本发明属于隧道交通预警领域，涉及一种基于车辆运行监测的道路隧道交通风险预警系统。
背景技术：
随着城市规模的扩大，我国隧道的数量和里程还将在相当长一段时间内继续增加。与其他建筑物相比，道路隧道周边建筑密集，环境复杂多变，在交通上，往往作为路网中的重要节点。近年来，随着车流密度的增加，道路隧道交通安全事故时有发生，运营风险突出。目前针对道路隧道风险的评估和管控多为被动型管理，缺少基于实时数据的风险评估与控制。就道路隧道交通风险而言，国内外研究多侧重于隧道设施设备运行状况、隧道内运营环境和简单的交通量统计等，评估多是针对一个较长时期内的风险状态，多采用静态数据，实时性不佳，且缺少基于隧道洞口环境实时监测与单一车辆行为分析的交通风险评估与预警。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于车辆运行监测的道路隧道交通风险预警系统，能实时跟踪监测单一车辆驾驶行为，对进出隧道车辆信息、交通信息和隧道口交通环境的实时监测，达到可视化的全方位展示系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于车辆运行监测的道路隧道交通风险预警系统，包括数据采集模块、算法支撑模块、数据存储模块、数据服务模块和数据应用模块；
所述数据采集模块通过高清卡口摄像机或高清摄像机，获取隧道内及出入口处的实时交通及路况的图像视频信息；所述算法支撑模块具有深度学习、车牌识别、目标提取、目标跟踪和图像增强的功能；所述数据存储模块提供数据着陆区、数据仓库、主数据库和数据管理功能；所述数据服务模块具有视频结构化、事件分析、视频增强、图片分类、全文检索、web平台、报警数据、数据库、制式报表、日志监控、标准接口和标签中心功能；所述数据应用模块包括智能检索子系统、流量监测子系统、数据可视化子系统、智能预警子系统、系统管理子系统和行为分析子系统。
进一步，所述预警系统系统对前端感知的视频和图片进行实时结构化，对结构化后高价值数据进行分析与存储，随时查阅结构化产生的结果，包括结构化标签和图片，用户能根据条件搜索图片及查找对象，查找结果根据选择以视图或列表等方式展现。
进一步，所述预警系统硬件由高清网络摄像机、视频处理工控机、4g路由器等构成；
所述高清网络摄像机安装于隧道出入口和隧道中段处，保证覆盖3～4车道，以获取实时交通及路况的图像视频信息，并通过光缆将信息传输至隧道洞口变电所；在所述变电所内，安装光纤收发器、网络交换机、视频处理工控机及分析处理软件，以实现图像视频信息的接收、分析和处理；最后，将处理后的信息通过4g路由器传输至云服务器。
进一步，所述预警系统具有数据存储与管理、数据接口、数据通讯与传输、视频数据预处理、数据分析与处理、时间检测、系统参数配置和系统异常处理的功能；
所述预警系统的功能具体为：
1)动态视频查看：在本地或远程，用户通过点击摄像机列表，可查看该摄像机监控区域的道路的动态视频；
2)进出隧道车辆信息采集：基于视频事件分析的单一运行车辆监测，能够获取进出隧道车辆的车牌、车型、所处车道、车速以及进出隧道的具体时间；服务器本身保存入口的车辆截图和车牌数据，车辆出隧道一定时间后，删除对应数据；
3)实时交通信息采集：实时获取道路平均车速、车流量和道路占有率，在服务器终端显示交通信息量的动态曲线图，显示信息包括监测点的流量曲线、速度曲线和占有率曲线；通过进出隧道的车辆监测和车辆类型识别，对一定时间范围的车型比例进行统计；
4)基于视频事件分析的单一车辆驾驶行为跟踪监测：
①通过隧道入口和出口进行联合计算，得出一辆车通过隧道的时间，若车辆超过一定时间未驶出隧道，则进行报警；
②由入口处的摄像机对单一车辆进行跟踪，测量实时速度，绘制运动轨迹，通过对其运动轨迹稳定性和速度波动性的监测对单一车辆的驾驶行为稳定性进行判断；
③对驾驶员的不良驾驶行为进行监测和跟踪；比如，频繁跨越道路交通实线、连续变道行驶、在禁停区域停车等；
5)隧道入口交通环境监测：通过隧道洞门外、入口及洞身处的摄像机对隧道入口和隧道内的交通环境进行监测，包括：行人违规穿越、交通拥堵、车辆排队长度、危化品车辆、抛洒物和撞车抛锚事故等各种事件，特别是通过对火苗和烟雾等危险事件快速检测；
6)实时预警：根据前端采集数据，通过对时间、地点、车牌、车型、速度、流量、场景、环境和事故等要素进行多维度精确数据分析，对道路隧道服役风险进行实时评估和预警，并通过可视化工具进行全方位展示；
7)可视化的全方位展示：通过数据透视算法、面板设计、交互应和多级交互等个性化应用实现丰富多彩的可视化展现；
8)实时检索：支持从车牌号码、车牌颜色和通过卡口时间等检索车辆通行记录；查询结果按时间倒序排序，进行分页显示；
9)图片进行实时结构化，分析与存储，支持动态视频查看和车辆信息查询等，并通过可视化工具进行全方位展示，提供制式报表、监控日志和图片分类等功能。
本发明的有益效果在于：本发明实现了对采集的视频图像进行实时结构化，分析与存储，支持动态视频查看、车辆信息查询等，并通过可视化工具进行全方位展示，提供制式报表、监控日志、图片分类等功能。是隧道交通风险预测更实时精准，大大提高了道路交通的安全性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明所述预警系统软件分层结构示意图；
图2为本发明所述预警系统硬件平台组成示意图；
图3为现场监控摄像机布设示意图；
图4为隧道洞内摄像机安装示意图；
图5为本发明所述预警系统软件功能组成图；
图6为进出隧道车辆识别信息示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供一种基于车辆运行监测的道路隧道交通风险预警系统，包括数据采集模块、算法支撑模块、数据存储模块、数据服务模块和数据应用模块；
所述数据采集模块通过高清卡口摄像机或高清摄像机，获取隧道内及出入口处的实时交通及路况的图像视频信息；所述算法支撑模块具有深度学习、车牌识别、目标提取、目标跟踪和图像增强的功能；所述数据存储模块提供数据着陆区、数据仓库、主数据库和数据管理功能；所述数据服务模块具有视频结构化、事件分析、视频增强、图片分类、全文检索、web平台、报警数据、数据库、制式报表、日志监控、标准接口和标签中心功能；所述数据应用模块包括智能检索子系统、流量监测子系统、数据可视化子系统、智能预警子系统、系统管理子系统和行为分析子系统。
所述预警系统系统对前端感知的视频和图片进行实时结构化，对结构化后高价值数据进行分析与存储，随时查阅结构化产生的结果，包括结构化标签和图片，用户能根据条件搜索图片及查找对象，查找结果根据选择以视图或列表等方式展现。
如图2～4所示，所述预警系统硬件由高清网络摄像机、视频处理工控机和4g路由器等构成；所述高清网络摄像机安装于隧道出入口和隧道中段处，保证覆盖3～4车道，以获取实时交通及路况的图像视频信息，并通过光缆将信息传输至隧道洞口变电所；在所述变电所内，安装光纤收发器、网络交换机、视频处理工控机及分析处理软件，以实现图像视频信息的接收、分析和处理；最后，将处理后的信息通过4g路由器传输至云服务器。
如图5所示，所述预警系统具有数据存储与管理、数据接口、数据通讯与传输、视频数据预处理、数据分析与处理、时间检测、系统参数配置和系统异常处理的功能；
所述预警系统的功能具体为：
1)动态视频查看：在本地或远程，用户通过点击摄像机列表，可查看该摄像机监控区域的道路的动态视频；
2)如图6所示，进出隧道车辆信息采集：基于视频事件分析的单一运行车辆监测，能够获取进出隧道车辆的车牌、车型、所处车道、车速以及进出隧道的具体时间；服务器本身保存入口的车辆截图和车牌数据，车辆出隧道一定时间后，删除对应数据；
3)实时交通信息采集：实时获取道路平均车速、车流量和道路占有率，在服务器终端显示交通信息量的动态曲线图，显示信息包括监测点的流量曲线、速度曲线和占有率曲线；通过进出隧道的车辆监测和车辆类型识别，对一定时间范围的车型比例进行统计；
4)基于视频事件分析的单一车辆驾驶行为跟踪监测：
①通过隧道入口和出口进行联合计算，得出一辆车通过隧道的时间，若车辆超过一定时间未驶出隧道，则进行报警；
②由入口处的摄像机对单一车辆进行跟踪，测量实时速度，绘制运动轨迹，通过对其运动轨迹稳定性和速度波动性的监测对单一车辆的驾驶行为稳定性进行判断；
③对驾驶员的不良驾驶行为进行监测和跟踪；比如，频繁跨越道路交通实线、连续变道行驶、在禁停区域停车等；
5)隧道入口交通环境监测：通过隧道洞门外、入口及洞身处的摄像机对隧道入口和隧道内的交通环境进行监测，包括：行人违规穿越、交通拥堵、车辆排队长度、危化品车辆、抛洒物和撞车抛锚事故等各种事件，特别是通过对火苗和烟雾等危险事件快速检测；
6)实时预警：根据前端采集数据，通过对时间、地点、车牌、车型、速度、流量、场景、环境和事故等要素进行多维度精确数据分析，对道路隧道服役风险进行实时评估和预警，并通过可视化工具进行全方位展示；
7)可视化的全方位展示：通过数据透视算法、面板设计、交互应和多级交互等个性化应用实现丰富多彩的可视化展现；
8)实时检索：支持从车牌号码、车牌颜色和通过卡口时间等检索车辆通行记录；查询结果按时间倒序排序，进行分页显示；
9)图片进行实时结构化，分析与存储，支持动态视频查看和车辆信息查询等，并通过可视化工具进行全方位展示，提供制式报表、监控日志和图片分类等功能。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。