1、電子警察系統(tǒng)方案資料內容僅供參考，如有不當或者侵權，請聯系本人改正或者刪除。電子警察系統(tǒng)方案本電子警察系統(tǒng)方案是在某市交通管理中的地位越來越顯著,擴大建設規(guī)模的要求日益強烈的背景下進行的。為進一步強化市區(qū)非現場執(zhí)法力度而實施的此次電子警察系統(tǒng), 我們相信我方就會給電子警察系統(tǒng)提供優(yōu)質的技術服務。一、 電子警察系統(tǒng)目標 緩解警力不足, 能夠避免產生警民矛盾, 監(jiān)督違章駕駛, 監(jiān)管違法行為等日常交通管理工作, 所產生經濟和社會效益是顯著的。然而, 隨著規(guī)范化、 人性化執(zhí)法理念的深入, 電子警察系統(tǒng)應該推行一告知、 二警告、 三取證模式來運作, 其中一告知是指公開告知電子警察系統(tǒng)安裝位置及功能; 二

2、警告是指對違法者進行監(jiān)測并警告; 三取證是指對不聽勸告的違法者進行違法取證并執(zhí)法。 采用視頻檢測技術, 抓拍違章的大車、 中巴、 小車及摩托車, 產生多張能夠清晰反映車輛違章過程的可作為處罰依據的彩色照片及相關數據, 并將上述圖像及文字數據傳回后臺服務器。 采用視頻技術實時監(jiān)視城市路口交通情況, 對視頻圖像進行數字錄像, 采用光纖通信技術將上述信號傳回指揮中心。 采用視頻檢測技術, 對各路口的車流量進行檢測。整個系統(tǒng)應在-20-70工作環(huán)境中, 全天候24小時運行, 并有良好的符合相應國家標準的防雷、 防塵、 防潮措施。電子警察系統(tǒng)功能1 識別車輛牌照 系統(tǒng)能夠自動處理牌照特寫圖片, 并識別出

3、車輛牌照信息。標準的民用車牌照和軍車、 警車等特殊牌照的漢字、 字母、 數字、 顏色等信息。2 抓拍并存儲車輛圖片 系統(tǒng)檢測車輛, 當車輛經過檢測區(qū)的時候, 系統(tǒng)能夠準確地拍攝經過車輛的牌照特寫圖片和車輛全景圖片各一張。牌照特寫圖片清楚地反映了車輛牌照特征, 能夠用于機器識別或人工辨認牌照信息。車輛全景圖片能夠供人工辨認車輛的車型、 顏色等信息。 系統(tǒng)采用專用攝像機, 能夠在各種復雜環(huán)境( 如: 雨霧、 強逆光、 弱光照、 強光照等) 下拍攝出清晰的圖片。圖片采用JPEG的格式存儲在系統(tǒng)的大容量存儲設備上。 3 測量車速 系統(tǒng)在一個車道上安裝有前后兩個地感線圈檢測車輛, 使用我公司自主開發(fā)的測

4、檢器測量經過車輛的行駛速度和車輛長度。有利于提高測量數據的精度。測量的數據最后送給識別工控機處理。 4 實時報警 實時報警分為兩種, 一是超速報警; 二是布控車輛報警, 它們都依賴系統(tǒng)實時采集的基礎數據。 報警能夠有兩種方式, 一是現場報警; 二是將報警信息( 時間、 地點、 牌照號、 速度、 車型、 圖片、 報警類型等) 傳輸到遠端進行處理, 傳輸方式不限, 具體報警方式能夠根據實際情況來確定。系統(tǒng)將所有的報警信息都保存到數據庫中, 供事后稽查。4.1 超速報警 用戶能夠根據實際情況在系統(tǒng)中設置速度限制, 當測量的車輛行駛速度超過限定速度的時候, 系統(tǒng)能夠實時發(fā)出警報, 同時, 該車輛的各種

5、信息也被保存到數據庫。4.2 布控車輛報警 系統(tǒng)中能夠輸入布控車輛( 黑名單) 的車牌號, 車牌號中能夠包含通配符。當系統(tǒng)識別的車牌號符合布控車輛的特征時, 系統(tǒng)會實時發(fā)出警報, 同時, 該車輛的各種信息也被保存到數據庫。 5 車輛信息管理 經過卡口車輛的各種信息( 時間、 地點、 牌照、 速度、 車型、 圖片、 報警信息等) 都會保存到數據庫( 圖片以文件方式存放, 數據庫中保存其文件名) 中。同時, 系統(tǒng)提供靈活、 方便的手段讓用戶搜索、 瀏覽車輛信息歷史數據。 本系統(tǒng)能夠獨立運行, 實現以上各種功能, 也能夠聯網運行, 實現信息共享和遠程維護, 進一步發(fā)揮本系統(tǒng)的威力, 為提高公安快速反

6、應能力作出貢獻。 系統(tǒng)設計的首要目的是協助公安交通管理部門偵破肇事逃逸案件, 對于此類案件, 公安干警往往經過肇事現場的調查取證和對各種信息的分析判斷來確定肇事車輛的大概信息, 如肇事時間、 車輛行駛方向、 大概車型、 車輛是否有破碎、 車身顏色等。在這種情況下, 系統(tǒng)經過記錄經過卡口的每一輛車的圖像信息, 實現了按照經過時間、 經過地點、 車牌號碼等多種形式的查詢, 能夠協助干警確認肇事車輛。 其次, 系統(tǒng)還能用于車輛布控和追逃。系統(tǒng)能對經過監(jiān)控點的每一輛車進行圖像記錄和牌照自動識別, 并自動與在逃車輛的牌照信息進行比對, 如果特征符合, 立即進行報警攔截, 協助相關部門破案。 系統(tǒng)笫三個用

7、途是超速違章糾正。本系統(tǒng)可對公路上行駛的車輛進行速度測定.超速行駛是發(fā)生交通事故的主要原因, 為減少交通事故發(fā)生率, 確保道路暢通, 可在系統(tǒng)主界面上設定限速指標, 一旦發(fā)現車輛超速, 系統(tǒng)能將車輛主要信息傳送交警執(zhí)法點供違章糾正。 系統(tǒng)笫四個用途是流量統(tǒng)計和車速統(tǒng)計。系統(tǒng)采用當前最為穩(wěn)定和可靠的環(huán)形線圈車輛檢測器, 能夠精確的提供車流量數據和車速數據, 從而為交通規(guī)劃、 道路建設、 交警執(zhí)法提供有效的基礎數據支持。二、 技術結構2 1系統(tǒng)連接設備圖三、 控制部分設計系統(tǒng)設計充分考慮采用先進而成熟的技術、 先進的體系結構、 先進的軟硬件選型, 既保證實用成熟, 又能夠適應未來的業(yè)務發(fā)展和技術的

8、更新要求。 1) 系統(tǒng)應具備良好的可擴充性、 可移植性和兼容性, 充分考慮到了系統(tǒng)的發(fā)展因素, 預留擴展接口。 2) 系統(tǒng)功能全面、 完善、 安全、 穩(wěn)定而可靠。確保系統(tǒng)指揮中心管理部分、 通信網絡部分和路口控制部分等一系列的設備和信息傳輸鏈路24 小時不間斷應用。不受天氣變化的影響( 包括臺風、 暴雨和打雷等) 。 3) 捕獲率和有效率白天車輛號牌識別率應不小于90%, 號牌識別正確率應不小于85%; 夜間車輛號牌識別率應不小于85%, 號牌識別正確率應不小于75%。 3.2 方案設計 3.2.1 路口控制系統(tǒng)組成及工作原理 路口控制系統(tǒng)由車輛檢測、 圖片采集、 數據處理和通訊四個模塊組成。

9、 1) 車輛檢測部分的功能是實時檢測車輛的移動, 并將相關信息傳遞給工控機, 車輛檢測方式主要有環(huán)形線圈檢測、 視頻檢測、 紅外、 雷達以及激光檢測等方式。 2) 圖片采集如果有車輛經過, 該模塊將自動采集車輛圖片; 3) 數據處理該模塊將自動識別車牌號碼, 并與黑名單進行比對, 執(zhí)行報警操作, 如果檢測到超速違章, 也會執(zhí)行報警操作; 4) 通訊模塊通訊模塊負責建立路旁設備和中心設備的網絡連接。3.2.2 設計要點和技術實現 系統(tǒng)的組成和工作流程可知, 系統(tǒng)結構非常清晰, 工作流程簡單。但如果能夠滿足客戶的需求, 在方案設計和技術實現上需要做出全盤的周密考慮。 1) 系統(tǒng)穩(wěn)定性 系統(tǒng)穩(wěn)定性是

10、整個設計最為關鍵的部分。本系統(tǒng)要求能夠24 小時全天候工作, 能夠承受各種惡劣天氣的影響, 平均無故障連續(xù)工作時間( MTBF) 超過2400 小時。 縱觀整個系統(tǒng), 最為核心也最為脆弱的是工控機。為保證工控機系統(tǒng)穩(wěn)定可靠進而提高系統(tǒng)的可靠性, 我們采取了以下措施: 首先在本設計中工控機選用臺灣研華工控主板。臺灣研華在工控領域的聲望在全球都是屈指可數的, 該公司的產品廣泛地用于惡劣環(huán)境的工業(yè)控制領域, 產品質量優(yōu)異; 合理分配計算機資源, 確保系統(tǒng)資源有足夠的冗余。由于視頻采集大量耗費系統(tǒng)資源, 我們的設計方案采用Intel P4 2.4G 處理器, 同時嚴格控制視頻信號的輸入量, 保證系統(tǒng)資

11、源保持一定冗余。 每臺工控機嚴格控制在4 路視頻信號以內。否則, 超大數據量的處理將導致照片的有效率大大下降, 同時因為系統(tǒng)資源開銷太大, 將導致整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 采用外部看門狗技術。一般系統(tǒng)的設計為防止工控機死機, 一般使用主板自帶的看門狗。但根據以往的經驗, 電子警察系統(tǒng)因為有大量的數據處理, 硬盤長期使用后可能導致系統(tǒng)死機。主板的看門狗將自動重新啟動工控機, 但由于硬盤整理操作可能會需要較長時間, 超過看門狗的重啟時間( 一般不超過5分鐘) , 將導致工控機不停重啟無法恢復, 最終導致系統(tǒng)崩潰。為解決這個問題, 本設計中使用了我公司設計的中央控制器的外部看門狗功能。中央控制器定時與工控

12、機通訊, 如果超過規(guī)定的時間, 中央控制器將經過繼電器控制主板的Reset鍵, 重啟工控機。如果在規(guī)定的時間還是無法和工控機正常通訊, 將再次重啟工控機并延長下一次重啟的時間間隙。重啟次數和時間間隙都能夠自由設置。在實際應用中, 該設計能夠大大降低對人工現場維護的需要; 采用成熟的供電和視頻防雷技術。雷擊是戶外設備硬傷害的最直接原因。解決的方法是認真地、 正確的、 可靠的接地施工, 同時安裝相應的電源防雷器。本公司在珠海設計安裝了205套電子警察前端設備, 沒有一臺因為雷擊發(fā)生損失。 合理設計機箱。工控機的正常工作溫度為0-60。而實際工作環(huán)境往往更加惡劣。機箱設計的合理性將直接影響整個系統(tǒng)的

13、適應性。本設計使用的機箱具有防塵、 防雨、 防盜、 隔熱和溫度自動調節(jié)功能。內部溫度超過40, 風扇將自動打開, 促進散熱; 溫度低于5時, 加熱模塊開始加熱。 2) 車輛檢測方式的選擇 車輛檢測方式主要有環(huán)形線圈檢測、 視頻檢測、 紅外、 雷達以及激光檢測等方式。 環(huán)形線圈檢測器的主要特點是工作穩(wěn)定、 檢測精度高, 但線圈不可移動, 如果路口改造需要重新埋設線圈。但依然是最常見的檢測手段。視頻檢測是近年逐步成熟的檢測方式, 主要特點是安裝方便, 能夠任意設置監(jiān)測區(qū)域, 便于調整。主要用于高速公路及城市快速路的交通流量采集。其它幾種檢測手段很少用于治安卡口系統(tǒng)的車輛檢測。 根據中華人民共和國公

14、共安全行業(yè)標準的規(guī)定: 當車速在40km/hV 車120km/h的速度范圍內, 測速誤差應在6%之內; 當車速在V 車120km/h范圍時, 測速誤差應在10%之內。 為了滿足上述標準要求, 我公司確定在治安卡口系統(tǒng)中采用線圈檢測方式, 主要原因是線圈檢測方式能夠提供非常精確的速度測量, 而視頻檢設備所提供的車速值的統(tǒng)計值相對可靠, 而對點速度的測量是達不到要求的。 本設計使用的車輛檢測器是Athenex 四通道高速車輛檢測器。該產品主要用于高速公路交通數據采集和城市交通控制自適應系統(tǒng)的車輛采集, 工業(yè)級設計, 能夠適應惡劣的工作環(huán)境。 該檢測器的核心技術是高速數字處理, 振蕩頻率高達50MH

15、z, 靈敏度在0.01%-1.28% 之間15 級可調。四個通道高速切換輪流啟振, 杜絕相鄰線圈串擾。響應時間極快, 檢測時間低于6 毫秒。極高的檢測精度和極快的反應時間將大大提高違章記錄的有效性。 3) 清楚拍攝高速行駛違章車輛的技術分析和技術實現 在拍攝高速行駛的車輛時, 最容易遇到兩個問題。一是產生”拖尾”現象, 車輛輪廓不清晰, 更無法分辨車牌; 二是特寫攝像機沒有拍到車牌?！蓖衔病爆F象主要是以下原因導致的: a) 攝像機快門設置不合理, 將快門速度提高至1/500 秒即可; b) 圖像采集的采集方式不合理。PAL 制式的攝像機, 每秒鐘快門打開50 次, 產生2幀圖像, 而每幀圖像由

16、奇數場和偶數場構成的。組成一幀圖像的相鄰兩場圖像的時間差約為20ms, 以車速150 公里/小時來計算, 兩場圖像中的車輛會有0.8 米的位移。在觀看動態(tài)圖像時, 由于人腦的遲滯反映, 圖像會很流暢。但如果以幀采集的方式獲取圖片, 則會得到一幅由兩場組合的圖像, 畫面中的車輛會出現重影即”拖尾”現象, 顯然是不可能清楚的。如果車輛在畫面中橫向移動, 這個現象更加明顯。 因此, 應該采用場采集的方式獲取截圖。 c) 車輛檢測器響應速度慢, 圖像采集卡同步速度慢, 導致系統(tǒng)采集圖片時, 車牌部分已經離開攝像機拍照區(qū)域, 發(fā)生空拍, 有時候發(fā)生的全景中的車輛和特寫攝像機所拍車輛不一致也是這種情況導致

17、的。為了能夠看清車牌, 特別是使用車牌識別軟件自動識別車牌。特寫攝像機的有效景深一般不超過3米, 否則車牌在畫面中所占位置太小, 無法辨認。而有些車輛檢測器的響應時間超過40ms, 采集卡的同步采集時間達到50m, 這樣一個車速150 公里/小時的車輛經過線圈到系統(tǒng)能夠拍到照片, 車輛已經發(fā)生了超過3.6米的位移, 離開了特寫攝像機的取景范圍; 當然還有一種原因是車輛檢測器發(fā)生誤檢。我們是這樣實現清楚拍攝高速行駛違章車輛的: a) 我們的設計中使用1/500 秒的快門速度, 保證時速150 公里以下的車輛能夠正常成像; b) 本設計選用的北京大恒的QP-300 四路高速圖像采集卡。四路硬件獨立

18、采集, 無切換延時, 支持場采集。拍攝模式選用場采集模式, 由于攝像機間隔20ms產生一場圖像, 該設計方式最多產生20ms的延時; c) 采用Anthenex 車輛檢測器, 響應時間低于6ms; 檢測準確, 誤檢率低于1%; 綜上所述, 記入工控機系統(tǒng)延時, 從車輛離開線圈到拍到圖片, 總延時不會超過30ms。而150 公里/小時的車輛位移約為1.5 米, 在攝像機的最佳拍攝點上。該車不可能離開特寫攝像機的監(jiān)控范圍, 避免空拍; 采用單場采集技術, 不會產生”拖尾”, 采集下來的圖片自動經過差分算法被還原, 圖像清晰。 4) 夜間補光設備選型的技術分析及依據 治安卡口系統(tǒng)一般都安裝在城市進出

19、口, 照明條件較差。由于中國各地車牌底色千差萬別, 在實際工程中發(fā)現當采用紅外燈具時對于一些底色為藍底和白底的車牌夜間根本無法分辨, 因此為了提高夜間圖像清晰度, 一般需要加可見光照明裝置, 特別是在彩色車輛牌照識別時, 如果沒有足夠的光源, 圖像識別率往往很低, 當然如果照明過大, 這對用戶來說電費開支很大, 對收費站和城市有路燈的段面不應加輔助照明。對于國道單車道一般選用200W400W/220V 的PHILIPS 金鹵燈一只, 或三車道選用兩套燈具, 并由智能時間繼電器控制開關。上個世紀末, 隨著白色LED發(fā)光二極管的創(chuàng)造, 很快就應用到交通違章管理系統(tǒng)中用作補光光源, 它能夠極大的提高

20、夜間車牌拍照效果和逆光抑制, 到現在已經日臻成熟。LED 燈作為一種冷光源, 有著很多優(yōu)點: a) 全光譜光源, 對所有顏色均有良好的補光效果; b) 持續(xù)功率低, 瞬間光強大; c) 光源不散射, 對車牌反光材料有非常好的適應性; d) 瞬間能夠達到最大光強, 不需預熱, e) 不需要單獨安裝, 固定在車牌特寫攝像機護罩內即可。 控制方式一般采用視頻同步。前文提到過, PAL 制式攝像機為了形成每秒25 幀圖像, 需要曝光50 次。LED 燈控制電路能夠采集到視頻信號的同步頭, 每采集到一次同步信號, 就發(fā)光一次, 即每秒鐘頻閃50 次。經過調整相位差和發(fā)光時間, 始終保持頻閃與快門同步,

21、在攝像機快門開啟的時候恰到好處的補光, 達到最佳效果。 LED 燈不但在夜間能夠起到很好的補光作用, 在白天攝像機逆光時, 也能起到良好的補光作用。 下面幾幅圖是LED 補光后的實拍效果: 由于車牌對LED 燈的響應非常好, 雖然環(huán)境燈光很差, 車身顯得很黑, 但車牌非常明亮清晰。3.3 路口控制子系統(tǒng)組成及配置3.4 路口控制子系統(tǒng)的工作流程 1) 抓拍全景和特寫圖片 車輛進入線圈時, 車輛檢測器將輸出電平信號到主控制器上, 主控制器隨時將車輛狀態(tài)傳遞給工控機, 工控機控制視頻采集卡同時采集全景攝像機和特寫攝像機的圖片。2)自動識別車牌號碼 獲得車牌特寫圖片之后, 車牌識別軟件將自動在內存中

22、識別車牌號碼和車牌顏色,記錄相應數據。并與系統(tǒng)預設的黑名單進行比對, 如果有符合, 立即進行本地和遠程報警, 從而便于公安人員進行布控和截車。3) 判斷是否超速 車輛繼續(xù)行駛, 在進入第二個線圈時, 工控機立即開始計算此車輛的行駛速度, 并與預設的限速值進行比較, 如果車輛行駛速度超過限速值, 系統(tǒng)會立即報警, 并將報警信息經過網絡傳輸到指揮中心。4) 上傳車輛信息 存儲在工控機的大容量硬盤上的車輛圖片, 黑名單車輛圖片和超速車輛圖片即時上傳。交通數據和車牌號碼定時上傳到中心服務器。同時能夠根據中心的指令, 將相應數據和圖片上傳。5) 自動恢復工控機 為了保證工控機穩(wěn)定工作, 中心控制器實時監(jiān)

23、控工控機的狀態(tài), 如果發(fā)現異常, 中心控制器將自動重啟工控機4 卡口系統(tǒng)軟件4.1軟件架構圖4.2基本工作流程 系統(tǒng)軟件分為路口控制部分和中心控制部分。路口控制部分實現了視頻抓拍、 車牌識別、 超速判定、 黑名單比對、 圖像傳輸、 車流量采集等功能。中心控制部分則實現了記錄查詢、 導入導出、 指令下發(fā)、 黑名單下發(fā)、 遠程控制等功能。 路口控制部分在設計時, 充分考慮到道路車流量大的特點, 對軟件的運行效率進行了優(yōu)化, 采用多線程的工作方式, 線程最高優(yōu)先級為圖像抓拍, 其次為圖像識別、 圖像存貯和傳輸處理。 路口控制軟件的基本工作流程是, 信號接收模塊持續(xù)掃描車輛檢測信號, 一旦發(fā)現有車經過

24、, 就發(fā)送消息給邏輯判斷模塊和車流量采集模塊, 邏輯判斷模塊判定能夠拍攝時, 立即通知視頻抓拍模塊從全景攝像機輸入抓取車輛經過照片。 車輛繼續(xù)行駛, 在進入第二個線圈時, 特寫攝像機抓取車牌特寫照片, 并由車牌識別模塊對車牌特寫照片進行識別, 把識別出的結果與黑名單車牌號碼比對。如果是黑名單車牌, 馬上發(fā)出報警消息, 最后車輛圖片和相關信息一起由圖片傳輸模塊經過網絡傳輸到指定的服務器上。 工控機同時開始計算此車輛的行駛速度, 并與預設的限速值進行比較, 如果車輛行駛速度超過限速值, 系統(tǒng)會立即報警, 并將報警信息經過網絡傳輸到指揮中心。 另外, 路口控制軟件也能夠經過中心控制軟件遠程調用, 在

25、指揮中心就能實現對前端設備的完全控制。4.3 路口控制系統(tǒng)軟件構成 本系統(tǒng)軟件由路口的圖像抓拍模塊、 車牌識別模塊、 圖像傳輸模塊、 信號接收模塊、 系統(tǒng)設置模塊等構成。 4.3.1 信號接收模塊 信號接收模塊用來掃描車輛檢測信號, 考慮到系統(tǒng)的可擴展性, 車輛檢測信號能夠經過由環(huán)形線圈觸發(fā)的車輛檢測器得到。一旦檢測到有車輛經過, 它將給圖像抓拍模塊和車流量采集模塊發(fā)送消息。4.3.2 圖像抓拍模塊圖像抓拍模塊 實現車輛圖像快速抓拍、 車牌實時識別和比對、 圖像壓縮和存儲功能。 本系統(tǒng)能夠同時監(jiān)控兩個方向的車輛。為了保證車牌識別的效果, 監(jiān)控車道數控制在3 條以內為好。 點擊查詢鍵能夠調出查詢

26、界面( 詳見中心控制部分) ; 點擊后臺運行鍵將關閉實時監(jiān)控界面, 適用于無人值守卡口或有人值守卡口無值班人員的情形, 在后臺運行下, 由于沒有視頻處理占用系統(tǒng)資源, 效率更高。 4.3.3 系統(tǒng)設置模塊 系統(tǒng)設置模塊能夠對前端系統(tǒng)的抓拍參數、 邏輯、 網絡等屬性進行靈活的設置。 1) 抓拍設置 能夠對攝像機的晶振類型、 亮度、 對比度、 色調、 飽和度等屬性進行設置。 2) 邏輯設置 對每個車道對應的線圈ID、 全景攝像頭、 近景攝像頭, 以及其它相關屬性進行設置。 3) 網絡設置 網絡傳輸設置能夠指定文件服務器的IP 地址, 上傳的用戶名、 口令, 連接次數等屬性。 4.3.4 車牌識別模塊 車牌識別模塊能夠對民用機動車、 警用車、 軍用車、 武警車進行自動識別, 處理每副圖像的時間小于0.5秒, 白天車輛號牌識別率不低于90%, 號牌識別正確率不低于85%; 夜間車輛號牌識別率不低于85%, 號牌識別正確率不低于75%。4.3.5 車流量采集模塊 車流量采集模塊能夠提供車流量、