• 高新兴“智能交通”综合解决方案
    2015-01-20 08:56:23   来源:高新兴      评论:0 点击:

    1 系统组成
    系统主要由前端数据采集子系统、网络传输子系统、中心管理子系统等部分组成。前端数据采集子系统采集的数据通过网络传输子系统传输到中心管理子系统中,进行数据集中管理、存储、共享等处理,

    系统整体结构图如下所示:
     系统整体结构

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    前端采集子系统
    前端数据采集子系统对经过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、地点、车牌号、行驶方向等数据,并全部汇入网络传输子系统,传输至中心管理平台。
    该部分系统由200万高清摄像机、LED灯/闪光灯、线圈、车辆检测器、智能终端管理设备、以太网交换机、光传输设备等组成。
    200万高清一体化摄像机:系统采用的高清抓拍摄像主机为高清200万摄像主机,支持标准网络传输协议。
    智能终端管理设备:实现图片的存储、查询和断点续传功能。
    补光灯:每车道一台,光线不足时补光,确保图像清晰,可选用闪光灯、LED频闪灯等补光。
    车辆检测器:检测是否有车辆通行,通过485接口与主机相连。
    线圈:用于对车辆的检测和测速。
    以太网交换机、光传输设备:网络传输设备。
    嵌入式一体化摄像机和补光设备采用同杆安装的方案,该方案成本较低,安装实施方便。安装示意图如下图所示:

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     线圈卡口同杆安装示意图
    1.1 网络传输子系统
    网络传输子系统主要包括交换机、光传输设备等,实现前端采集子系统与中心管理子系统之间的数据和图像信息传输。
    (1)光纤传输:如果线路可到达,且施工成本可以承受,推荐建设光纤链路作为前端与中心的数据传输通道,保证数据传输的实时性和可靠性。
     

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    光纤组网图
    (2)无线接入:使用GPRS、CDMA、3G等无线数据传输方式,不需要架设线路。推荐通信线路无法到达或者架设线路成本较高,而卡点数据量不大、实时性要求不高时使用。
    (3)运营商线路:使用运营商的专用线路,以ADSL/ISDN等方式接入。推荐卡点数据量不大,附近有运营商专线时使用。
    1.2 中心管理子系统
    中心管理子系统主要由设备接入、数据存储、集中管理和用户应用四大块组成。主要实现前端数据的接收与存储、前端设备的管理、数据的应用等功能。
    从系统的可用性和可扩展性上考虑,整个系统采用C/S和B/S相结合的模式。C/S模式可以提供友善的用户界面和方便的设备管理功能,B/S增强了系统的可部署性和可用性。结合两种模式的优点可以将整个系统的可用性提升到一个新的高度。数据库服务器为功能强大的ORACLE 11G数据库,提高数据的可操作性。
    在中心系统中可以查看各设备实时上传的图片信息,实现对路面的实时图片监控。通过客户端可以完成设备参数的设置,实现远程升级和系统维护。
    根据用户需要,系统提供黑名单功能,实时将前端上传的图片与黑名单库比对,发现布控车辆后通过软件界面、声音、短信等方式报警;系统可按车牌、地点、车道、时间等信息,进行单条件查询、组合查询和模糊查询等;系统可按日、周、月、年等时间段,统计不同点位、不同设备的车辆信息,并以报表、曲线图、柱状图等各种直观的方式显示出来。
    中心管理平台组成如下:
     

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    2 系统原理
    系统工作流程图如下:
     
    车辆通过地感线圈时,车辆检测器检测到车辆通过的信号,并根据两线圈间距和通过的时间差计算出车辆速度,并将抓拍信号发送给摄像机,从而触发摄像机进行抓拍,摄像机将抓拍到的图片通过网络传输至中心服务器。
     

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    系统原理示意图
    1) 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,触发高清摄像机进行图像捕捉;
    4) 同时,高清摄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或智能终端管理设备中;
    6) 系统对车辆图像进行处理,识别出车辆的信息,通过网络上传至控制中心服务器中。
    3 系统特点
    3.1 摄像机内置车牌识别
    高新兴高清嵌入式一体化摄像机,内置高性能DSP芯片,支持内置车牌识别功能。相机内置车牌识别,就是将传统模式中后端服务器的车牌识别算法移植到前端相机中。大型项目中,车牌识别算法分散到每个相机中,可大大降低后端服务器的压力,节省项目成本,同时避免了服务器故障时造成系统整体无法正常使用的问题,提高了系统的可靠性;小规模项目,摄像机内置车牌识别算法,后端不用配置服务器,系统更灵活,实用性更强。
    3.2 良好散热结构
    考虑到卡口系统室外工作环境的特殊性,摄像机采用了独特铝制外壳设计,外壳相当于一块大型散热片,保证了设备在高温条件下正常运行。摄像机工作温度为-20℃~+70℃,完全适用于内陆高温干燥地区。
    3.3 水印加密防篡改
    摄像机内置水印加密功能,从源头对数据和图像进行加密,即使现场下载数据也可验证其真伪,断绝了数据篡改的可能性。系统默认水印字符为:DigitalCCTV。
     
    3.4 单车道独立运行能力
    高新兴卡口设备每台摄像机配置相应的网络传输设备即成一套系统,完全不受相邻车道摄像机和其它主控制设备的影响,具有单车道独立运行能力。在网络传输正常的情况下,即使有某个车道的摄像机不能正常工作,也不会导致整个卡口点位全部无法运行,大幅度地降低了系统故障时的漏拍率。
    3.5 LINUX系统防病毒
    高新兴卡口摄像机及智能交通终端管理设备均采用单任务、稳定性非常好的专用嵌入式操作系统Linux,而不依赖于我们所常见的微机操作系统(Windows和DOS等),系统稳定可靠,有效防止病毒入侵。
    3.6 测速精准,误差小
    系统测速采用微电脑硬件测速装置,测速精确,误差小,测速范围<100km/h时,误差不超过-6km/h~0km/h;测速范围≥100km/h时,误差不超过-6%~0%。
     
    4 技术指标
    摄像主机 1/1.8" 200万逐行扫描CCD,分辨率1600*1200
    2/3" 200万逐行扫描CCD, 分辨率1920*1080
    图像压缩方式 JPEG
    高清视频格式 标准H.264 main profile 5.0
    高清视频分辨率 1600*1200,12.5fps(200万)
    1920*1080,12~25fps(200万)
    监控车道 1车道
    测速范围 0~180km/h
    测速精度 符合GB/T21255-2007机动车测速仪标准
    车速<100km/h时,误差不超过-6km/h~0km/h,车速≥100km/h时,误差不超过-6%~0%
    捕获率 ≥99%
    号牌识别率 识别率≥95%
    识别准确率≥90%
    能识别蓝、黄、白、黑四种颜色车牌
    号牌识别种类 民用车牌(除5小车辆),警用车牌,04式新军用车牌,07式武警车牌及2002式新车牌
    车身颜色识别
    准确率 深浅分类准确率≥80%
    9种常见颜色车辆的识别准确率≥70%
    可识别的车身颜色类别 深色、浅色区分
    可识别的9种车身颜色包括:白、黑、红、黄、灰、蓝、绿、粉、棕
    车型分类 2种(大、小车)
    抓拍图片数量 1张/车,违法图片2张/车
    记录内容 车辆图片、车牌号码、车牌颜色、车身颜色、时间、地点、车道、行驶方向、车速、限速等
    智能终端管理设备存储容量 标配1T容量
    平均无故障时间(MTBF) >30000小时
    工作温度 -20℃~+70℃
    工作相对湿度 <90%
    工作电源 AC220V/50Hz
    绝缘 >10MΩ(常温下) 
    5 系统功能
    卡口前端设备功能
    5.1 车辆捕获功能
    利用感应线圈式车辆检测器,可在至少5km/h至160km/h速度范围内对监控区域内行驶的车辆进行捕获,车辆图像(包含完整的牌照信息)捕获率(全天)应不低于99%;
    系统尽量减少视场盲区,可对道路中线行驶的车辆进行有效捕获;
    系统能准确拍摄车辆前部特写图像和整个车辆全景图像,图像可进行本地存储,并可在全景图像中标明车辆通行数据,如时间、地点、方向等信息。
    系统自动实时捕获一幅经过车辆的图像,所拍摄的车辆图像的分辨率为1600*1200像素,图像中可以用肉眼清楚的分辨车辆的颜色、特征、车牌的号码、颜色、司乘人员的面部特征,全天都能清晰识别车辆牌照及整个车身的特征和司乘人员的面貌,晚上能克服车辆迎头拍摄的前大灯眩光问题,夜间车辆牌照及整个车身特征,司乘人员的面貌同样清晰。
    5.2 车辆图像记录功能
    系统提供捕获车辆的前部特写图像一张,并可将图像图片数据实时存储;
    系统针对捕获的每辆车,分别提供一张含清晰可辨人脸特征的200万高清图像以张;单套系统提供80万辆车的存储容量。当超出80万辆车时,使用先进先出的原则自动对最前面的图片进行覆盖;
    记录的每辆车的高清图片应可在现场叠加时间、地点、方向、车道以及识别结果等信息,
    特写图像分辨率均为1600*1200,图片压缩格式“JPEG”。
    5.3 数字监控录像功能
    系统支持在不外加录像设备的条件下,采用自身配置的高清晰数字摄像机,实现对监控目标的数字录像,录像格式为MJPEG格式。
    系统支持每台接入的高清数字摄像机是否参与录像的参数配置,便于用户根据现场情况选择合理的高清设备进行录像,而不需要录像的则不配置该参数,尽量减小系统的资源消耗,提高整体可靠性。
    系统的录像应通过参数配置保存时间,当时间大于设定值,系统自动采用先进先出的原则,对超时历史数据进行自动覆盖录像。
    系统还提供现场数字视频录像播放工具,方便用户管理。
    5.4 冗余检测功能
    系统支持环形线圈+视频的冗余检测功能,正常情况下采用环形线圈实现车辆监测,而在线圈故障条件下,系统应能自动切换至视频检测条件下进行车辆监测以及高清人脸抓拍触发,避免一种检测方式故障情况下的漏车的问题。
    系统的视频冗余检测为硬件检测方式,视频信号直接通过硬件检测设备完成整个车辆的图像采集、视频分析、运动物体跟踪、运动行为分析以及触发输出等工作,视频检测不占用系统资源。
    5.5 车辆号牌识别功能
    系统采用国内领先的图像识别算法,对通过的所有车辆进行车辆号码识别、号牌颜色识别、车身颜色及车型等自动识别。
    1)号牌结构识别
    系统能识别的号牌结构包括:
    单排字符结构的号牌,如军队用小型汽车号牌、GA36-2007中的小型汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌等;
    武警用小型汽车号牌;
    警用汽车号牌;
    双排字符结构的号牌,如军队用大型汽车号牌、武警用大型汽车号牌、GA36-2007中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌等。
    2)号牌字符识别
    识别的字符包括:
    ①数字:0~9;
    ②字母:A~Z;
    ③省、自治区、直辖市简称: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;
    ④军牌用汉字:军、海、空、北、沈、南、兰、广、成、济、京;
    ⑤号牌分类用汉字:警、学、领、试、挂、港、澳、超、使;
    ⑥武警号牌特殊字符:WJ、00~34、练。
    3)号牌颜色识别
    系统能识别蓝、黄、白、黑四种底色的机动车号牌。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。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,利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。

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    4)车辆号牌识别
    号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。   
    5.6 速度监控功能
    系统支持视频检测触发及感应线圈检测两种速度检测手段,可在卡口监控过程中对机动车超速行为进行检测、记录。并向中央系统提供违法车辆的违法判据,以便交通管理者进行违法处罚管理。
    5.7 黑名单报警功能
    系统支持与中央系统数据库联动架构下的分布式数据库架构,监控前端必须配置本地抓拍信息数据库以及嫌疑车辆数据库,异地交通违法车辆数据库等黑名单数据库。
    黑名单数据库的数据来自指挥中心,并与指挥中心的数据库保持实时同步。卡口系统抓拍并识别目标牌照,并与这两个数据库进行数据匹配,发现嫌疑则标记该记录,并及时现场本地报警。
    5.8 通信传输功能
    系统支持ADSL、PPP、CDMA或基于SOCKET的消息机制等多种通信传输方式,可根据客户需要,选择配置不同的通信传输板卡,实现监控数据、设备监测数据、流量统计数据等各类数据的实时或定时传输。
    系统支持断点续传,在通信故障条件下,将数据本地备份,而在通信恢复以后可已将断点数据继续回传中心。
    5.9 流量统计功能
    智能卡口系统根据业务需要进行车流量数据统计,生成不同时段的流量报表,报表显示有饼图,折线图,直方图等,可生成平面图或三维图。
    5.10 数据统计分析及查询功能
    系统对记录的违法数据进行统计分析,为管理者提供决策参考。系统对本地数据库记录的数据进行统计查询,支持时刻、时间段、特定号牌、颜色等条件查询以及带通配符的模糊查询。
    同时,系统还支持B/S架构下的中央远程查询。
    5.11 系统设备管理功能
    系统提供设备编号、设备时钟、设备运行状态监测设置等等设备参数配置功能;
    系统参数可通过自身的菜单式人机交互界面进行现场配置;
    系统参数可以在中央远程配置及获取校验,系统采取有效机制保证后台系统配置参数和现场配置参数的一致性;
    系统时钟校正,可接受后台的较时命令,完成较时功能。
    5.12 设备状态自监测功能
    系统对自身关键单元,如车辆监测单元、高清成像单元,识别单元等进行状态检测,为管理者提供及时有效的监测信息。
    5.13 统一布控功能
    系统与卡口中央处理系统进行联网,对各种超速、被盗抢车辆和交通肇事逃逸车辆或其他黑名单车辆进行实时报警、统一指挥布控、拦截等。
     当通过车辆与用户预先输入的被盗抢车辆或交通肇事逃逸等车辆的牌照号码及车型等信息特征相符合时,系统在现场可以立即以声音进行报警,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号码、车速、车型、车辆通过时间、车辆图片和司乘人员图片等。
    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。
    5.14 故障自动恢复功能
    系统控制主机可以设置硬件看门狗,在系统因意外死机条件下,自动重新引导系统进入工作状态。
    卡口管理平台功能
    5.15 通信功能
    通讯功能主要实现中央处理系统与前端车牌识别系统以及中央处理系统各功能模块之间的实时通讯,包括:
    (1) 实时接收所有前端车牌识别系统发送的车牌识别数据和图片数据;
    (2) 将接收到的车牌识别数据分别转发到本系统的相关实时运算服务器;
    (3) 接收前端车牌识别系统的设备定时发送的状态信息;
    (4) 实现从中央处理系统对前端车牌识别系统的设备进行控制;
    (5) 实时运算功能接收车牌识别数据并发送计算结果数据;
    (6) 预警发布功能发布预警信息。
    5.16 黑名单管理功能
    黑名单包括违法车和特定黑名单两类,其中违法车是指:来自于交通违法系统的违章次数达到一定数量且尚未处理的车辆数据。违法车数据通过与交通违法系统的数据接口获得。
     特定车黑名单是指被盗抢等涉案车辆、交通肇事逃逸车辆以及其他特殊布控的车辆等,也包括用于监控黄标车和不按营运线路行驶的公交车所需的黄标车和公交车数据。
    特定车黑名单的数据来源有两方面,一是授权用户通过本系统提供的黑名单管理维护(增加、修改、删除)功能,进行黑名单车辆的录入及维护;二是通过与110指挥系统和其他业务系统等系统的接口,将各系统的黑名单车辆数据按照统一的数据格式及接口协议接入至本系统的黑名单库(需要根据具体应用业务进行设计)。
    5.17 监控点管理功能
    监控点是指布设摄像机的场合,其设备包括摄像机、信号触发器、通信设备、电源、车牌识别器等。
    监控点的管理主要关注监控点基本信息管理、监控点的实时运算类型配置等管理。本系统主要实现以下功能:
     监控点基本信息管理:实现监控点基本属性的管理,对监控点及其属性进行增删改,并记录操作日志;
     车牌识别设备管理:实现对车牌识别器及其属性进行增删改,并记录操作日志;
     实时运算功能配置:实现监控点实时运算功能的设置,配置每个监控点参与的运算项目。例如某个监控点不参与黄标车计算,则该监控点的黄标车计算参数设置为“否”,否则设置为“是”,这样一来,实时运算部分在接收到某监控点的数据后将先根据监控点的功能配置决定该条记录参与哪些项目的实时计算,从而有效减少实时运算量;在配置监控点的时候,必须显示监控点是否处于故障状态;
     实时运算参数配置:针对某些实时运算配置其相关的参数,授权用户根据权限进行相关参数的管理维护,包括:
    ① 针对旅行时间计算配置参与计算的监控点起点与终点的组合;
    ② 针对黄标车计算配置各参与计算的监控点对应的黄标车禁行时间段;
    ③ 针对超速车计算配置参与计算的监控点起点与终点的组合及相应的超速时间(或速度)。
    5.18 实时运算功能
    实时运算包括计算超速车、黄标车、违章车、违规公交车、特定黑名单等,具体如下:
     判断是否违规黄标车:判断当前车辆是否是黄标车,且当前监控点为禁行监控点,且处在禁行时段范围,如果是,则记录结果,进行相应处理。
     判断是否违章车:判断当前车辆是否是需要预警的违章车,如果是,则记录结果,进行相应处理。
     判断是否违规公交车:判断当前车辆是否是公交车,且当前监控点不属于该营运线路的范围,如果是,则记录结果,进行相应处理。
     判断是否特定车黑名单:判断当前车辆是否是特定车黑名单车辆,如果是,则记录结果,进行相应处理。
     判断是否超速车:从车辆数据表中检索当前车辆出现在当前监控点的邻接点的最近记录,如果该最近记录到当前时间小于该两点之间的超速时间,则记录结果,并将车通过前后两个超速监控点的图片合成一幅图片,送到现有的交通违章预处理库,由人工进行识别处理。
    5.19 预警处理功能
    本系统的预警发布功能,通过通用的对外接口规范,使各终端管理系统可以收集各终端用户的布控信息并登记到本系统,并且由本系统根据布控信息的要求向各终端管理系统发布预警信息,然后由各终端管理系统完成向终端用户的预警信息发布。
    1) 布控信息登记:首先由各终端管理系统收集其终端用户的布控请求信息,即某个终端用户要求获得某个时间段、某些监控点、某类黑名单车辆的信息。然后各终端管理系统将该布控请求信息登记到本系统。
    2) 预警处理及发布:车辆数据在经过实时运算之后,如果是某特定黑名单车辆或某特定黑名单车辆,则根据以上登记的布控信息,判断是否需要将该车辆的信息发布到某终端管理系统,然后再由终端管理系统向终端用户发布。如果需要则立即将预警信息发布到对应的终端管理系统。同时在系统中保留预警发布记录。
    5.20 综合查询功能
    本系统产生大量的基础数据和业务数据,如车辆数据、黑名单数据、各类实时运算结果数据、布控登记数据、预警发布记录等。
    本系统可以对产生的各类重要业务数据进行统计,并提供所有数据完成灵活的查询。
    5.21 用户及权限管理
     用户管理:提供用户管理功能,可增加、删除、修改登录用户,用户信息至少应该包括登录帐号、口令、姓名、所属部门等等。
     角色及其成员管理:可以将用户分成不同的角色,不同的角色承担不同的职责,即不同的角色可以使用不同的功能。可以任意添加、删除、修改角色,可为角色添加、删除成员(即用户)。
     角色权限分配:可针对角色选择该角色可以使用的功能,能随时根据实际需要调整角色所具有的权限。
     权限控制:凡是用于权限分配的所有功能,在其功能实现过程中,均应考虑其相应的权限控制方案。
    5.22 日志管理功能
    操作日志:当操作用户针对系统中的关键数据进行操作时,系统自动记录其操作动作,包括时间、用户、操作动作、功能模块、操作对象等。在系统的关键功能模块,例如黑名单维护管理模块、监控点管理模块、预警处理及发布模块等,要求系统实现自动记录用户的关键操作。
    登录日志:当操作用户登录本中央处理系统进行综合业务管理时,系统应记录用户的登录日志,包括登录时间、账号等。
    5.23 系统管理功能
    本部分是对整个系统进行基础维护管理,包括时间同步管理、数据通讯配置管理等等。
    时间同步管理:利用与车牌识别设备的校时协议,定时同步所有前端设备的时钟,以保证整个系统中的所有前端设备具备同一时钟。
    5.24 录像功能
    系统主机应可以选择每一方向的高清摄像机作为录像源,进行本地录像。
    录像设计成可选项,当用户需要卡口主机进行录像时,可以随时打开进行录像,不需要时则又可以关闭,降低资源消耗,提高系统可靠性。

    责任编辑:佚名

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