高清视频卡口系统方案

高清视频卡口
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统
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第1章概述 (1)
1.1应用背景 (1)
1.2设计原则 (2)
1.3设计依据 (3)
第2章总体设计 (4)
2.1系统结构 (4)
2.2系统组成 (4)
2.3系统工作流程 (4)
2.4功能描述 (5)
2.5系统性能指标 (10)
第3章前端单元设计 (11)
3.1前端单元组成 (11)
3.2系统现场布局 (11)
3.3前端单元工程实施要点 (13)
3.4前端系统主要设备选型 (13)
第4章网络传输单元设计 (18)
第5章中心管理单元设计 (19)
5.1平台运行环境 (19)
5.2存储方案 (20)
5.3存储容量设计 (20)
5.4平台系统功能 (21)
5.5平台特点 (24)
第6章公安部检测报告 .................................... 错误!未定义书签。

第1章概述
1.1 应用背景
当前，在各类刑事犯罪当中和机动车辆有关的案件为数不少，如交通肇事逃逸、盗抢机动车辆等等。

如果在进出市区的重要道路及高速公路的重点路段设立一个自动监控点实现对过往车辆的情况进行24小时不间断、全天候的自动记录，即安装公路车辆智能监测记录系统（俗称“卡口”），则可为各地公安部门侦破案件提供重要线索与依据，并能有效地提高各地公安交警部门对机动车辆的管理水平。

除此之外，该系统还具备测速及车流量监测的功能，可以实现对违法超速行驶车辆的监控与记录；“黑名单”缉查也是该系统的一个主要功能，这一功能的实现是基于系统嵌入了车牌自动识别模块。

实践证明，卡口系统的建设是各地创建平安城市、实现道路安全不可缺少的重要手段，也是当前各地公安部门进行“3111”示范工程建设的一个重要内容。

高清卡口系统由我公司独立开发，应用公司领先的车牌识别核心技术，拥有完全自主知识产权。

该系统采用了先进的图像识别技术及CCD成像实时控制技术，突破性成功解决了车辆捕获率、图像清晰度、牌照识别率三大技术难题。

系统对通过被监控路段的每一台机动车辆的前部物征图像（车牌类型及号码）和车辆全貌（颜色、车辆长度等）进行连续全天候实时记录，系统对抓拍到的车辆图像进行车牌自动识别并对车辆进行动态布控，对超速、逆行等非法行驶的车辆进行抓拍，并将车辆通过卡口监控点的时间、车速及车辆类型等信息一并生成数据文件保存，也可通过宽带网络将各个监控点的信息传送到远端的监控指挥中心，实现有机共享。

该系统采用了高清网络摄像机进行前端抓拍，采用视频检测的触发方式，为公安科技强警，打击犯罪，加强交通管理提供了强有力的手段。

1.2 设计原则
1）实用性原则
方案设计在满足用户对电子警察系统的技术要求和使用要求的情况下，充分考虑系统的实用性，使系统功能尽可能地完善并得到充分利用。

2）可靠性原则
系统设计、设备选型、施工及调试等环节都将严格贯彻质量条例，完全满足系统的招标要求，符合国家及行业的有关标准，确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。

3）先进性原则
系统设计和设备选型方面，在考虑系统的实用性前提下，尽量采用国际上先进的图像处理与数字通讯技术，确保系统在国内的领先地位。

4）开放性原则
为了便于用户的使用，系统将公开各种通讯协议接口。

5）经济性原则
在满足以上各个原则的基础之上，同时应考虑系统建设的经济成本，力争提高系统的性价比。

6）易用性原则
系统操作简便、人机界面友好，易于维护。

7）安全性原则
系统具有防计算机病毒的能力、有较强的抗干扰能力、有可靠的防雷电保障；同时还具备数据备份、停电后自动恢复功能，系统还为用户提供用户分级及操作权限管理，减少人为因素对系统的不必要干扰。

1.3 设计依据
◆《中华人民共和国道路交通安全法》
◆《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》
◆《公路交通安全设施设计技术规范》（JTJ 074-2003）
◆《安防视频监控系统技术要求》GA/T 367-2001
◆《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-92
◆《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90.92
◆《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/497-2009
◆《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
◆《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94
◆《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50619
◆《机动车登记信息代码第四部分机动车辆类型代码》GA 24.4
◆《中华人民共和国机动车号牌》GA 36
◆《道路交通科技发展“九五”计划和2010年规划》
◆《电视接收机确保与电缆分配系统兼容的技术要求》GB12323-90
◆《有线电视系统工程技术规范》GB50200-94
◆《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
◆《交通电视监视系统工程验收规范》GA/T514-2004
◆《无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范》EIA/TIATSB67
除上述规范以外的遵循平安城市建设相关地方规范与标准以及国家、省市、相关行业的技术要求及规范。

第2章总体设计
2.1 系统结构
图2.1 系统拓扑图
2.2 系统组成
卡口系统由卡口前端单元、网络传输单元和中心管理单元构成。

2.3 系统工作流程
本系统以高性能的抓拍主机为核心，采用摄像机作为拍照主体，运用视频检测技术检测、摄像机抓拍图片及数字通讯等多种先进技术，实现对城市交通路口机动车辆违法行为进行自动记录。

具体工作流程：由前端视频检测是否有机动车辆通过，当发现车辆通过时从摄像机视频流当中按需要截取多张图片，同时触发闪光灯，并从雷达获取当前车
辆的速度，图片均存储在抓拍主机的硬盘内，然后由系统实时将抓拍主机内的图片和车辆信息通过网络传回至远端的数据中心的计算机服务器，最后运用后台管理软件由各个计算机工作站完成图片的数据录入、存储、公告、处罚以及查询等工作。

参见下面的流程图。

图2.2 系统工作流程图
2.4 功能描述
系统功能及性能规划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）中的有关规定执行，并合理应用科技进步成果提升整体系统性能，同时根据公安交警部门的具体业务应用需求，对数据进行深度挖掘，实现具有行业针对性的业务功能扩展。

系统具有公安部检测中心出具的《公路车辆智能检测记录系统》检测报告。

具体功能设计如下：
2.4.1车辆图像自动记录
本系统能够对通过卡口监控点的所有车辆进行图像记录，记录图片为全景与特征图片各一张，图片中标明车辆通过的时间、地点车牌号、车道等信息。

在监控区域内，当车速范围在5Km/h～180Km/h时，车辆捕获率大于99%。

摄像机采用1/1.8英寸彩色CCD，200万高清，最低照度小于0.1LUX。

图2.3 白天抓拍图片
在夜间对被监控车道路面进行补光，系统抓拍的图片与白天比较接近，司乘人员清晰可见，另外还具有强光抑制功能，能够在夜间排除车辆前大灯照射对照片产生的影响，从而拍得清晰的车牌号码。

图2.4 夜晚抓拍图片
2.4.2车辆号牌自动识别与布控车辆辑查
本系统号牌识别的字符库齐全，能够对行驶在我国道路上的各种车牌号码进行自动识别，白天车辆号牌识别率不小于98%，号牌识别准确率不小于95%；夜间车辆号牌识别率不小于98%，号牌识别准确率不小于93%。

系统可实现将通过车辆快速与“黑名单”车辆（布控车辆）号牌比对，比对结果一致时立即报警（现场及远程声、光报警，并显示车辆图片信息），实现对车辆的不停车辑查。

“黑名单”主要指被盗抢车辆、违法未缴罚款车辆、肇事逃逸车辆、作案嫌疑车辆等；车牌样式变更时不需更换软件，只需改变识别字库及字符训练即可完成升级。

具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌、农用车、民航车和摩托车的车牌计算机自动识别能力，包括2002式号牌。

白天车辆号牌识别率大于95%，夜间车辆号牌识别率大于90%。

对于车尾没有安装车牌的机动车，系统自动记录为无车牌。

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；
系统识别的车牌类型部分示例：
高清卡口系统采用高度模块化的设计，将车牌识别过程的各个环节各自作为一个独立的模块，系统的框架如下图所示：
图2.5 车牌识别系统框架图
2.4.3车辆速度检测功能
系统在进行抓拍的同时测定车辆的行驶速度。

当机动车速度小于100km/h
时，道路实测误差不超过-6km/h～0km/h；当机动车速度大于或等于100km/h时，道路实测误差不超过机动车速度的-6%～0%。

系统能够准确捕获机动车超速行驶违法行为，每辆超速车辆采集2幅不同时间或者不同位置的特征图片，记录超速违法行为的完整过程，所记录的图片能清晰辨别机动车车型、车身颜色、号牌号码等基本特征。

每幅图片上叠加有交通违法日期、时间、地点、方向、图像取证设备编号、限速值、行驶速度值和超速比例等信息。

取证数据满足《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）的相关要求。

2.4.4 高清录象功能：
本系统能够全天侯进行高清录象，录象文件可以为通用格式，也可以定义为专用格式。

2.4.5 数据前端分散存储功能
在抓拍主机本地硬盘按数据类型、方向、时间（年月\日\小时）分文件夹存储图片及对应图片信息（inf文件）；按方向、时间分文件夹存储录像。

每段录像长度可调。

数据存满自动循环覆盖。

2.4.6 数据录入
系统提供机动车闯红灯信息录入软件。

录入的信息存入数据库表中。

数据库格式符合GAT496-2009(公安部行业标准文件)。

2.4.7 过远程管理功能
系统通过远程管理软件在数据中心对前端设备进行设置与管理。

2.4.8 断点续传功能
传输时，当遇到网络故障导致传输失败，系统具备断点续传功能。

2.4.9 治安监控
本系统前端摄像机对前方路段进行24小时监控，该监控图像也可以用于治安监控的目的，为打击违法犯罪提供可靠有力的侦破线索和执法证据。

2.5 系统性能指标
第3章前端单元设计
3.1 前端单元组成
3.1.1前端单元组成
高清抓拍单元：含像机、镜头、防护罩等，装于立杆横臂上。

爆闪灯：为摄像机提供补光。

装于立杆横臂上。

LED频闪灯：夜间为保证录像效果，每车道需一台提供补光。

抓拍主机：含前端识别、控制软件。

每台主机可以带2台像机。

平板雷达：装于立杆横臂上。

实时获取车辆行驶速度，并传送给抓拍主机。

立杆：每个需要监控的方向均需要一套，立杆横臂的长度要按照路面宽度来具体确定。

设备箱：放置抓拍主机、车辆检测器和前端传输设备。

分抱杆和落地两种。

前端传输设备：当采用联网数据传输时，系统需要配备路口小型交换机、光缆传输设备（采用光缆传输）等其他网络设备。

前端传输设备可安装于路口设备箱或路口机柜内。

3.2 系统现场布局
在本系统中采用1台200万像素的卡口抓拍单元覆盖2个车道（国标宽度3.75m）。

卡口抓拍单元与爆闪灯安装在同一根立杆上，立杆高度一般6.5米。

立杆位置与抓拍位置相距23米。

图3.1 设备布局示意图
3.3 前端单元工程实施要点
3.3.1工程实施细则
1）抓拍单元（含像机、镜头、护罩等）、爆闪灯安装于立杆横臂上。

2）车检器、抓拍主机、前端传输设备安装于设备箱。

3）立杆安装位置通常在距抓拍位置23米左右，立杆高度在6.5米左右。

3.3.2镜头选择
通常采用25mm镜头。

3.4 前端系统主要设备选型
3.4.1 200万高清CCD摄像机
◆200万像素高清CCD
◆补光延时可控
◆白平衡、增益可自动调整和编程控制
◆帧率、电子快门(曝光时间)编程可控
◆双触发测速抓拍功能
规格：
分辨率1628x1232
感光元件1/1.8" 逐行扫描CCD
最高祯率15 fps
电源 3.8 W (12V)
最高操作温度40℃
体积 (HxWxL) 33x46x59 mm
重量110g
3.4.2 百万像素高清镜头
◆捕捉住兆像素相机的全部分辨率
◆低变形率（低于1.0%）
◆为焦点和光圈锁定调节螺钉
◆在整个屏幕范围内都具有高对比度及清晰的图像
◆紧凑式设计（直径：33.5mm）
3.4.3 安全防护罩
◆采用气动支撑杆辅助前开式顶盖
◆铝合金外壳
◆风扇：37℃±5开始工作， 27℃±5停止工作
◆加热器： 8℃±5开始工作，20℃±5停止工作
◆符合IP66环境标准
3.4.4 爆闪灯
技术参数：
◆输出能量：300J
◆曝光指数：401m@ISO100
◆色温：5500±200K
◆回电时间：500ms
◆闪光持续时间：1/3000s
◆同步速度：不大于1/2000s(不损失)
◆工作温度：-20~60℃
◆工作湿度：20~90%
◆电源：AC220V±10%
◆闪光寿命：300万次
3.4.5 高清LED频闪补光灯
技术参数：
◆波长范围：380nm~780nm
◆防水等级：IP65
◆视角/视距：9°/40m
◆色温：6,000-7,000K 流明度：2880lm
◆工作电压:AC110V-220V
◆功耗：15W
◆工作温度：－20℃～＋80℃
◆净重3KG
◆产品尺寸：225*185*130mm
3.4.6 测速雷达
技术参数：
◆天线类型：平板型微带阵列天线
◆工作频率：24.15GHz
◆频率偏离误差：≤±30 MHz
◆窄波束：天线波束宽度40×60
◆工作温度范围：－20℃～＋60℃
◆速度误差：≤±0.6 km/h（速度≤ 320km/h）
◆雷达定位车辆的一致性：≤± 1 m （测速距离 = 16m）
◆测速距离范围：≥ 100 m
◆反应时间：25ms
◆方向性：单向
◆电源：DC 12V
◆功耗：< 2.5 W
◆尺寸：153mm×133mm×29mm
3.4.7 抓拍主机
◆可带两路高清摄像机
◆原装4U ( 19”)工控机
◆300W ATX电源
◆2串+1并口+ USB*2 双千兆网卡
◆最多可保存2路500万相机120万条数据和15天录像
◆坚固型设计: 操作温度-40℃~80℃
◆工作温度： 0℃--60℃
◆存储温度： -40℃--80℃
◆相对湿度： 5%--90%，非凝结
第4章网络传输单元设计
网络传输单元的主要作用是为中心系统提供前端抓拍的数据。

前端数据通过网络将图片传送至指定的数据中心，传输网络一般是光纤/3G无线网络。

当采用网络链路实现了系统前后端的有效连接后，除了完成将前端获得的车辆违法信息传输到交警数据中心的任务外，同时操作人员在交警数据中心应用远程管理软件通过该网络可对前端控制设备进行远程管理及设备参数设置。

联网数据传输时，如果遇到网络故障导致传输失败，系统具备断点续传功能。

传输单元分为路口部分、传输线路、数据中心网络系统。

结构图如下。

前端路口的网络通过路口小型交换机汇接，通过安装于路口的光传输设备（发送端）、经过光缆连接到数据中心的光传输设备（接收端），数据中心的应用终端以及其他网络用户均通过安装于该数据中心的网络交换机实现网络连接。

图4.1 路口网络示意图
第5章中心管理单元设计
5.1 平台运行环境
5.1.1 硬件环境
接收服务器参考配置：
⏹CPU：1xE5620
⏹内存：2GB DDR3 1333MHz
⏹硬盘：146G
⏹双千兆网口
数据库服务器参考配置：
⏹CPU：2xE5620
⏹内存：8GB DDR3 1333MHz
⏹硬盘：500G以上
⏹双千兆网口
5.1.2 软件环境
⏹Windows Server 2003 sp2 32位系统
⏹Oracle9及以上数据库
5.1.3 网络环境
⏹具有足够的带宽，确保数据的实时处理
⏹可靠的网络结构，支持系统不间断运行
⏹网络具有开放性，采用标准的接口方式
⏹网络具有较好的可扩性，方便将来各系统扩展
⏹具有很强的网络管理能力，便于网络维护、运行管理和网络安全
5.1.4 硬件配置原则
1）对于规模在100个车道以内的系统，建议配置接收服务器一台，数据库服务器一台，如需要系统级冗余备份，需要增加一台数据库热备份服务器，热备服务器选用与数据库主服务器同系列的服务器。

2）对于规模在100个车道以上的系统，建议额外增加一至多台接收服务器做集群和负载均衡。

3）对于项目建设资金有限的特殊情况，如果车道数量较少，系统可只用一
台数据库服务器兼接收服务器使用。

（注意：此种情况，系统的处理及响应性能会有一定的下降）
4）需上传录像的情况，应根据录像码率大小和像机个数确定接收机的数量。

5.2 存储方案
车辆号牌等动态数据信息存储在数据库服务器上，车辆图片信息另配存储空间，录像信息在前端分散存储。

应当以确保数据绝对安全及高速读写需求为核心目标，同时存储系统设计应当充分考虑项目未来扩展的可能性，确保在存储容量需求进一步增加的情况下，能够简单、快速地进行系统扩容，不得出现扩容困难或受限于系统初始设计等问题。

5.3 存储容量设计
每辆车辆的号牌等动态数据信息为0.9KB/条，按单车道日均2000 辆流量估算，每条车道的数据信息按不同存储时间的容量计算公式如下：
2000条×0.9KB/条×1车道×365天/年×N年/1024/1024/＝**GB
以下为不同车道数量和不同保存时间的数据存储容量计算：
车辆图片信息采用JPEG 编码格式，符合ISO/IEC1544∶2000 要求，压缩因子不高于70，200 万高清摄像机输出照片文件不大于300K，闯红灯照片大小约为1MB，违法数据忽略不计，每条车道的图片信息按不同存储时间的容量计算公式如下：
2000 辆×0.6MB×1车道×30天/月×N个月/1024/1024＝**TB
以下为不同车道数量和不同保存时间的数据存储容量计算：
5.4 平台系统功能
5.4.1 过往车辆管理
A．过往车辆查询
系统提供多种的查询方式，根据时间、地点、车牌号码、违法类型、车辆行驶速度等项目条件进行统计查询和显示；可以将查询统计结果生成Excel表格。

B．过往车辆统计
交通违法车辆的一些主要交通违法信息，用户可以根据地点、方向、车道进行分类统计，以及按本地与外地车辆、闯红灯交通违法和其他交通违法，以及处理状态进行组合查询统计。

查询结果以表格、饼图、折线图、柱形图等多种方式显示以便用户进行数据分析，并且用户可以按要求将图表打印。

C．流量统计
支持按时段、地点、车道、方向等交通信息数据进行时段流量(分钟、小时、天、月)统计。

能够按用户要求自定义查询内容，并且以柱形图、饼图、折线图等多种方式显示以便用户进行数据分析，并且用户可以按要求将图表打印。

如：日报表、周报表、月报表、年报表，各类违法等报表等。

5.4.2 违法车辆管理
A．分拣
交通违法证据数据的查询，分拣工作人员和业务管理人员可根据实际需要按车型、车辆号牌、违法时间(时段)、违法地点、违法分类等关键字进行查询，并可组合不同的查询条件实现交通违法证据数据的查询、违法事实图片、视频及对
应的描述信息，结合机动车资料库进行分拣。

B．审核
审核模块依据分拣后的违法事实图片、视频及对应的描述信息，结合机动车资料库，判断该起违法事实是否有效。

C．处罚
根据审核后的信息进行处罚，未接入公安网时，可以进行处罚，打印等。

D．回退
分拣，审核时，错误处理记录打回，重新处理。

E．违法统计
用户可以根据地点、方向、车道进行分类统计违法车辆信息，以及按本地与外地车辆、闯红灯交通违法和其他交通违法，以及处理状态进行组合查询统计。

查询结果以表格、饼图、折线图、柱形图等多种方式显示以便用户进行数据分析，并且用户可以按要求将图表打印。

F．特殊车辆管理
特殊车辆交通违法报表:对于各种特殊车辆，提供汇总报表，按交通违法行为、黑车和红名单等进行分类，对特殊车辆进行分拣。

G．违法车辆查询
交通违法证据数据的查询，分拣工作人员和业务管理人员可根据实际需要按车型、车辆号牌、违法时间(时段)、违法地点、违法分类等关键字进行查询，并可组合不同的查询条件实现交通违法证据数据的查询。

H．上传总队
所有交通违法证据经审核确认无误后，可以预设时间自动上传或人工上传省交警总队道路违法信息管理系统。

5.4.3 视频管理
视频管理单元提供友好用户访问界面，方便用户定位和使用。

当用户需要录像数据时，可以按照地点、方向、设备查询各个时间段的录像数据供证据。

5.4.4 名单管理
A．黑名单
对黑名单可以进行实时监控报警功能。

在管理系统设置黑名单，在管理系统对上传的检测数据与黑名单实时对比，发现黑名单中的数据时，通过弹出页面和声音警告，并显示出黑名单车辆出现的地点、行使方向、车牌号码和经过时间。

B．红名单
系统设置特权车辆库功能，将需要有特权通行的车辆输入系统中，工作人员可以对特权车辆库的车辆进行删除和新增操作，对于特权车辆库的车辆违法行为在特殊车辆管理中处理。

C．白名单
系统设置通行证车辆库功能，将需要有通行证通行的车辆输入系统中，工作人员可以对通行证车辆库的车辆进行退出和新增操作，对具有通行证车辆的通行地点、有效时间等进行操作设置，对于通行证车辆库的车辆违法行为，系统在输入时应根据车辆的通行地点、有效时间、违法行为等提示该车辆属于通行证车辆名单，进行处理时在特殊车辆管理中处理。

5.4.5 部门管理
针对每个用户的所属部门进行管理
5.4.6 设备管理
A．地点管理
针对设备的所在地点进行管理
B．设备管理
系统支持设备编号、设备运行状态监测等设备参数配置功能。

系统参数应可通过网络进行配置。

系统提供设备故障、设备运行状态监控。

5.4.7 用户管理
每个用户有自已的操作帐号和操作密码，用户只有正确登录系统以后，才只执行授权的操作。

用户权限分为录入、导入、查询、、审核和管理员等多级权限。

每次用户登录系统之后，根据用户在系统中的授权执行相应的操作，没有得到授权不能执行。

A．用户管理
管理员对用户(系统操作员)进行管理
B．角色管理
管理员对用户设置操作权限
C．用户设备
针对每个用户分配设备
D．工作日志管理
为保证内部管理的有效性，消灭人情分拣，实现公正执法，系统有良好权限控制机制，所有的用户操作，都在数据库中保存有相应的日志。

5.4.8 字典管理
字典管理是系统的基础数据，包括回退字典、方向、颜色、号牌种类、车牌种类、车标种类、违法行为、数据来源、违法处罚条例
5.4.9 短信报警功能
5.5 平台特点
◆基于SOA体系设计系统框架，采用J2EE体系作为应用实现的规范，通过将前台展示、中间业务层和后端数据存储相分离的架构思想，来支持中心管理平台的多层架构设计，并可以满足跨硬件平台、跨操作系统的要求；
◆采用基于开放标准与技术的Web Service实现资源共享，实现跨平台异构多源数据的访问和互操作；
◆采用B/S方式架构，页面展现使用AJAX，提供更好的用户交互体验；
◆管理平台软件使用Oracle企业级数据库，不直接对外开放数据库通讯端口，保证数据库系统的安全；
◆平台各服务系统支持分布式部署方式，可以根据业务发展要求分批部署，灵活扩充，关键服务器还支持集群部署；系统各服务模块可部署在通用服务器硬件设备上，并具备较强的扩容性，能随着前端接入点的增加对平台进行硬件和模块的扩容不影响现有业务；。