试论机动车违章通行自动记录系统.doc

试论机动车违章通行自动记录系统机动车违章通行自动记录系统主要实现违章机动车的自动抓拍、违法数据的自动上传、车牌的自动识别、违法数据的分拣处理，卡口系统的实时自动拦截等功能。本文就来介绍该项技术，供读者参考。文/北京泰和中科科技有限公司（先写一段系统概括性的内容，如系统开发的原由、主要特色、具体内容等，让读者了解文章的整体内容）一、监控站端的构建1、监控站端选点及设备选择监控前端设备，安装在横跨公路的桥梁、龙门架或者道路中央隔离带的立杆上，以便对路面上的机动车超速违法行为进行全天全过程监视和数字图像记录。前端监控点的供电，就近获取220V不间断供电（可应用变压器）。监控设备硬件方面，由多普勒高精度道路测速专用雷达、高速公路监控专用摄像机（包括全景摄像机和近景摄像机）、网络通讯设备（GPRS路由器或CDMA1X路由器及相应网络适配器）、高性能工控机、过载/漏电和短路保护装置、防雷击保护装置、异常情况自动复位装置、独立通道的视频采集卡等构成，它们均放置在防护等级IP55，防雷等级2级的专用机柜内。监控站端采用中国移动的GPRS或中国联通的CDMA 1x无线通信网络，将前端捕捉的违法证据进行传输。所用工控机的性能稳定，寿命50000h。按每辆车至少存贮特征图像和全景图像各一张计算，其所用磁盘具备不少于120万辆车的图像存贮能力。当超出最大存储容量时，自动对车辆信息和图片进行循环覆盖。系统进线电源采用空气开关作为过载、漏电、短路保护装置。使用快速熔断器来保护内部电路，系统中所有的金属零部件均与保护接地端子连接，并保证各部件的接地连续性，保护接地端子与大地有效连接。系统使用避雷针与防雷接地作为防止雷击保护措施。系统整体电气性能（如绝缘、耐压、接触电阻、电磁抗干扰度等）按照公安部颁布的行业标准GA/T 497-2004公路车辆智能监测记录系统通用技术条件进行设计。若发现异常情况，自动复位装置能自动检测到系统故障，并自动恢复系统的正常工作。这一装置可使系统在断电后来电时，自动重启；网络通讯故障时，断网重播，系统运行异常时，重启系统。现场安装示意见图1。图1 现场安装图 2、监控站系统支持的通信设计方案通信设计的目的是为测速点采集的违法数据提供安全、稳定传输通道，并应满足一定的实时性要求。关于通信设计方案，主张本着“保证先进、够用为度、因地制宜、多网结合”的原则，在保证通信畅通的情况下尽量降低成本。下文所论证的各种通信设计方案，在实际应用时可考虑采用单独某一种方案，也可以选择多种方案进行有机组合。（1 ）GPRS或CDMA1x无线通信网络方式系统支持利用中国移动的GPRS或中国联通的CDMA 1x网络进行违法证据传输，由于高速公路上架设有线通信设备难度较大，因而一般多选用此种无线通信方式来实现数据传输。GPRS与CDMA1X两种网络都有各自的优势与不足，可以根据具体情况选择合适的无线通信方式。总体上来说，中国移动的GPRS覆盖范围广，资费较CDMA1X便宜，并有可能推出双模式上网方式，是目前相对较好的无线通信方式，但是有其低速度的缺点。中国联通基于CDMA 1X网络的无线通信方式，具有较高的速度，在技术上相比GPRS也有一定优势。鉴于两类网络的特点，如果对网络速度和稳定性要求比较高的话，选择CDMA 1X平台支持下的无线通信方式比较合适；而要是更多考虑通信成本以及覆盖区域的话，则可以选择中国移动的GPRS网络支持下的无线通信方式。实际应用中，可以根据测速点所处位置实测的信号强度灵活选择其中一种通信方式。（2 ）Mobitex窄带数据通信网络方式国内某些地区，如河北省全省范围内已建成了Mobitex窄带数据通信网，且在各高速公路沿线无盲区。该网络具有高效的频率利用（一个信道能以8K比特率的速度同时支持几百个用户，支持频率的复用）、确保信息的成功传送（系统使用先储存后发送的技术确保传输成功）、可靠的稳定性（传输结果的确认功能，完善的纠错技术以及其他系统功能确保了无误的传输。无线传输采用分组交换方式，用户总是保持在线，可随时收发信息）、可信赖的安全性（系统应用中可采用不同的编码技术，适用于高度机密和实时数据传输的行业）等特点，更重要的是采用该网络的通信成本低廉。（3 ）基于光纤的通信方式光纤通信具有信息传输量大、无电磁干扰、传输损失小、传输频带宽等显著优点，但也同时存在施工工程量大、建设周期长、一次性成本投入非常高、分路耦合不方便等固有的缺点。在建设资金允许的情况下，可考虑全部或部分路段采用此种通信方式。（4）基于微波的通信方式利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，因此是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段，K频段的应用尚在开发之中。由于微波的频率高，波长又较短，在空中的传播特性与光波相近，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。一般说来，由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。这种通信方式，也称为微波中继通信或称微波接力通信。长距离微波通信干线，可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。然而当微波应用于超速监控数据传输中时，因每个发射天线必须设在测速监控点附近，会受到所在位置的地形地势限制（如山体、树林、楼房等），有时无法选择有利于通信的地形，有时甚至基本无法以此种方式进行通信。因此，微波通信应仅作为一种可选的通信方式，在对具体地形查勘之后再进行选用。（5）基于ADSL的通信方式ADSL（AsymmetricalDigitalSubscriberLine，非对称数字用户环路）是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术，成为继Modem、ISDN之后的又一种全新的、更快捷、更高效的接入方式。ADSL这种方案的最大特点是不用改造信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，只要配上专用的Modem即可实现数据高速传输，其有效的传输距离在35公里，距离愈远，速度愈慢。ADSL支持上行速率640kbps到1Mbps、下行速率1Mbps到8Mbps。这种带宽完全能够满足系统的需求，而且价格又相对较低，如果有条件提供ADSL宽带接入的话，尽量选择这种接入方式。二、数据接收端服务器系统1、中心服务器的构建中心服务器应具有724h连续工作能力，专门的双电源及散热设计及有24h后备供电能力的不间断电源与之配套，采用双高速海量硬盘组成RAID 0+1阵列，保证读写的高速度与数据安全性。基于对网络操作系统的合理配置与设计的保密安全套件，建立最彻底、最可靠的安全防护机制，可有效杜绝病毒、木马与黑客攻击等安全隐患，最大限度地保证服务器长期无故障运行，这也是整个系统平稳运行的重要环节。采用国际领先的具有海量数据管理能力的Oracle 9I数据库，利用电信、金融等行业所采用的先进技术完成数据库架构，并利用专门设计的数据备份工具，定期自动完成数据本地备份或异地备份，保证数据管理的高效与安全。中心服务器还具有与卡口服务器数据，自动同步的功能，频度为每记录都同步一次，同步时间仅为秒级，保证在中心网络访问出现故障时，卡口服务器可瞬间升级，独立完成所辖路段的数据接收管理与执法工作。当中心通信恢复时，自动将数据上传至中心处理，并将处理权限交还中心。2、中心服务器的应用软件机动车通行自动记录服务器系统，在超速管理中心服务器上应用，接收由多个监控现场工控机上发来的通过的车辆信息，作车辆图像的同一性认定，计算车辆的平均速度。如平均速度或瞬时速度超过了规定速度的范围，将超速车辆的图片发送给相关的卡口工作站、在线管理工作站和执法站，并接收由卡口、执法、管理、查询等工作站发来的请求，进行相关应答，实现对车辆信息的确认、删除、处罚、管理等项操作。为保证同一辆机动车在当日同一路段上的超速违法行为不会被多次处罚，服务器软件对各辆车在各点的瞬时速度与各区段的平均速度进行综合比对，取其中的最大速度作为车辆的超速证据。中心服务器软件，还可对黑名单车辆向各卡口及移动工作站（利用车载微机、笔记本电脑通过GPRS或CDMA1X工作的工作站）下发布控信息，并可根据动态统计结果，以定时自动或被动查询方式向各工作站发布各路段车流量信息。机动车通行自动记录服务器系统运行环境为，Windows 2000 Server + MS SQL Server。三、卡口工作站系统1、工作原理卡口工作站工控机（兼服务器），接收由中心服务器下传的所辖路段的所有超速车辆的超速数据和特征图片，在中心服务器出现故障时，直接接收由监控站上传的超速车辆数据，建立数据库。工控机通过摄像机拍摄所有通过车辆的图片，与中心服务器数据库中超速数据作同一性比对，查询该车辆是否有未处罚的超速记录（包括其他路段的历史超速信息），如有则自动报警提示，在中心服务器故障时，在本机数据库中，查询该车辆在所辖路段是否有未处罚的超速记录，返回查询结果。根据查询结果，可对超速车辆进行现场执法或开具罚单、告知单等。卡口工作站在处理结束后，自动将执法结果上传至中心服务器。卡口工作站系统原理见图2。卡口工作站工作原理图2、工作站的构建卡口工作站设备，由高速公路监控专用摄像机（包括全景摄像机和近景摄像机）、网络通讯设备（路由器及网络适配器）、高性能工控机、过载漏电和短路保护装置、防雷击保护装置、异常情况自动复位装置、独立通道的视频采集卡等构成、并将它们放置在防护等级IP55，防雷等级2级的专用机柜内。卡口通信可采用ADSL或光纤接入。3、应用软件应用软件有：机动车通行自动记录卡口工作站系统，在卡口工作站工控机上使用；接收数据功能模块，可自动接收由中心服务器下传的所辖路段的所有超速车辆的超速数据和特征图片，在中心服务器出现故障时，直接接收由监控站上传的超速车辆数据，建立数据库；拍摄查询模块，工控机通过摄像机拍摄所有通过车辆的图片，与中心服务器数据库中超速数据作同一性比对，查询该车辆是否有未处罚的超速记录（包括其他路段的历史超速信息），如有则自动报警提示，在中心服务器故障时，在本机数据库中查询该车辆在所辖路段是否有未处罚的超速记录，返回查询结果；执法功能模块，可现场执法或开具罚单、告知单等，使驾驶员到银行缴费或去相应非现场处罚执法部门接受处罚。卡口工作站在处理结束后，自动将处理结果上传至中心服务器。四、管理工作站系统管理工作站系统在执行分拣、执法、管理、查询的计算机上使用，它通过GPRS或CDMA1X无线调制解调器或其他方式（如局域网、电话拨号或ADSL等）与超速管理中心服务器联接，可接收服务器发送来的实时超速车辆信息，也可对历史车辆进行管理。可对黑、红名单车辆进行设置，如遇黑名单车辆有报警功能。不同的工作站有不同的权限，可对超速车辆进行查询、分拣、管理和执法等操作。机动车通行自动记录管理工作站系统运行环境为Windows 98/Windows NT/Windows ME/Windows 2000/ Windows X，它可显示历史违法记录，实时接收最新违法记录，可显示超速车辆的超速地点、行驶车道、违法时间、车辆类型、车辆号牌、速度等违法信息。支持违法记录图片动画的连续播放，显示车辆超速行驶的过程，提供充足的执法依据。具体参见图3。图3 车牌识别图管理工作站系统功能如下：1、 黑名单车辆实时检测、报警黑名单数据由其它系统提供，本系统接受到的黑名单数据自动更新并下发。黑名单数据主要包括预期未年检、注销、转出、盗抢等级别不同的数据，监测设备自动识别所有通过检查站监测路段车辆的车牌号码、车标及其他信息，将车牌号码、车型等与黑名单数据库按优先级比对，比对成功后，按报警级别向授权用户报警，采用声音报警与提示报警相结合的方式。2 、黑名单车辆信息管理授权用户接到肇事、逃逸、盗抢等报警信息后，实时更新主中心黑名单数据库，并自动更新各分局分中心、各检查站黑名单数据库，系统设置此部分信息与所有通过车辆牌照信息优先比对；民警对黑名单车辆处理完毕后，操作员对该记录作相应标记并记录操作员信息自动发送到主中心；系统能对信息分类统计。2、 远郊公路流量检测、高速公路流量监测为网络内授权用户提供交通流量统计信息。提供按时间、地点等分类统计查询、按时间段比对查询等功能，并能以图形、图表方式显示、打印。3、 历史数据管理提供按照车牌号码、时间、地点检索所通过车辆历史记录，数据存储在主中心磁盘阵列中。提供导出和删除数据的应用界面，授权用户具备数据导出和删除权限。4、 超速违章监测对通过监测断面所有车辆进行速度监测(只监测同方向机动车)，主中心接收所有监测信息，对超过设定限速值的车辆进行筛选，自动生成违章记录（时间、地点、车牌号、违章类型、违章图片等），传输到指定系统。5、 嫌疑车辆甄别比对除了黑名单比对外，由于本系统中提供了对车型、车标、颜色的自动识别，本系统还可以通过将监测数据与车档库的数据比对甄别，检索嫌疑车辆并报警。6、 外地车辆违章比对在北京由于外地车辆很多，对于交通管理上来讲很多外地车辆在北京违章后有很多是非现场违章，对于目前的状况是，由于全国没有联网，很多非现场执法都得不到进一步处理，执法中存在着较大的漏洞。在本系统中，可以通过获