大华200万卡口线圈方案
大华高清卡口系统〔DH-CP200〕设计方案##大华技术股份##20##1月22 / 231. 第一部分系统方案设计1.1. 概述针对目前公安、交警、治安等执法部门对技术标准要求的提高和市场的响应,我们开发出了高达200万像素的嵌入式公路车辆智能监测系统,车辆图像的分辨率达1600*1200像素,所抓拍的图片不仅可以清晰的看清前排司乘人员的面部特征,也可以高质量的分辨车辆的牌照,具有很高的车牌自动识别率,识别率实测可达98%以上.线圈检测智能卡口系统主要由嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元、电源单元与全天候防护罩组成.利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术,对监控路面过往的每一辆机动车进行连续24小时全天候实时记录,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##以与被盗抢、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交通管理指挥中心,实现信息共享.本方案在应用系统设计中,对经过公路车道的所有车辆进行图像记录,并实时识别出车辆的牌照,可将识别结果与公安黑车辆库、交警##车辆库的车牌进行比对,并有实时报警功能；系统记录的图像可以清楚地分辨前排司乘人员的面部特征,图像的分辨率达到1600*1200像素；系统同时兼顾：既能清楚的分辨司乘人员的面部特征,且具有尽可能高的车牌自动识别率；系统可以适应各种天气光照环境,对于白天的强光和夜间的补光都有有效的解决方法；系统有较快的拍摄速度、识别速度、查询速度、报警速度；并具有友好的接口,可以与其它系统方便的共享信息.1.2. 系统设计原则l 标准化：公路车辆智能监测记录系统严格按照公安部颁标准《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》〔GA/T 497-2009〕规定的技术要求进行设计,同时,在采用高清摄像技术方面又进行了功能和性能上的扩展.l 可扩展性和兼容性：由于用户以后的需求会不断增加,系统建设的规模将随之扩大,在设计上,既要在功能上推陈出新,又要兼容旧的系统,以保护用户的投资,因此我们采用模块化设计,模块间数据传输均采用标准的传输协议,任何一个模块的升级短期内都不会影响到其它模块的正常应用.l 可用性：我们充分考虑用户实际情况,针对大多数用户的要求,设计出可满足各种功能需要的方案,并充分考虑了人为不可抗拒的其他因素造成故障的可能性,应用案例众多,项目经验丰富.l 易用性：卡口系统采用嵌入式一体化抓拍主机,模块化的设计使安装使用非常方便.用户只需简单的接线,并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果.所有实时监控、牌照识别、实时上传等工作,均为完全智能控制,不用单独设置.l 合理性：严格以系统工程学与其它先进理论指导设计,使系统的各部分合理配置,有机融合并尽可能的发挥设备潜力和软件功能,最大限度地提高性能价格比.l 先进性：充分利用科技进步成果,采用先进设备和软件,使系统具有完备的功能,并且易于升级换代,在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期.l 实用性：系统功能充分满足用户的实际需求,人机界面友好,易于使用、管理、维护、扩展.l 可行性：系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策,与用户与上级管理部门的管理制度相适应,与用户在经济承受能力方面的实际情况相吻合.l 可靠性：采取选用高集成设备,采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性.l 安全性：系统具有防病毒,防误操作特性,有较强的抗干扰、抗静电能力,同时提供数据备份、恢复措施.系统还将提供用户等级权限保护,有效排除人为因素的干扰.1.3. 系统设计依据± 《道路交通安全##行为图像取证技术规范》 GA/T832-2009± 《机动车号牌图像自动识别技术规范》 GA/T833-2009± 《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》 GA/T497-2009± 《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》GA/T651-2006± 《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》 GA/T652-2006± 《机动车测速仪》 GBT21255-2007± 《安全防范工程技术规范》 GB50348-2004± 《报警图像信号有线传输装置》 GBJ115-87± 《民用闭路电视监控系统工程技术规范》 GB50198-94± 《计算机信息系统安全保护等级划分准则》 GB17859-1999± 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB50343-2004± 《安全防范工程程序与要求》 GA/T75-1994± 《视频安防监控系统技术要求》 GA/T367-2001± 《安全防范系统验收规则》 GA308-2001± 《安全防范系统通用图形符号》 GA/T74-2000± 《邮电通信网光纤数据传输系统工程施工与验收暂行技术规范》± 公安部《城市报警与监控系统建设"3111"试点工程实施方案》± 公安部《交通管理信息系统建设框架》± 除上述规范以外的遵循国家现行的其它相关规范和标准要求1.4. 系统工作原理〔一〕系统测速原理测速原理示意图①当车辆触发B线圈时,系统记录下当前的时刻TB；②当车辆触发线圈A时,系统记录下当前的时刻TA,同时计算车辆的速度,其中DB为B线圈与A线圈之间的距离；③车辆检测器给出触发信号,触发高清晰工业摄像机进行图像捕捉；④同时,高清晰像机给出触发信号同步闪光灯补光；⑤高清像机捕捉到车辆图像并生成图像储存在主机中；⑥系统将车辆图像进行处理并识别出车辆的信息通过网络上传至控制中心服务器中.〔二〕系统流程系统运行流程图1.5. 系统结构我公司设计的公路车辆智能监测记录〔卡口〕系统由卡口车辆记录子系统、中心管理子系统和网络通讯子系统三部分构成.1.5.1. 前端车辆记录子系统结构卡口车辆记录子系统是公路车辆智能监测记录系统的核心部分,系统由嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元等四部分组成.对经过道路卡口的所有车辆进行抓拍,获得车辆图像,并自动实时地识别车牌字符,记录下车辆经过的时间、车型、车牌号、方向等数据；并全部汇入网络通讯子系统,通过光纤传输至中心管理平台.线圈检测系统前端结构示意图1.5.2. 中心管理子系统结构中心管理子系统主要实现对卡口设备进行远程管理、网络的监控、抓拍图像和数据的处理、可疑黑车辆的布控,预收费车辆数据下载,以与违章车辆的处罚等工作,并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题.中心系统还可以设立一个WEB数据库服务器,安装有ORACLE数据库,让它收集各个数据服务器上的数据,用户可以通过IE浏览器上网查询,全面统计各数据收集服务器的数据,掌握全部的卡口车辆信息.市分局联网拓扑图如下：市分局联网拓扑图1.5.3. 网络通信子系统结构网络通讯子系统主要实现卡口车辆记录部分和指挥中心管理部分的数据和图像信息的传输.组网结构图如下：线圈检测系统组网结构图1.6. 系统各主要部分介绍1.6.1. 车辆检测部分车辆检测部分采用地感线圈的检测方式进行检测,地感线圈是目前被广泛使用的准确性最高的车辆检测方式.地感线圈是基于涡流传感器的工作原理,线圈中由车辆检测器提供一直产生着频率稳定的交变电磁场,当车辆经过线圈时,交变的电磁场会在车辆的金属底盘中产生涡流,而涡流电磁场又会反过来影响线圈中频率,车辆检测器就是根据线圈中变化的震荡频率来判断车辆经过信息,并给出开关量信号触发抓拍主机抓拍图像.车辆检测器采用高速车辆检测器,检测器响应时间小于5ms能保证快速有效地触发.开关量输出采用光隔离输出,以避免触点式开关输出时的延时,大大地提高了测速和抓拍的准确度.普通车辆检测器的响应时间一般在20ms-40ms左右,不便用于高速触发测速的应用场合,会有触发延时和测速不准的现象.1.6.2. 车速测量部分为保证相对准确的速度测量值,我们采用一个车道铺设两个线圈的方法来测量车辆的速度.如图所示.车速测量原理示意图图中,线圈A为触发线圈,线圈B为测速线圈.测速采用微电脑硬件测速装置,测量速度精确,误差小,且有效速度的确认和误差比较均由微电脑来完成,在车辆触发的同时,有效的速度值立即传输到图像采集单元与图像数据混合传输到上位存储器中.1.6.3. 图像采集抓拍部分系统图像采集抓拍部分是整个系统工作的基础,图像质量的好坏、可靠的抓拍是决定图像有效和车牌识别率直接因素,因此,本系统中我们设计采用专门为车辆捕获应用的高清晰工业摄像机以达到系统设计的目的.为了更可靠地达到图像采集抓拍的目的,在每个车道上安装一个专业高清晰工业摄像机拍摄经过车道的车辆,使用高清晰工业像机使所拍摄的车辆图像不仅能清晰的分辨汽车牌照,而且能更清晰的分辨司乘人员的面部特征,如图所示.现场实际抓拍效果图1.6.4. 动力电源部分动力电源包括空气开关,断路器、稳压电源、过载保护装置、漏电保护装置、防雷装置、接地装置等组成.系统采用220V交流电源供电,所有的设备供电都要经过必要的安全装置〔稳压、过载、漏电〕,保证用电与设备的安全.各类设备都能单独控制供电,维护方便.摄像机防护罩、脉冲频闪灯、立杆、机箱等室外设备设计都充分考虑到了防水、防尘需要.在立杆上还安装有避雷装置,防止雷电破坏.1.6.5. 辅助光自动控制部分辅助光系统是卡口系统中在环境光不足的情况下,仍然具有能捕捉到高质量车辆图像的重要的辅助系统,我们方案中采用频闪闪光灯补光,能发出强度可调的微秒量级的脉冲光,是一般闪光灯闪光持续时间的几十分之一.由于闪光持续时间很短,因此对司机眼睛的刺激减到最小,同时又能清楚拍摄车牌、车型和司乘人员的容貌.窄脉冲发生器中采用智能关断技术,最大限度地节约了电能,使得连续的补光间隔时间最小可达几微妙,在车流较大和车距较窄的极端情况下都能迅速的发出窄脉冲光来.1.6.6. 主控计算机部分本系统所有硬件均为模块化嵌入式系统,前端不采用工控主机,图像拍摄、压缩、传输均在前端完成.系统支持以太网传输,使用TCP/IP协议,后端只需一台计算机就可接收所有测点发回的拍摄数据,网络占用少,标准协议可方便与已有网络连接.前端设备都配置有IP地址,可通过IP地址在监控中心控制前端设备的工作参数,减少维护人员的工作量.为使拍摄下来的图像的亮度能适合白天、晚上、阴天、晴天等全天候的情况,我们设计了可靠的算法来通过摄像机的曝光时间和增益值来自动控制拍摄图像的亮度,使得每张图像的亮度既不太亮,也不会太暗,并且可适应逆光和顺光等各种光照情况.1.7. 后端中心设计1.7.1. 中心结构系统中心结构示意图1.7.2. 中心推荐配置清单序号设备名称型号数量备注1中心管理服务器dell R9001数量按实际需求配置2web服务器dell R71013代理服务器dell R2001一般15套卡口主机接一台代理4数据存储服务器DH-ESS3016X15交换机16口26机柜标准19寸17ups山特C10KS18鼠标键盘标准11.7.3. 中心软件中心平台软件支持B/S和C/S两种结构模式,可根据用户要求或实际情况进行架设.B/S结构下平台界面B/S结构下查询界面C/S结构下平台界面2. 第二部分系统功能与性能指标2.1. 系统功能2.1.1. 车辆捕获系统采用线圈检测来捕获经过的车辆,全天候车辆捕获率大于99％.在汽车通过时,系统能对所有经过的车辆进行捕获并自动记录车辆图像信息,系统除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外,还具备捕获跨线/压线行驶车辆的功能.白天能清晰识别车辆牌照与整个车身的特征情况,晚上能克服车辆迎头拍摄的前大灯眩光问题,夜间车辆牌照与整个车身特征同样清晰.并在照片上叠加通行时间、地点、车速、方向、限速等信息.实拍效果如下：现场实际抓拍白天效果图现场实际抓拍夜间效果图2.1.2. 图像记录本系统采用专门为卡口应用设计的高清晰工业摄像机,整个摄像系统是嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元、电源单元与全天候防护罩等组成的精密系统,它们之间的精确配合使得白天和晚上抓拍的车辆图像清晰度都很高.在环境照度比较低的情况下〔例如夜晚〕,系统自动开启闪光灯发生进行补光,以增强图片亮度,保证图片足够清晰.在强光照射下〔例如晴天正午〕,系统会自动调整摄像机的成像模式,抑制强光影响,保证图片曝光正常,成像清晰.在逆光情况下,系统也会自动调节拍摄主体的亮度,车牌依然很清晰.这样,在各种环境和气候条件下,摄像机都可以拍摄到清晰的图片,非常有利于人工辨认和机器识别牌照信息.图像分辨率不低于1600*1200,并将图像以JPEG格式存储于前端主机内,主机标配160G大容量存储空间,可存储近百万张照片记录,空间满后,自动循环覆盖,图像中标明车辆通行数据,如时间、地点、车速、方向等情况.系统自动删除号牌不完整的照片,保留有完整号牌的照片,实现无遗漏车辆检测.现场实际抓拍图像记录效果图2.1.3. 区间测速系统支持点测速与区间测速,测速精度符合GB21255-2007机动车测速标准.点测速：通过检测车辆通过每一个卡点前后两线圈的时间差,计算车辆的实时速度,具体见前面整体系统工作原理部分；区间测速：原理与点测速类似.选取更长的测速区间,一般在10～15公里,测速区间选择要注意,中间不应有进出匝道.车辆经过第一个断面时,车牌被抓拍,并自动识别,同时上传中心车牌,通过时间等信息；车辆经过第二个断面时,系统再次抓拍车牌,并进行识别.记录车辆通过这两个断面的时间差,利用"速度＝距离/时间"公式,计算出车辆的平均速度,区间测速能很好的防止驾车人躲避熟悉测速点的问题,作为处罚超速##行为的法律依据将更有说服力,区间测速与单点测速相比有如下优势：1.监控范围大.区间测速系统由于对监控路面进行长距离监控,对该区间内行驶的机动车进行全程监控,扩大了超速监控的范围,控制了区间内整体的行车速度.2.测速精度高.区间距离为两个监测断面之间的距离,通过激光测量标定,距离误差几乎为零；机动车行驶时间为经过两个监测断面的时间差,所有断面点设备时间同步,并采用GPS时钟校时,时间误差小.3."反监控"能力强、监控效果显著.机动车驾驶员常利用电子狗等高科技设备提前发现电子警察并进行逃避；在单点测速或监控点周边地段刹车减速,经过监控点后继续超速行驶；这类具有反监控能力的##超速车,在区间测速系统监控下将无所遁形.4.说服力强,更容易被理解和接受.区间测速系统测速原理简单,精度高,监控范围为全区间,控制区间内的平均车速,更容易被驾驶人接受.5.可拓展性更强.根据应用的需要,区间测速系统可以扩展更多的应用功能,如：道路监控功能、治安<交通>卡口功能、交通流采集功能、非法占用路肩等##取证功能<路肩加设备>、交通诱导功能〔加诱导屏〕等.区间测速系统示意图区间测速功能在中心软件上实现,区间长度可以根据需要设定,通过时间或者车牌检索,可以查找出某个时间段通过测速区间车辆的平均速度,或者根据需要查找单辆车通过测速区间的平均速度.同时可关联相应车辆通过起始点和截止点的高清照片、通过时刻和瞬时速度.逆行抓拍：统通过对车辆经过前后两线圈的时间先后,判断车辆是否是逆向行驶,若是逆向违章,启动摄像机对违章车辆进行抓拍,并上传中心.逆行抓拍示意图系统可自动判断不同##类型,根据要求的传输协议与格式传输到中心处罚平台.可根据需要进行本地或中心报警.2.1.4. 车牌识别系统采用国内领先的图像识别算法,对所有通过车辆自动进行车辆识别、号牌颜色识别与车型等自动识别.1>牌照自动识别系统具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌计算机自动识别能力,白天车辆号牌识别率大于97%,夜间车辆号牌识别率大于90%.在实时记录通行车辆图像的同时,还具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌计算机自动识别能力,包括2002式号牌.所能识别的字符包括:± "0～9"十个阿拉伯数字；± "A～Z"二十六个英文字母；± 省市区汉字简称<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、港、澳、台>；± 2004新军用车牌汉字<军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成>；± 号牌分类用汉字<警、学、领、试、农、挂、拖、境> ；± 武警车牌字符；2>车型和颜色识别系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型,能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色.对于民用车来说,蓝颜色车牌表示的是小型车辆,而黄颜色车牌表示的是大型车辆.因此,我们首先利用车牌颜色判断车辆类型,对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况,就利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型.3>系统识别的车牌类型部分示例：2.1.5. 布控报警针对超速与被盗抢车辆和交通肇事逃逸车辆能实时布控报警.对于预交费车辆,可实时进行查询确认.当通过车辆与用户事先输入的被盗抢车辆或交通肇事逃逸等车辆的牌照与车型等信息特征相符合时,系统在现场可以立即以声光进行报警,提醒值班人员有可疑车辆通过；同时系统将报警信息传输到监控中心,与110或122系统结合进行抓逃.报警信息中包括车牌、车速、车型、车辆通过时间、车辆图片等.具备与交警或公安数据中心进行数据交换功能,并可实时将报警车辆的有关信息上传.2.1.6. 流量统计系统可根据需要,按时段、车型、车道、方向进行查询,并进行流量统计〔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.2.1.7. 罚单打印针对超速、布控、##、嫌疑等黑车辆图像经确认后可通过系统软件自带的罚单打印功能直接打印,具备WORD、EXCEL两种文档打印格式.2.1.8. 断点续传系统支持多种方式的数据传输.可通过FTP方式自动上传##数据、车辆通过信息〔时间、地点、车牌等〕、设备监测数据、流量统计数据等上传到中心管理系统；也可在中心通过TCP/IP网络下载操控前端设备.如因网络中断或其它故障,信息备份存储于前端设备中,待故障恢复后再自动上传,具有断点续传功能,也可通过USB存储设备直接下载前端设备中的数据.2.1.9. 远程管理系统提供设备编号、设备时钟、设备运行状态监测设置等设备参数配置,可通过前端人机交互界面进行现场配置,也可以在中央远程配置与获取校验,以与实现远程的重启、复位等远程维护,同时提供设备故障报警、设备运行状态监控、系统现场登录等信息的日志管理.2.1.10. 信息查询系统能对车辆通行信息、车辆##信息、布控/撤控信息、系统运行日志信息、系统操作日志等信息按不同条件进行查询统计.包括通行车辆的实时监控、车辆精确查询、模糊查询、布控查询、报警查询、通行车辆流量统计等功能,查询的信息可以多种形式打印输出.2.1.11. 权限设置和日志记录系统具备权限管理设置功能,能够对不同对象分配不同类型的使用权限.系统具备日志记录功能.可记录主要设备、网络状态日志和主要运行软件的工作日志,还能记录设备或者网络状态改变〔重启、或者重新连接〕、主要软件发生重启或故障等事件日志.系统具有时钟校时功能,24h内设备的计时误差不超过1秒.2.2. 性能指标2.2.1. 总体性能指标1检测方式线圈检测2平均无故障连续工作时间3,0000小时以上
