高清智能卡口区间测速解决方案.docx

高清智能卡口系统解决方案高清智能卡口区间测速解决方案目录1. 项目需求概述11.1. 系统建设概述11.2. 系统建设目标21.2.1. 处罚威慑违法行为，降低交通事故率21.2.2. 通过交通监管和诱导，提高道路交通服务水平21.2.3. 通过指挥调度体系，提高应急指挥水平21.2.4. 通过卡口系统建设，提高涉车案件侦破能力31.2.5. 实现数据传输的安全性31.2.6. 实现数据存储的领先性31.2.7. 实现海量数据检索的快速性、准确性31.2.8. 实现业务平台的实战性41.3. 系统建设原则51.3.1. 合理性原则51.3.2. 先进性原则51.3.3. 可靠性原则61.3.4. 扩展性原则61.3.5. 保密性原则61.4. 系统设计依据62. 系统总体设计82.1. 总体设计思路82.1.1. 全方面定位的选择82.1.2. 高可靠捕获的选择92.1.3. 高清晰分辨率选择92.1.4. 稳定高效识别选择92.1.5. 存储高可靠性选择92.1.6. 集中管理模式选择102.2. 系统整体设计102.2.1. 前端采集子系统102.2.2. 网络通信子系统112.2.3. 中心管理子系统112.3. 系统功能设计122.3.1. 系统功能汇总122.3.2. 系统性能指标132.3.3. 关键技术分析143. 系统前端设计173.1. 前端工作原理173.1.1. 区间测速原理173.1.2. 视频检测原理183.1.3. 线圈检测原理183.1.4. 雷达检测原理203.1.5. 前端工作原理203.2. 系统前端功能213.2.1. 车辆捕获功能213.2.2. 高清记录功能223.2.3. 视频录像功能223.2.4. 自动偏振功能223.2.5. 车辆测速功能223.2.6. 超速逆行记录223.2.7. 车型判别功能223.2.8. 智能补光功能233.2.9. 车牌识别功能233.2.10. 车身颜色识别243.2.11. 断点续传功能243.2.12. 远程维护功能253.2.13. 图像防篡改功能253.3. 前端组成结构253.3.1. 高清摄像机单元253.3.2. 智能交通专业变焦Piris工业级镜头273.3.3. 智能补光单元283.3.4. 配电箱控制单元283.4. 前端设备介绍283.4.1. 高清摄像机283.4.2. 环境补光灯303.4.3. 车辆补光灯313.4.4. 卡口主机箱324. 中心平台设计325. 系统工程设计335.1. 设备安装定位335.1.1. 摄像机定位335.1.2. 补光灯定位335.1.3. 杆件的选型345.2. 工程线缆布置355.2.1. 总电源接线355.2.2. 摄像机接线355.2.3. 补光灯接线355.3. 管道选择设计366. 系统特点优势376.1. 高清晰图像效果376.1.1. 双处理器工业摄像机376.1.2. 多模式一体成像技术386.1.3. 内置光学和防尘设计386.1.4. 自动强光抑制设计386.1.5. 智能交通专用变焦Piris工业级镜头386.2. 偏振镜内置创新396.3. 系统高度智能化396.4. 多车牌同步识别406.5. 同步支持视频流406.6. 先进的红外补光406.7. 丰富的网络接口416.8. 相机内置eMMC存储416.9. 数据iscsi直存426.10. 系统一体化设计426.10.1. 硬件的一体化426.10.2. 软件的一体化426.10.3. 三级独立作战436.11. 多车牌同步识别436.12. 信息全覆盖功能436.12.1. 全对象监控446.12.2. 全区域监控456.12.3. 全时间监控456.13. 系统高稳定可靠456.13.1. 前后端双冗余模式456.13.2. 工业级软硬件平台466.13.3. 专业电气安全设计466.13.4. 补光方式科学有效466.14. 安装维护方便476.15. 平台多业务融合476.16. 平台平滑扩容476.17. 透明通道管理486.18. 节省网络资源486.19. 数据权限管理486.20. 生命周期管理486.21. 信息局部放大496.22. 案件档案管理506.23. 事中轨迹分析506.24. 轨迹录像合成506.25. 网格化数据管理516.26. 车标识别功能类型516.27. 新交规处罚类型526.28. 系统多级联网526.29. 专业的解决方案537. 实拍图548. 施工方案568.1. 项目管理568.1.1. 概述568.1.2. 施工组织成员及职责568.1.3. 工作流程588.1.4. 规章制度598.1.5. 人员配备情况608.2. 项目执行计划618.2.1. 总体工程执行进度618.2.2. 工程进度计划638.2.3. 计划保证体系648.3. 施工方案678.3.1. 概述678.3.2. 治安卡口施工678.4. 资源计划818.4.1. 设备材料供应计划818.4.2. 拟投入的主要施工机械设备表818.4.3. 仪器/仪表需求计划828.4.4. 施工总平面布置计划828.5. 保证工期的措施848.5.1. 一般保证措施848.6. 项目质量保证体系878.6.1. 编制目的878.6.2. 编制依据878.6.3. 质量保证体系的内容888.6.4. 质量管理机构888.6.5. 内部培训的内容和要求898.6.6. 项目技术管理908.6.7. 测试和文档948.6.8. 设备安装线的条件检验968.6.9. 设备的管理控制978.7. 安全保证措施988.7.1. 安全生产组织管理体系及职责988.7.2. 安全防范重点988.7.3. 安全措施998.8. 环境保护与文明施工管理1048.8.1. 管理目标1048.8.2. 组织保证1048.8.3. 工作制度1048.8.4. 管理措施1058.9. 售后服务响应、培训、维修等承诺1088.9.1. 售后服务承诺1088.9.2. 培训1118.10. 售后服务网点、人员、设施等情况1138.10.1. 覆盖全省11个地市的售后服务网点信息1138.10.2. 项目主要人员情况表1148.10.3. 售后服务网点设施1168.11. 项目经理、技术负责人、项目管理人员名单及证件复印件1178.11.1. 项目经理简历表1178.11.2. 技术负责人简历表1198.12. 3）、主要人员配备情况表1211. 项目需求概述1.1. 系统建设概述在经济转型，城市化进程加快的大环境下，随着经济的迅猛发展、道路的快速建设、机动车保有量迅速增加，与车辆相关的超速行驶、肇事逃逸、盗抢机动车辆等违法事件大量发生，其中大部分交通事故的原因多是由于超速问题引起，这不仅给人民生命财产和社会治安造成了极大的威胁，同时也带来极大的社会和经济损失，加强城市管理，保持社会稳定已成为十分重要的任务。目前卡口系统均具备通过线圈检测、雷达检测、激光检测或视频检测方式进行单点测速，这开始时在很大程度上对车辆超速问题有了很大改善，但随着这一应用的普及，很多有经验的司机到达设备安装点位会提前减速已逃过设备的抓拍，单点测速弊端的较好解决办法就是对车辆速度全程进行监测，区间测速营运而生。利用城市监控联网报警系统、高清治安卡口系统等科技手段可大大提高公安部门的实战和管理能力，抑制交通事故、打击预防涉车案件、震慑犯罪份子、进而提高整个城市交通综合管理水平,可以更好地完善社会治安打防控体系， 从而更快完成“构建社会主义和谐社会”的战略任务。随着公安部“3111任务”和“平安城市”的广泛开展，各城镇陆续建设了大量大规模的视频监控系统，但用传统监控技术建设的系统技术尚存在一些先天的不足，主要是缺乏车牌等关键信息的量化提取，历史视频数据搜索困难。以机动车图片抓拍、车辆号牌识别、车辆速度检测、布控比对报警、查报站出警拦截为主要目的的卡口系统在城市治安及交通管理过程中发挥了重要的作用。高清智能卡口系统建设不仅是当务之急，也是一项长期任务，面对机动车辆持有量增加、警力不足等情况，建设智能卡口系统势在必行。智能卡口系统的总体发展趋势向着高清化、智能化的方向发展，同时也不再由单一的交通管理部门使用，而是由公安、交警、刑侦等多部门协同使用。其发展趋势呈以下特点：1、系统结构一体化、小型化、节能方向发展，集成度越来越高，向综合嵌入模块化发展。2、图像采集从清晰度低的标清、130万高清逐步向成熟稳定的200万、300万、500万、600万高清的工业级高像素摄像机发展。3、检测技术由传统的线圈检测技术向线圈、视频、雷达和激光多种检测共存的方式发展。4、补光技术由传统的闪光灯补光向LED灯、红外和闪光灯多种补光共存的方式发展，且对夜间补光照度的要求愈来愈量化，光污染问题被广泛受到关注。5、系统从单一应用的模式向综合应用的模式发展，系统功能更加丰富，事件检测类型多样化，使用更加灵活，对道路的隐藏隐患启到及时避免作用。我公司通过深入分析公安和交通部门的业务需求，结合我国的道路特点，推出全新一代的高清智能卡口系统，实现区间测速等一系列功能。系统作为事件检测，光学成像、图像处理、视频技术、模式识别、通讯技术、嵌入式软硬件技术的组成解决方案，可对相关信息自动量化提取并数字化存储，为公安部门对人、车、路的管理带来合理有效的运用，对于打击盗抢机动车、交通肇事逃逸等与机动车有关的犯罪行为，维护良好的社会治安，加强交通管理，优化交通环境和行车秩序，创造良好的社会环境，实现建设和谐社会的整体目标，都具有十分重要的现实意义。1.2. 系统建设目标1.2.1. 处罚威慑违法行为，降低交通事故率单点测速位置固定，有经验的驾驶员容易提前减速躲过抓拍，通过建设智能卡口系统搭建区间测速系统，实现对车辆速度的全程监控，对交通超速行为进行抓拍处罚，威慑司机的违章行为，降低交通事故发生率。1.2.2. 通过交通监管和诱导，提高道路交通服务水平通过建设路网交通流信息采集系统，实现对路网运行状态的实时监管，快速发现各类交通事件，实现交通诱导，使路网流量均衡有序，同时对外提供路网运行状态及路网交通信息服务，使出行者能够实时了解路网通行状态，合理规划出行路线。1.2.3. 通过指挥调度体系，提高应急指挥水平通过建设指挥调度体系，对路网交通事件可以快速发现，对路网运行状态可以实时查看，合理调度警力资源及物资，为实现指挥调度可视化、领导决策科学化提供依据，极大提高突发事件的应急反应能力。1.2.4. 通过卡口系统建设，提高涉车案件侦破能力通过在主要路口设置卡口系统，一是可实现对车辆的车牌查询和行驶路径的追踪，为侦查破案提供大量有价值线索，提高涉车案件侦破能力及公安打击犯罪和预防犯罪的能力；二是可实现驾驶员面部特征记录的功能。1.2.5. 实现数据传输的安全性本方案为了保证所有数据的安全性，通过对数据的加密进行解决，使用加密算法（加密密钥）将明文转换为密文，并使用相应的解密算法将加密数据转换回明文。客户端与服务器、服务器与服务器之间身份验证成功后，就可以自动进行数据传输，为了对抗报文窃听和报文重发攻击，建立前端与后端的保密信道，对数据进行加密传输。1.2.6. 实现数据存储的领先性高清监控点、卡口、电子警察前端规模增大时，后端服务器对视频流的转发会成为瓶颈，解决视频流转发的瓶颈问题是很多技术厂商所面临的严峻问题。为了化解后端视频流转发的瓶颈问题，实现基于公安实战应用图片+视频模式下视频流精确到秒的技术要求。本方案电子警察系统在数据传输模式时采用ISCSI直存方式传输，项目前端规模增大时只需相应增加IP-SAN存储硬盘即可，对服务器不造成压力，同时ISCSI直存方式采用裸数据块的写入方式，此种存储技术可在后续公安实战应用中将调阅关联录像的时间精确到秒级。1.2.7. 实现海量数据检索的快速性、准确性目前业界普遍存在的车牌数据检索问题：数据检索效率低，过车数据上亿条时，车牌检索效率低，容易出现查询响应超时/宕机的现象。为了避免上述情况的发生，要求系统提供有针对性的大数据检索优化，本方案具备及时高效的数据检索服务技术。通过多数据服务模块互相配合，结合数据库、搜索引擎、数据挖掘等多方面技术，综合构建面向智能交通的大数据检索业务应用。上亿规模的过车信息，单节点模糊车牌检索结果可以在4秒内信息反馈，精确车牌检索结果可以在3秒内信息反馈。数据库采用成熟的关系型数据库管理系统，用于记录海量过车信息、系统的配置数据。搜索引擎通过部署搜索引擎服务模块，为待检索字段构建索引，可支持快速数据检索。当检索数据规模增大时，搜索引擎对应的服务器可以动态叠加，以便提升检索性能。数据挖掘根据业务的需求，可以动态增加服务器，部署一个或者多个数据挖掘分析服务，并且数据挖掘服务可动态叠加。支持实时计算车道路况、套牌分析、车辆轨迹分析、车辆轨迹碰撞等业务。如套牌车分析服务，基于套牌规则（同一车牌，车身颜色不同；同一车牌，车辆类型不同；同一车牌在短时间内不同地点出现），分析可能的套牌。比如实时路况分析服务，基于前端上报的过车信息，分析各路段的拥堵情况。结合交通平台的诱导子系统完成对整个路网车流量分布的信息发布及路网信息实时诱导。1.2.8. 实现业务平台的实战性在当前的道路状况及交通条件下，交警不可能完全设定未来的路况、事故或突发事件的“类型”，以及它们的信息处理要求和怎样的事件处理业务流程编排。在建设专业化交警信息处理系统的前提下，交警综合业务平台的意义之一，就是要为决策者提供一个便利的、交互式的操作平台，来迅速、动态地识别事件类型，并构造针对特定事件的信息处理和调度系统，进行动态业务流程编排。交警综合业务平台实际上包括两个闭环反馈控制，即闭环控制（控制环）和闭环执法（执法环）。控制环通过交通流量检测，判断出道路交通状态，可通过路口红绿灯控制交通流量，对交通流进行主动控制，也可将道路交通状态信息提供给驾驶人，由驾驶人主动调整驾驶行为（被动控制）。而执法环则通过违法行为的监测，进而判断出违法行为，最后对违法行为进行处罚，实现遏制违法行为的目的，如下图所示。1.3. 系统建设原则为了达到国内领先的目标，智能卡口系统的设计应该充分考虑系统的合理性、先进性、可靠性、稳定性和可扩展性的原则。1.3.1. 合理性原则为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性，智能卡口系统设计根据实际状况和建设卡口系统的具体要求，充分满足各单位部门在使用中的各项功能要求。同时系统的建设以使用为基本原则，既能满足图像记录，事件检测等基本要求，软硬件的界面设计友好，易学易用及方便。采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的功能。1.3.2. 先进性原则当前，计算机及通信技术高速发展，使得系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术，而且还必须考虑随着技术的进一步发展，能在系统中不断溶入新技术，使系统始终充满活力，始终保持一定的先进性。在卡口系统的设计中，对所有设备和软件的设计中，在原有的监控和网络基础上，选用先进的嵌入式控制技术、视觉技术、图像处理技术和网络传输技术，真正实现国内先进水平的目标。1.3.3. 可靠性原则系统的从硬件、软件系统协同运行中给予不稳定因素进行充分的防止。如有发生也可做到即时地恢复。无论在前端系统、网络、还是在管理平台应用方面都具有相当的设计。保证对系统提供7*24小时不间断服务。系统的可靠性主要表现在以下几个方面：l 前端摄像系统的可靠性l 信号传输系统的可靠性l 检测系统的可靠性l 网络系统的可靠性l 平台系统的可靠性l 系统在设计上采用容错技术1.3.4. 扩展性原则随着系统以后的扩展，建设规模将会不断扩大，新业务功能需求将会不断增加。这要求系统具备良好的可扩展性，所以在系统建设的初期，首先立足于近期的需求进行配置，而且系统的可扩展性能保证今后510年内的发展需求。系统的各个组成部件选用标准的硬件和软件，各子系统的设计模块化，使系统可以通过模块堆叠的方式进行扩展；各部分、各小系统的接口规范化，从而使软、硬件能够平滑升级或更新，网络节点的增减对网络性能的影响不大。1.3.5. 保密性原则信息系统安全的问题，是系统建设中一个考虑的关键，整个系统数据要充分安全，要严格实行操作按级管理，对关键数据实施特殊保护，各种操作要做好记录，便于查找。图像传输网络的建设需符合公安部的有关规定，充分考虑网络的安全性和保密性。由于本系统涉及到对于公共道路的日常实时记录、数据记录广及使用人员多，故安全性和保密性就显得十分突出和重要。在考虑系统的安全性和保密性时，除应考虑各种外界干扰外，还需在各个环节提供安全、保密措施。1.4. 系统设计依据系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：中华人民共和国道路交通安全法；中华人民共和国道路交通安全法实施条例；公路交通安全实施设计技术规范 (JTJ074-2003)；城市监控报警联网系统技术标准（GA/T669-2008）；公路车辆智能监测记录系统通用技术条件（GA/T4972009）；机动车测速仪（GB/T212552007）；机动车区间测速技术规范（GA/T 9592011）；道路交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T 8322014）；机动车号牌图像自动识别技术规范（GA/833-2009）；安全防范工程技术规范（GB 50348-2004）；公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求（GA/T651-2006）；公安交通管理外场设备基础施工通用要求（GA/T652-2006）；公安交通指挥系统工程设计制图规范（GA/T515-2004）；安全防范工程技术规范(GB503482004)；民用闭路电视监控系统工程技术规范（GB50198-94）；工业电视系统工程设计规范（GBJ115-87）；音频、视频及类似电子设备安全要求（GB8898-2001）；测量、控制和试验室用电气设备的安全要求 (GB4793-2001)；信息技术设备的安全（GB4943-2001）；邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收技术规范；中华人民共和国通信行业标准（YD/T926）；防盗报警控制器通用技术条件GB50198-94；电气指标标准ELA-422 ELA-485 ；电子设备雷击保护导则GB7450-87；城市报警与监控系统建设“3111”试点工程实施方案；交通管理信息系统建设框架；最新国家和地方标准规范。2. 系统总体设计2.1. 总体设计思路由于项目规模大、标准高、投资大，若要发挥与之相匹配的投资效益，必须在“大公安”的思想指导下建设，满足刑侦、治安、交警、经侦、禁毒各业务部门的实际需求，立足于综合卡口系统的现状和未来的发展趋势，提供可供实战的应用功能，使之真正成为公安管理部门的有力武器。同时系统具有完善的运行管理功能保障，并能与其他系统进行数据共享。本次系统建设将城区出入口、城市主干道、收费站、大型企事业园区出入口等路段监控纳入到一个完善的城市治安体系中，通过控制中心对数据进行高效管理和合理业务应用，达到提高城市治安管理水平和交通管理水平的建设目标：1、在城区出入口、城市主干道、收费站、大型企事业园区出入口设置高清监控卡点，实现对重点部位7*24小时全天候监控覆盖，全面记录各断面的通行车辆情况；2、获取监控点位全面的、实时的路况和车辆信息，通过前端智能化应用提取出过往车辆的车牌号码、车身颜色和车型等特征，获取有用的道路监控信息，为交通指挥调度提供数据支持；3、应用智能研判技术，降低监控人员的工作强度，缩减报警响应时间。将前端采集的特征数据与布控数据库中的数据进行比对分析，实现联网布控报警等功能。对系统数据进行深入分析与挖掘，实现行车轨迹显示、跟车关联性分析、假/套牌车辆分析等功能，为刑侦破案提供有力支持；4、促进城市治安管理防控体系的建设与发展，整体推动城市综合管理信息化的进程。系统整体设计基于分布式集中管理策略，通过多层次立体式结构，强化上级部门的管理职能、突出业务部门的应用职能，做到全网资源的统一管理。系统采用200万、300万、500万高清摄像单元，从实战业务出发选择高清晰、全网络化的产品，完全满足实战业务的整体设计思路。最终达到系统高清晰、数字化、智能化、易管理、易回溯的要求。2.1.1. 全方面定位的选择在贯彻“大公安”的思想指导下，通过结合应用高清卡口图片+高清视频的方式实现全方面的功能和性能。系统利用高清卡口捕获高、定位准确、高清晰和高识别的优点完成对每辆过往车进行记录；针对违章事件监测，利用高清视频覆盖范围高、使用灵活，高科技智能化分析的优点完成全天候的视频记录；利用管理平台的功能多样性，适用性的优点将卡口部分和视频部分进行联动关联，同步实现车辆记录、测速、违章事件判定、传输、存储，管理及上下级平台对接等功能于一体的全方面大公安系统。2.1.2. 高可靠捕获的选择系统选用业内最受欢迎的视频检测方式，检测算法对所有通过检测区的车辆进行检测，检测算法能同时基于车牌号码、动态图像补偿及车大灯等多项特征进行检测，而且在检测算法中针对各种环境干扰，添加了对应的过滤器，实时的保证对路口车辆的记录准确稳定。2.1.3. 高清晰分辨率选择系统高清卡口系统采用200万摄像单元，分辨率达1600*1200或1920*1080；300万摄像单元2048*1536；500万摄像单元2592*2048。图像的编码符合ISO/IEC 15444:2000的要求。记录的图片清晰看清车辆所有特征、车内驾驶座、副驾驶座上的物体和人脸的特征，驾驶人脸像捕获率90%，驾驶员人像可辨识率95%，还能看清车辆类型、车标、颜色和所载货物等。系统在保证拍摄物体清楚的同时，根据摄像机像素的不同和覆盖范围的不同，车辆车牌有效像素值在合适的范围内，以200万高清摄像单元为例，覆盖范围是1.5个车道时，车牌的有效像素点在110140个像素点的范围，保证了系统的车牌识别率。2.1.4. 稳定高效识别选择系统支持在前端摄像机内部嵌入识别软件进行识别，这种方式可大幅度降低中心服务器的运算负荷，缓解数据处理压力，同时还解决了中心识别软件出现故障后整个系统都无法识别的问题，具有单套设备独立运行能力。通过摄像机内高性能DSP设备，实现对大量数据的同步识别。车牌号码、车身颜色、车型总识别时间150ms；号牌识别准确率95%。同时对抓拍相机的光学部分进行专业的防尘设计，保证高稳定的识别率，防止在高清系统经常出现的因为一段时间没有清理灰尘而导致识别率下降。2.1.5. 存储高可靠性选择对于抓拍图片采用后端磁盘阵列存储为主，前端内嵌式存储eMMC为辅的冗余方案，其中每台前端自带的eMMC内嵌存储可以存储图片超过8万张。后端磁盘阵列支持RAID 0，1，5，6, 10，支持RAID容量在线动态扩展功能；支持硬盘在线热插拔，支持硬盘电源短路保护（5V，12V），支持系统启动时硬盘顺序加电，提供更全面的硬件保护手段；可选冗余热插拔电源，支持电源自动故障切换，并支持外接UPS，避免电源故障带来的系统异常。2.1.6. 集中管理模式选择系统根据用户业务管理模式的特点，采用集中式的管理方式。系统通过集中管理模式可对每个可独立运行的前端单元进行管理，平台既要能实现项目需求的功能，而且充分考虑标准化和拓展化，能顺利与上下级平台完成对接。针对不同的用户采用多种权限管理模式，不同的用户可以根据指定的权限对系统进行操作。2.2. 系统整体设计系统通过多层次立体式结构，把前端物理层、传输网络层、数据处理层和用户应用层有机结合起来，从单点应用、区域应用、区县级应用、地市级应用、乃至省级规模的大范围联网应用支持多级多域灵活部署。整体系统由前端信息采集子系统、网络通信子系统、中心管理平台子系统三部分组成。前端采集子系统完成检测判定、图像采集、图像处理、车牌识别、图像存储、事件检测和图像传送等功能；网络子系统完成将采集的信息传输到中心管理子系统的功能；管理子系统完成记录的查询、布控、统计、轨迹分析、视频关联、设备管理、数据的存储及共享、权限控制，日志审计和平台对接等功能。系统整体结构图如下所示：2.2.1. 前端采集子系统前端子系统主要由高清摄像机单元、补光单元和供电辅件等组成。系统完成记录车辆经过信息、机动车违章行为检测、违章图片抓拍、补光灯控制、违章记录本地储存、相关信息网络上传等任务。主要功能为信息采集和处理，采集并记录所有经过本断面的机动车、非机动车和行人的图片和数据信息，通过视频分析技术获取车辆的经过时间、地点、速度、车牌号码、车身颜色、车辆内部特征等信息，并完成图片信息识别、车辆速度检测、超速判别、数据缓存以及通过网络向中心管理平台传送数据等功能。对正常经过的车辆进行记录并且车牌识别，对违章事件进行检测，记录和报警、并与信息中心通讯。2.2.2. 网络通信子系统完成前端采集子系统与中心子系统之间的数据传输。将前端采集的各种数据、图片及视频流实时的传送给中心管理平台，满足系统对前端系统内的各种数据的调用和指令传送，操作人员通过平台软件对前端设备进行远程管理、状态监测及设备参数设置等。系统提供以太网口、SFP光口及EPON接口用以传输系统前端设备记录的违法车辆信息，可以采用数据专线、宽带网络及光纤网络等多种方式进行数据的传输，系统在设计时充分考虑灵活性和节约性，针对不同的现场应用选用不同的接入模式，大大的增加了系统的健壮性和节省了网络资源。2.2.3. 中心管理子系统中心子系统是整个系统的核心业务，是用户访问整个系统的窗口。主要由设备接入、数据存储、集中管理、平台对接和用户应用四大块组成。主要实现前端数据的接收与存储、设备的管理、数据的应用、各级平台之间的对接等功能。完成图片和数据信息的接收、处理及存储，实时显示系统中各设备的状态以及对系统的日常管理；根据实时车辆信息，进行数据的查询、黑名单比对、套牌车检测、行驶轨迹分析、跟车关联分析等业务处理，完成对车辆布控等实战功能，为业务分析提供参考依据。管理平台组网图如下:2.3. 系统功能设计2.3.1. 系统功能汇总功能项目描述车辆捕获功能高清记录功能自动偏振功能视频录像功能超速记录功能逆行判定功能智能补光功能车牌识别功能车身颜色识别车标识别功能视频分析功能前端存储功能断点续传功能远程管理功能玻璃去雾功能图片防篡改功能一体化设计功能视频接入功能图片视频融合数据查询功能布控报警功能流量统计功能系统报警功能轨迹跟踪功能关联分析功能套牌检测功能报警联动功能电子地图功能多级联网功能外籍车管理功能违法处理功能车辆限行功能绩效考核功能生命周期功能案件管理功能权限管理功能日志审计功能分级分域功能系统校时功能设备管理功能通讯管理功能安全管理功能性能管理功能系统维护功能2.3.2. 系统性能指标技术项参数指标记录像素200万像素，分辨率1600*1200；300万像素，分辨率2048*1536；500万像素，分辨率2592*2048；600万像素，分辨率 2758*2208；图片格式JPEG，符合ISO/IEC 15444:2000的要求视频检测捕获率95%可检测车速范围0180km/h视频测速相机内置视频测速功能驾驶员人像捕获捕获率90，可识别率95号牌识别率白天98%，夜间97%号牌识别准确率白天95%，夜间95%车身颜色识别率识别率70%防护等级IP66供电电压AC220V15%工作环境-4070，90%RH平均无故障连续运行时间MTBF60000H2.3.3. 关键技术分析1、高清晰记录车辆产品设计中，可以清晰拍摄最高时速为250公里/小时的违章车辆图片。要想拍摄到清晰的车辆的图像，必须做到：1、镜头对焦准确；2、消除拖尾现象；3、合理适当的补光；4、准确的车辆定位；5、高速触发拍摄；6、高清晰的摄像机；7、准确的曝光控制。2、“拖尾”现象分析摄像机快门设置不合理导致，摄像机的快门1/25秒至1/30,000秒，如果快门速度较慢（小于1/500秒）时，运动物体在像机快门动作（曝光）时的位移量会被记录下来，造成运动物体发生径向模糊的现象，即拖尾现象，一般解决方法是将快门速度提高至1/500秒以上固定即可。图像采集的采集方式不合理导致。普通PAL制式的摄像机扫描系统是采用隔行扫描方式，每秒钟快门打开50次，产生25帧图像，而每帧图像由奇数场和偶数场构成的。组成一帧图像的相邻两场图像的时间差约为20ms，以车速180公里/小时来计算，两场图像中的车辆会有1米的位移。在观看动态图像时，由于人视觉暂留现象，图像会很流畅。但如果以帧采集的方式获取图片，则会得到一幅由两场组合的图像，画面中的车辆会出现重影，即“拖尾”现象，显然是不可能清楚的。如果车辆在画面中横向移动，这个现象更加明显。由于我们采用的高清摄像机的扫描系统是采用逐行扫描方式扫描，其采集下来的图像真实分辨率最大是1600*1200像素，远远大于普通监控摄像机，使得车辆的细节更清晰。3、夜间补光分析一般卡口的安装地点均为无任何路灯的场合，即使选用超低照度的摄像机，也不能完全看清车辆和车牌，加上卡口系统拍摄的都是车头部分的图像，车辆的大灯对图像的有效性产生直接的影响，因此，有效的补光是解决夜间成像质量的关键。现主流应用采用闪光灯补光方式，由于拍摄高速运行车辆和抑制车头大灯对图像的影响，一般会采用高速快门的方式，瞬间曝光影响驾驶员的视线。本方案设计在传统模式基础上采用脉冲频闪的补光技术，既减小闪光灯能量损耗，也减少了光污染。同时系统可同步提供LED灯或红外灯补光方式，根据具体的环境和需求进行选择。4、强光逆光分析一般卡口均采用逆光补偿和强光抑制功能的摄像机来解决逆光和强光问题，但摄像机的逆光补偿和强光抑制功能的起做用需要较长的时间，卡口拍摄中由于车速较快，在摄像机还没来得及调整时车辆已经开过去了，这时拍摄的图像不是太黑就是太亮，对车牌识别造成困难。本方案首先从硬件结构上采用偏振镜技术，通过偏振镜将相应的偏振光过滤掉，同时可自动调节控制曝光的摄像机，每次拍摄一张图片时，软件会自动分析图像的亮度和车牌的亮度，当光亮度不合适时，主控机会自动调节摄像机的曝光量，使图像的亮度和对比度达到最佳，进而提高了全天候的车牌识别率。5、看清人脸分析在逆光或者强光的时，由太阳光线的影响，在车窗玻璃折射出偏振光，这部分偏振光对取清车内人脸信息产品特大的影响，要消除这部分偏振光就需要采用偏振镜等设备，一般厂家会采用24小时偏振的效果，殊不知偏振镜是把双刃剑，能在强光或逆光情况下将偏振光滤掉，同样也使整体图像的亮度下降，在外界环境光不足时，拍摄的效果也受影响，本方案采用可自动根据测光控制来驱动偏振镜的升降，在白天强光或逆光情况时，偏振镜自动下降，光学处理和图像处理通过偏振镜将偏振光过滤掉，在晚上时或者光线不足情况下，偏振镜自动升起，不影响图像整体的成像效果，从而保证了图像全天候的一致性。6、平台应用便捷、智能化系统支持区县级、地市级、乃至全省范围的数据信息资源共享，完成全网统一自动布控报警，车辆轨迹跟踪，刑侦破案原理数据挖掘，中心应急指挥调动综合警力办案等业务功能。以图形化方式展现各部件的运行状况，分别展示正常、异常、故障等多种状态信息，包括：高清摄像机单元、网络传输设备、平台服务器等，并在各部件单元发生故障时发出报警信息。3. 系统前端设计3.1. 前端工作原理系统前端主要由高清摄像机、补光单元和控制机箱组成。高清摄像机是本系统的核心部件。系统分别提供单、双车道卡口、三车道卡口的解决方案，前端传感器均采用TrueSense CCD。其中200万单车道方案分辨率为1600*1200，一台高清摄像机覆盖一个车道； 300万双车道分辨率为2048*1536，一台高清摄像机覆盖两个车道；500万三车道分辨率为2592*2048，一台高清摄像机覆盖三个车道。相机根据检测信号对过往车辆进行高清记录，独立完成车辆检测、图像采集、图像编码、图像处理、车牌识别、车身识别、视频检测、图片存储和图片传输的功能。在光线不足的情况下，每台相机配备1支补光灯对环境光进行补光。系统采用业内最受欢迎的视频检测作为检测方式。将视频检测算法运行在高性能的DSP处理器中，利用车牌、车灯、车型多项特征来保证高的捕获率，同时算法中添加必要的过滤器，对由环境光变化和其他动态物体干扰进行规避，全天候实时的对过往的车辆进行检测，系统利用高清视频摄像机对覆盖范围机动车道和非机动车道进行7*24小时的高清录像，前端系统实时的将图片和高清录像传送给后端的管理平台，通过平台的链接，最终实现对过往的数据进行视频+图片的记录。3.1.1. 区间测速原理在需要监测的区间段起点A与结束点B分别安装卡口系统，车辆经过连个点位时，采集单元会对车辆进行监测、抓拍并识别车牌，系统会自动根据每辆车通过测速点1、测速点2的时间差，计算每辆车的平均行驶速度，若平均速度值超过限速值，则该车辆在此区间一定存在过超速行驶情况。3.1.2. 视频检测原理视频检测原理基于背景重建和背景差来判定并捕获车牌或车灯图像帧，通过跟踪车牌号码、车灯信息和动态图片变化来判定是否有车辆经过，由于其本身容易受到外界环境的影响，还需在检测算法中添加相应的外界影响过滤器等。视频检测技术具有如下优势：1、施工安装便捷，无需破坏路面，后续维护方便；2、系统的灵活性高，可以延伸出多样功能；3、图片和视频流可同步利用。视频检测综合运用了车牌检测算法、车灯检测算反和车辆检测算法，系统首先采用车牌检测算法，在车辆到达触发线的时刻，若系统检测到图像中存在车牌，则触发抓拍，并进行车牌识别；对于无后车牌或后车牌遮挡的车辆，系统无法检测到车牌，此时将启用车辆检测算法，若运动对象与系统内建的车辆模型相匹配，则触发抓拍，并记录为无牌车辆。视频检测方式流程介绍如下：1、摄像机单元获取实时的视频流；2、利用背景差分算法检测运动前景。首先通过初始多帧视频图像的自学习建立一个背景模型，然后对当前帧图像与背景模型进行差分运算，消除背景的影响，从而获取运动目标的前景区域；3、根据背景差分运算中运动目标检测的结果，有选择性地更新背景模型，并保存背景模型；4、过滤噪声，并获取准确的车辆位置；5、运用时空信息、匹配和预测等算法，对车辆进行准确的跟踪，得到车辆对象的运动轨迹，并保存车辆对象的轨迹信息；6、判断车辆是否到达触发线位置，如是没有到达，则进行下一帧的检测，如果到达则发出触发信号。3.1.3. 线圈检测原理地感线圈是基于涡流传感器的工作原理，线圈中由车辆检测器提供一直产生着频率稳定的交变电磁场，当车辆经过线圈时，交变的电磁场会在车辆的金属底盘中产生涡流，而涡流电磁场又会反过来影响线圈中频率，车辆检测器就是根据线圈中变化的震荡频率来判断车辆经过信息，并给出开关量信号触发高清摄像机进行记录图像。系统用高速车辆检测器，检测器响应时间小于5ms能保证快速有效地触发。开关量输出采用光隔离输出，以避免触点式开关输出时的延时，大大地提高了测速和抓拍的准确度。普通车辆检测器的响应时间一般在20ms-40ms左右，不便用于高速触发测速的应用场合，会有触发延时和测速不准的现象。地感线圈检测技术具有如下优势：1、 抗干扰能力强，有效地解决了相邻车道之间的干扰，极大减少了误抓现象；2、 车辆检测器响应时间短，运算速度更快，检测精度更高；3、 车辆检测器受环境影响小，具有更高的工作稳定性。车辆通过线圈时，车辆检测器检测到车辆通过的信号，将抓拍信号发送给摄像机，摄像机根据两线圈间距和通过的时间差计算出车辆速度，并且同步启动摄像机进行抓拍，摄像机将抓拍到的图片通过网络传输至中心服务器。1、 当车辆进入线圈B时，车检器会检测到一个信号，车检器会将这个信号发送给高清摄像机，高清摄像机会记录这个时刻。2、 当车辆进入线圈A时，车检器同样会检测到一个信号，车检器会再次将这个信号发送给高清摄像机，高清摄像机会启动快门进行图像信息的采集，同时在车检器也会记录下这个时刻，利用进入两个线圈的时间差和线圈之间的距离，通过V=S/T就得出车辆在行驶过程中的速度值。3.1.4. 雷达检测原理雷达检测是根据多普勒原理：波是由频率及振幅所构成，无线电波在行进过程中，碰到物体时会反射，而且反射回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若物体朝着无线电波发射的方向前进，此时所反射回来的无线电波会被压缩，因此该电波的频率会随之增加；反之，若物体朝着远离无线电波方向行进，则反射回来的无线电波其频率会随之减小。根据此原理，由两个不同频率的差值，即可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射波和接收波的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。在使用雷达检测卡口时（如图），当车辆驶向卡口点位时，雷达反射波的频率会增加；当车辆驶离卡口点位时，车辆反射的雷达波频率会降低。雷达根据发射频率和接受频率的差异，判断检测区内是否有运动车辆进入，并计算出雷达发射频率和反射频率之间的频率变化差值，依据特定的比例关系，即可精确的计算出被测车辆的速度：fd=2/c（Kfov）其中v为目标运动速度；c为电磁波在空气中的传播速度，是一个常数；fo为雷达的发射频率，是一个已知量；K是单位换算系数为3.6/106；fd为测量到的运动目标引起的多普勒频率，其测量精度由石英晶体振荡器保证，最后将计算得到的速度值叠加到图片上。3.1.5. 前端工作原理对经过道路卡口的所有车辆进行抓拍，获得车辆图像，并自动实时地识别车牌字符，记录下车辆经过的时间、车型、车牌号、方向等数据；并全部汇入网络通讯子系统，通过光纤传输至交警中心管理平台。在监控车道划定两个环形虚拟线圈，当检测到监测区域有车辆通过时，DSP控制模块将对经过车辆进行抓拍。每条记录实时抓拍1张图片，图片够清晰辨别驾驶员的脸相特征、车牌号码、车身颜色、车型和机动车行驶过程的信息。当车辆行驶速度超过规定限速时，系统将抓拍2张图片，方便违法举证。控制模块将原始图片压缩成易于保存和传输的JPEG格式图片，图片中叠加抓拍地点、路口编号、拍摄时间、车速等数据，以保证信息的不可修改。在软件中用户可根据自身需求设置图片压缩率，将车辆信息添加到车辆记录数据库。同时全景监控球机自动记录路面状况、车辆全貌、装载情况等特征，通过通讯设备传输到中心存储。以上过程完成了路口单次抓拍的车辆检测、数据生成和数据存储。在实时记录通行车辆图像的同时，具备车辆号牌自动识别功能，能识别在我国道路上行驶的机动车号牌特征（号牌号码、号牌颜色、车标），设备设置布控缉查车辆号牌，当系统识别出来的车辆号牌结果符合条件时，将对嫌疑车辆现场报警和远程报警。3.2. 系统前端功能3.2.1. 车辆捕获功能系统采用视频检测方式对过往车辆进行检测记录，视频检测基于背景重建和背景差来判定并捕获车牌或车灯图像帧，通过跟踪车牌号码、车灯信息和动态图片变化来判定是否有车辆经过，同时检测算法中添加相应的外界干扰过滤器，对外界的干扰源，如树影，雨天，雪天等干扰进行过滤。3.2.2. 高清记录功能前端采集部分对过往车辆采集1张高清图片。图片能清晰反映路况信息、车辆特征信息，同时将车辆通过时间（精确到秒）、地点、路段信息、车速、限速信息、通行方向、车牌号码、车牌颜色，车身颜色及车标等信息叠加在图片上。在白天的模式下，通过测光控制单元，摄像机自动配备偏振镜设备和补光技术，确保在太阳强光、逆光和车辆前挡风玻璃镀膜等情况下，抓拍图片应能清楚地反映完整的车辆前部信息、牌照信息及前排司乘人员面部特征；在夜间或者光线不足的情况下，通过配备智能补光灯，能够在各种复杂环境（如：雨雾、弱光照、夜间，等）下拍摄出清晰图片。3.2.3. 视频录像功能系统在支持抓拍高分辨率图片的同时，能同步提供全天候24小时高清视频流。可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像，视频编码格式支持主流的H.264，录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹。3.2.4. 自动偏振功能系统具备测光控制功能，相机自带测光控制模块，控制偏振镜的升降及补光方式，可以根据环境光需要选