全功能電子警察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案研究

　　隨著城市現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，天津的機(jī)動(dòng)車(chē)輛呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在城市的道路交通中，違法超速、大貨車(chē)在禁行時(shí)間內(nèi)上路行駛、套牌車(chē)等黑名單車(chē)輛上路行駛等違法事件更是屢見(jiàn)不鮮;檢測(cè)各類(lèi)違法事件是公安機(jī)關(guān)維護(hù)交通秩序的一項(xiàng)重要工作。

　　目前的道路交通狀況日趨復(fù)雜化，交通事件多樣化以及交管部門(mén)對(duì)信息需求的不斷增加，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越龐大、設(shè)備越來(lái)越多。在某些重要的交通路段和路口，常常有幾臺(tái)甚至十幾臺(tái)攝像機(jī)同時(shí)工作，不僅影響了道路交通景觀，同時(shí)也給出行者造成了心理壓力。

　　從技術(shù)層面上分析，系統(tǒng)設(shè)備越多、使用效率越低、故障率相對(duì)較高，隨之而來(lái)的是后期投入的維護(hù)人力和維護(hù)費(fèi)用也就相對(duì)較多。同時(shí)重復(fù)性的立桿基礎(chǔ)、供電等方面的市政建設(shè)，即增加了投資也影響了城市景觀。

　　因此，研究全功能電子警察設(shè)備，不僅可以?xún)?yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且還充分挖掘系統(tǒng)硬件資源潛力，利用有限的資金發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　隨著城市路網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，各自為政的分系統(tǒng)建設(shè)，已經(jīng)不再適應(yīng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。建立多業(yè)務(wù)、多任務(wù)的綜合系統(tǒng)，精減前端設(shè)備，統(tǒng)一傳輸路由、統(tǒng)一管理平臺(tái)，是本次全功能電子警察系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目的核心任務(wù)。

　　總體而言，本文研究的全功能電子警察系統(tǒng)與目前一般交通檢測(cè)系統(tǒng)相比，主要具有以下的特點(diǎn)：

　　1) 擁有完備的綜合交通檢測(cè)功能，涵蓋了車(chē)牌識(shí)別、交通流數(shù)據(jù)檢測(cè)、車(chē)型精確區(qū)別、無(wú)牌車(chē)輛抓拍報(bào)警、車(chē)輛超速違法檢測(cè)記錄、黑名單比對(duì)報(bào)警和實(shí)時(shí)監(jiān)控七大主要功能。

　　2) 具有大場(chǎng)景視野，既能夠提供全場(chǎng)景的監(jiān)控與檢測(cè)，也能夠同時(shí)滿(mǎn)足違法取證與高精度車(chē)牌識(shí)別的要求。

　　3) 提供與環(huán)型線圈檢測(cè)器相同特性的激光觸點(diǎn)式信號(hào)，能夠極其準(zhǔn)確的檢測(cè)目標(biāo)車(chē)道的車(chē)輛，達(dá)到99%的捕獲率，這是傳統(tǒng)視頻檢測(cè)系統(tǒng)不具備的。

　　4) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)在軟硬件配置、底層數(shù)據(jù)格式和通訊接口與傳輸?shù)确矫媾c交管指揮中心的現(xiàn)有系統(tǒng)保持一致，因此接口方便，兼容性好。

　　5) 由于使用一套多功能檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了以前要多套不同系統(tǒng)來(lái)分別完成的功能，整個(gè)系統(tǒng)的成本大大降低，也提高了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

　　6) 擁有完全國(guó)產(chǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的圖像自適應(yīng)控制采集技術(shù)、高精度車(chē)牌識(shí)別技術(shù)、這些技術(shù)指標(biāo)在國(guó)際上均處于領(lǐng)先地位。

　　7) 具有完善的系統(tǒng)運(yùn)行狀況監(jiān)控與故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警功能，系統(tǒng)維護(hù)方便。

1、全智能電子警察系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

　　1.1實(shí)現(xiàn)貨車(chē)的準(zhǔn)確識(shí)別

　　采用超聲波交通檢測(cè)器，不受光線、氣候影響，能識(shí)別客貨車(chē)等9種車(chē)型。各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是質(zhì)量穩(wěn)定，性能可靠的超聲波檢測(cè)器,具有如下特點(diǎn)：

　　●　能更準(zhǔn)確地檢測(cè)流量、車(chē)型、車(chē)速、占有時(shí)間、車(chē)頭時(shí)距、堵車(chē)時(shí)間。

　　●　車(chē)型分辨更細(xì)，超聲波交通流檢測(cè)器對(duì)車(chē)型分辨率更高，能識(shí)別客貨車(chē)等9種車(chē)型，分別為：小客車(chē)、中客車(chē)、大客車(chē)、小貨車(chē)、中貨車(chē)、大貨車(chē)、特大貨車(chē)、集裝箱、拖掛車(chē)，綜合識(shí)別率≥93%。

　　●　采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸格式，比原來(lái)的ASCII碼數(shù)據(jù)格式大大降低了數(shù)據(jù)傳輸量，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蜕僬加猛ㄓ嵸Y源，更適合多點(diǎn)和無(wú)線傳輸?shù)男枰?/P>

　　●　單探頭檢測(cè)方式，即可保持原雙探頭檢測(cè)方式的檢測(cè)精度，而且由于減少了1個(gè)探頭，從而使安裝更簡(jiǎn)便、運(yùn)行更可靠、安裝費(fèi)用更低，同時(shí)減少了對(duì)城市景觀的影響。

　　1.2實(shí)現(xiàn)高清視頻技術(shù)應(yīng)用

　　隨著智能交通技術(shù)的發(fā)展和視頻檢測(cè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，“圖像”作為信息量最大，最直觀的信息源，在交通綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，有著舉足輕重的地位。圖像質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響整個(gè)系統(tǒng)的能力和運(yùn)行效率。

　　目前，在交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的攝像機(jī)，CCD總像素都只有40萬(wàn)像素左右，對(duì)于一些需要更高像素畫(huà)質(zhì)的場(chǎng)合，如：車(chē)流量較大，交通環(huán)境較為復(fù)雜的路段或路口，既要求攝像機(jī)能大范圍的監(jiān)控，又要求錄像回放中看清車(chē)輛的細(xì)節(jié)特征， 40萬(wàn)像素的圖像對(duì)于這樣的圖像處理明顯不夠的。同時(shí)多數(shù)COMS的高清攝像機(jī)夜間感光效果較差，且拍攝高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛要產(chǎn)生變形等劣勢(shì)，無(wú)法滿(mǎn)足電子警察全天候的需求。

　　超大靶面CCD高清攝像機(jī)的出現(xiàn)大大提高了攝像機(jī)圖像的分辨率，令圖像的細(xì)節(jié)更加清晰和細(xì)膩。高像素意味著大信息量，視線所及，細(xì)微之處一覽無(wú)遺。一般攝像機(jī)下無(wú)法清晰辨認(rèn)的車(chē)牌細(xì)節(jié)等無(wú)不纖毫畢現(xiàn)。

　　在全功能電子警察系統(tǒng)中，使用超大靶面CCD的200萬(wàn)像素高清視頻攝像機(jī)，將高清視頻技術(shù)應(yīng)用于電子警察領(lǐng)域，無(wú)疑是一次技術(shù)的創(chuàng)新。

　　1.3實(shí)現(xiàn)無(wú)后車(chē)牌車(chē)輛抓拍

　　由于電子警察系統(tǒng)日益增多，而電子警察多數(shù)拍攝車(chē)尾，所以很多車(chē)主采取不掛或者有意遮擋后車(chē)牌的方法以求逃避處罰。本系統(tǒng)針對(duì)此違法行為，在少量增加設(shè)備的前提下，實(shí)現(xiàn)了無(wú)后車(chē)牌抓拍功能。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

　　2.1最先進(jìn)的交通違法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前端核心技術(shù)：

　　“激光雷達(dá)”同步方式是指采用短距測(cè)距激光觸發(fā)加雷達(dá)測(cè)速，分別利用了兩種設(shè)備各自物理工作原理的先天優(yōu)勢(shì)：短距測(cè)距激光對(duì)車(chē)輛觸發(fā)極其準(zhǔn)確，不會(huì)受到干擾，而窄波的測(cè)速雷達(dá)由于是屬于多普勒效應(yīng)，測(cè)速精度極高。

　　同時(shí)激光觸發(fā)可以為超聲波檢測(cè)器精確引導(dǎo)所要檢測(cè)的車(chē)輛，使超聲波檢測(cè)器可以準(zhǔn)確判斷出目標(biāo)車(chē)輛的車(chē)型。

　　2.2先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)分析判定計(jì)算：

　　由于要抓拍無(wú)后車(chē)牌或者后車(chē)牌遮擋的車(chē)輛，就需要準(zhǔn)確判斷其為唯一的目標(biāo)車(chē)輛，所以需要的目標(biāo)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析判定，計(jì)算速度還需要極快，因?yàn)闀r(shí)速90KM的車(chē)輛每秒鐘的位移為25米，在不到10米的拍攝區(qū)域內(nèi)，留給計(jì)算判定的時(shí)間不足400毫秒，所以計(jì)算和判定的難度相當(dāng)大。所以采用由硬件支撐的DPS內(nèi)嵌算法。

3、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)可以根據(jù)配置不同構(gòu)成不同功能的集成處理單元，這些處理單元包括：闖紅燈監(jiān)測(cè)集成處理單元、超速監(jiān)測(cè)集成處理單元。HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)賦予交通違法綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的如下重要功能。

　　3.1車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別功能

　　●　系統(tǒng)能夠?qū)μ貙?xiě)圖片中牌照進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，識(shí)別內(nèi)容包括：

　　牌照類(lèi)型：

　　(1)02式個(gè)性化牌照(GA36.1-2001);

　　(2)現(xiàn)用92式牌照(GA36-92);

　　(3)軍車(chē)牌照;

　　(4)警車(chē)牌照;

　　(5)武警車(chē)牌照(新式);

　　(6)農(nóng)用車(chē)牌照;

　　在環(huán)境無(wú)霧、車(chē)牌掛放規(guī)范和無(wú)缺損且不含五小車(chē)輛情況下，系統(tǒng)車(chē)牌識(shí)別率應(yīng)符合GA497要求。

　　●　車(chē)型和顏色識(shí)別功能

　　系統(tǒng)可以分辨出大型和小型車(chē)輛和識(shí)別常見(jiàn)紅白藍(lán)黃黑五種車(chē)牌顏色。

　　3.2自動(dòng)報(bào)警功能

　　●　超速報(bào)警

　　1) 捕獲所有經(jīng)過(guò)監(jiān)控車(chē)道的車(chē)輛圖片，并自動(dòng)識(shí)別其車(chē)牌號(hào)碼，圖片信息包括：主機(jī)編號(hào)、具體地點(diǎn)、具體車(chē)道、行駛方向、車(chē)輛類(lèi)型、車(chē)牌顏色、車(chē)牌號(hào)碼、圖片序號(hào)等內(nèi)容。

　　2) 車(chē)輛圖像捕獲率大于99%，全天識(shí)別率>95%。

　　3) 系統(tǒng)采用窄波束雷達(dá)檢測(cè)，可精確計(jì)算車(chē)輛行駛速度并判斷是否超速，測(cè)速誤差-2%;

　　4) 當(dāng)有超速違法事件發(fā)生時(shí)，抓拍一張全景圖片和一張?zhí)貙?xiě)圖片組成一張圖片，圖片中應(yīng)可清楚的辨識(shí)路段信息、車(chē)輛行駛方向、限速標(biāo)志、車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)牌顏色、車(chē)身顏色、車(chē)型;

　　5) 圖片格式按公安部標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用JPEG格式;

　　6) 圖片信息包括：主機(jī)編號(hào)、違法地點(diǎn)、違法車(chē)道、車(chē)輛速度、行駛方向、違法時(shí)間、違法類(lèi)型、車(chē)牌號(hào)碼、圖片序號(hào)等內(nèi)容。

　　7) 圖片具有防止修改功能，保證違法圖片的原始性;

　　8) 能夠采集路口的交通信息，包括車(chē)流量、平均車(chē)速、平均車(chē)距、占有率等，具備流量檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)功能。

　　9) 系統(tǒng)具備可擴(kuò)充性、可移植性和兼容性，提供開(kāi)放接口;

　　10) 全景連續(xù)實(shí)時(shí)錄像，錄像文件格式為H.264。可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸，為后端提供視頻監(jiān)控;

　　11) 可設(shè)置參數(shù)包括：具體限速、錄像數(shù)據(jù)保存時(shí)間、圖片數(shù)據(jù)保存時(shí)間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大小、交通信息采集周期等;

　　12) 采用雷達(dá)測(cè)速，每條車(chē)道使用一個(gè)窄波雷達(dá)以確保其唯一準(zhǔn)確性，可抓拍的車(chē)輛最高車(chē)速：230 km/h;

　　13) 可設(shè)置限速標(biāo)定。

　　●　布控查輯及車(chē)輛報(bào)警

　　各監(jiān)控點(diǎn)中需單獨(dú)建布控查輯庫(kù)，布控庫(kù)中又按肇事車(chē)、被盜車(chē)等類(lèi)別單獨(dú)建庫(kù)。同時(shí)各監(jiān)控點(diǎn)能自動(dòng)從管理中心下載嫌疑車(chē)輛等布控信息，支持管理中心遠(yuǎn)程修改、添加、刪除每個(gè)客戶(hù)監(jiān)控點(diǎn)中的布控查輯庫(kù)?？梢栽O(shè)置布控查輯車(chē)輛號(hào)牌，當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別出來(lái)的車(chē)輛號(hào)牌結(jié)果符合條件時(shí)，能遠(yuǎn)程報(bào)警或現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警。

　　3.3信息上傳和下載功能

　　提供所有經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)路段車(chē)輛信息的自動(dòng)上傳，上傳內(nèi)容包括違法車(chē)輛的信息和圖片。其他圖片和基本信息保存于HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)中，但必要時(shí)可提供其圖片及相關(guān)信息上傳功能。如報(bào)警信息存儲(chǔ)于HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)則包括盜搶車(chē)輛、可疑車(chē)輛、特定車(chē)輛等信息的手動(dòng)或自動(dòng)下載功能。具備聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)下載的功能。

　　聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方式有實(shí)時(shí)傳輸和非實(shí)時(shí)傳輸兩種方式，可以任意選擇一種方式使用。支持包括光纖、ADSL等各種傳輸方式。傳輸過(guò)程中遇到網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致傳輸失敗時(shí)，具備斷點(diǎn)續(xù)傳功能(不但恢復(fù)實(shí)時(shí)傳輸違法數(shù)據(jù)和圖片的功能，且在空閑時(shí)能夠自動(dòng)補(bǔ)傳因網(wǎng)絡(luò)故障而未傳的違法圖片和數(shù)據(jù))。

　　支持?jǐn)?shù)據(jù)下載：可以將數(shù)據(jù)中心“黑名單”等下載到HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)。

　　3.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)擁有500G存儲(chǔ)空間，可以存儲(chǔ)100萬(wàn)輛車(chē)。當(dāng)超出100萬(wàn)輛車(chē)時(shí)，自動(dòng)對(duì)最前面的圖片數(shù)據(jù)依次進(jìn)行覆蓋，HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)始終保留至少100萬(wàn)輛車(chē)的圖像。并有時(shí)間、速度、地點(diǎn)和方向信息。

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)可存儲(chǔ)全景攝像機(jī)錄像30天，錄像文件格式為H.264，當(dāng)超過(guò)30天時(shí)，自動(dòng)對(duì)最前面的錄像依次進(jìn)行覆蓋。HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)始終保留至少30天的錄像

　　3.5統(tǒng)計(jì)查詢(xún)功能

　　為滿(mǎn)足交通管理的需要，對(duì)應(yīng)每條車(chē)道或選多條車(chē)道按照用戶(hù)的要求統(tǒng)計(jì)各個(gè)時(shí)段(用戶(hù)可自己設(shè)定時(shí)段選擇統(tǒng)計(jì)的幾條車(chē)道，如一個(gè)小時(shí)、一天或一周等時(shí)間段內(nèi)的某幾條車(chē)道)的交通情況，如車(chē)流量、車(chē)型和平均車(chē)速等，并存儲(chǔ)在單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為交通狀態(tài)檢測(cè)和交通統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ);對(duì)應(yīng)某個(gè)時(shí)段，可以統(tǒng)計(jì)出經(jīng)過(guò)某幾條車(chē)道N次的車(chē)輛(N為用戶(hù)自己設(shè)定的次數(shù)，該某幾條車(chē)道用戶(hù)可以自己選一條或多條)。

　　每輛通過(guò)監(jiān)測(cè)路段的車(chē)輛，系統(tǒng)都能在數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄下通過(guò)時(shí)間、牌照號(hào)、車(chē)型、車(chē)類(lèi)、車(chē)輛圖片等。前端系統(tǒng)提供對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和訪問(wèn)接口，控制中心可以通過(guò)該接口實(shí)現(xiàn)對(duì)前端存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。

　　3.6自動(dòng)遠(yuǎn)程管理功能

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)能自動(dòng)從管理中心下載系統(tǒng)參數(shù)，如：布控庫(kù)變更的信息、車(chē)速限制、系統(tǒng)時(shí)間、黑名單等，每天以中心服務(wù)器為基準(zhǔn)自動(dòng)對(duì)時(shí)。有設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)功能。

　　3.7故障自動(dòng)檢測(cè)及恢復(fù)功能

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)能定時(shí)自動(dòng)檢測(cè)主要設(shè)備的工作狀態(tài)，并在上傳數(shù)據(jù)的時(shí)候報(bào)告設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，中心機(jī)房能及時(shí)掌握車(chē)道設(shè)備的工作狀態(tài)。HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)設(shè)有硬件看門(mén)狗，如果遇到系統(tǒng)因意外而死機(jī)的情況，則看門(mén)狗會(huì)發(fā)揮作用，自動(dòng)重新引導(dǎo)系統(tǒng)，進(jìn)入工作狀態(tài)。

　　3.8其他基本功能

　　●　實(shí)時(shí)錄像播放:實(shí)時(shí)錄像功能：支持全景視頻實(shí)時(shí)高清錄像，25幀/秒，壓縮格式為H.264，720P;

　　●　IP組播流媒體播放方式：可為多客戶(hù)端同時(shí)無(wú)延時(shí)的發(fā)送實(shí)時(shí)連續(xù)視頻流，供用戶(hù)數(shù)字監(jiān)控使用;

　　●　數(shù)據(jù)上傳:內(nèi)建數(shù)據(jù)分發(fā)上傳程序，可將指定數(shù)據(jù)上傳到指定的應(yīng)用系統(tǒng)。

　　故障自動(dòng)檢測(cè)及自動(dòng)恢復(fù)功能可自動(dòng)檢測(cè)集成單元故障，因意外死機(jī)能自動(dòng)恢復(fù)重啟

　　本文研究了一種綜合交通檢測(cè)功能，涵蓋了車(chē)牌識(shí)別、交通流數(shù)據(jù)檢測(cè)、車(chē)型精確區(qū)別、無(wú)牌車(chē)輛抓拍報(bào)警、車(chē)輛超速違法檢測(cè)記錄、黑名單比對(duì)報(bào)警和實(shí)時(shí)監(jiān)控的全功能電子警察設(shè)備，以期在目前的道路交通狀況日趨復(fù)雜化的情況下，充分挖掘系統(tǒng)硬件資源潛力，整合智能交通管理設(shè)備的功能，從而提升天津市道路交通管理的科技水平。