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第三方集成

基于微服務架構,技術先進

電子警察解決方案


一.概  述

十七大把構建社會主義和諧社會擺在更加突出的地位。要構建和諧社會,城市公共交通安全是重中之重,城市公共交通安全是城市經濟與社會發展的最根本保障。

城市道路交通安全是城市公共交通安全的重要分支。隨著機動車輛大規模普及應用,各種與機動車有關的違法事件開始滋生蔓延。以此衍生的道路交通安全問題日益成 為社會經濟發展中的一個重要制約因素。收集、統計和分析道路交通事故,發現大部分交通事故都是因為機動車違章行駛而引起,尤以在交叉路口或路段上機動車闖 紅燈造成的事故所占比例最大。建設闖紅燈自動記錄系統(俗稱電子警察),對機動車闖紅燈行為進行不間斷自動檢測和記錄,通過立法對機動車闖紅燈行為進行處 罰,是遏制機動車闖紅燈行為的重要手段,進而改善城市道路交通環境,提升公眾出行安全系數。

圖片關鍵詞


1.1 設計依據

《中華人民共和國道路交通安全法》

《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》

《公路交通安全設施設計技術規范》(JTJ 074-2003

《闖紅燈自動記錄系統通用技術條件》GA/T496-2009

《民用閉路電視系統工程技術規范》GB50198-94

《安防視頻監控系統技術要求》GA/T 367-2001

《中華人民共和國公共安全行業標準》GA38-92

《中國電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》GBJ232-90.92

《道路交通標志和標線》GB5768

1.2 設計原則

先進性

高清電子警察前端系統采用高清一體化攝像機替代模擬攝像機+工控機模式,是系統先進性最重要的體現。200萬像素高清畫質同時覆蓋2個車道,車輛車牌號碼、停止線和紅燈狀態同時反映在一張照片中,將3張反映闖紅燈過程的連續照片合為1張,是我司高清電子警察先進性的突出特點。

實用性

高清電子警察前端系統符合GA/T 496-2009公安部最新標準,能為交警用戶準確捕獲、抓拍、記錄闖紅燈行為,將3200萬像素的高清照片和1段高清視頻相結合,為非現場處罰系統提供準確、清晰的證據,是本系統實用性的重要體現。

可靠性

高清電子警察前端系統廣泛采用嵌入式技術,擯棄了工控機模式,無論是前端設備使用壽命,還是抗惡劣環境等方面,可靠性都得到質的飛躍,符合室外電子產品設計的發展方向。

經濟性

高清電子警察前端系統可靠性得到提升,因此系統的維護成本顯著下降。采用嵌入式一體化高清攝像機取代數碼相機,LED低功耗補光燈取代閃光燈,設備使用壽命明顯變長,產品更換周期明顯縮短,系統經濟性顯著提高。

安全性

高清電子警察前端系統采集的數據經過加密傳輸,保障了系統數據的安全性。通過水印技術實現數據防篡改功能,確保數據作為證據的可信性。

易維護性

高清電子警察前端系統所包含的設備數量少,一體化高清攝像機接受軟件平臺的集中管理,可實現遠程升級、維護和自動校時。

二. 高清電子警察優勢

2.1  單張高清照片包含闖紅燈行為三要素

標清電子警察需要兩張照片,一張為全景照片(記錄闖紅燈過程,看不清車牌),一張為特寫照片(僅能看清車牌),違法證據需要連續2-3張全景照片和1張特寫照片組成,全景和特寫照片分辨率僅為768*576,清晰度約為400-600線;高清電子警察拍攝2-3張連續的高清照片,每張照片均同時包括號牌號碼、停止線和紅燈信號三要素,單張照片分辨率達到1600*1200,清晰度超過960線,提高違法取證防抵賴性,更有利于違法取證。如下圖所示:

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2.2  單像機同時輸出高清照片和高清視頻

標清電子警察需要一只全景像機輸出動態視頻來記錄機動車闖紅燈過程。??低暩咔寰W絡攝像機除了能輸出高清照片,還能同時輸出一段高清視頻(分辨率**),記錄機動車闖紅燈過程。一方面增強違法照片的說服力,另一方面減少攝像機數量,降低故障點數量。

2.3  閃光燈硬件同步曝光

傳統標清電子警察系統攝像機不具備閃光燈同步接口,由第三方外部電路+軟件控制來實現攝像機與閃光燈的同步,同步效果不理想,受限度大。高清電子警察系統采用CCD電子快門直接控制閃光燈硬件同步曝光,可達到嚴格同步。

2.4  前端照片合成疊加預處理

GA/T 496-2009 4.3.2節要求,一次闖紅燈行為所產生的3張照片記錄要求合成為1張圖片。??低曤娮泳鞓I務處理機將完成這該功能,將高清網絡攝像機抓拍的3張200萬像素高清照片合成處理為1張圖片,并完成時間、地點、方向和車道等信息疊加。圖片合成后,不出現原始圖片遺漏、錯位等問題?,F場合成示意圖如下所示:

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2.5  全嵌入式工業設計

高清網絡攝像機、車輛檢測器、信號燈檢測器和電子警察業務處理機全部采用嵌入式工業級設計,適宜于路口惡劣工作環境。

采用ARM+DPS硬件架構,無風扇、低功耗設計,操作系統選用嵌入式Linux。尤其是電子警察業務處理取代傳統工控機插圖像采集卡方式,它解決了工控機易死機,抗病毒能力差,功耗高,高溫運行不穩定等關鍵問題。

工業設計,金屬機身,散熱良好,確保在炎熱夏季依然能正常工作。

設計時每款前端產品均具有看門狗功能,設備運行中自檢發現異常,將自動重啟,使設備恢復到正常工作狀態,無需人工干預。

2.6  多級緩存手段確保數據不丟失

電子警察業務處理機和高清網絡攝像機均支持SD卡,當前端與中心之間網絡故障時,數據優先緩存在業務處理機的SD卡內,待故障恢復后,數據再補傳到中心;若電子警察業務處理機故障,則數據緩存在高清網絡攝像機的SD卡內,待故障恢復后,數據再補傳到電子警察業務處理機,進行相關圖片預處理。

不采用硬盤作為前端存儲介質,硬盤在高溫環境下工作極不穩定,所造成麻煩將產生很大維護費用。

2.7  多種傳輸途徑確保數據傳輸可靠性

電子警察業務處理機可選配CDMA或3G通信模塊,當有線網絡發生故障時,可通過CDMA或3G來完成數據傳輸,移動通信作為有線傳輸的冗余手段。提升系統傳輸可靠性,有線網絡正常時,關閉移動通信功能,節約通信資費。

通過水印技術來驗證照片在傳輸過程中是否被篡改,確保違法證據的合法性。

三.系統總體設計

3.1  系統組成結構圖

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如右圖所示,高清電子警察系統總體結構包括3部分:前端路口、傳輸通道和后臺處理系統。

路口單元

每方向一套電子警察業務處理系統,包含:1只200萬像素高清攝像機、1臺車輛檢測器、1臺信號燈檢測器、1臺電子警察業務處理機、1臺網絡交換機、1個室外電子警察專用機柜,及其它配套輔材。若該方向有3-4個車道,則按照2只200萬像素高清攝像機。

多個方向的電子警察業務處理系統通過路口局域網互聯至一個總出口(如上圖路口示意部分左上角),安裝1臺光纖收發器,通過獨立光纖匯聚到監控中心。

傳輸通道

所有路口的電子警察系統全部采用獨立光纖進行數據傳輸,同時,也可選配CDMA、3G等無線傳輸方式為光纖傳輸提供冗余通信線路。

監控中心

監控中心部署電子警察軟件平臺(含服務器)、操作終端、打印機等。軟件平臺集中管理全網電子警察前端設備,操作終端用于違法人工處理,打印機用于打印違法罰單。


3.2  邏輯功能分布圖

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路口單元

路口單元完成闖紅燈行為的檢測并及時抓拍,對獲取的信息進行預處理,分為圖像采集單元和前端處理單元兩大部分。

圖像采集單元

圖片抓拍:利用一體化高清網絡攝像機連續抓拍三張闖紅燈高清圖片組成一份違法記錄,抓拍間隔精確到0.1秒,每張圖片(分辨率1600×1200)均包含清晰可辨的車輛信息、車牌信息、車輛行駛行為和紅綠燈信號狀態。

脈沖閃光燈同步:

視頻捕獲:利用一體化高清網絡攝像機拍攝闖紅燈過程的動態視頻,視頻清晰度滿足人工對車輛顏色、類型的認定,能完整呈現機動車闖紅燈整個過程的運動軌跡,用于判斷違法類型。

數據緩存:借助網絡將抓拍的圖片和捕獲的視頻發送給前端處理單元??砂惭b高速SD卡,在網絡通信故障時緩存高清圖片和動態視頻。選配8GB容量SD卡,可緩存約4萬張違法照片,合1萬份違法記錄。

前端處理單元

車輛檢測、車輛測速:利用車檢器實時檢測過往車輛,車輛捕獲率大于99%,包括車輛通行、車速、是否逆行等,并將檢測結果發送給業務處理機。支持雙線圈檢測技術,根據車輛壓過線圈的順序來判斷車輛逆行,逆行檢測率大于99%。根據車輛壓過線圈的時間差來計算車輛平均時速,測速精度為±1%。

信號燈檢測:利用信號燈檢測器實時檢測紅燈信號,將紅燈維持狀態、紅燈切換至綠燈脈沖信號、綠燈切換至紅燈脈沖信號,發送給業務處理機。單臺交通信號燈檢測器支持3路或6路信號檢測路數,將模擬輸入的220V電平信號轉換為數字信號,保證采樣信號周期的完整度和匹配度。支持多相位紅燈信號接入與處理。

抓拍觸發:業務處理機接收來自車檢器和信號燈檢測器的信號,在紅燈狀態同時檢測到車輛,即證明闖紅燈行為。業務處理機將給一體化高清網絡攝像機1個抓拍觸發信號。

數據預處理:業務處理機接收來自一體化高清網絡攝像機抓拍的3張照片和1段視頻。業務處理機按照國家標準將3張照片合成一張照片,并將時間、地點、方向、車道等信息疊加至圖片上。

數據存儲:業務處理機將處理完畢的數據上傳至后臺處理單元。業務處理機可安裝高速SD卡,在網絡通信故障時緩存數據,網絡恢復以后,數據自動接續上傳。

傳輸網絡

傳輸網絡負責將路口單元預處理后的數據傳輸至后臺處理單元,可以是有線傳輸方式(比如:獨立光纖、運營商專網專線等),也可以是無線傳輸方式(比如:CDMA 1X或3G)。

后臺處理單元

后臺處理單元主要完成以下功能:

數據通信、數據處理和數據存儲:從前端業務處理機獲取圖片和數據,將圖片保存在磁盤陣列中,將數據保存在數據庫服務器中。

車牌識別、數據接口和打印罰單:對每一張違法圖片進行車牌識別,識別結果由人工復核,確定為違法行為后,信息送至非現場處罰系統并打印生成罰單。

Web查詢、信息發布:利用應用服務器為公安內部工作人員或駕駛人員提供Web查詢服務,并支持將違法車輛記錄信息發布到網站上。包括按車型、號牌、車速、日期、時間等參數進行檢索。

狀態監控:中心平臺能自動監測前端設備運行狀態,并以圖形化方式直觀展示設備當前工作狀態,對異?,F象進行報警。

車流量統計:中心平臺提供車流量統計功能,以柱狀圖方式顯示所查車道在指定時間段內通行車輛流量,支持數據導出Excel或打印。

網絡校時:中心平臺能對系統中服務器和前端卡口設備進行集中校時,包括手動校時和定時自動校時。

3.3  系統主要性能指標

抓拍關鍵要素

紅燈信號、停止線、機動車外觀、號牌、顏色和闖紅燈過程。

違法記錄組成

3張200萬照片+1段動態視頻。第1張為機動車壓在停止線上,第2、3張為機動車已越過停止線。照片合成在前端電子警察業務處理機完成。

車速捕獲范圍

實測5~200KM/h范圍內均可捕獲車輛,闖紅燈機動車捕獲率達到99%。

圖像采集響應速度:≤1ms。

最小抓拍間隔:70ms。

圖片壓縮方式JPEG。

分辨率1600*1200。

視頻壓縮方式

H.264。僅記錄闖紅燈過程的視頻,分辨率為200萬像素;全程記錄視頻,分辨率為4CIF。

圖像存儲容量

≥120萬份記錄。前端插8GB容量SD卡可緩存1萬份記錄。

動態視頻存儲容量:按每點30天設計。

補光燈壽命:≥500萬次。

工作溫度、工作濕度

無加熱、散熱裝置時,-10℃~+60℃。

10%~95%


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