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中国智能交通协会

公交车智慧与安全发展趋势和整体解决方案

2021-08-10   来源:中国智能交通协会


浙江嘉科电子有限公司 黄涛


  1 引言
  近年来我国发生多起公交车重大伤亡事故:如2018年重庆市一辆公交车在长江二桥坠入江中,事故原因据车内黑匣子监控视频显示,系乘客与司机激烈争执互殴致车辆失控;2020年7月7日贵州一辆公交车,在行驶中突然转弯,撞断路边护栏,笔直冲进水库湖中,造成21人死亡。而乘客抢夺方向盘等人为的、危害公交车行驶安全的危险行为,在公交车上也经常发生。因此,针对公交车司机和乘客行为的有效监管显得尤为重要。公交车辆智慧与安全设备的加装和整体智能防控,成为我国公交车信息化发展的必然趋势。
  目前,已有部分公交企业通过公交调度终端的安装,提升了公交运维调度能力;车载视频监控系统的安装,在一定程度上提高了公交车辆的智能化和安全化水平;电子导乘屏的安装,提高了为乘客服务的质量。当前公交车载电子设备主要有:GPS终端、报站器、下客门显示器、车载硬盘录像机、行车记录仪、LED显示屏、IC卡POS机等多种终端设备,并由不同厂家提供。总体而言,各类终端产品采集的信息量还很少,各终端独立运行,相互之间难以互联互通,对公交车的主动安全防御控制弱,对驾驶员、乘客的行为分析和主动防护少,造成公交车上存在安全隐患,还不能满足智慧公交的运行和监管需求。
  2 公交车智慧与安全整体解决方案
  集视频监控、智能调度、基于边缘计算的主动安全功能于一身的智能车载终端,在兼容现有公交车车载终端主要功能的基础上,结合道路状况数据,基于车内、站台监控视频数据、车辆工况数据、OBD数据及其他车载传感信息的获取,进行多源数据融合分析,实现动态客流监测、驾驶员行为分析、前车防碰撞预警、车道偏离预警、反恐智能抓拍、右侧盲区监测、一键报警等功能,并与云端互联互通,支撑公交监控、调度、安全、救援等应用场景。安全方面,提升公交车辆对车内环境、周边环境和交通情况的监测能力,实现对驾驶员行为的智能监测、车内可疑人员识别预警、危害驾驶员行为分析预警等;运维方面,通过多传感器数据的采集和融合分析,提升公交车辆对运行平台的支撑能力,实时监测公交车辆运行情况;服务方面,通过智能导乘装置在车内实时播报车辆位置、换乘、线路、信息服务等便民信息,提升公交车辆的便民服务。公交车智慧与安全设备组成如图1:


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图1公交车智慧与安全设备组成


  2.1 公交车智能调度系统
  公交车智能调度系统是公交车智慧能力建设的核心部分,该系统以地理信息系统(GIS)为操作平台,以公交车车载智能终端采集的多源融合数据为基础,采用先进的移动通讯技术、大数据处理、传输及存储技术,实现设备运营管理、实时监控与调度、基本信息管理、人员管理和运营数据统计分析等功能,保证公交车车载设备的高效、快速、安全、准点运行,满足乘客的出行服务需求。公交车智能调度系统通过多传感器接口和无线通讯接口与其它关联运营系统实现信息交互,整合城市公共交通行业所涉及的运营数据,服务于公交运营调度优化,公交线网规划管理,统一形成相互支持、互为补充、数据共享、信息联动的一体化城市公交运营与服务系统。
  2.2 公交车主动安全系统
  公交车主动安全系统方案主要由前端设备(包括DSM摄像机、ADAS摄像机)、终端主机以及后端平台组成。系统主要用于检测车前复杂状况并提供相关预警提醒,在车辆行驶过程中进行实时的车道偏离预警、车辆防碰撞预警、防碰瓷和道路限速自动提醒;可对驾驶员生理疲劳情况进行实时检测,对驾驶员抽烟、打电话、视线偏离等危险驾驶行为,作出准确预警,不受外界光照条件影响,大大降低因驾驶员疲劳、危险驾驶而导致的交通事故。主动安全设备可全面降低车辆行驶过程中的安全隐患。主动安全系统作为车载监控整体解决方案中的重要一环,是公交车智慧与安全整体解决方案走向人工智能化的标志之一。其系统架构如图2所示:


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图2 公交车主动安全系统架构图


  从图2系统架构可以看出,主动安全报警系统的逻辑链路为:通过前端的DSM摄像机以及ADAS摄像机,采集视频数据后发送给智能协处理器,智能协处理器中的智能算法芯片对接收的视频数据进行实时分析,并将ADAS和DSM的报警结果发送给车载终端主机,主机通过可通过信息交互屏提醒驾驶员,并通过公网发送给平台作最终的平台展现。整体系统逻辑架构图如图3所示:


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图3 公交车主动安全系统逻辑架构图


  2.3 公交车客流统计分析系统
  公交客流的统计分析数据是城市交通管理、线网优化、场站布设、公交运营调度、运力投放以及公共交通投资的重要基础资料。公交车客流统计分析系统主要由车载智能终端、客流数据采集设备、公交客流分析平台组成。由前端客流数据采集设备对公交车运营各站点客流数据进行采集,将所采集的客流数据传至车载智能终端整合时间、站点信息实时上传客流分析平台。系统支持用户通过PC实现远程客流统计报表的访问。同时分析平台预留丰富接口,可与运营企业自有平台对接。
  2.4 公交车反恐安全系统
  公交车反恐安全系统由人脸采集高清摄像机、智能协处理器、车载智能终端、人脸抓拍图片数据管理中心四部分组成。系统是以智能车载终端为基础,在公交车上加装智能高清摄像机,对前门上车和站台候车乘客的人脸进行自动捕获、跟踪、抓拍实现视频采集;智能协处理器内置人脸识别算法,将检测到的人脸图片传输至车载智能终端。车载智能终端将当前时间、车辆位置等信息拟合到抓拍图像中,通过网络上传至安全管理平台数据中心进行智能化分析识别,并及时的预/报警。把乘客的被动监管升级为主动监控。反恐安全业务流程图如图4所示:


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图4 反恐安全业务流程图


  车载智能终端检测到开关门信号后,发送信号给IPC,开始进行抓拍;智能协处理器在人脸抓拍高清摄像机视频流中检测到人脸,生成图片发送给车载智能终端;车载智能终端在网络连接正常时将抓拍的图片上传到FTP服务器,网络断开时,抓拍的图片缓存在本地存储;对比布控服务器实现人脸样本注册;对比布控服务器定时查询FTP服务器中实时上传的图片并与注册的样本进行比对,输出比对结果;公安服务器可以直接从FTP服务器获取抓拍到的人脸图片。
  2.5 公交车乘客信息发布系统
  公交车乘客信息发布系统是为乘客提供所乘线路信息、站点联动信息、广告播放、到站突出提醒等服务。到站、离站有明显文字及动画提醒,方便乘客了解乘坐信息,及时做好下车安排。智能导乘屏画面系统支持屏幕的任意分割组合,视频、图片、文字等信息可任意组合排列播放。支持定时定点播放功能:设置好播放内容,可在指定的日期、时间内进行播放。结合后端智能发布平台,还能实现远程视频、文字推送功能。对残障人士友好,提供语音和画面等多重无障碍智能服务。
  3 公交车智慧与安全发展趋势
  在国务院《关于印发新一代人工智能发展》的通知中明确提出,促进人工智能在公共安全领域的深度应用,构建公共安全智能化建设预警控制体系。从国家政策层面都提出了,面对未来公交安全隐患和事故时,能够通过智慧的手段从源头上保安全,减少事故发生。"十三五"公安部科技创新专项规划中提出"开展风险干预技术集成应用,实现重大事故的主动监测与防控"。实现公交车辆的全天候感知,人车行为的多维度识别,交通隐患的精细化预警等功能。而公交车智慧信息化提升的核心和关键,是智能车载终端设备的智能化提升。
  未来公交车智能车载终端通过多传感器信息融合技术,结合先进的人工智能及深度学习算法,和本地的实时边缘计算,对人、车、场景、行为进行实时分析和识别,对危险情况进行提前预警和紧急干预,避免危害公共安全的危险事件发生,从而实现对公交车辆运行状况的实时监测和记录,能够对驾驶员驾驶行为进行识别分析,实时预警,提高车辆安全系数,降低事故发生率,满足公交车辆智慧与安全的需求。
  同时,应用大数据技术实现对车载智能终端采集到的多源数据进行数据处理和数据融合,实现公交客流数据的精准统计,记录完整的OD客流数据信息。客流数据是公交调度运营和规划的重要依据。公交线路客流的基本特征在于它的空间和时间分布的不均匀性,客流特征不仅影响到城市和城市间公共汽车客运的行车组织,而且还影响到其长远的客运规划,因而研究并充分掌握其规律是十分重要的。公交客流数据分析能为公交系统的规划管理、运营调度提供科学的依据,使之更加合理,从而提高公交公司的效益,改善公交的服务质量,提高乘客的满意度。
  应用5G通信技术的低时延和高数据速率的特性,实现云、端的数据交互和车联网的数据应用,实现对车辆状态的实时监管和远程智能控制。构建城市级公交车联网互动,实现高级辅助驾驶技术应用。结合高精度地图,可以实现公交车辆的精准报站和危险区域预警,实现交通事故状态的实时感知。实现高清视频数据在车内的实时播报。
  未来随着车载智能终端的边缘计算技术和车路协同技术的应用,边缘算力的大幅度提升和数据通信技术的低时延特性,可以提高公交车辆精准的数据分析处理能力,实现对驾驶员和乘客情绪的实时分析和危险预判,实现远程警情的实时联动。在交通安全法规允许的前提下,通过智能车载终端的实时分析,对危险驾驶行为进行评估和预判,提前预警,并实现对车身的智能控制,避免危险事故的发生。
  4 结论
  公交车辆智慧与安全整体解决方案关系到驾驶员、乘客及路人的人身安全,关系到道路交通安全和车辆财产安全,同时对公交运营企业来说,还关系到其自身经营和管理安全。通过加装智能车载终端等智能化设备,可以大幅度提高公交车辆运营的安全指数;通过智能的数据采集、分析和处理,可以预防危险事故的发生;通过智能化终端设备的信息交互,能够为乘客提供舒适、便捷的公共出行服务。

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