高清卡口实施解决方案(线圈+视频辅助)

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道路高清卡口监控系统线圈检测(辅助视频检测)
解
决
方
案
2013年4月
目录
1.概述 (3)
1.1.系统简介 (3)
1.2.设计原则 (3)
1.3.设计依据 (4)
2.方案介绍 (5)
2.1.系统组成 (5)
2.1.1.前端采集子系统 (5)
2.1.2.网络传输子系统 (7)
2.1.3.中心管理子系统 (8)
2.2.系统原理 (9)
2.3.系统特点 (11)
2.3.1.摄像机内置车牌识别 (11)
2.3.2.独特散热结构 (12)
2.3.3.水印加密防篡改 (12)
2.3.4.单车道独立运行能力 (13)
2.3.5.LINUX系统防病毒 (13)
2.3.6.嵌入式结构稳定可靠 (13)
2.3.7.测速精准，误差小 (14)
2.4.技术指标 (15)
2.5.系统功能 (16)
2.5.1.车辆捕获功能 (16)
2.5.2.速度测定功能 (17)
2.5.3.高清图片抓拍功能 (17)
2.5.4.车辆信息记录功能 (19)
2.5.5.号牌自动识别功能 (19)
2.5.6.车身颜色识别功能 (20)
2.5.7.图像记录防篡改功能 (21)
2.5.8.高清录像功能 (21)
2.5.9.数据存储功能 (21)
2.5.10.数据传输与断点续传功能 (21)
2.5.11.远程系统管理维护功能 (22)
2.5.12.Web数据浏览功能 (22)
2.5.13.可辅助视频检测功能 (23)
3.主要设备介绍 (43)
3.1.高清一体化摄像机 (43)
3.2.镜头 (44)
3.3.智能终端管理设备 (45)
3.4.智能闪光灯 (46)
3.5.LED频闪灯 (46)
3.6.车辆检测器 (47)
4.配置清单 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

1.概述
1.1.系统简介
高清治安卡口系统是一种新型的智能交通系统，主要用于城市道路或高速公路出入口、收费站等治安卡口及重点治安地段的全天候实时监测与记录，结合高清摄像机的高清晰图片特性，使卡口抓拍效果得到质的提升。

高清卡口系统采用目前最可靠的线圈检测模式，可视频辅助检测，捕获率高，结构简单，前端只需配合车检器、闪光灯即可组成系统，性价比高，适合在具备线圈切割条件的各种环境下应用。

该系统能清晰的记录车身特征、车牌号码、车牌颜色、司乘人员的面部容貌等信息，为公安部门维护社会治安、破获盗抢车辆提供强有力的证据，使稽查能力大大增强。

嵌入式一体化高清卡口系统在省内外多个项目成功应用，获得了良好的效果，为交通规划、交通管理、道路养护部门提供重要的基础和运行数据，为快速纠正交通违章行为，快速侦破交通事故逃逸和机动车盗抢案件提供重要的技术手段和证据，对平安城市的建设、运行和提高公路交通管理的快速反应能力有着十分重要的意义。

1.2.设计原则
结合当前技术发展状况及趋势，考虑项目建设和日后运行的成本以及交通管理部门工作的特殊性，在系统的研发设计、生产制造、测试运行的过程中我们严格遵循以下原则：先进性：在投资费用许可和考虑系统实用性的前提下，系统采用国际上先进的视频图像与数字通讯技术，确保系统在业界的领先地位。

可靠性：系统设计、设备选型、安装调试等环节都严格贯彻质量条例，完全满足国家有关标准要求，符合国家及行业的有关标准，确保系统能够长期稳定、安全可靠的运行。

安全性：系统具有防计算机病毒的能力，有较强的抗干扰能力，具有密码、多级控制级别、撤设防级别，避免出现遭到恶意攻击和数据被非法提取使用的现象，保障系统网络的安全。

可扩展性：由于技术和需求在不断地发展，对系统功能和建设规模、建设质量的要求也
将不断增多。

在设计上，我们采用具备良好扩展性的系统接口和模块化设计，当设备需要升级时，系统能实现平滑过渡，方便兼容旧系统。

规范性：由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中我们参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。

一切从实际出发，使智能系统具有较高的实用效能。

这也是高清监控系统在当今之所以能迅速兴起并发展的关键所在。

易维护性：系统在设计时充分考虑其易维护性，以确保系统在使用过程中出现故障时能在最短时间内恢复运行。

系统具备设备日志记录、远程维护与管理、故障及时告警等功能，以方便日常维护。

1.3.设计依据
《道路交通安全违法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
《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
《机动车测速仪》GB/T21255-2007
《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及验收暂行技术规范》
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》
遵循国家现行的其他相关规范和标准要求。

2. 方案介绍
2.1. 系统组成
线圈卡口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：
WEB
网络存储
防火墙
核心路由器DLP 控制器
管理
存储
转发
管理
测器闪光灯
闪光灯卡口主机
卡口主机
交换机
光纤发射器
光纤接收器
光纤接收器
汇聚交换机
网络存储
客户端
客户端
市监控中心
应用
地感
线圈测
器
线
测器
闪光灯
闪光灯
卡口主机
卡口主机
交换机
地感
线圈
测
器
线系统整体结构
2.1.1. 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500万高清摄像机、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。

500万高清一体化摄像机：系统采用的高清抓拍摄像主机为高清500万摄像主机，均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：
传传传传
传传传传传
传传传
传传传传传传传传
传传传
传
传传
传传传传
传
传
线圈卡口同杆安装示意图
2.1.2.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。

前端交换机
前端交换机
前端交换机
光纤收发器
光纤收发器
光纤收发器
光纤收发器
光纤收发器
光纤收发器
核心交换机
服务器
服务器
服务器
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。

2.1.
3.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：
中心管理平台模块组成如下：
1业务管理服务器(CMS)；
2流媒体转发服务器(MTS)；
3流媒体集中存储服务器(SS)；
4设备管理服务器(DMS)；
5数据库服务器；
6图片服务器(PTS)；
7Web服务器；
2.2.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。

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
B A B
B T T D S -=，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。

2.3. 系统特点
2.3.1. 摄像机内置车牌识别
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。

2.3.2.独特散热结构
散热面
散热面
散热面
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。

2.3.3.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。

2.3.4.单车道独立运行能力
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。

2.3.5.LINUX系统防病毒
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。

2.3.6.嵌入式结构稳定可靠
目前国内大多数智能卡口系统均采用工控机＋高清网络摄像机的方式实现图像的抓拍，这种方式在研发上较为便捷，容易实现，但稳定性较差，体积庞大，使用不便。

本方案充分利用嵌入式技术在视频图像监控领域的技术优势，采用嵌入式结构，主机硬件电路采用已在安防领域产品上应用成熟的硬件平台，并根据卡口抓拍实际应用需要，对硬
件电路进行了改进和优化，在元器件选择上全部采用工业级或军工级芯片，降低了功耗，保证了系统在恶劣条件下长时间可靠运行。

2.3.7.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%。

2.4.技术指标
2.5.系统功能
2.5.1.车辆捕获功能
系统除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外，当监控区域为同向相临的2个（含2个）以上车道时，可捕获车辆骑、压分道线行驶的情况。

系统利用电磁感应的原理检测车辆，当车辆经过检测线圈时，自动捕获一张经过车辆的高清图像，可看清车型、车况、车身颜色、车牌和司乘人员面貌，捕获率超过99%(车速范围在0-180km/h)；无烟雾情况下，白天能清晰识别车辆牌照及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，夜间车辆牌照及整个车身特征同样清晰。

2.5.2.速度测定功能
为保证相对准确的速度测量值，系统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。

2.5.
3.高清图片抓拍功能
高清嵌入式一体化摄像机，图像抓拍功能不受雨、雪、雾等天气、环境光和相临车道通行车辆的影响。

在环境无雾包括雨雪天气下，监控区域内规范行驶的车辆被记录的图片能清晰看清车辆前部所有特征、车内驾驶员、副驾驶位置情况，还能看清车辆类型、颜色和所载货物等。

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，其宽动态功能可保证车牌依然很清晰。

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。

图像以JPEG格式存储于前端设备，并同时上传至中心进行存储。

抓拍效果图如下所示。

白天抓拍效果图
晚上抓拍效果图
2.5.4.车辆信息记录功能
系统对通过监测区域的车辆记录一张高清全景图像，对超速等违法车辆记录两张不同时间的全景图片。

全景图像的编码符合ISO/IEC 15444:2000的要求，压缩因子小于70。

系统记录的车辆信息除车辆图像信息外，还包括车辆的通行文本信息，如时间（精确到0.1秒）、地点、车速、限速、方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜色、车型、车道编码等。

车辆通行信息写入关联数据库，并将相关信息叠加到图片上。

2.5.5.号牌自动识别功能
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。

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。

系统识别的车牌类型部分示例：
2.5.6.车身颜色识别功能
系统可自动对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆，为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。

系统可自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆；并识别出9种常见车身颜色，9种颜色包括：白、黑、红、黄、灰、蓝、绿、粉、棕。

深浅分类准确率不小于80％；9种常见车身颜色识别准确率不小于70％。

2.5.7.图像记录防篡改功能
系统在前端摄像机对图片进行水印加密，也就是从数据的源头加密，防止在传输、存储、处理等过程中被人为修改，断绝了数据篡改的可能性。

图片通过网络传输到中心管理服务器，中心管理软件自动对每一张图片进行水印验证，以保证数据的安全性和真实性。

2.5.8.高清录像功能
系统在支持抓拍高分辨率图片的同时，能实现24小时高清视频录像功能，分辨率可达1280*960(140万相机)、1600*1200(200万相机画面比4:3)、1920*1080(200万相机画面比16:9)。

可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像，视频编码格式支持主流的H.264，录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹；并提供录像查询、录像下载等功能。

2.5.9.数据存储功能
系统采集的车辆图片、违章数据、高清录像等数据支持前端存储和中心集中存储。

前端存储设备包括抓拍摄像机内置的SD卡和智能终端管理设备内置的大容量硬盘，系统在前端即可实现数据的备份存储功能。

中心存储是将数据保存在位于后端中心的集中存储系统，如大容量磁盘阵列等。

2.5.10.数据传输与断点续传功能
系统支持多种方式的数据传输：可通过FTP或TCP/IP方式将车辆图片、违法图片、车辆通过信息（时间、地点、车牌号码、车身颜色等）、设备监测数据等上传到中心管理系统；也可在中心通过网络调用或下载操控前端设备存储的数据。

系统支持数据的断点续传：如因网络中断或其它故障，数据无法上传至管理中心时，可暂时将数据存储在前端，待网络恢复后前端存储设备自动上传网络中断期间的数据至管理中心。

2.5.11.远程系统管理维护功能
系统具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作。

具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测主要设备（摄像机、终端管理设备、服务器等）和主要运行软件的工作状态（采集识别软件、传输软件等）等功能。

系统具备权限管理功能，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。

系统具有主动校时功能，24h内设备的计时误差不超过1.0s。

系统具备远程维护及参数的设置等功能。

2.5.12.Web数据浏览功能
高清一体化摄像机，支持WEB浏览功能，用户可以通过WEB浏览，查看并下载相机存储的图片、录像等信息，同时，可以查看相机的实时状态。

2.5.1
3.可辅助视频检测功能
高清嵌入式一体化摄像机支持视频辅助检测，视频检测软件为公司自主开发，通过先进的视频识别算法，实现对车辆进行跟踪、分析和识别，从而实现在线圈故障时，自动切换到视频触发，当线圈修复后，自动恢复到线圈触发模式。

综上所述，线圈+视频辅助的卡口系统，可以保证系统全天候24小时不间断运行，大大提高了系统的可靠性，避免了纯线圈模式中，线圈故障后系统无法正常工作的隐患，同时弥补了线圈检测功能的单一性。

2.6.中心管理平台介绍
2.6.1.平台软件架构
中心管理软件采用自主开发的DSS-T综合管理平台软件。

DSS-T综合管理平台是一个融合公安传统的图像监控业务和新兴的智能交通管理业务的集成管理平台。

平台采用基于面向服务的体系架构（SOA）技术进行主体架构设计，以SOA（Service
Oriented Architecture）面向服务的特性，通过定义良好的服务接口实现各子系统之间的松耦合，使平台既可以包容现有的应用又能满足未来新的应用需求，实现信息的高度集成。

采用基于Web Service的面向服务集成框架，实现了各个子系统平台之间的应用、服务的集成，为用户提供了一个统一的面向服务的应用集成管理界面。

平台是一个融合公安信息管理业务、智能交通应用、视频图像监控、高速网络传输、高性能比对计算等多技术、多系统集成的复杂系统。

平台可以作为各级公安交通指挥系统的统一信息服务平台，在公安派出所、区公安局、市公安局和省公安厅之间实现信息授权交换与共享。

平台通过对采集到的静态与动态数据分析加工处理，来实施治安监控、交通管理控制和诱导，能够及时对交通事件进行处理并通过多种渠道将治安、交通信息发布给各级管理部门。

整个平台根据各警种、各业务部门的职能要求，并结合信息共享的要求进行设计，首先考虑满足业务部门的需求，包括系统结构、功能、对信息内容的要求和信息处理、发布等方面内容；其次考虑了信息共享的需求，预留了大量与公安交通已有应用系统的数据接口。

DSS-T平台软件从上至下共分四个层，分别是用户界面层、业务应用层、系统服务层、设备接入层。

具体结构参考下图：
用户界面层
系统整体采用B/S的展现模式，其中视频显示的模块应用了C/S的嵌入插件形式。

充分发挥了B/S模式异地浏览的方便性，任何时间、任何地点、任何系统中，只要网络连通，就可以直接使用浏览器连接服务器，任何电脑都可以作为客户端使用。

同时综合利用了C/S 模式信息采集灵活、负载均衡、服务稳定等的优势，保证了客户端有更多的事务处理能力，分流服务器的工作负担，使整个系统运行更加稳定。

用户界面层是DSS-T平台软件直接跟用户交互的窗口。

因此，在设计风格上，我们借鉴和融合了公安严肃而正义凛然的风格，采用美观、大方、明朗而沉稳的深蓝作为主色调。

在功能设计上，也充分发扬求真务实的态度，摒弃了很多冗余繁杂的点缀性功能，以实用、适用、合用、易用为主要思路。

在功能实现上，我们将很多例行化、有规律可循的操作都以智能的方式展现，省去了很
多的用户手动操作，最大程度地将系统操作的便捷性留给用户。