堵事件一般与违法停车、交通事故、行人异常和车道异常相关，当出现车辆拥堵时，应该触发检测另外四种不同的异常事件。此外，出现车辆拥堵时应该立即将车辆拥堵的相关信息上传到高速公路隧道指挥中心，由指挥中心在龙门架的LED显示屏上给予预警信息。（5）交通事故：交通事故检测到后，需要监控系统将分析结果提交给高速公路隧道指挥中心，由指挥中心经过核实后，将交通事故发生的时间、地点等信息上传LED显示屏警告，同样也需要接入各大互联网平台。（6）行人异常：当监控系统检测在高速公路隧道中检测到行人时，需要立即将该信息上传到高速公路隧道指挥中心，由指挥中心核实后，立即通过隧道广播等形式通知隧道中的行人，将行人转移到安全地带。（7）车道行驶异常：一般来说，车道行驶异常事件出现的原因较多，通过视频和图像分析出的各类原因，都应该上传至高速公路隧道指挥中心，由指挥中心给出车道行驶异常的最终原因，然后将车道行驶异常原因通过LED显示屏、隧道广播和互联网等渠道通知给正在隧道行驶以及即将进入隧道行驶的各个参与者，以达到安全闭环的目的。（8）火灾险情：火灾险情由火焰检测、温度传感器和烟雾传感器的最终结果得出，由指挥中心核实后，一方面指挥中心通知交通警察和高速公路隧道火警，另一方面还需要启动隧道中的排烟设备和消防设备，暂时应对火灾险情情况，避免出现更大的安全隐患，最终实现安全闭环。
结束语：
在论文中，通过基于安全闭环的高速公路隧道监控系统的改造，分别解决了高速公路隧道中存在的超速行驶、实线变道、违法停车、车辆拥堵、交通事故、行人异常、车道行驶异常以及火灾险情等安全情况，并通过传感器与图像采集设备完成了安全闭环系统的构建，提升了高速公路隧道行驶的安全性，提升了安全管理的水平。今后的工作集中在构建更详细的预警、响应和反馈决策方案，更高效的处理高速公路隧道中存在的安全问题。
参考文献：
[1]窦永坤. 乌蒙山区高速公路长隧道群的运营安全体系探讨[J].低碳世界，2019，9（03）：247-248.
[2]郭竹峰. 高速公路隧道安全施工关键技术研究[J].交通世界，2019（08）：87-88.
个人简介：葛 颖，男，出生日期1984年4月1日。就职于广西交通集团河池高速公路运营有限公司南丹分公司，岗位为:隧道机电技术员。
论文作者:葛 颖
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷第19期
论文发表时间:2020/1/2
标签：隧道论文; 事件论文; 数据论文; 高速公路论文; 异常论文; 车辆论文; 闭环论文; 《建筑实践》2019年38卷第19期论文;