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有限公司二00九年五月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内的平均车速。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，做为处罚超速违法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.监控范围大。区间测速系统由于对监控路面进行长距离监控，对该区间内行驶的机动车进行全程监控，扩大了超速监控的范围，控制了区间内整体的行车速度。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违法超速车，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，监控范围为全区间，控制区间内的平均车速，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、非法占用路肩等违法取证功能(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/T497-2004）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，即要在功能上推陈出新，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内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/T497-2004）《工业企业通用设计规范》（GBT42-81）《电气装置安装工程施工及验收规范》（BGJ232.90.92）《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-94）《民用工业建筑电气设计规范》（GJT16-92）《电视系统视频指标》（CCTRRECOMMENDATION472-3）《建筑物防雷设计规范》GB50057-94《工业企业通讯接地设计规范》《安防系统工程验收规范》GA308－2001《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T70-94/T74-94《安全防范工程程序与要求》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范》YD5003－941.4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，同时将车牌号码、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，同时将车牌号码、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、可疑黑名单车辆的布控、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内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内置2.5英寸大硬盘专用图像存储器，可存储数百万张违章图片。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，散热面3散热面2散热面1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，设备内置了一块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。高清晰的车牌号码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，可实现对系统内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