一、系统概述
　　公路交通是一个国家发达程度的重要标志之一，是支撑经济、政治、文化等建设的重要基础设施，其中高速公路是构筑交通现代化的重要基础。美国等发达国家高速公路设施十分发达，覆盖率高，已经建设成为高速公路网。我国公路交通的建设和发展也十分迅速，建国之初，我国沥青和水泥公路共计300公里，截至2019年底，我国公路总里程达484.65万公里、高速公路达14.26万公里，居世界第一。
　　随着道路建设、地铁建设和地下空间开发的步伐日益加快，城市车辆急剧增加，与此同时，因道路车流量不断增大、路面老化、路基沉降、雨水冲刷、路面渗水、地下管道漏水等原因，导致路面局部不平整、局部坑洼、路面裂缝、坑槽、壅包、啃边、脱落、掉渣、推挤、烂边等现象时有发生，情况严重时会导致道路路面开裂、变形、沉降、塌陷等问题，这些都不同程度地影响汽车行驶速度、行车舒适度等，部分道路路基结构受到破坏，会影响行车安全，甚至造成交通事故，对社会影响极大。因此，通过有效的检测手段，积极开展城市道路病害的检测和控制，减少道路病害引发的交通问题，显得尤为重要。
　　传统的路面检测工作需要人工走查来完成，在进行路面检查过程中一名检查员每天只能进行不到十公里的检测，不仅耗费大量的时间和精力，工作效率不高，而且存在着巨大的安全隐患。
　　为解决以上难题，许多国家开始研究采用高新技术改造现有的道路交通系统和交通管理体系。美国、西欧及日本等发达国家为解决交通问题，投入大量的人力、物力，开展路面自动检测技术的研究。其中，最著名的当属美国ICC公司，该公司自行研制了一款多功能路况检测系统，该系统主要基于线扫描相机技术和激光技术，已经十分成熟，但由于售价高昂，功能不够全面，国内推广困难。
　　由芜湖广丰软件有限公司自主研发的车载式道路养护智能检测系统是一个集摄像、通信、检测、互联网和人工智能等技术于一体的综合系统，为国内首创。本系统在日常养护巡检过程中实现自动检测，检测种类丰富，仅需在养护车辆上安装摄像机即可，改装方便且成本低，可较好地适应目前使用需求。通过实时视频拍摄公路路面和路边包含的重要信息，如裂缝，坑槽，窨井盖，道路交通标志和绿化带垃圾，实时提供所有信息给人工智能算法，及时检测道路中需要养护的部分，提高道路养护的效率，保证驾驶安全，避免交通事故的发生，系统功能见图1。

图1 国内首创车载式道路养护智能检测系统的系统功能展示

　　目前本系统已与上海市某区公路署展开合作（软件界面见图2），公路署联合18家养护公司，建设区辖道路病害智能巡查系统，安装智能巡查设备54辆，以平均每辆车速度30Km/h，每天巡查3小时计算，所有智能设备全部运行，每日覆盖道路长度达4800多公里，视频图像AI道路养护识别技术基于高度优化的深度学习算法，通过对视频图像自迭代的智能分析，精确识别道路设备损坏、道路路面病害，解决复杂交通场景下识别精准度的问题，提升交通事件处置和道路病害养护的及时性。

图2 上海市某区城市大脑-道路管养平台

　　二、系统架构
　　在物理结构上，系统设备包含养护车前端设备和后端服务器两部分，分别为：车载前端摄像头，工控机，路由器，GPS定位仪，平板控制器和后端服务器。养护车前端设备实现路面病害检测，道路交通标志遮挡识别，路边绿化带垃圾识别，GPS位置信息记录，时间记录和数据传输，车上平板控制器协助道路服务工作人员进行手动记录当前路面情况，帮助收集客观上算法难识别的道路病害图片；后端服务器实现识别结果，GPS位置信息和时间的保存，养护车前端设备如图3所示：

图3 车载前端设备图

　　本系统软件部分工作流程为：通过车载主机获取车载摄像机视频图像，采用深度学习（如YOLOv3神经网络）和传统图像分析等技术，车辆在行驶过程中智能检测并识别裂缝、坑槽，高或低于路面的窨井盖等道路病害，检测识别道路交通标志是否被遮挡，破损，丢失，以及甄别绿化带是否含有垃圾，并保存相应图片和记录当前GPS位置信息且解析具体路名信息；最后，通过4G网络发送至后台中心服务器，并进行FTP图片存储和数据库信息存储，方便客户通过后台中心平台界面随时查看检索所有道路养护的相关图片和道路位置；同时支持手动拍照功能，并叠加路名、GPS位置、设备编号、路面异常类型，时间等重要信息，通过4G网络发送至后台中心进行确认；此外，客户可选择是否需要相应手机app。

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