智慧橋梁立體可視化感知系統(tǒng)在潤揚大橋的應(yīng)用

1、    智慧橋梁立體可視化感知系統(tǒng)在潤揚大橋的應(yīng)用    劉繼卜劍勇摘要：融聚智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)，探索符合交通高速公路行業(yè)運營管理要求的新的信息化建設(shè)模式;探索全域化的道路感知應(yīng)用、在安全的前提下提升通行效率;探索基于ar實景系統(tǒng)與高速公路管理、運營服務(wù)的深度融合，提升橋梁數(shù)據(jù)智能化分析水平，加強橋梁運行監(jiān)測和應(yīng)急處置能力;探索基于視頻技術(shù)的收費管理應(yīng)用，提高服務(wù)效率和逃費稽查能力等五個方面。關(guān)鍵詞：可視化;智慧橋梁;ar;感知：tb472 ：a ：1007-9416（2019）03-0079-021 背景潤揚長江公路大橋，簡稱潤揚大橋，是中國江

2、蘇省境內(nèi)一座連接鎮(zhèn)江市和揚州市的橋梁工程，是江蘇“四縱四橫四聯(lián)”高速公橋梁中主骨架和跨長江通道規(guī)劃的重要組成部分。潤揚長江公路大橋于2000年10月20日開工建設(shè);于2004年6月1日全線貫通;于2005年2月2日主體工程基本竣工;于2005年4月30日正式通車。潤揚長江公路大橋北起揚州南繞城公路，跨經(jīng)長江世業(yè)洲，南迄于鎮(zhèn)江312國道互通，全長35.66千米，橋面為雙向六車道高速公路，設(shè)計速度100千米/小時;工程項目總投資額58.1億元。2 ar技術(shù)簡介增強現(xiàn)實（augmented reality，簡稱ar），也被稱為擴(kuò)增現(xiàn)實（中國臺灣地區(qū)），它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成

3、的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息（視覺信息，聲音，味道，觸覺等），通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實的感官體驗。真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。增強現(xiàn)實技術(shù)，不僅展現(xiàn)了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。在視覺化的增強現(xiàn)實中，用戶利用頭盔顯示器，把真實世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實的世界圍繞著它。增強現(xiàn)實技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。增強現(xiàn)實提

4、供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。3 系統(tǒng)總體架構(gòu)與功能智慧橋梁立體可視化感知系統(tǒng)的最為直觀的感覺是：所見即所得，所控即可視，如圖1所示。系統(tǒng)架構(gòu)共分五層，采集層分物理數(shù)據(jù)采集和業(yè)務(wù)軟件數(shù)據(jù)采集，物理數(shù)據(jù)采集包括監(jiān)控攝像機(jī)，人像抓拍機(jī)，車輛抓拍機(jī)，出入口控制，以及其他的各種信息化的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。業(yè)務(wù)采集層包括高速公路上常用的11個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)挖掘機(jī)器人，利舊兼容現(xiàn)有系統(tǒng)，把這11個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)，通過我們的ar增強現(xiàn)實技術(shù)，視頻時空數(shù)據(jù)，ai人工智能技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)高速公路的橋梁數(shù)據(jù)智能化分析，橋梁運行監(jiān)測，應(yīng)急事件處理，從而提高收費管理應(yīng)用，提升服

5、務(wù)效率等。智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)是一套綜合化的運營系統(tǒng)，與高速公路現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、收費管理系統(tǒng)、車輛抓拍系統(tǒng)、綠色通道管理系統(tǒng)、應(yīng)急處置管理系統(tǒng)、機(jī)電養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)等其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對接，獲取對于經(jīng)營管理以及綜合防控有用的數(shù)據(jù)，并整合到融合實景指揮系統(tǒng)上。通過ar技術(shù)以及數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將數(shù)據(jù)直觀顯現(xiàn)在視頻實景地圖上，讓數(shù)據(jù)有了場景的支撐、場景有了數(shù)據(jù)的豐富，令數(shù)據(jù)不再枯燥，管理不再單調(diào)。3.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)與原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過國標(biāo)gb28181的協(xié)議或軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，將原有高速公路的視頻資源進(jìn)行接入整合，可實現(xiàn)在實景地圖上聯(lián)動查看原有實時視頻、錄像，球機(jī)、云臺預(yù)置

6、位調(diào)用等相關(guān)功能。3.2 保暢工程與原有保暢工程相關(guān)系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，獲取路段車流量、擁堵事件等數(shù)據(jù)，在智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)視頻畫面中實時顯示，直觀查看橋梁、路段所有保暢工程相關(guān)數(shù)據(jù)。3.3 機(jī)電養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)與原有機(jī)電養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，獲取路段基礎(chǔ)設(shè)施信息以及設(shè)備在線信息，在智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)視頻畫面中實時顯示，直觀查看所有機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)信息以及狀態(tài)報告。3.4 資產(chǎn)管理系統(tǒng)與原有資產(chǎn)管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，獲取路段資產(chǎn)基本信息以及資產(chǎn)狀態(tài)信息，在智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)視頻畫面中實時顯示

7、，直觀查看所有資產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)信息以及狀態(tài)報告。3.5 建設(shè)施工管理系統(tǒng)與原有建設(shè)施工管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，獲取建設(shè)施工管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。在現(xiàn)場施工區(qū)域，可以設(shè)置區(qū)域報警，對進(jìn)入或者離開事件進(jìn)行告警，也可以在夜間進(jìn)行安防布控，對預(yù)設(shè)定事件進(jìn)行識別和行為分析，實現(xiàn)無人值守，提升品質(zhì)工程的質(zhì)量。3.6 與應(yīng)急管理系統(tǒng)對接與原有應(yīng)急管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，獲取接警信息，在智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)視頻畫面中實時顯示。當(dāng)接收到接警信息后，自動將報警地點、報警信息等在系統(tǒng)視頻畫面中高亮提示，并且聯(lián)動打開附近攝像機(jī)，播放現(xiàn)場畫面，方便管理者及時獲悉事故發(fā)生的

8、位置以及嚴(yán)重程度，及時做出相應(yīng)調(diào)度。3.7 治超站管理與原有治超站管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，通過智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)對治超站資源進(jìn)行管理，例如位置標(biāo)注、設(shè)備管理、物資儲備管理，車輛識別等等，實現(xiàn)全可視化實景管理。3.8 與綠通稽查管理系統(tǒng)對接與原有綠通稽查管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，獲取綠色通道通行車輛數(shù)據(jù)，在智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)視頻畫面中實時顯示，將稽查員審核車輛的過程在實景地圖上呈現(xiàn)，管理者進(jìn)行二次審核，防止貨車假冒綠通車逃費的行為。3.9 路政管理系統(tǒng)與原有路政管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，通過智慧橋梁立體化可

9、視感知系統(tǒng)對路政資源進(jìn)行管理，例如無人機(jī)巡線、路產(chǎn)設(shè)備自動標(biāo)注、車輛追逃自動跟蹤等等，實現(xiàn)全可視化實景管理。3.10 工班管理系統(tǒng)與原有工班管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，通過智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)對工班資源進(jìn)行管理，例如工班管理、工班統(tǒng)計數(shù)據(jù)標(biāo)注、班次調(diào)整、收費數(shù)據(jù)統(tǒng)計等等，實現(xiàn)全可視化實景管理。3.11 橋梁視頻事件分析管理系統(tǒng)與原有橋梁視頻事件分析管理系統(tǒng)，通過軟件數(shù)據(jù)采集機(jī)器人采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，通過智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)對橋梁視頻事件進(jìn)行管理，例如車輛駐留報警、設(shè)備故障標(biāo)注、設(shè)備可視化操控、特殊事件告警等等，實現(xiàn)全可視化實景管理。4 融聚智慧橋梁立體化可視感知

10、系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢融聚智慧橋梁立體化可視感知系統(tǒng)，主要用于探索符合交通高速公路行業(yè)運營管理要求的新的信息化建設(shè)模式;探索全域化的道路感知應(yīng)用、在安全的前提下提升通行效率;探索基于ar實景系統(tǒng)與高速公路管理、運營服務(wù)的深度融合;提升橋梁數(shù)據(jù)智能化分析水平，加強橋梁運行監(jiān)測和應(yīng)急處置能力;探索基于視頻技術(shù)的收費管理應(yīng)用，提高服務(wù)效率和逃費稽查能力等五個方面。4.1 ar創(chuàng)新，可視化操作區(qū)別于傳統(tǒng)的、舊式的二維電子地圖指揮系統(tǒng)，本系統(tǒng)創(chuàng)新性的將視頻與ar增強現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行高度融合，利用高點監(jiān)控大場景、大視野的視頻為載體，通過增強實技術(shù)，將高速公路的地形狀況、地理位置、道路部件等信息通過語義標(biāo)簽、圖形標(biāo)簽、矢

11、量標(biāo)簽等形式疊加在視頻畫面中，標(biāo)簽支持交互，支持自定義，支持分層分類顯示，支持搜索、定位，整體形成一張視頻實景地圖。4.2 ai分析，智能升級系統(tǒng)支持車牌識別、擁堵檢測、聯(lián)動報警等ai智能分析技術(shù)，可對高速公路進(jìn)行全方位、智能化的監(jiān)控預(yù)警，當(dāng)識別到重點車輛、違章信息和報警信息時，均可自動上報高點畫面進(jìn)行直觀的報警提示，并快速聯(lián)動高點攝像機(jī)聚焦在報警區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場查看?？梢苑浅７奖?、智能化的對報警事件進(jìn)行響應(yīng)，減輕人工監(jiān)控強度，同時為人員疏散、安保調(diào)度、應(yīng)急管理提供科學(xué)依據(jù)。4.3 匯報模式、精準(zhǔn)指揮系統(tǒng)高點攝像機(jī)以其大場景、大視野的畫面實現(xiàn)360°智能化的巡邏，系統(tǒng)能夠融合匯聚各類低點

12、攝像機(jī)、卡口等防控資源實現(xiàn)標(biāo)簽實景上圖，實現(xiàn)各類資源的高效應(yīng)用和管理，高點看全局，標(biāo)簽聯(lián)動低點查看視頻、過車圖片等細(xì)節(jié)信息，實現(xiàn)由上到下、由外到內(nèi)的立體化指揮體系。4.4 利舊兼容，保護(hù)投資系統(tǒng)級利舊，對企業(yè)現(xiàn)有監(jiān)控設(shè)備可重復(fù)使用，無須重新購買或更換監(jiān)控設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng);同時做到了兼容不同公司的攝像頭，對市面上所有主流監(jiān)控設(shè)備都可接入，可操控，有效保護(hù)了投資。application of intelligent bridge stereo visual perception system in runyang bridgeliu ji1， bu jian-yong2（1.jiangsu runy

13、ang 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 manage

14、ment 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 emerg