电子警务系统方案

电子警察系统方案

本电子警察系统方案是在某市交通管理中的地位越来越明髭，扩大建设规模的）规定口益

强烈的背景下进行的。为深入强化市区非现场执法力度而实行的本次电子警察系统，我们相

信我方就会给电子警察系统提供优质H勺技术服务。

一、电子警察系统目的

缓和警力局限性，可以防止产生警民矛盾，监督违章驾驶，监管违法行为等平常交

通管理工作，所产生经济和社会效益是明显的J。然而，伴随规范化、人性化执法理念的深入,

电子警察系统应当推行“一告知、二警告、三取证”模式来运作，其中〃一告知”是指公开告知

电子警察系统安装位置及功能；〃二警告”是指对违法者进行监测并警告；〃三取证”是指对不

听劝说的违法者进行违法取证并执法。采用视频检测技术，抓拍违章的大车、中巴、

小车及摩托车，产生多张可以清晰反应车辆违章过程的可作为惩罚根据H勺彩色照片及有关数

据，并将上述图像及文字数据传回后台服务器。

采用视频技术实时监视都市路口交通状况，对视频图像进行数字录像，采用光纤通

信技术将上述信号传回指挥中心。

采用视频检测技术，对各路口的车流量进行检测。整个系统应在-20"C-70℃工作环

境中，全天候24小时运行，并有良好的符合对应国标的防雷、防尘、防潮措施。

电子警察系统功能

1识别车辆牌照

系统可以自动处理牌照特写图片，并识别出车辆牌照信息、。原则的民用车牌照和军

车、警车等特殊牌照的中文、字母、数字、颜色等信息。

2抓拍并存储车辆图片

系统检测车辆,当车辆通过检测区H勺时候,系统可以精确地拍摄通过车辆的牌照特写

图片和车辆全景图片各一张。牌照特写图片清晰地反应了车辆牌照特性，可以用于机器识别

或人工识别牌照信息。车辆全景图片可以供人工识别车辆的车型、颜色等信息。

系统采用专用摄像机，可以在多种复杂环境（如：雨雾、强逆光、弱光照、强光照等）

下拍摄出清晰日勺图片。图片采用JPEG日勺格式存储在系统的1大容量存储设备上。

3测量车速

系统在一种车道上安装有前后两个地感线圈检测车辆，使用我企业自主开发卧J测检器

测量通过车辆H勺行驶速度和车辆长度。有助于提高测量数据的精度。测量的数据最终送给识

别工控机处理。

4实时报警

实时报警分为两种，一是超速报警；二是布控车辆报警，它们都依赖系统实时采

集的基础数据。

报警可以有两种方式，一是现场报警；二是将报警信息（时间、地点、牌照号、

速度、车型、图片、报警类型等）传播到远端进行处理，传播方式不限，详细报警方式可以

根据实际状况来确定。系统将所有H勺报警信息都保留到数据库中，供事后稽杳。

4.1超速报警

顾客可以根据实际状况在系统中设置速度限制，当测量U勺车辆行驶速度超过限

定速度的时候，系统可以实时发出警报，同步，该车辆的多种信息也被保留到数据库。

4.2布控车辆报警

系统中可以输入布控车辆（黑名单）的车牌号，车牌号中可以包括通配符。当

系统识别日勺车牌号符合布控车辆日勺特性时，系统会实时发出警报，同步，该车辆的多种信息

也被保留到数据库。

5车辆信息管理

通过卡口车辆I向多种信息（时间、地点、牌照、速度、车型、图片、报警信息等）都会

保留到数据库（图片以文献方式寄存，数据库中保留其文献名）中。同步，系统提供灵活、

以便的手段让顾客搜索、浏览车辆信息历史数据。

本系统可以独立运行，实现以上多种功能，也可以联网运行，实现信息共享和远程

国•—1*

指挥中心

服务器

\$\Q\$\Q\9\Q

21系统连接设备图

三、控制部分设计

系统设计充足考虑采用先进而成熟的技术、先进的体系构造、先进的软硬件选型，既保证明

用成熟，乂可以适应未来的业务发展和技术的更新规定。

1）系统应具有良好的可扩充性、可移植性和兼容性，充足考虑到了系统的J发展原

因，预留扩展接口。

2）系统功能全面、完善、安全、稳定而可靠。保证系统指挥中心管理部分、通信

网络部分和路口控制部分等一系列的设备和信息传播链路24小时不间断应用。不受天气变

化的影响（包括台风、暴雨和打雷等）。

3）捕捉率和有效率白天车辆号牌识别率应不不大于90乐号牌以别对的率应不不

大于85%；夜间车辆号牌识别率应不不大于85%,号牌识别对日勺率应不不大于75%。

3.2方案设计

路口控制系统构成及工作原理

路口控制系统由车辆检测、图片采集、数据处理和通讯四个模块构成。

1）车辆检测部分的功能是实时检测车辆的移动，并将有关信息传递给工控机，车

辆检测方式重要有环形线招检测、视频检测、红外、雷达以及激光检测等方式。

2）图片采集

假如有车辆通过，该模块将自动采集车辆图片；

3）数据处理该模块将自动识别车牌号码，并与黑名单进行比对，执行报警操作，

假如检测到超速违章，也会执行报警操作;

4)通讯模块

通讯模块负责建立路旁设备和中心设备的网络连接。

3.2.2设计要点和技术实现

系统R勺构成和工作流程可知，系统构造非常清晰，工作流程简朴。但假如可以满足客

户的需求，在方案设计和技术实现上需要做出全盘的周密考虑。

1)系统稳定性

系统柞定性是整个设计最为关键的部分。本系统规定可以24

小时全天候工作，可以承受多种恶劣天气日勺影响，平均无端障持续工作时间(MTBF)

超过2400小时。

纵观整个系统，最为关键也最为脆弱的是工控机。为保证工控机系统稳定可靠

进而提高系统H勺可靠性，我们采用了如下措施：

首先在本设计中工控机选用台湾研华工控主板。台湾研华在工控领域的声望在全球都

是屈指可数H勺，该企业的产品广泛地用于恶劣环境的工业控制领域，产品质量优秀；

合理分派计算机资源，保证系统资源有足够的冗余。由于视频采集大量花费系统

资源，我们的设计方案采用IntelP42.4G处理器，同步严格控制视频信号的输入量，保

证系统资源保持•定冗余,

每台工控机严格控制在4路视频信号以内。否则，超大数据量口勺处理将导致照片H勺

有效率大大下降，同步由于系统资源开销太大，将导致整个系统的不稳定。

采用外部看门狗技术。一般系统的设计为防止工控机死机,一般使用主板自带的J看门狗。

但根据以往的经验，电子警察系统由于有大量的I数据处理，硬盘长期使用后也许导致系统死

机。主板H勺看门狗将自动重新启动工控机，但由于硬盘整顿操作也许会需要较长时间，超过

看门狗的重启时间（一般不超过5分钟），将导致工控机不停重启无法恢复，最终导致系统

瓦解。

为处理这个问题，本设计中使用了我企业设计口勺中火控制器的外部看门狗功能。中央控

制器定期与工控机通讯，假如超过规定的时间，中央控制器将通过继电器控制主板的Resel

键，重启工控机。假如在规定的时间还是无法和工控机正常通讯，将再次重启工控机并延长

下一次重启日勺时间间隙。重启次数和时间间隙都可以自由设置。在实际应用中，该设计可以

大大减少对人工现场维护的需要；

采用成熟口勺供电和视频防雷技术。雷击是户外设备硬伤需口勺最直接原因。处理日勺措

施是认真地、对口勺的、可靠的接地施工，同步安装对应的电源防雷器。我司在珠海设计安装

了205套电子警察前端设备，没有一台由于雷击发生损失。

合理设计机箱。工控机的正常工作温度为0-60℃„而实际工作环境往往愈加恶劣。机

箱设计的合理性将直接影响整个系统口勺适应性。本设计使用的机箱具有防尘、防雨、防盗、

隔热和温度自动调整功能，内部温度超过40℃,风扇将自动打开，增进散热；温度低于5℃

时，加热模块开始加热。

2)车辆检测方式日勺选择

车辆检测方式重要有环形线圈检测、视频检测、红外、雷达以及激光检测等方式。

环形线圈检测器的重要特点是工作稳定、检测精度高，但线圈不可移动，假如路口改造

需要重新埋设线圈。但仍然是最常用时检测手段。视频检测是近年逐渐成熟H勺检测方式，重

要特点是安装以便，可以任意设置监测区域，便于调整。重要用于高速公路及都市迅速路的

交通流量采集。其他几种检测手段很少用于治安卡口系统的车辆检测。

根据中华人民共和国公共安全行业原则〈公路车辆智能监测记录系统通用技术条件〉的规

定：

当车速在40km/h<V车V120km/hH勺速度范围内，测速误差应在±6%之内；当车速在V车

*2()km/h范围时，测速误差应在±10%之内。

为了满足上述原则规定，我企业确定在治安卡口系统中采用线圈检测方式，重要原因是

线圈检测方式可以提供非常精确H勺速度测量，而视频检设备所提供H勺车速值的记录值相对可

靠，而对点速度H勺测量是达不到规定H勺。

本设计使用的车辆检测器是Athenex

四通道高速车辆检测器。该产品重要用于高速公路交通数据采集和都市交通控制自适应

系统的车辆采集，工业级设计，可以适应恶劣的工作环境。

该检测器口勺关键技术是高速数字处理，振荡频率高达50MHz,敏捷度在0.01%-1.28%之

间15级可调。四个通道高速切换轮番启振，杜绝相邻线圈串扰。响应时间极快，检测时间

低「6毫秒。极高的检测精度和极快依J反应时间将大大提高违章记录的有效性。

3）清晰拍摄高速行驶违章车辆的技术分析和技术实现

在拍摄高速行驶的车辆时，最轻易碰到两个问题。一是产生"拖尾”现象，车辆轮廓不清

晰，更无法辨别车牌；二是特写摄像机没有拍到车牌“拖尾”现象重要是如下原因导致的：

a）摄像机快门设置不合理，将快门速度提高至1/500秒即可；

b）图像采集的采集方式不合理。PAL制式的摄像机，每秒钟快门打开50次，产生

2帧图像，而每帧图像由奇数场和偶数场构成的。构成一帧图像日勺相邻两场图像B勺时间差约

为20ms,以车速150公里/小时来计算，两场图像中的车辆会有0.8米的位移。在观看动

态图像时，由于人脑的J迟滞反应，图像会很流畅。但假如以帧采集日勺方式获取图片，则会得

到一幅由两场组合口勺图像，画面中的车辆会出现重影一即“拖尾”现象，显然是不也许清晰

的。假如车辆在画面中横向移动，这个现象愈加明显.

因此，应当采用场采集的方式获取截图。

c）车辆检测器响应速度慢，图像采集卡同步速度慢，导致系统采集图片时，车牌部

分已经离开摄像机拍照区域，发生空拍，有时候发生的全景中的车辆和特写摄像机所拍车辆

不一致也是这种状况导致时。为了可以看清车牌，尤其是使用车牌识别软件自动识别车牌。

特写摄像机日勺有效景深•股不超过3米，否则车牌在画面中所占位置太小，无法识别。而有

些车辆检测器日勺响应时间超过40ms,采集卡的I同步采集时间到达50m,这样一种车速150公

里/小时日勺车辆通过线圈到系统可以拍到照片，车辆已经发生了超过3.6米的位移，离开了

特写摄像机的取景范围；当然尚有一种原因是车辆检测器发生误检。我们是这样实现清晰拍

摄高速行驶违章车辆依J：

a）我们H勺设计中使用1/500秒的快门速度，保证时速150公里如下的车辆可以正

常成像；

b）本设计选用的北京大恒H勺QP-300

四路高速图像采集卡。四路硬件独立采集，无切换延时，支持场采集。拍摄模式选用场

采集模式，由于摄像机间隔20nls产生一场图像，该设计方式最多产生20ms的延时；

c）采用Anthenex车辆检测器，响应时间低于6ms；检测精确，误检率低于1%；

综上所述,记入工控机系统延时，从车辆离开线圈到拍到图片，总延时不会超过30ms。

而150公里/小时日勺车辆位移约为1.5米，在摄像机口勺最佳拍摄点上。该车不也许离开特写

摄像机的监控范围，防止空拍；采用单场采集技术，不会产生“拖尾”，采集下来的图片自

动通过差分算法被还原，图像清晰。

4）夜间补光设备选型口勺技术分析及根据

治安卡口系统一般都安装在都市进出口，照明条件较差。由于我国各地车牌底色千差万

别，在实际工程中发现当采用红外灯具时对于某些底色为蓝底和白底的车牌夜间主线无法辨

别，因此为了提高夜间图像清晰度，一般需要加可见光照明装置，尤其是在彩色车辆牌照识

别时，假如没有足够的光源，图像识别率往往很低，当然假如照明过大，这对顾客来说电费

开支很大，对收费站和都方有路灯口勺段面不应加辅助照明。对于国道单车道一般选用200W

400W/220V的PHILIPS金卤灯一只，或三车道选用两套灯具，并由智能时间继电器控制开

关。上个世纪末，伴随白色LED发光二极管卧J发明，很快就应用到交通违章管理系统中用作

补光光源，它可以极大艮I提高夜间车牌拍照效果和逆光克制，到目前已经日臻成熟。LED灯

作为一种冷光源，有着诸多长处：

a）全光谱光源，对所有颜色均有良好的补光效果；

b）持续功率低，瞬间光强大；

c）光源不散射，对车牌反光材料有非常好的适应性；

d）瞬间可以到达最大光强，不需预热，

e）不需要单独安装，固定在车牌特写摄像机护罩内即可。

控制方式--般采用视频同步。前文提到过,PAL制式摄像机为了形成每秒25帧图像,

需要曝光50次。LED

灯控制电路可以采集到视频信号口勺同步头，每采集到一次同步信号，就发光一次，即

每秒钟频闪50次。通过调整相位差和发光时间，一宜保持频闪与快门同步，在摄像机快门

启动的时候恰到好处的补光，到达最佳效果。

LED灯不仅在夜间可以起到很好的补光作用,在白天摄像机逆光时，也能起到良好的

补光作用。

下面几幅图是LED补光后的实拍效果：由于车牌对LEI）灯的响应非常好，虽然环境灯

光很差，车身显得很黑，但车牌非常明亮清晰。

路口控制子系统构成及配置

序

号

名称

部件

名称

设备

CPU

板

P4主

底板

无源

内存

硬盘

主机

路口

1

卡

采集

图象

腾

检冽

车辆

伟嚅

中心控

软件

管理

抓出

机

摄像

彩色

镜头

全景

机

摄像

2

镜头

近景

一

防护罩

3

—

灯

LED

4

—

防雷器

5

—

器

防雷

视预

6

—

机箱

路口

7

—

岐架

摄^

8

—

软件

管理

中心

9

流程

工作

统的

子系

控制

路口

3.4

图片

特写

景和

拍全

1）抓

辆

将车

随时

制器

主控

器上，

主控制

信号到

出电平

器将输

辆检测

时，车

入线圈

车辆进

图片。

像机的

特写摄

像机和

全景摄

步采集

集卡同

视频采

机控制

，工控

工控机

递给

状态传

码

牌号

别车

动识

2）自

颜色，

和车牌

牌号码

识别车

内存中

自动在

软件将

牌识别

后，车

图片之

牌特写

获得车

,

报警

远程

地和

行当

即进

，立

有符合

，假如

行比对

名单进