区间测速方案

卡口区间测速系统设计方案
设
计
方
案
书
技术股份
二00九年五月
1 区间测速系统
1.1概述
传统超速抓拍系统采用的是单点测速方式，测量的是车辆的瞬时速度，争议较大、容易躲避。

区间测速是在高速公路某一区间（一般为20公里左右）的两端安装自动抓拍系统，记录车辆通过两端的时间，利用“速度＝距离/时间”公式，计算出车辆在该区间的平均车速。

为达到满意的效果，抓拍系统应具有很高的车辆捕获率和识别正确率。

区间测速让驾驶员难以回避，做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，对该区间行驶的机动车进行全程监控，扩大了超速监控的围，控制了区间整体的行车速度。

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，监控围为全区间，控制区间的平均车速，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。

1.2 系统设计原则
1.2.1标准化
该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 497-2004）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。

1.2.2可扩展性和兼容性
由于用户以后的需求会不断发展，系统建设的数量将随之扩大，在设计上，即要在功能上推出新，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都不会影响到其它模块的正常应用。

1.2.3可用性
我们的方案在充分考虑用户实际情况，针对大多数用户的需要，设计出可满足各种需要的方案，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；同时，也必须摒弃已经安装应用的老的系统出现的各种影响系统稳定性的技术。

1.2.4易用性
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。

1.2.5合理性
严格以系统工程学及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。

1.2.6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。

1.2.7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。

1.2.8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，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济能力方面的实际情况相吻合。

1.2.9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。

1.2.10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
《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T 497-2004）
《工业企业通用设计规》（GBT42-81）
《电气装置安装工程施工及验收规》（BGJ232.90.92）
《民用闭路监视电视系统工程技术规》（GB50198-94）
《民用工业建筑电气设计规》（GJT16-92）
《电视系统视频指标》（CCTR RECOMMENDATION 472-3）
《建筑物防雷设计规》GB50057-94
《工业企业通讯接地设计规》
《安防系统工程验收规》GA308－2001
《中华人民国公共安全行业标准》GA/T70-94/T74-94
《安全防工程程序与要求》GA/T75-94
《安防系统工程质量检验实施细则（试行稿）》
《电信专用房屋设计规》YD5003－94
1.4系统方案设计
1.4.1系统原理
在被测路段上设置监测区起始点A和监测区结束点B，预先测量车辆从A点到B点的行程。

A、B两点需要牌照抓拍及识别系统，检测、识别过往车辆，将通过时刻、识别结果、近景图片及全景图片发回控制中心。

控制中心比对两点的识别结果，计算同一车辆由A点到B点的时间，用已知行程除以时间即可获得车辆的平均行驶速度。

如下图：
图1-1区间测速原理图
1.4.2系统结构
我公司设计的嵌入式区间测速系统由断面车辆记录子系统、中心管理子系统和网络通讯子系统三部分构成。

1.4.
2.1断面车辆记录子系统
断面车辆记录子系统是区间测速系统的核心部分，该子系统由嵌入式一体化抓拍主机、同步补光频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元等四部分组成。

1.抓拍主机:采用自主研发的嵌入式一体化高清抓拍主机，有稳定便捷低功耗等特点。

2.闪光灯：采用自主研发生产的窄脉冲频闪闪光灯，对驾驶人员影响小，使用寿命长。

3.车辆检测单元：车辆检测单元雷达检测、地感线圈检测、视频检测。

根据不同的需要和实际情况可以自行选择。

4.网络传输单元：采用标准以太网传输，支持TCP/IP协议。

一般在测速区间的两个断面分别安装一套断面车辆记录子系统，车辆经过第一个断面时，车牌被抓拍，并自动识别，同时将车牌、通过时间等信息上传至中心管理服务器；车辆经过第二个断面时，系统再次抓拍车牌，并自动识别，同时将车牌、通过时间等信息上传至中心管理服务器。

通过车辆通过这两个断面的时间差和两个断面的距离，计算出车辆的平均速度。

系统结构原理图如下：
图1-2区间测速结构原理图
1.4.
2.2中心管理子系统
中心管理子系统主要实现对各个断面子系统中抓拍主机设备进行远程管理、网络的监控、车辆速度的计算、抓拍图像的处理、可疑黑车辆的布控、超速车辆统计、预收费车辆数据下载以及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ORACEL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。

1.4.
2.3网络通信子系统
网络通讯子系统主要实现各个断面车辆记录子系统和指挥中心管理子系统之间的数据和图像信息的传输。

具体组网结构图如下：
图1-3区间测速系统组网结构图
1.4.3系统特点
1.4.3.1区间测速、智能卡口记录两项功能合二为一
本系统每一个断面车辆记录子系统就是一个单独的智能卡口记录系统，可以实现智能卡口记录系统的所有功能。

同一车道设置一个起始检测断面和一个结束检测断面就可以组成一个区间测速系统。

对通过该车道的所有车辆进行测速，而且这种测速可以有效的避免以往单点测试容易躲避的缺点。

将卡口记录系统和区间测速系统和二唯一，在同样的成本下可以实现更多的功能。

1.4.3.2采用全嵌入式结构，前端无需工控机，系统稳定可靠
目前国大多数区间测速系统均采用工控机＋视频采集卡的方式实现图像的抓拍和车牌识别的，这种方式在研发上较为便捷，容易实现，但欠缺稳定性，体积庞大，使用不便。

计算机病毒、操作系统漏洞等都将给该系统的稳定性造成隐
患。

而区间测速系统的设计充分利用公司在视频图像监控领域的技术优势，主机硬件电路采用公司已在安防领域产品上应用成熟的硬件平台，并根据测速系统实际应用需要，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。

抓拍主机采用LINUX操作系统，并专门针对抓拍功能需要对代码进行了裁减和优化，软件功能较为“专一”，提升了CPU的工作效率和整机的工作稳定性，系统采用软硬件双重看门狗技术，绝对避免了系统死机。

嵌入式一体机工控机结构
性能更稳定，适合户外恶劣环境全天候工作，工作环境温度-30℃ ~ +70℃
工控机工作环境一般要求在-10℃ ~ +55℃
结构紧凑，安装使用方便体积庞大，结构复杂，维护工
作量大
功耗更低（<15W ）近百瓦
1.4.3.3采用独特的结构设计，散热功能出众
考虑到区间测试各个车辆记录系统室外工作环境的需要，整个系统采用了独特的结构设计，充分利用主机的外壳进行散热，进而保证了整个设备在夏季高温条件下运行的稳定可靠性。

图3 主机散热示意图 1.4.3.4采用一体化设计，结构紧凑，安装使用及维护方便
断面车辆抓拍主机将抓拍摄像机、控制主板、存储硬盘等设计为一体，使整个系统更加紧凑，安装维护更加方便，无需配置工控机即可实现图像自动记录功能，极大的提高了系统的稳定可靠性。

1.4.3.5各断面抓拍设备实现图片本地存储
各个抓拍设备置2.5英寸大硬盘专用图像存储器，可存储数百万违章图片。

目前采用工控机方式的智能卡口系统由于硬盘除需保存违章图片外，还需要保存操作系统文件和断面车辆检测应用软件，从而减少了图像文件的存储空间，另外病毒对分区的破坏也将影响数据的安全性，甚至导致数据丢失。

而目前大多散热面3
散热面2
散热面1
数嵌入式区间测速系统前端车辆检测设备还不具备本地大容量存储功能，或者只能临时存储少量的图像数据，不适合常年全天候图像记录。

该系统充分考虑了数据的安全性及长时间存储的需要，设备置了一块2.5英寸大容量硬盘，满足了系统长时间本地存储及数据备份的需要，同时系统实时将图像数据上传到中心服务器进行存储，处理和查看，实现了设备本地存储与中心存储的双备份。

1.4.3.6高清晰度成像，可清晰的看清车牌及驾驶人员面貌特征
系统采用了公司自主研发的高清晰逐行扫描百万象素CCD摄像机，图像清晰(1280*1024)，可清晰显示车牌及司乘人员面貌特征。

高清晰的车牌进一步保证了车牌识别的准确性，也为有效缉拿布控车辆提供了保证。

通过与公司自主研发的频闪闪光灯的配合，整个摄像系统可清晰拍摄出各种天气条件下的车辆图像（浓雾天气除外）。

高清夜间图像抓拍效果1
高清夜间图像抓拍效果2
普通摄像机晚上牌照全景图片
1.4.3.7综合管理与远程维护功能
系统设计了远程维护功能，可实现对系统设备的远程故障自动诊断、故障报警和修复，真正减少了用户的维护工作量。

1.4.3.8高牌照识别率
牌照识别的准确率很大程度上取决于所拍摄图片车牌的清晰度，百万象素摄像机及先进的神经网络识别算法很好的保证了车牌的识别率。

1.4.4系统功能
1.4.4.1车辆捕获功能
车辆捕获有三种实现方式：雷达捕获、地感线圈捕获、视频捕获。

设计时可以根据实际情况来选择。

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，并能都记录车辆经过的单点速度。

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。

并在照片上叠加通行时间、车速、地点、方向、车型等信息。

实拍效果如下：
卡口监测系统现场实际抓拍白天效果图
卡口监测系统现场实际压线抓拍效果图
卡口监测系统现场实际抓拍夜间效果图
1.4.4.2图像记录
本系统采用高清晰工业摄像机，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、电源单元及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，保证图片暴光正常，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1280×1024，并将图像以JPEG格式存储于前端设备，前端设备标配120G大容量存储空间，可存储100万照片记录，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。

1.4.4.3测速取证
系统支持单点测速及区间测速，测速精度符合GB21255-2007机动车测速标准。

1.单点测速
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；
2.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，中间不应有进出扎道。

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。

通过车辆通过这两个断面的时间差，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。

3.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。

卡口监测系统逆行抓拍示意图
系统可自动判断不同类型，根据要求的传输协议及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。

1.4.4.4车牌识别
系统采用国领先的图像识别算法，对所有通过车辆自动进行车辆识别、号牌颜色识别及车型等自动识别。

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、、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、、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：
1.4.4.5布控报警
针对超速及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及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。

1.4.4.6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。

1.4.4.7数据传输
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，待故障恢复后自动上传。

也可通过USB存储设备直接下载前端设备中的数据。

1.4.4.8设备管理
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及获取校验，以及实现远程的重启、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。

1.4.5技术参数
1.5系统软件介绍
1.5.1客户端软件
本系统由区间测速抓拍设备、系统服务器群、网络传输、智能交通平台接口、软件客户端等部分组成。

客户端软件主要由实时信息、信息查询、视频预览、设备调试、车牌识别等功能组成，下面将详细介绍该软件的操作流程。

1.5.1.1启动登录
安装本系统后，会在桌面上出现该程序的图标，双击该图标，系统进入主界面（如图5-1）：
图5-1 主界面
1.5.1.2工具栏
如图5-2所示，工具栏中列出该软件所有常用功能的快捷按钮，下面分别介绍这些功能。

图5-2 工具栏
1.5.1.3连接、断开设备
单击工具栏中按钮，系统会根据配置数据连接所有设备；或选中主界面中某个测速区段中的某个设备，鼠标右键单击，选择[连接]菜单项，系统连接该设备。

单击按钮，客户端将断开与所有设备的连接，或者选择某个设备，鼠标右键单击，选择[断开]菜单项，系统断开与该设备的连接。

1.5.1.4实时信息
单击工具栏中按钮，客户端跳转至超速图片界面。

（如图5-3）：
图5-3 超速图片浏览界面
在此可以对每个测速区段的车辆的平均车速，限速，区段，车牌号等信息进行浏览和查询。

1.5.1.5各检测点图片查询
单击工具栏中按钮，客户端跳转至[图片查询]界面，如图5-4所示：
图5-4 图片查询界面
单击右下角[查询按钮]，弹出查询条件对话框（如图5-5）：
图5-5 图片查询对话框
输入查询条件后，单击[确定]按钮，则客户端下方的列表中会显示各个检测点所有符合条件的图片信息。

选择某一条记录，单击[下载]按钮，客户端立即从设备下载该图片并显示在图片显示框中。

客户端右边显示当前图片的详细信息。

1.5.1.6视频预览/回放
单击工具栏按钮，系统跳转至[视频预览]界面，如图5-6：
图5-6视频预览/回放界面
该界面支持共有五种预览方式，由上至下分别为单画面预览、四画面预览、六画面预览、九画面预览、十六画面预览，选择左侧设备名称，并选择预览方式，系统即向设备请求这一路图像，选择[停止]，系统停止该路图像预览。

下方显示录像文件下载区，单击[查询]按钮，弹出查询条件对话框（如图
5-7）：
图5-7 录像文件信息查询对话框
输入正确的查询条件，单击[确定]，系统立即从设备查询录像文件数据，并显示在文件信息列表中。

选中某一条文件信息记录，单击[下载]按钮，系统开始下载该文件。

单击[下载全部]，系统从设备下载当前条件下的所有录像文件。

单击[回放]按钮，系统播放当前选中的文件或者提示文件未下载，提示用户先下载相应文件。

1.5.1.7系统参数配置
单击状态栏按钮，客户端跳转至[系统配置]界面，如图5-8所示：
图5-8 系统参数配置界面
用户可在该界面配置文件保存路径等信息。

1.5.1.8设备参数配置
单击工具栏按钮，客户端跳转至[设备参数]界面，如图5-9所示：
图5-9设备参数配置界面
该客户端支持运行参数、图像抓拍参数、视频捕获参数、摄像机参数、设备温度参数等5大类参数配置功能，用户可在图中5个属性页中分别设置这些参数。

1.5.1.9设备运行状态查询
单击工具栏按钮，客户端跳转至[设备运行状态]界面，如图5-10所示：
图5-10设备运行状态查询界面
用户选择左侧已连接的设备，可以通过该界面了解抓拍设备当前的状态，以便发现设备故障时及时处理。

1.5.1.10设备调试
单击工具栏中按钮，客户端跳转至[实时信息]界面，并向单个断面检测设备发送命令，模拟一次抓拍事件，将图片和详细信息刷新。

1.5.1.11操作日志管理
单击工具栏按钮，客户端跳转至[日志管理]界面，如图5-11：
图5-11日志管理界面
用户可以在管理界面中查看、删除、清除打印日志纪录，系统会根据用户配置定时删除过期的历史记录。

1.5.1.12车牌布控
单击工具栏按钮，客户端跳转至[车牌布控]界面，如图5-12：
图5-12布控信息界面
用户点击[添加]按钮，弹出[布控信息]对话框，如图5-13：
图5-13布控信息对话框
在布控信息对话框中添加信息和备注，完成后点击确定按钮，布控信息便添加入表格中。

选择布控表中的某条信息，点击[修改]按钮对布控条目进行修改，如图
5-14，完成后点击确定。

图5-14布控信息对话框2
选择已无效的布控信息点击删除按钮可将所选信息删除；单击[全部清除]按钮可将界面上及数据库中的布控信息清空；单击[导入Excel]按钮可将本地磁盘中的布控信息导入到界面中；单击[查询]按钮，弹出[布控查询]对话框，如图5-15：。