信息化技術(shù)在交通安全工程中的應(yīng)用

袁勤

（武漢理工大學(xué)中國(guó)應(yīng)急管理研究中心 湖北省武漢市 430070）

在如今的社會(huì)中，交通安全是一項(xiàng)十分重要的工程，其不僅受到大眾的廣泛關(guān)注，還在一定程度上影響人們生活，社會(huì)各界高度重視交通安全工程的建設(shè)，并引入多種先進(jìn)技術(shù)，比如信息化技術(shù)?；谶@一背景，交通安全工程獲得一定的發(fā)展，人們的出行更加有保障。本文將針對(duì)這一情況展開研究，主要討論在交通安全工程中信息化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)有。

1 在交通系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)

關(guān)于智能交通系統(tǒng)，其簡(jiǎn)稱為ITS，屬于新誕生的交通管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，重點(diǎn)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)視覺等，以全面管理、監(jiān)控人、車、路狀況，大幅度提升了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、實(shí)用性，具體涉及以下幾點(diǎn)。

1.1 在交通監(jiān)控中的應(yīng)用

就交通監(jiān)控系統(tǒng)而言，其一旦應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，可分為三步，第一步，跟蹤行人、車輛，并進(jìn)行分割運(yùn)動(dòng)時(shí)間，常用的分割方式有兩種，其一光流法，主要以映射參數(shù)的形式，表達(dá)不一樣的運(yùn)動(dòng)，其二為幀差法；第二步，計(jì)算、分析車流量，并計(jì)算隊(duì)列長(zhǎng)度、車輛平均速度等[1]；第三步，結(jié)合交通狀況，規(guī)劃形式線路，以改善交通擁堵情況，縮減大眾出行時(shí)間。在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)持續(xù)更新的背景下，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)用性比較好，可以很好地完成監(jiān)控城市道路、高速公路等交通的任務(wù)。

1.2 在車輛導(dǎo)航中的應(yīng)用

在智能交通應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)車輛智能導(dǎo)航，一般會(huì)利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。

在該技術(shù)的使用下，可以為駕駛?cè)藛T提供兩種重要信息，其一為道路信息；其二為車輛運(yùn)行狀況[2]。具體而言，在運(yùn)行車輛智能導(dǎo)航時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別道路兩邊界線，并將車輛引向正確的行駛車道；同時(shí)，在車輛行駛時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)自身與其他車輛的距離，并發(fā)出安全警示，以保持安全距離，最終實(shí)現(xiàn)安全駕駛。期間，重點(diǎn)使用了計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，以獲得車輛行駛狀況，并計(jì)算出模擬匹配點(diǎn)，得出駕駛的速度、安全距離。

1.3 在車輛輔助駕駛中的應(yīng)用

在輔助車輛駕駛中，通常會(huì)使用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，以輔助駕駛?cè)藛T了解外界變化，并作出合適反應(yīng)。一旦車輛行駛在市內(nèi)，技術(shù)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，可以自主識(shí)別道路標(biāo)記，還會(huì)識(shí)別行人、其他車輛、交通標(biāo)志等，然后獲取相關(guān)信息以計(jì)算，從而幫助駕駛?cè)藛T了解外界狀況，成功的躲避行人、其他車輛等，預(yù)防交通事故的發(fā)生，保證車輛駕駛安全[3]。此外，輔助駕駛形式，還可以變換為人機(jī)交互方式，在一定程度上可以滿足人們的信息需求。

1.4 在車輛智能收費(fèi)中的應(yīng)用

在公共交通位置中，車輛收費(fèi)是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)?；诳茖W(xué)技術(shù)發(fā)展，車輛收費(fèi)系統(tǒng)不斷引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，其會(huì)稱為現(xiàn)代化交通建設(shè)的落腳點(diǎn)。在大部分地區(qū)，智能化收費(fèi)的設(shè)置，均利用識(shí)別車牌的方式，而在國(guó)內(nèi)車牌識(shí)別中，只適用于雙目車牌、單目車牌兩種。其一單目車牌識(shí)別，會(huì)將車牌照位置作為重點(diǎn)，絕大部分地區(qū)都使用單目系統(tǒng)。其二雙目系統(tǒng)識(shí)別，既可以識(shí)別車牌，還可以識(shí)別車輛型號(hào)，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，雙目系統(tǒng)實(shí)用性更強(qiáng)[4]。但是實(shí)際應(yīng)用中，該種識(shí)別方式還存在些許問題，比如車牌照定位難、信息獲取難等，特別是車輛行駛在高速路上，很難獲得車牌信息。關(guān)于這一方面，還要進(jìn)一步研究。

2 在交通系統(tǒng)中應(yīng)用多屏關(guān)聯(lián)顯示技術(shù)

基于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，單屏顯示不足以應(yīng)對(duì)實(shí)際需要，具體表現(xiàn)在全網(wǎng)聯(lián)通、聯(lián)動(dòng)顯示、顯示尺寸、分辨率等。在這一需求背景下，誕生了新的技術(shù)，即多屏顯示技術(shù)，可有效滿足電視墻、多屏顯示、分辨率高等要求[5]。通過這一技術(shù)的利用，可以全時(shí)段、多角度地監(jiān)控不同路段情況，以防交通問題的出現(xiàn)，降低交通事故發(fā)生率。具體應(yīng)用可以表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

2.1 多屏關(guān)聯(lián)顯示技術(shù)概述

關(guān)于多屏關(guān)聯(lián)顯示技術(shù)，其主要依靠多屏顯示卡，利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)，可以在顯示屏、多臺(tái)顯示器等展示圖像、文字、語言等信息，同時(shí)綜合各種資源，實(shí)現(xiàn)信息的組織安排，還會(huì)考慮加入顯示器數(shù)量，盡可能擴(kuò)充單一顯示屏視野。

2.2 多屏關(guān)聯(lián)顯示原則

在交通系統(tǒng)中，應(yīng)用多屏關(guān)聯(lián)顯示技術(shù)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同顯示屏的動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)，保證同步性、關(guān)聯(lián)性，具體規(guī)則如下所示。

2.2.1 主要、次要顯示原則

出于顯示主要內(nèi)容的目的，在所有的屏幕上，主要、次要的內(nèi)容不是長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)顯示的，而是采用手動(dòng)、自動(dòng)等輪流顯示方法。

2.2.2 總體細(xì)節(jié)原則

在主屏幕上，會(huì)展示總體監(jiān)控狀況，表現(xiàn)全面運(yùn)行情況。而在子屏幕上，會(huì)重視細(xì)節(jié)顯示，而不是總體狀況，只是某一時(shí)段、或者某一路段路況。換而言之，主屏幕、子屏幕有各自的責(zé)任，可精確顯示各個(gè)狀況。同時(shí)，子屏幕、主屏幕還存在一定的關(guān)聯(lián)，其一為對(duì)象關(guān)聯(lián)關(guān)系，在主屏幕中的顯示對(duì)象，在一定程度上，會(huì)控制子屏幕的顯示對(duì)象，二者是有聯(lián)系的[6]；其二為信息關(guān)聯(lián)關(guān)系，主屏幕展示的內(nèi)容，可以決定子屏幕顯示內(nèi)容。其三就近關(guān)聯(lián)關(guān)系，關(guān)于這一原則，意味著臨近主屏幕的兩個(gè)子屏幕，其節(jié)點(diǎn)顯示情況要受到主屏幕影響；其四為縱向關(guān)聯(lián)關(guān)系，在一個(gè)子屏幕顯示信息時(shí)，其本身縱向信息的顯示，會(huì)受到主屏影響；其五為綜合關(guān)聯(lián)關(guān)系，其意味著幾種關(guān)系的結(jié)合，靈活應(yīng)用在整個(gè)系統(tǒng)中。

2.2.3 多屏幕顯示方式

關(guān)于多屏幕的實(shí)現(xiàn)，主要包括軟件、硬件兩部分，其負(fù)責(zé)著不同層面的實(shí)現(xiàn)，前者主要實(shí)現(xiàn)屏幕內(nèi)部、屏幕之間的要求；后者主要實(shí)現(xiàn)所需設(shè)備、主機(jī)，具體情況如下所示：

2.2.3.1 硬件實(shí)現(xiàn)方式

硬件的主體是多屏幕顯示卡，涉及內(nèi)存、芯片組、顯示屏等參考數(shù)據(jù)。首先，關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源，之后連接多屏顯示卡接口，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)探測(cè)到連接設(shè)備后，會(huì)主動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序，并再次啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，展示子屏幕連接情況，拓展多屏幕設(shè)備，明確不同設(shè)備排列方式[7]。

2.2.3.2 軟件實(shí)現(xiàn)方式

在使用多屏幕顯示卡時(shí)，不同屏幕間存在虛擬連接，同時(shí)主屏幕在一定程度上會(huì)控制子屏幕，尤其是其顯示內(nèi)容。為了實(shí)現(xiàn)這種軟件，多屏顯示系統(tǒng)要具有不同定位技術(shù)，保證內(nèi)容會(huì)顯示在主屏幕不同位置上[8]。為了確保屏幕間有效傳輸，要在各個(gè)屏幕間傳輸大量數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，期間，應(yīng)用DDE 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，可以有效解決這一問題，即保證數(shù)據(jù)的大量傳輸、以及有效管理。

3 在隧道交通管理中應(yīng)用電子信息技術(shù)

隨著信息技術(shù)發(fā)展，隧道交通管理呈現(xiàn)了全新模式，既可以提升管理質(zhì)量，還可以優(yōu)化管理效率，主要運(yùn)用了電子信息技術(shù)，具體展示為以下幾點(diǎn)。

3.1 自動(dòng)指揮交通，保證隧道通行質(zhì)量

在隧道交通管理中，使用電子信息技術(shù)，可以自動(dòng)指揮交通，同時(shí)，優(yōu)化隧道通行效率、質(zhì)量。一方面，在隧道入口,利用電子信息技術(shù)，以指揮交通?；趨^(qū)域控制器的應(yīng)用，可以了解車輛運(yùn)行狀況、數(shù)量。在這一過程中，實(shí)現(xiàn)交通指揮自動(dòng)化，主要借助信息數(shù)據(jù)，而不是人為主觀判斷，大幅度降低誤差、偏差，實(shí)現(xiàn)交通指揮的智能化、自動(dòng)化[9]。另一方面，在管理隧道交通中，引用電子信息技術(shù)，可以合理截留、分流隧道內(nèi)通行車輛。期間，借助電子信息技術(shù)，可以接收信號(hào)，從而保證隧道內(nèi)車流合理化。一旦隧道內(nèi)出現(xiàn)事故、或者通行條件較差時(shí)，電子信息技術(shù)就會(huì)起到作用，立即截留車輛。等到隧道通行狀況良好后，會(huì)再次放行。此外，借助電子信息技術(shù)，還可以準(zhǔn)備、預(yù)判工作，提升隧道交通質(zhì)量。

3.2 實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)預(yù)警，實(shí)時(shí)監(jiān)控危險(xiǎn)因素

在國(guó)內(nèi)，隧道一般比較長(zhǎng)，而在高速公路隧道內(nèi)，車速較快，車流量較大，一旦缺少風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制，很大概率會(huì)發(fā)生連環(huán)車禍。為此，在隧道交通管理中，可以借助電子信息技術(shù)，設(shè)置風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系。若隧道內(nèi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，立即顯示未入隧道車流，提醒其降低車速，并遵照現(xiàn)場(chǎng)指揮，按著順序通過。同時(shí)，隧道屬于半密封性，外加在隧道內(nèi)部，還存在大量不安全因素，在一定程度上，會(huì)提高隧道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。借助電子信息技術(shù)，可以綜合、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)隧道情況，尤其是不安全因素，在短時(shí)間內(nèi)完成防范工作，提升隧道交通安全性[10]。

3.3 落實(shí)應(yīng)急安排，實(shí)現(xiàn)車輛疏散

在隧道交通中，使用電子信息技術(shù)，并結(jié)合通行質(zhì)量、條件等，可改善應(yīng)急安排狀況，以疏散行駛車輛。在隧道內(nèi)，安全風(fēng)險(xiǎn)很大，同時(shí)司乘人員視野很窄，外加上通風(fēng)照明不佳，發(fā)生交通事故的概率很大。此外，隧道內(nèi)部空間較小，在不了解隧道內(nèi)情況時(shí)，車輛會(huì)保持高速駛?cè)?，加大了交通癱瘓、事故等出現(xiàn)的幾率。對(duì)此，應(yīng)用電子信息技術(shù)，并結(jié)合隧道實(shí)際情況，就可以做好應(yīng)急安排，以便科學(xué)疏散車道，保證在交通事故發(fā)生時(shí)，其他車輛順利駛出。

3.4 開展交通分析，警示違規(guī)行為

在隧道交通管理中，引入電子信息技術(shù)，可以綜合分析隧道交通狀況；同時(shí)，借助電子警察、電子眼等，警示違法行為。一方面，借助電子信息技術(shù)，信息化、數(shù)據(jù)化分析隧道車流量，同時(shí)將其反饋到計(jì)算機(jī)中，通過綜合運(yùn)算，可以獲得最優(yōu)通行方案，保證隧道通行[11]。另一方面，在管理隧道交通時(shí)，借助電子警察、電子終端，可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)違規(guī)、違法行為，改善駕乘員安全意識(shí)。

4 在車載電子通信中應(yīng)用光纖通信技術(shù)

在汽車安裝中，應(yīng)用車載電子通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信裝備的安裝，即以車輛為載體，利用移動(dòng)式傳輸信號(hào)的形式，提升車輛通信安穩(wěn)性。具體應(yīng)用情況如下所示。

4.1 安全協(xié)議

在車載電子通信中，安全協(xié)議是比較薄弱的環(huán)節(jié)，其運(yùn)行效率時(shí)常受到路由鏈路影響。對(duì)車載電子通信的無線鏈路而言，其主要特征是開放性，在信息傳導(dǎo)過程中，很容易被竊取，同時(shí)不易察覺。另外，在路由鏈路受影響下，鏈路程序被改動(dòng)，安全協(xié)議極易失效。出于應(yīng)對(duì)鏈路侵襲的目的，常用的安全協(xié)議有三種，其一為SAODV，其一般利用數(shù)字簽名方式，以維護(hù)通信安全性，以防惡意篡改數(shù)據(jù)信息，發(fā)揮屏障作用；其二為Ariadne，使用單向信息檢測(cè)形式，保證鏈路信息完整性、以及節(jié)點(diǎn)身份可靠性，在該協(xié)議作用下，接收端身份驗(yàn)證、信息傳導(dǎo)端同時(shí)進(jìn)行，預(yù)防惡意節(jié)點(diǎn)侵襲；其三為SRP，該協(xié)議使用安全鏈接、共享密鑰等方法，以維護(hù)通信安全性，其會(huì)逐一檢驗(yàn)借助節(jié)點(diǎn)身份的方式，保證節(jié)點(diǎn)身份可靠性，預(yù)防服務(wù)器、鏈路惡意攻擊[12]。

4.2 密鑰管理安全技術(shù)

出于增強(qiáng)車載電子通信安穩(wěn)性的目的，加密技術(shù)是很常用的手段。參考車載電子通信的特點(diǎn)，可以開發(fā)三種密鑰管理模式，其一為局部分布式認(rèn)證，會(huì)使用公鑰加密方式，同時(shí)配置共享算法，完善每一節(jié)點(diǎn)的安全證書，最后形成完整證書。并且，證書內(nèi)容處于更新中，以維護(hù)證書有效性、可靠性。但是，該類密鑰管理方式具有一定的缺陷，比如沒有證書撤銷機(jī)制，同時(shí)證書同步性標(biāo)準(zhǔn)較高，一旦通信系統(tǒng)離線，秘鑰實(shí)用性變小，管理效果變差。其二為完全分布式認(rèn)證，同樣利用密鑰共享機(jī)制，不受特殊節(jié)點(diǎn)影響，具有平均分配節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。在該種形式下，即使系統(tǒng)離線，管理效率也不會(huì)改變。但此種方式更新緩慢。其三為自發(fā)式認(rèn)證，改變了授權(quán)中心認(rèn)證程序，其節(jié)點(diǎn)可以直接發(fā)布認(rèn)證，在此方式中，系統(tǒng)靈敏度、運(yùn)行效率得到很好地保證，保證運(yùn)行安全性。

4.3 入侵檢測(cè)安全技術(shù)

關(guān)于以上安全保護(hù)技術(shù)而言，入侵檢測(cè)技術(shù)會(huì)起到填補(bǔ)缺陷的效果。借助該技術(shù)的使用，可科學(xué)分析、檢測(cè)其數(shù)據(jù)信息安全性，一旦安全策略、數(shù)據(jù)相背離，就可以啟動(dòng)安全保護(hù)機(jī)制，起到實(shí)時(shí)維護(hù)系統(tǒng)安全性的效果。在無線通信環(huán)境中，數(shù)據(jù)傳導(dǎo)、采集受到限制，無法全方位檢測(cè)入侵行為，同時(shí)檢測(cè)缺乏深度性，存在較大缺陷，體現(xiàn)在系統(tǒng)故障辨識(shí)、系統(tǒng)入侵上。

5 在軌道交通中應(yīng)用無線通信技術(shù)

在城市軌道交通中，無線通信是很重要的，具體應(yīng)用情況如下所示。

5.1 應(yīng)用數(shù)字集群技術(shù)

在城市軌道交通中，出于保證信息傳輸有序的目的，要重點(diǎn)探索數(shù)字集群技術(shù)，以保證軌道交通運(yùn)行。關(guān)于這一技術(shù)，其一般作為開放性系統(tǒng)，具有良好的信息通信價(jià)值，很適合當(dāng)前城市軌道交通的變化，有效避免摩擦、碰撞等情況。

5.2 應(yīng)用無線保真技術(shù)

在城市軌道交通中，無線保真技術(shù)很重要，其屬于該系統(tǒng)的重要組成部分。就本質(zhì)情況而言，無線保真技術(shù)還被稱為Wi-Fi，是一種常見技術(shù)，可以完成數(shù)據(jù)、信息等短距離傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中，其在一定程度上，會(huì)兼容數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、渠道。相比其他技術(shù)，無線保真技術(shù)優(yōu)質(zhì)顯著，比如組網(wǎng)成本低、信息傳輸穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)等。

5.3 應(yīng)用無線短程網(wǎng)

在現(xiàn)階段，應(yīng)用無線通信技術(shù)，主要依靠人工控制，實(shí)現(xiàn)無線通信技術(shù)、通現(xiàn)場(chǎng)總線的結(jié)合。在城市軌道交通中，無限短程網(wǎng)成本更低、功耗較低、穩(wěn)定性高、兼容性強(qiáng)、傳輸容量大等，比如，Zigbee 網(wǎng)絡(luò)使用廣泛。由此可見，無線短程網(wǎng)前景廣闊。

5.4 應(yīng)用無線局域網(wǎng)

在軌道交通網(wǎng)絡(luò)中，一般會(huì)涉及讀卡器、感應(yīng)器、PLC 等設(shè)備，一旦上述設(shè)備彼此連接，就會(huì)形成完整控制系統(tǒng)。對(duì)于大部分電子設(shè)備而言，其通信接口比較統(tǒng)一，一般為兩種，其一為RS-232；其二為RS-485[13]。相比有線網(wǎng)絡(luò)，無線局域網(wǎng)優(yōu)勢(shì)更明顯，比如兼容性高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)等。此外，在無線局域網(wǎng)施工中，優(yōu)化了工作環(huán)境，節(jié)省了布線工作，還提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。由此可見，使用無線局域網(wǎng)，工作效率更高，覆蓋面積更大，可推動(dòng)了城市軌道交通發(fā)展。

6 結(jié)束語

綜上所述，基于信息化技術(shù)的發(fā)展，交通安全工程引入了大量信息化技術(shù)。比如無線通信技術(shù)、光纖通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、多屏關(guān)聯(lián)顯示技術(shù)等，可有效提高交通系統(tǒng)性能，包括監(jiān)測(cè)、管控等，保證交通安全，減少交通事故發(fā)生，為大眾出行提供安全保障。