治安卡口抓拍方案Word格式.docx
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开放性和安全性
在系统设计的整个过程中,为了保证系统的可扩展性和与其它系统的互联需要,各方面都需要考虑到开放性的要求。
在程序设计及硬件选型时,充分完善每一个可能在以后系统扩展时使用的相关接口,提供完善的接口协议及设计方案,保证设备达到最佳扩展及兼容性。
然而开放的同时也要考虑到相关系统的安全性问题,必须对系统进行一定的安全防范措施设计,采取一定有效的密级分布管理。
可靠性
系统的可靠性在方案设计和实施中始终是要放在第一位的。
系统的方案设计必须要做到在出现异常中断的情况下,系统能否快速恢复到正常使用状态,并尽可能的对数据采取冗余措施,将可能造成的损失降低到最小。
在选用设备时,使用具有较高标准的专用设备也可以起到较好的作用。
可行性
在系统设计初期,还要对每个具体安装地点进行必要的现场勘测,并提出相应的可行性要求。
在保证完成设计要求、成功实现各项功能的原则下,确定每一项都是可行而且可操作的,不去盲目追求较高的技术指标和效果。
3系统总体设计
3.1系统组成
高清智能卡口系统由前端高清摄像机抓拍部分、数据识别处理系统/查询发布系统和光缆传输系统组成。
其示意图如图3-1所示。
图3-1系统组成
智能卡口系统是利用先进的光电、计算机、数字图像采集、数字图像处理、模糊识别、线圈检测、远程数据访问等技术,当被监控路面有车辆经过时,相应地面传感器检测到相关电感信号,触发对应设备进行工作,对监控路面过往的每一辆机动车的前部完整图像进行连续全天候实时记录,计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别,并能进行车辆动态布控,对超速、逆行等违法以及被盗抢、肇事逃逸、作案嫌疑车辆进行报警,通过公安网络将各个监控点信息传送到公安交通数据中心,实行信息共享。
3.2系统网络结构
为了使交警信息中心能迅速获得各独立公路车辆监控点的报警信息,发挥信息中心集中指挥、统一调度的功能,提高警力布防的快速性和准确性,所以建立起公路车辆监控网络系统。
该网络在信息中心设立中心数据服务器、WEB发布服务器、设备监测工作站;
信息中心软件包括:
控制软件、数据管理软件、设备监测软件等;
各个用户终端为具有一定权限的公安网内部用户。
整个系统采用B/S的结构模式。
其示意图如图3-2所示。
3.3系统工作流程
高清车辆记录系统的工作流程图。
它模拟了一辆车从采集识别、网络传输、交警数据中心进行数据存储、综合管理平台进行管理、应用终端进行布控报警的全过程。
其示意图如图3-3所示。
图3-3系统工作流程图
图3-4系统数据流程图
4系统指标及功能
4.1系统指标
4.1.1系统技术指标
-车辆捕获率≥99%;
-牌照整牌识别率≥90%(白天),牌照整牌识别率≥85%(夜晚);
-识别时间≤200ms;
-抓拍范围不小于3条车道;
-车速范围0~180km/h;
-图像采集分辨率:
1616×
1232pixel以上;
-测速精度:
误差≤-6%;
-本地图片存储容量>
12万辆车信息;
-系统接口:
10/100/1000M自适应RJ45网口;
USB接口;
-平均无故障连续运行时间MTBF≥3000小时;
-工作温度-10℃~60℃;
4.1.2系统性能指标
外观
各部件外表面应光洁、平整,不应有凹痕、划伤、裂缝、变形等缺陷。
金属机壳表面应有防锈、防腐蚀涂层,金属零件不应有锈蚀。
电源适应性要求
在AC220V±
44V、50Hz±
2Hz的电源条件下,系统应能正常工作。
开关
应安装具备过载、漏电、短路保护功能的电源总开关,开关的额定电压、额定电流值应满足AC250V、20A的最低容量要求。
绝缘要求
施加500V直流试验电压,电源电极或与电源电极相连的其他导电电路和机柜、安装机箱等易触及部件(不包括防雷器间)的绝缘电阻应不小于10MΩ,经恒湿试验后,绝缘电阻应不小于5MΩ。
耐压要求
受试系统在1500V、50Hz的耐压试验中不应出现击穿现象,试验后系统应无电气故障,功能应正常。
接触电阻
系统的接地端子或接地触点与可触及金属件之间的接触电阻不应超过0.5Ω。
电磁抗扰度性能
系统所采用的控制机在静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌、电压短时中断等电磁骚扰环境下不应出现电气故障,试验结果评定应符合GB/T17626.2、GB/T17626.4、GB/T17626.5和GB/T17626.11中2级要求,即允许其基本功能暂时降低或丧失,但在试验中、试验后应能自行恢复正常,系统内已贮存的图像、数据不应丢失。
气候环境适应性
所有安装在室外的设备应能承受高温、低温、恒温、恒湿各项气候环境试验,试验中及试验后设备应无任何电气故障,功能应保持正常。
在承受雨淋试验中及试验后,室外设备均应正常,并无渗水或积水现象。
在承受盐雾试验后,含摄像机的防护罩和灯具不应有严重锈蚀情况。
在承受粉尘试验中及试验后,含摄像机的防护罩和灯具内无大量积尘。
机械环境适应性
在承受各项机械环境试验后,系统应无永久性结构变形;
零部件应无损坏;
应无电气故障,紧固部件应无松脱现象,插头、通信接口等接插件不应有脱落或接触不良现象;
其功能应保持正常。
4.2系统功能
车辆图像记录
公路车辆智能监测记录系统应能准确记录通行车辆的特征图像和全景图像,并在全景图像中标明车辆信息。
在监控区域内对5km/h~120km/h行驶的车辆图像捕获率应达99%以上,其中车辆通行数据库应符合附录A中表A.1的格式要求。
当监控区域为同向相临的2个(含2个)以上车道时,车辆图像捕获应能满足通行车辆骑、压车道线行驶的情况。
车辆图像捕获时应不受雨、雪、雾等天气、环境光和相临车道通行车辆的影响而出现误记录。
车辆通行数据库应符合表1的格式要求。
表1车辆通行库表格式
序号
名称
字段
类型
长度
说明
1
设备编号
SBBH
字符
10
参见注1格式。
2
车辆编号
CLBH
7
所存贮的车辆编号,取值“0~9999999”
3
方向编号
FXBH
4
不可空。
号牌号码
HPHM
15
可空。
5
号牌种类
HPZL
数值
符合GA24.7的要求。
6
经过时间
JGSJ
日期
14
精确到秒。
车辆速度
CLSD
单位km/h。
8
车外廓长
CWKC
以厘米为单位。
9
号牌颜色
HPYS
“0”表示白色,“1”表示黄色,“2”表示蓝色,“3”表示黑色,“4”表示其他颜色。
车辆类型
CLLX
符合GA24.4的要求。
11
车辆图像
TJTP
60
车辆图像定位信息。
12
号牌图片
HPTP
号牌图像定位信息。
13
记录类型
JLLX
0”代表正常车辆;
“1”代表嫌疑车辆;
其余取值如“2072”代表超速车辆;
“2027”代表逆行车辆等。
处理标记
CLBJ
0代表未人工处理过,1代表已人工处理过。
设备编号(SBBH)格式如下:
车辆号牌识别
系统在实时记录通行车辆图像的同时,应具备车辆号牌自动识别功能,其用于号牌识别的字符库应齐全,即应能识别在我国道路上行驶的机动车号牌,至少包括GA36规定的号牌(除摩托车号牌、低速车号牌、临时号牌、拖拉机号牌外)、武警汽车号牌和军队汽车号牌等。
白天车辆号牌识别率不小于90%;
夜间车辆号牌识别率不小于80%。
牌照自动识别
至少能够识别包括GA36-1992标准规定中除摩托车和临时号牌外的号牌、2002式机动车号牌、武警汽车号牌、军队汽车号牌等,所能识别的字符包括:
“0~9、A~Z、京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、警、学、使、领、境、试、挂、港、澳、消、边、水、电、林、通、金、甲、乙、丙、午、未、申、辛、壬、寅、辰、己、庚、戌、丁、戊、癸、子、丑、卯、巳、酉、亥、军、海、空、集、北、沈、南、兰、广、成、济”等。
车型和颜色识别
系统应能区分车型并识别黑、蓝、黄、白四种车牌颜色。
跨线识别
系统对跨车道线行驶机动车也能进行准确抓拍并且对号牌进行自动识别。
速度测定
系统能测出通行车辆的速度,测出的速度值与实际速度值的误差应在-6%之内。
每套设备均需提供测速精度的计量检定证书。
超速报警
前端设备可以设置超速限值,对于超过限制速度的车辆记录,在叠加特定超速标记后回传至信息中心。
结合其它系统设备得到的违法信息,违法行为的机动车信息数据库表名称为ITS_POLICEVIOLATION,表结构至少包含下表中字段信息。
字段名称
序列号
XLH
不可空,主键。
车辆统一编号
本地市设备统一编号。
不可空
有未识别的情况
符合GA24.7。
不可空,符合GA24.4的要求
违法时间
WFSJ
不可空,精确到秒
违法地点
WFDD
不可空,符合GA408.3的要求
违法行为
WFXW
不可空,符合GA408.1的要求
0'
还没进入违法处理流程,'
1'
已进入违法处理流程。
初始值为'
’0’—表示白色,‘1’—表示黄色,‘2’—表示蓝色,‘3’—表示黑色,‘4’—表示其他颜色
可空,车辆长度,精确到毫米
红灯亮起时间
HDSJ
精确到秒,仅对于闯红灯自动记录仪,格式yyyy-mm-ddhh24:
mi:
ss
红灯持续时间
CXSJ
数据
以秒为单位,仅对于闯红灯自动记录仪
车道编号
CDBH
1,2,3……表示
16
车辆速度,单位公里/小时,
17
车辆限速
CLXS
单位公里/小时
18
违法证据1
CLTP1
BLOB
车辆图片1,对于卡口是特写图片路径,对视频流是视频流路径
19
违法证据2
CLTP2
车辆图片2,对于卡口是全景图片路径,对视频流是视频流播放文件路径
20
违法证据3
CLTP3
车辆图片3,对于卡口是车牌图片路径
21
违法证据4
CLTP4
车辆图片4,对于卡口无此图片
22
上传状态
SCZT
“0”表示实时,”1”表示非实时,5分钟之内为实时
23
设备类型
SBLX
“0”表示闯红灯自动记录仪,“1”表示卡口,“2”表示中心电视监视系统抓拍,“3”表示民警摄象机抓拍,“4”表示民警用数码相机拍摄,“2”
自动报警
系统具备自动报警功能,其报警功能可选为前端报警(针对有人职守的前端卡口,嫌疑车辆数据库存放在前端识别机内,通过与信息中心连接,做到实时更新嫌疑数据库),以及后台报警(数据统一回传至信息中心,嫌疑车辆数据库存放在信息中心数据库内)。
对于经过任意卡点的嫌疑车辆,做到及时报警。
布控缉查车辆报警
设备可通过前端布控或中心布控,设置布控缉查车辆号牌,及时添加至前端嫌疑车辆数据库或中心嫌疑车辆数据库,其数据库格式应符合表3的格式要求,当系统识别出来的车辆号牌结果符合条件时,能现场报警和远程中心报警。
表2布控车牌库表格式
布控单位
BCDW
布控行为
BCXW
布控时间
BCSJ
布控截止期
BCLEN
可空
流量统计
系统软件具备按时段、车型、车道、方向进行流量统计(包括流量图、流量表、流量曲线图),具备出具日报表、周报表、月报表、年报表等功能。
数据传输和远程维护
前端系统能通过事先安装的远程控制软件,通过网络实现数据传输、远程访问,并可提供远程系统维护及设备工作情况监控。
系统具有停电自恢复和远程维护功能
前端系统具备电源管理设备,在前端停电后具有诊断设备状态功能,并可在电源恢复后自动恢复系统工作。
通过前端设备中安装的远程维护软件,可在信息中心通过网络对系统进行远程维护功能。
夜间补光
为了准确拍摄夜间车辆的特征,系统需要进行适当补光,安装的夜间照明灯具视现场照度情况而定,一般维持在150W左右,安装位置在车道正上方的灯具离路面高度大于5.5米处,作为全景摄像机的补光单元。
对于特写摄像机部分,采用脉冲闪光灯补光,脉冲灯作用时间短,可以在瞬间完成大功利照明,既可以有效的抑制车辆大灯影响,同时可以对车辆有效补光,又不会对司机的视觉产生干扰。
全中文操作界面
所有软件功能均以中文操作界面显示,符合WINDOWS操作系统规范显示,更加人性化设计,使得用户更容易掌握系统的使用方法。
5系统设备组成及工作原理
5.1系统设备组成
路口单机系统设备一般由辅助照明单元、高清抓拍单元、图像识别和传输单元等组成。
图5-1是典型的设备结构示意图,它描绘了高清卡口系统的(单方向三车道)主要设备联接关系。
反方向车道的设备与此是对称的,图中每车道的抓拍设备,包括高清摄像机、环境补光灯及车牌补光灯各一组来表示。
其中,控制主机、交换机等设备是两个方向车道共用的。
图5-1单方向设备组成图
5.2系统技术实现原理
5.2.1系统检测技术
目前主流的车辆检测方式主要有环形线圈检测、视频检测等方式。
环形线圈检测器的主要特点是工作稳定、检测精度高,但线圈不可移动,如果路口改造需要重新埋设线圈。
但仍然是最主流的检测手段。
视频检测是近年逐步成熟的检测方式,主要特点是安装方便,可以任意设置监测区域,便于调整。
主要用于高速公路及城市快速路的交通流量采集,单是由于受到众多环境因素影响,很难做到99%的检测精度。
其它几种检测手段很少用于卡口检测。
对于用户要求车辆捕获率不低于99%的工程,我们建议采用线圈检测方式。
本设计使用的车辆检测器新一代单车道车辆检测器。
该产品主要用于交通数据采集和城市交通控制自适应系统的车辆采集。
工业级设计,能够适应恶劣的工作环境。
该检测器的核心技术是高速数字处理,灵敏度在0.01%-1.28%之间15级可调。
响应时间极快,检测时间低于2毫秒,保证了触发的及时性以及车速测量的准确性。
为了适应不同种类的高清摄像机采集图片,检测器预制了多种输出方式,包括常见的开关量、电平触发以及RS232或485通讯协议,适用性宽广。
车辆检测器原理上为外部输入电感信号的震荡电路,通过接入电感值的变化波动,计算车辆进入与离开线圈区域的准确时间。
电感量的变化原因主要是由于车辆的金属地盘对线圈两侧的磁力线进行切割,以及车辆进入线圈中部的磁芯效应产生。
用于道路车辆检测的电感量一般以μf级,一般卡口所采用的线圈在静止情况下,电感量维持在180~200μf左右。
而在车辆经过时,根据磁力线的切割情况,电感量取值进行相应的变化。
从物理学角度看,磁力线切割的越多,电感量变化越大,结合实际情况可知,当车辆底盘高度不同时,切割磁力线的多少差异很大,因此车型越小越重,底盘越低,切割越明显,电感量的变化率也越大;
相反车型越大越轻,底盘越高,切割效果越弱,电感量变化率也越小。
具体情况可由下图表示:
上图为小型车辆进入单一线圈时的电感变化波形图,可以看出明显的上升沿与下降沿,而中间部分由于车辆底盘较低,因此一直维持比较高的电感变化量,出现一个明显的峰值。
上图为大型货车经过单一线圈时的电感量变化波形图,可以看出同一辆车产生了多个上升下降沿,并出现了2个较小的波峰,这就是由于大型车辆底盘较高,因此整体电感变化量偏小,同时前后轴部分由于比车身更接近地面,于是产生在前后车轴部分的波峰。
为了更好的检测机动车,此次项目使用的检测器增加了灵敏度自动提升功能,首先检测器将电感的变化量进行0~255等级划分,以沿地表切割磁力线时的最大变化率为峰值。
当出现如上图情况的波形时,认为是大型车辆经过检测区域,对该时段信号进行放大计算,使得波形的斜率与波峰的强度得到显著提升。
如下图所示:
上图所表示的就是通过检测灵敏度自动变化后所得到的大型车辆波形曲线。
其中波形的上升与下降沿均得到了明显的放大,车轴部分的峰值也进行了显著的提高,得到一个相对完美的检测曲线。
5.2.2系统抓拍技术
单套系统能对三条车道的车辆图像记录和处理。
系统采用高清数字摄像机目前用于智能卡口系统的主流高清摄像机分别为140W、200W、300W、500W像素等,感光元件主要为CCD及CMOS两种。
一般早期高清像机由于开发技术难度及开发成本问题,比较普遍采用CMOS作为感光单元,中后期的高清像机才开始出现使用CCD感光单元。
由两种感光器件的工作原理可以看出,CCD的优势在于成像质量好,感光度高,但是由于制造工艺复杂,只有少数的厂商能够掌握,所以导致制造成本居高不下,特别是大型CCD,价格非常高昂。
由于高清数字相机的分辨率远高于普通模拟摄像机,因此感光元件的尺寸最小不能低于1/2英寸,1/1.8英寸及2/3英寸CCD也比较常见,甚至1英寸以上的CCD也会应用到某些超高分辨率的数字摄像机中。
在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些,同时对于昼夜工作的采集设备而言,图像的夜间清晰度也是一个相当重要的环节。
CMOS在同等尺寸下的感光度要明显低于CCD。
因此在此次设备选型中,我们只对目前国内几国际市场中成熟的CCD高清摄像机进行比对,在摄像机分辨率方面,由于主流CCD摄像机分辨率中罕有300万像素等级,更多厂家将300万像素作为过渡产品而直接升级至500万像素,因此此次对比主要以140万、200万、500万像素为主,具体情况见下表:
摄像机类型
140万像素
200万像素
500万像素
摄像机分辨率
1040×
1392
1616×
1232
2448×
2048
摄像机抓拍车道
单车道
三车道
摄像机感光元件
1/2英寸CCD
1/1.8英寸CCD
2/3英寸CCD
摄像机抓拍速度
15张/秒
环境最低照度
0.5Lux
0.8Lux
1.0Lux
在标清卡口系统中,要求所记录的全景图像分辨率不低于768×
576像素点,特征图像分辨率不低于768×
576像素点。
因此在使用高清数字卡口进行图像捕捉时,我
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