机动车超速自动检测系统方案.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除机动车超速自动检测系统2.1 概述2.1.1 系统简述多年以来，超速行驶一直是导致交通事故的主要原因之一。由于车速快，司机对路面情况、前方车辆、行人等各种情况的反应时间短，同时由于车速快导致发生紧急情况时制动距离长，轻者造成“追尾”，车辆受到损坏，重者导致人身伤亡，为社会和家庭带来很大损失。据统计，交通事故中约有10是由于超速而引起的。因此，必须采取有效手段，严肃治理违法超速行驶现象，使司机严格按道路限速规定要求行驶，减少由于超速引起的交通事故与违法现象。为了保证车辆安全行驶，我公司研制开发了KB51系列电子警察系列产品，包括闯红灯、超速、逆行、变线、不按车道行驶等多个类型。2.1.2 设计依据1) GB1002-1996家用和类似用途单相插头插座型式、基本参数和尺寸2) GB2099.1-1996家用和类似用途插头插座第一部分：通用要求3) GB4785-84汽车及挂车外部照明和信号装置的数量、位置和光色4) GB4798.1-86电工电子产品应用环境条件贮存5) GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范6) GB6587.1-86电子测量环境试验仪器总纲7) GB6593-86电子测量仪器质量检验规则8) GB9969.1-1998工业产品使用说明书总则9) GB11463-89电子测量仪器可靠性试验10) GB/T11798-89机动车安全检测设备11) GA36-92中华人民共和国机动车号牌12) GA308-2001安防系统工程验收规范13) GA297-2001机动车测速仪通用技术条件14) JCJ/T16-92民用建筑电器设计规范15) JT/T367-1997公路照明技术条件16) 工业企业通讯接地设计规范17) 建筑物防雷设计规范18) 中华人民共和国道路交通管理条例（1988年3月9日国务院发布）2.2 系统总体结构及工作原理2.2.1 系统总体架构系统的安装示意图如下：图2-1 系统安装示意图本方案设计的电子监测系统在结构上主要分成室外违章信息采集终端控制器）、中心管理系统（车辆违章信息管理系统）和二者之间信息的桥梁数据通讯(可选)三部分构成。路口控制器分别安装在需要监测的指定路段，即科技六路东段1处，选用动态性能极佳的高速图像采集系统，主要是根据特定的逻辑判断监测车道上车辆的行为是否违章，在确定违章后，完成违章图象抓拍取证工作，同时生成该违章记录的相关信息（日期、时间、地点、违章类型、车速等），将违章图像记录进行牌照自动识别（包括汉字、字母、数字、颜色的识别）、压缩，并将这些信息自动传送到中心服务器(通讯方式)或保存到本地活动硬盘中。每台路口控制器控制一个路段的12个方向，共可监控四条车道。系统的组成结构图如下：图2-2 系统结构图本系统主要由路段测速、通信网络、中心管理三部分组成。描述如下：- 路段测速部分：路段测速部分将现场取证的违法信息通过通信网络上传到指挥中心的电子警察系统内/外网应用服务器；- 通信部分：测速抓拍系统从路段到指挥中心之间采用光纤传输、无线通信网络。路段控制机通过光端机与指挥中心之间实现一对一的光纤连接，完成数据的传输，或者是通过无线通信网络直接从路段控制机把数据传输到指挥中心；- 中心管理部分：电子警察系统内网应用服务器通过网闸的文件传输通道读取电子警察子系统外网应用服务器的违法信息进行合并、校对后存放在共享文件夹，为电子警察管理系统违法处理提供违法信息。特别说明：超速抓拍系统是属于电子警察的一种形式，因此系统所抓拍的违法数据均上传到电子警察的应用服务器中，再进行处理。2.2.2 系统工作原理超速自动检测抓拍原理如下：采用线圈检测技术对超出道路限速的车辆进行检测判定。当车辆行驶时，按次序通过线圈1、2、3，设备根据线圈感应计算出车辆经过每个线圈的用时，除以线圈的间距即得出其速度。当确认车速超过限速时，系统立即触发高速图像采集卡工作，全景CCD摄像机采集超速车辆的全景，反映出违章车辆的车型、颜色。与此同时, 牌照摄像机在CCD脉冲光源的辅助补光（肉眼几乎不可察觉）作用下采集违章车辆的牌照，采集来的牌照特写原始图像送牌照自动识别模块分析并解读出车辆牌照，此后系统将图像压缩，并在其下方以相同格式粘贴上超速地点、车道编号、时间、车速等相关信息，最后将图片存入指定路径，将违章信息添加的违章记录数据库，以上过程完成了单次超速行为的检测、数据生成和数据存储。本系统对每辆经过检测区的车辆，拍摄出全景和牌照特写图像，做到既反映整个车身特征，又可清晰识别车辆牌照的效果。2.3 设备选型2.3.1 检测单元检测单元主要完成对路段上行使的超速违法处理的检测并触发抓拍单元完成对违法车辆的记录，本方案采用线圈进行超速检测。下表为各种检测方式的比较。检测方式检测原理可测交通变量优点缺点地感线圈式磁感应原理交通量， 道路使用率， 速度， 静止车流长度技术成熟，检测精确度高需开挖路面，安装和维护困难视频图像识别交通量， 道路使用率， 速度、静止车流长度，车型、密度、 行驶路线及影像数据安装方便，维护成本较低前期投入大超声波反射超声波交通量， 道路使用率， 速度、车型、车距安装和维护方便受外界环境因素影响较大激光车体阻断光路交通量， 道路使用率， 速度、车距检测精度高价格较高，对人眼有伤害微波雷达式反射微波交通量， 道路使用率， 速度、车型， 车距， 车流长度直接检测车速对违章行为过程性的检测实现较困难2.3.2 抓拍单元伴随电子技术的发展，拍摄装置也在不断发展中，这类装置分为照相机和摄像机两类。下表为拍摄装置的发展方向及比较。拍摄装置优 点缺 点照相机光学相机 早期产品 清晰度高 性能稳定 操作繁琐，需不断更换胶卷 后期使用成本高、实时性差 属于淘汰产品数码相机 适用于人工流动拍摄 图像下载方便 图像清晰 实时性差、连拍续传能力差 环境适应能力差 图像的法律有效性收到质疑 摄像机 输出视频信号，直接可以看到路面交通的实际状况 性能稳定，图像传输方便 检测技术先进 信息量庞大 分辨率低 成本较高经过分析需求，结合不断出现的新技术，建议确定摄像机为唯一可选的拍摄装置。2.4 系统功能特点采用我公司KB51系列电子警察系统用于超速抓拍，其功能特点如下：（1）路段设备可以全天候工作，不间断监测和记录车辆违章情况；（2）实现超速违章车辆的自动抓拍；（3）对每个超速违章记录抓拍二幅反映违章场景的全景图像和一张牌照特写（合为一张），抓拍的图片可清晰反应违章车辆的号牌、车身颜色、违章地点、违章时间、违章车速等；（4）通过交换可插拔硬盘的方式获得前端采集的数据，数据格式能与交警大队现有管理软件兼容；（5）根据发展需要，系统可扩展到二个方向，四个车道；（6）采用三线圈检测技术方式，避免路面的各种干扰，确保抓拍有效率，自主开发制造灵敏度可调的环形线圈检测器，可检测摩托车和机动车；（7）采用JPEG图像压缩方式，压缩比从30%100%可调，压缩比85%时单记录（图像和相关信息）文件小于40K，完全保证图像的实时传输；（8）内置车牌自动识别，识别号牌，自动生成违章号牌库，供违章处理操作员进一步确认；（9）采用自主专利技术全色LED同步脉冲照明，夜间不使用可见辅助灯光，不影响正常驾驶；（10）可与拦截站点和中心服务器实时通讯，将违章信息（违章图像和相关信息：违章时间/车速/牌照/地点/违章类型等数据，并与相应车辆图像一一对应）及时传至处理；（11）使用以太网方式通讯，并支持异步串行接口、PSTN等通讯方式，根据不同的通讯方式支持定时定时通讯、人工启动和实时传输；（12）中央控制模块自动跟踪硬盘容量，在系统容量不足时自动覆盖最前面的记录信息；（13）具有车牌识别、参数设置、远程维护、黑名单管理、实时超速报警、实时牌照报警等功能。2.5 系统主要设备参数及技术指标2.5.1 工业控制计算机 采用研华科技PAC系列42H工控机，主要技术指标如下：（1）处理器：支持Intel Socket478 P4 CPU可达2.0GHZ；（2）硬盘：80G高速硬盘；（3）系统芯片集：Intel 845D芯片组；（4）系统内存：三条DIMM槽，最大支持100/133MHZ SDRAM达3GB；（5）前端总线频率：400MHZ；（6）显示：集成GeForce2M400显示芯片，自带32M显存，支持CRT 16001200，32bit真彩，85HZ刷新率；（7）网络接口：集成一个INTEL82562ET 10/100Base-T以太网控制器，RJ-45接口；（8）IDE接口：两个增强型IDE接口，ATA33/66/100传输模式，最多支持四个IDE设备；（9）看门狗功能:提供四级可设置看门狗保护；（10）硬件监控：监测电压、温度、风扇转速；（11）固态存储器：支持一个DiskOnChip 2000电子盘，可达288MB；（12）多I/O接口：2个FDD接口、四个USB、一个并口、两个RS-232、（13）一个IrDA红外接口；PS/2接口：提供PS/2键盘/鼠标接口（14）采用软硬件相结合的方式进行违章检测；（15）可有效滤除行人、非机动车、阴影等因素的干扰；（16）照片的有效率：97%；照片正确率：92%；（17）对于违章闯红灯车辆，系统每次共提取三张视频图片，违章车辆信息具有车型、车身颜色、车辆号牌及颜色等要素；（18）可连续记录20万辆以上的机动车违章数据；（19）以MPEG4格式的压缩方式，对路口图像进行长达72小时实时录像，并通过传输线和移动硬盘上传；（20）通过路口的车辆进行统计，进行车型判断、流量的检测等，并生成多种统计图形和报表；电气参数：（21）支持TCP/IP协议和PPP协议，可根据需要实现联网检测或单点检测；（22）视频制式：NTSC/PAL；（23）视频输入：75非平衡， 1.0VP-P； （24）连接形式：BNC；2.5.2 图像采集卡图像采集卡采用MicroView (微视) Levin RGB20采集卡，可采集标准/非标准RGB分量摄像机和信号源，或是三个统一同步黑白视频源。图像数据以Scatter/Gather DMA方式实时采集到主机内存，传输时100%不占用CPU时间。性能特点: Levin RGB10性能指标如下： 1.可实时采集、显示RGB分量式视频信号，或单路黑白视频信号 2.三路8位A/D。3.分辨率最大可达 76857684 3.RGB三路输入的亮度和对比度可独立调节 4.可采集单场、单帧、间隔帧、连续帧序列采集，精确到场 5.支持任意形状的图像采集,支持裁剪与比例压缩模式。 6.提供控制接口：2路TTL输入（可接外触发） Levin_RGB20具有RGB10全部功能可采集标准/非标准视频信号。同时具有如下特点： 1.可采集80060032位60Hz的VGA图像 2.点频可达5MHz-40MHz 3.软件支持: 支持Windows98/2000/NT/linux及DOS等操作系统4.应用领域: 适用于高精度、高分辨率RGB彩色图像的采集、立体视觉分析等场合。2.5.3 摄像机监测摄像机采用三星SCC-4201P低照度彩色摄像机。此摄像机为480 线，0.4Lux低照度，50dB信噪比，超级动态CCD、具有防强光功能的彩色摄像机，其性能稳定。适合于在公路上长时间工作。安装高度距地面68米。其主要作用是向主控制机提供全景图像。使主控计算机根据图像计算出目标车辆运动轨迹。防护罩采用Y4718SK，此防护罩密封性好，防雨，遮阳，具有自动加温和自动通风装置。能保证摄像机在公路环境正常工作，且外观漂亮大方。防护等级符合IP55标准。第3节 机动车越黄线自动检测系统3.1 项目概述根据公安部加强公安交通管理科技工作的意见中要推广使用电子警察,加大对闯红灯、压黄线等违章行为的监控力度的精神, 西安高新技术产业开发区拟在高新二路北段1处安装机动车压黄线自动监测记录系统（电子警察），使其有效地扼制驾驶员压黄线的违规行为，减少交通事故的发生，使交通管理向着现代化、科学化的方向迈进一大步。3.2 系统构成机动车辆越黄线自动监测记录系统由指挥中心局域网络、前端设备、信息传输三大部分组成。系统构成图如下：3.2.1 中心控制室局域网 支队已建网。3.2.2 系统前端设备机动车辆越黄线自动监测记录系统前端设备由车辆违章检测、车辆违章抓拍、视频检测处理三部分组成。3.2.2.1 违章车辆检测由一台高清晰度低照度的彩色或黑白工业摄像机、高放大倍数高精度镜头、室外全天候防护罩等组成 。前述设备安装在所要检测的设有黄线的路段的上方七米处，主要任务是为计算机提供一个大区域的越黄线违章车辆的全景图像信息。3.2.2.2 违章车辆抓拍由一至三台高清晰低照度的彩色工业摄像机（视用户对检测路段的具体距离而定）、一至三个高精度三可变镜头、室外全天候防护罩等组成。它并排安装在所要检测的设有黄线的路段的正上方或侧上方，主要任务是为计算机提供各自监测区域违章车辆的车牌图像信息(包括车辆)。3.2.2.3 视频检测处理由高可靠的工业控制图像处理计算机、交通专用机箱、视频采集卡、控制驱动卡等组成。主要任务是采用视频识别技术,通过一种较为复杂的算法,检测、处理、记录下违章车辆的各种信息并通过公用传输网络上传指挥中心计算机。提供违章罚款依据。3.3 系统特点智能化的虚拟线圈加车牌特征检测技术,可以有效地排除各种非机动车辆对捕捉的影响；车牌特征识别与车灯光抑制技术相结合，可以有效地剔除夜间灯光干扰，减少夜间灯光干扰带来的误拍现象；先进的算法可以避免一辆车贯穿黄线时多次被抓拍的情况；感应灵敏度可调，可以减少误抓拍现象；采用了车辆阴影干扰抑制技术；宽阔的视频窗口可实现双向违章车辆的抓拍。3.4 系统功能越黄线自动监测记录系统具有以下主要功能：3.4.1 室外设备1) 机动车越黄线自动监测记录系统使用CCD低照度彩色摄像机拍摄交通违章车辆照片，采用视频检测技术，有效抓拍距离45米内检测违章车辆，并能有效地排除行人、自行车以及其它非检测车道上过往机动车的干扰。2) 机动车越黄线自动监测记录系统在检测到违章车辆的同时，能在1秒内连续拍摄三张以上能够清晰的反映车辆违章过程、车牌号码的照片，同时记录拍摄的日期、时间、地点、方向。3) 一台机动车越黄线自动监测记录系统的主机可控制4个摄像机工作,同时监控黄线两侧车辆违章情况,拍摄包括违章车辆、单黄线、双黄线在内的照片和45米有效监控范围的违章全景照片。4) 机动车越黄线自动监测记录系统的主机可实时同步或定时向室内主机传送违章图片。5) 机动车越黄线自动监测记录系统主机具有标准视频、标准VGA信号、标准键盘和鼠标接口，可使维护人员利用此接口联接便携式视频监示器（或VGA监示器）键盘、鼠标，以便于调试、安装、维护机动车越黄线自动监测记录设备。6) 机动车越黄线自动监测记录系统主机具有工作状态显示屏（液晶）和显示翻页按钮,维护人员可操作显示翻页按钮依次显示当前主机工作状态数据。主机工作状态数据包括当前日期和时间、主机IP地址、安装地名称编号、起止工作时段、主机故障类型等等。上述各类工作状态数据均可在安装地点现场使用外接键盘修改。7) 机动车越黄线自动监测记录系统的主机具有设备自检功能按钮，当维护人员按下该按钮时，主机可自动检测和记录主机工作时段、摄像机、视频检测器、内存条、主机硬盘、视频接口、VGA接口、键盘接口和通讯接口的数量和工作状态，并在工作状态显示屏上依次显示上述的检测结果。检测结果必须同时记录在主机硬盘指定目录之中。机动车越黄线自动监测记录系统的主机的自检功能按钮，可由维护工作人员通过室内信息收集工作站用通讯网络远程触发。机动车越黄线自动监测记录系统的主机具有支持热插拨的USB接口（用于接活动硬盘）和主机信息复制按钮，可使维护人员利用此接口方便地将主机硬盘中记录的交通违章信息（含图像信息）、主机自检信息复制到活动硬盘之中，信息复制操作结束时，主机应有声光提示标明复制操作是否正常完成。8) 室外机动车越黄线自动监测记录设备可全天候连续稳定工作。9) 室外机动车越黄线自动监测记录设备设计合理，便于调试、安装和维护。10) 室外机柜使用寿命在五年以上，所有锁具可由一把钥匙打开。设置活动隔板，便于增添设备。机柜应具备在各种气候环境下的防尘防水的性能，机柜内安装两个轴流风机，暑天给设备降温。配电板上设电源闸刀、市电电源插座、稳压电源插座，利用外单位电源，安装有电度表。机柜加设地线，接地电阻小于。11) 摄像机杆选用金属杆，八棱杆形，内外热浸镀锌，能承受12级风，并能有效防止摄像机横杆的抖动。摄像机杆安装有地线，接地电阻小于5 。3.4.2 室内设备(支队现有设备)3.5 技术参数机动车越黄线自动检测系统主要技术指标如下：a.工作温度： -20-+65b.环境湿度： 40%-95%c.最低照度： 0.01 LUX (黑白)，0.05 LUX（彩色）d.工作电压：110VAC-400VACe.可靠性（平均无故障时间）4400小时f在正常车速5120km/h情况下，系统违章车辆捕获率90%；拍摄照片成功率90%（拍摄的有效照片与全部拍摄照片之比）。有效照片是指，图像中有关（车牌、车型、车色）信息清晰，无行人、非机动车辆干扰的照片。g.图像灰度等级：8级h.清晰度：480线i.每幅图像分辨率：768576j.每幅图像最大字节数 50KBk.车牌自动识别系统，在环境无雾，车牌挂放规范和无缺损（不含五类车）系统白天车辆识别结果与实际车牌有四位以上相符的车牌识别率应在80%以上，晚上车牌识别结果与实际车辆有四位以上相符合车牌识别率应在70%以上。l.系统可以与原有的后台交通违章管理系统兼容，做到无逢结m.系统根据各路段的情况选用符合招标文件基础设施和专用控制机柜。1） 摄像机a. 适用于道路交通监视。全景摄像机满足在不影响监测抓拍的同时可将道路实时视频传回西安市交通管理支队；b. 国际著名品牌，可全天候24小时监视的低照度彩色摄像机，采用15比特数字信号处理技术，CCD低照度彩色摄像机必须是分体式，1/2英寸以上的CCD。本系统选用的摄像机是同一型号和规格；c. 信噪比：50db（AGC关闭）；d. 在0.5Lux条件下保持400线以上的清晰度；e. 电子快门：1/501/10000秒；2) 监测主机a. 具有工作状态液晶显示屏和显示翻页按钮，维护人员可操作显示翻页按钮依次显示当前主机工作状态数据； b. 交通监测主机具有设备自检功能； c. 交通监测主机具有支持热插拨的USB2.0接口 ，可使维护人员利用此接口下载主机的记录数据 、信息复制操作结束时，主机有声光提示标明复制操作是否正常完成；d. 交通监测主机具有标准视频、标准VGA信号、标准键盘和鼠标接口，可使维护人员利用此接口联接便携式视频监示器（或VGA监示器）键盘、鼠标，以便于调试、安装、维护交通监测设备；e. 存储功能：机动车交通违法数据存储容量：可连续记录10万辆以上的机动车违法数据;f. 故障记录功能系统可将所产生的故障（如出现电源、无图像或照片、无数据、时钟、控制单元、通讯等故障）进行记录，通过网口与笔记本计算机相连，以便维护人员查询及维修等。g. 数据、记录传输及其它功能 越黄线自动监测系统具有对通过路段监测点的所有违法越线车辆进行全天候自动记录图像，通过系统记录的数字图片可以得到车辆的特征，图像自动记录监测器记录的图片存储于本地，本地存储系统的容量至少能够存储连续记录10万辆以上机动车图片（数据），并且能够通过提供的软硬件接口，采用电信数据线路、移动硬盘、笔记本计算机等将图像和记录的图片采集到支队控制室进行下载，同时保证指挥中心图像和图片的完整性、一致性和可靠性。在中心可以按照时间、地点、车号、车型、车速、行驶方向（分车道）等完成查询、检索、统计等功能要求。此外图像自动记录监测子系统具有记录系统开/关机、系统故障、系统运行情况、远程开关机（重启），自动上传实时历史记录等功能，并且提供完善的系统运行日志，便于维护和故障诊断。违法图片自动附加违法日期（年、月、日、时、分、秒）、违法地点，且全天候清晰可辩h. 图像分辨率：图像存储的原始分辨率为768*288； 图像观察的分辨率为768*576；i. 监测区域路面最小光照度：80%（检测到的违法机动车占检测区域里所有违法车辆的百分比）。2） 抓拍照片的有效率大于80%（机动车违法的照片占所有拍摄照