北部新区建设项目前端感知系统卡口项目施工组织设计.docx

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北部新区建设项目前端感知系统卡口项目施工组织设计

北部新区建设项目前端感知系统

卡口工程

施

工

组

织

设

计

1.1系统概述

城市经济快速发展城市规模日益扩大，城市道路四通八达，交通便捷，但机动车被盗抢、肇事逃逸及利用车辆作案的现象比较严重。

利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路面过往的每一辆机动车的前部物证图像和车辆全景进行连续全天候实时记录，计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别、监控、并能进行车辆动态布控、对被盗抢、肇事逃逸、作案嫌疑以及违章车辆进行报警，通过传输网络将各个监控点有关信息传送到公安局交警指挥中心，实行信息共享。

为交通违章查纠、交通事故逃逸与被盗抢机动车等案件的及时侦破提供重要的信息和证据，是创建“平安城市”建设的重要措施和手段。

进出城流量检测系统（车辆监测记录系统），简称卡口系统是指通过在进出公路或城市道路的重要路段、收费站或出入口附近等处设立的自动监控点，将来往车辆的情况进行24小时不间断、无遗漏的记录，获取过往车辆的牌照、全景图、流量、车速等信息，并存入计算机，为交警部门进行交通管理提供重要线索。

主要包括警务查报站、公路车辆记录和检测系统、智能布控和报警系统、公安拦截稽查系统、公安信息查询系统、“黑名单”数据库管理系统和通信系统等子系统。

1．2需求分析

本次项目建设内容：

本工程主要对进出北新区道路卡口的机动车道的机动车辆以及车内司乘人员进行全面有效管理。

高清卡口系统要求采用视频检测技术，实现车辆自动捕获、车牌识别、车速测定、车身颜色识别、过车数据前端缓存等功能。

高清抓拍摄像机分辨率不低于1600*1200，高清全景摄像机分辨率不低于1920*1080。

外场前端进行本地识别分析记录，并将识别结果以“图片+文字信息”的方式通过网络传至区指挥中心实现后台数据库比对、数据集中存储以及一系列治安业务应用功能。

相关人员根据用户名、权限查询相关数据。

1.3系统设计依据

《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》（JTJ074-2003）

《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/T497-2009

《民用闭路电视系统工程技术规范》GB50198-94

《安防视频监控系统技术要求》GA/T367-2001

《安防系统工程验收规范》GA308-2001

《安全防范工程程序与要求》GA/T75－94

《道路交通违法业务处理系统建设指导意见》

《报警系统电源装置、测试方法和性能规范》GB/T15408－94

《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-1993

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4部分机动车辆类型代码GA24.4

机动车登记信息代码第7部分机动车号牌种类代码GA24.7

中华人民共和国机动车号牌GA36

道路交通违章管理信息代码第1部分违章行为代码GA408.1

道路交通违章管理信息代码第3部分违章地点代码GA408.3

ISO/IEC15444:

2000信息技术--JPEG2000图像编码系统（Informationtechnology—JPEG2000imagecodingsystem）

系统技术要求（V+R）

1.1.1.1系统组成及结构

高清电子卡口的设计和建设应遵循公安部颁标准《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）、《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009），并可根据具体业务应用需求进行功能扩展，主要由以下设备组成：

✧车辆检测、图像采集识别单元：

含卡口抓拍单元和补光灯；卡口抓拍单元内设置虚拟线圈，完成车辆检测功能；

✧车速检测单元：

雷达；

✧前端数据处理及上传单元：

含终端服务器；

✧网络传输单元：

含路口交换机和光纤收发器；

✧视频监控单元：

含高清全景摄像机、辅助照明设备。

卡口系统前端结构图

针对各卡口外场点位的设备配置要求如下：

1）每个车道配置1台卡口抓拍单元，进行视频虚拟线圈触发，用于采集行驶车辆的完整外形图片和实时数据处理；其中视频触发、ISP成像控制、补光灯联动信号输出、车牌号码识别等关键技术均集成在卡口抓拍单元中；

2）每个车道配置一台闪光灯（和一台LED闪光灯，具体配置以施工图为准）作为辅助光源，确保抓拍图片能够清晰识别车牌号码及车辆正面特征；

3）每个监控方向（≤4车道）配置1套视频监控单元（包括全景摄像机和补光设备），实现每个方向的所有车道全覆盖；监控方向车道数大于4车道，需要根据增加的车道数量增加视频监控单元；

4）每个车道设置一台测速雷达，用于检测通行车辆速度；

5）每个卡点（≤12车道）设置一台终端服务器，用作前端信息备份存储；在单个卡点车道数大于12个时，需要根据增加的车道数量增加终端服务器，单台终端服务器最多可支持12个车道；

6）每个卡点配置一个落地机柜，机箱内安装配电设备、传感器、智能控制器、安装支架和线槽等，并提供维护电源插座；

7）每个卡点配置一台UPS电源，在外部供电突然停止的情况下，能够保证持续供电（备选）。

1.1.1.2系统功能及性能要求

车辆捕获功能：

系统通过虚拟线圈检测方式实现车辆捕获功能，能对所有经过车辆进行捕获，除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外，还具备捕获跨线行驶及逆向行驶车辆的功能。

在正常车速（5km/h～200km/h）范围内的监控区域内规范行驶的车辆图像捕获准确率达95%以上（白天、正常天气条件下）。

车辆测速功能：

系统在进行抓拍的同时测定车辆的行驶速度。

测速范围在10km/h～250km/h，测速获得率不小于90%，绝对测速误差不大于2km/h。

系统具备分车型分别设置标志限速和执法限速值的功能。

高清照片抓拍功能：

在车辆通过时，高清特写网络摄像机能准确拍摄包含车辆全貌、驾驶室内司乘人员面部特征的照片，并将照片和车辆通行信息传输给智能终端服务器，在照片上叠加车辆通行信息（如时间、地点、车速、方向等）。

高清照片图像分辨率达到1600×1200，图像格式为JPEG/24bit。

城区采用智能闪光灯和LED闪光灯复合补光技术，白天采用智能闪光灯，夜间采用LED闪光灯，日夜自动切换，郊区采用全天候智能闪光灯补光方式。

采用强光抑制技术，防止夜间车灯对拍摄造成的影响。

超速抓拍功能：

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。

车辆牌照自动识别功能：

号码识别：

在实时抓拍通行车辆照片的同时，还具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌自动识别能力，包括2002式号牌。

所能识别的字符包括：

阿拉伯数字

“0～9”十个

英文字母

“A～Z”二十六个

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；

04式军用车牌汉字

军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成

号牌分类用汉字

警、学、使、领、试、境

07式武警车牌字符

WJ样式的字母数字

在环境无雾、车牌挂放规范、无污损且不含五小车辆情况下，系统全天号牌识别率≥95%。

车牌颜色自动识别：

系统能识别黑、白、蓝、黄四种车牌颜色。

车身颜色自动识别功能：

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，灰（银），黄、粉、红、绿、蓝、棕、黑。

深浅分类准确率大于80％；9种常见车身颜色识别准确率大于70％。

车辆类型判别功能：

系统支持对车辆类型的判别，能够判别大型车、小型车。

前端数据存储功能：

智能终端服务器内置户外专用硬盘，用作前端缓存，针对每个卡点，能够缓存不少于120万辆过车记录及图像信息。

数据自动上传与补录功能：

智能终端服务器将车辆通行数据（包括记录和图像）通过TCP/IP网络协议自动上传至平台。

智能终端服务器提供对历史车辆通行数据进行下载的接口，应用服务器可以通过该接口来下载网络故障期间缓存在智能终端服务器中的数据，补全数据信息。

前端设备集中维护功能：

智能终端服务器预留时间校正接口、参数设置接口和运行情况的诊断和检测、恢复接口，同时负责管理路口的高清网络摄像机。

所有设置均可通过Web方式进行，也可通过后端用户计算机上安装的专用工具软件进行。

管理员能实时查看前端设备的运行状态。

系统可通过智能终端服务器对路口高清网络摄像机的程序进行远程更新；系统可对智能终端服务器程序进行远程更新。

支持批量更新和自动更新。

环境信息采集：

支持温湿度、门状态、风机运行状态、各继电器控制通道的当前状态等环境信息采集。

远程控制：

管理中心能远程监测供电、温湿度是否正常，当电源、温度等环境信息超过设定阀值后，能够自动告警，中心能够远程手动重启电源、手动开启风扇。

前端配套设备

前端配套设备是保障系统稳定运行、设备安全的重要组成部分，主要包括监控立杆、室外机箱、标志牌、防雷接地、供电等部分，其具体要求如下：

1.1.1.3监控立杆要求

监控杆厂商的考核条目

Ø基础设施和实际产能。

在重庆及周边地区设有大规模的生产厂房，具备相应的生产能力，日产监控杆数量不得少于200根/天

Ø设计能力和制造能力：

生产厂家需要有专门的监控杆设计开发部门，能够进行监控产品的专业设计

Ø质量控制

需ISO9001认证企业，对产品质

量有严格的控制流程

Ø原料控制

企业自身有对原材料进行成份化验、拉升、弯曲实验的设备和能力

Ø仓储管理和库存控制

企业需要有专门的产品推放场地，以方便产品备库使用

Ø物流控制

企业自身有专门的物流发货部门，确保物流发货的安全、快速

1.1.1.系统设计原则

在设计系统解决方案方面，我公司遵循如下的设计原则，保证我们的解决方案满足用户的需求，并且是切实可行的。

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。

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。

先进性：

采用先进的技术和产品、先进的设计思想是我们为客户提供解决方案的指导思想之一。

可靠性：

由于城市道路交通管理的重要性，系统的整体可靠性是一个必须要解决的问题。

从设备的选型到具体的实施方案，都考虑到系统可靠性的问题。

例如，在前端系统的计算机部分，我们采用成熟的故障检测技术和硬盘保护技术，最大程度地避免突然掉电对硬盘的损坏和遇到一般性软件故障时系统自动重新启动，保证系统工作的可靠性。

稳定性：

一个系统能够稳定持续地工作，是一个系统成熟的标志之一。

在我公司提供的解决方案中，我们提出了防雷的手段，最大程度地避免由于雷击造成前端设备损坏，保证系统工作的连续性和可靠性。

方便性：

一个成功的解决方案不仅体现在先进的技术和设备，满足需要的稳定性和可靠性，运行维护的方便性也是衡量一个解决方案能否成功应用的标准之一。

考虑到系统的特殊性，我们实现了在指挥中心就可以对前端系统进行远程诊断和系统维护，为用户的运行和维护工作提供最方便的手段，做到了“运筹帷幄之中，决胜千里之外”。

经济性：

先进的设计思想不仅体现在选用先进的设备和技术上，还体现在对系统总体结构设计的合理性、设备数量选择、设备共用等方面。

在我们的解决方案中，最大程度地减少了设备的使用数量，不仅为用户节约了成本，而且满足了用户的总体需求。

可扩展性：

系统可扩展性主要体现在两个方面，一个是在系统结构合理并保持一致的情况下，可根据实际业务的需要增加或减少系统设备。

另外一个是系统及功能的可扩展性，在所采集的道路交通基本信息的基础上，还可以扩展更多的处理功能。

这样，就可以实现保护客户投资的目的

11.1.系统构成和工作原理

根据要求和实际情况，系统采用分布式结构，数据分布在各个卡口的采集点，在卡口智能监控系统与交警指挥中心建立子系统的应用服务，把整个系统综合在一起，从大的范围来讲，可以分为：

A、“公路车辆监测记录系统”和警务检查站的处理系统

B、网络传输系统

C、WEB发布、布控报警系统

相对于每一个警务检查站，需要完成两项基本的功能，即一旦发现可疑车辆，必须有足够的时间进行报警和对车辆进行拦截，因此对前端的车辆监测记录系统与警务检查站之间存在一定距离，根据我们系统的特点，确定这个距离约为1000米，这样，经过前端检测的车辆达到警务检查站所需的时间为1分钟左右，而系统的报警时间只有1～2秒就可以完成，民警有足够的时间对报警车辆进行拦截，基本的结构如下：

11.2.1.系统工作原理

公路车辆监测记录系统是一个的复杂而庞大的综合性系统，主要涉及指挥中心、警务检查站和公路车辆记录系统（卡口），公路的车辆记录系统就是要在交通要道上或城市主要出城道路上建立的检测过往车辆的记录系统；警务检查站主要完成布控和报警、道路监控、若发现可疑车辆及时拦截；指挥中心就是要实现远程布控和报警系统和警务查报站的信息共享；布控和报警系统就是把违章和犯罪的车辆的信息写入到前端警务工作站的处理机上的“黑名单”数据库，由警务查报站对这些车辆进行监控，发现情况系统实时自动报警。

警务查报站通过将存储在本地的信息通过网络传输到指挥中心的管理系统，再通过中心的信息发布系统使每个得到授权的公安干警可以查到所需要的信息，这些信息包括出城车辆，进出城的车流量统计等。

整个系统牵涉到一个最重要的名词就是“黑名单”数据库，而整个系统也就是环绕“黑名单”数据库这个中心运行的。

11.2.2.前端设备构成及工作原理

公路车辆监测记录系统的前端设备（即卡口设备）采用科瑞公司的号牌识别器作为核心技术，对过往车辆进行连续全天候实时监测。

对该卡口监控范围内车辆，通过实时比对号牌信息等方式，对超速违章以及被盗抢、肇事逃逸、作案嫌疑等“黑名单”中车辆进行自动报警，通过统计，分析记录过往车辆情况，得到相关交通信息。

前端设备包括摄像机组件、车辆检测组件、照明组件、卡口处理主机、立杆、室外机柜为核心的主控系统，以及供电设备、接地和避雷等系统。

系统采用线圈检测或宽频雷达的方式，就是利用地感线圈感应车辆的经过，通过架设在L杆龙门架上的高清摄像机抓拍车辆的全景和车辆的牌照，计算车辆的速度和判断车辆的车型。

主要功能就是抓拍和存贮车辆图片、计算车辆的速度、记录车辆经过的时间、判断车辆是否违章逆行、及识别经过的车辆的车型。

双向二车道系统示例

1、摄像机组件

摄像机组件主要用来抓拍经过卡口的车辆图片，包括图片中包括全景和号牌特写。

该部分包括摄像机、防护罩、云台及连接附件等。

2、车辆检测组件

系统采用视频检测的方式。

该组件主要由视频检测模块。

通过视频输入信号动态检测车牌信息。

3、照明组件

照明组件主要用来增强夜间拍摄效果，包括高亮度LED、灯光智能自动控制开关等。

补光灯安装在离抓拍点30~50米的位置，角度很小，避免了对驾驶员造成强光刺激，杜绝影响驾驶员正常行车。

补光灯还通过灯光智能自动控制开关自动控制开关补光灯和调解灯光的亮度，不需人工干预。

4、卡口处理主机

卡口处理主机是整个前端系统的核心，主要完成车辆的抓拍、违法检测、车牌识别、前端系统配置和管理、通讯等工作。

该部分主要包括嵌入式主机和前端软件。

主机软件采用模块化结构

（1）用户操作管理

为了保证系统的正常运行，软件提供两种保护措施：

A.只有授权用户才能操作系统

操作员：

其职责是：

a.观察系统的运行状况；b.发生故障时运行“系统检测”功能，初步确定出错原因；c.重新启动系统排除某些异常现象等。

管理员：

除具有“操作员”权限外，其主要职责是：

配置系统运行参数、注册用户并管理、查看运行日志，分析故障原因，还可返回系统操作界面进行主机维护。

B.屏蔽对系统界面的操作

软件启动后进入操作保护状态，对用户屏蔽掉所有的系统操作，以保证系统环境不被人为破坏。

用户只有按界面上的“登录”钮，从弹出登录对话框中输入用户名和密码后，才允许进行操作。

（2）运行参数配置

为了系统能够灵活运用到不同应用场合，软件把一些经常需要变化的参数，用INI格式文件保存起来。

如果需要变动，由系统管理员通过软件提供的“配置参数”对话框来修改配置文件内容，并重新运行软件即可。

（3）车辆信号检测

本方案采用视频检测方式：

通过视频检测模块来实行视频检测的触发。

系统根据高清视频流的输入视频信号分析实时的车牌信息，对视频图象逐帧实时处理，在车辆运动过程中完成号牌的识别。

（4）车辆测速

本方案采用无线车辆检测器对车辆速度进行检测，减少路面的施工，方便维护。

（5）视频信号处理

每幅抓拍的图像在屏幕上都要以各自独立的窗口显示，以便于观察系统的运行状态。

5、立杆

详见外场设备安装地点设计。

6、室外机箱

详见外场设备安装地点设计。

7、系统供电防雷

系统安装有效的过载、漏电、短路保护装置及避雷装置，应在使用熔断器处清晰标出熔断电流的额定值，如有必要应使用易速熔断器，以保护内部电路。

开关的额定电压、额定电流值应满足AC250V、20A的最低容量要求。

系统中使用的电气接线端子、过载、漏电及短路保护装置、避雷装置、熔断器等装置均应符合国家有关电气安全标准要求，系统220V带电部分和壳体之间的绝缘电阻不低于10MΩ，漏电电流应≤5mA（交流、峰值）。

根据防雷系统的需要，防雷接地电阻小于4Ω。

在做好接地的同时，在每条数据线（包括视频和数据）的两端安装SPD，并在电源熔断器旁并接电源SPD。

11.2.3.车牌识别原理

本方案采用科瑞交通的《高速行驶汽车号牌自动识别系统》技术，能够对现行92式机动车车牌（即含民用机动车、警用车、军用车、武警车）实时识别，同时要对试行的2002式个性化号牌进行自动识别。

软件采用车牌快速定位算法和现行车牌模板算法,对于图像清晰的车牌识别速度不超过150毫秒，能切割出车牌小位图，提供两种入口，即内存位图区和文件加载方式，在文件加载方式中支持“.JPG”和“.BMP”格式。

其运用模式识别、人工智能技术对采集到的汽车图像进行车牌定位字符切分并运用基于二值特征的识别算法和基于灰度特征的识别算法相结合的方法能够实时准确地自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，并以计算机可直接运行的数据形式给出识别结果。

车牌识别的第一步就是在整个图像中找到车牌所在的位置，并将该区域尽量完整的分割出来，形成一个小的图像区域，以便进行进一步识别分析。

先对待处理的图片进行灰度值扩展增强处理，利用车牌边缘的文理在图像中具有显著的灰阶突发特征，对图像进行多次层次处理，通过扫描检验确定车牌的位置。

应车牌在图片中的位置不一定是水平的，需要发现车牌的倾斜角度再进行校正。

在前一步得到的区域图片中，利用直行模板匹配的方法发现车牌的倾斜角度，并进行矫正。

确定车牌在图片中的位置后，可通过对车牌的进一步分割，对每一个字符进行识别，采用模糊识别的方式通过字符点阵对比的方法实现车牌字符的识别。

系统能识别字符包括：

①“0～9”十个阿拉伯数字；

②“A～Z”二十六个英文字母；

③省市区汉字简称（京、津、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、桂、浙、皖、闽、赣、桂、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、港、澳、台）；

④军用车牌汉字（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥）；

⑤号牌分类用汉字（警、学、领、试、农、挂、拖、消、边、水、电、林、通、金）；

⑥武警车牌字符（“WJ”、“0～9”）。

11.2.4.检查站构成和工作原理

在本方案中，检查站一般位于公路车辆监测记录系统前端设备安装点下游一公里以外，需要完成两项基本功能，一是将公路车辆监测记录系统前端设备采集到的车辆信息存储在本地；另一个是，一旦前端检测设备发现可疑车辆，就立即报警，可使值勤民警有足够的时间对可疑车辆进行拦截。

11.2.5.中心管理系统构成和原理

公安局交警指挥中心是公路车辆监测记录系统的中枢，所有的信息和指挥命令都通过指挥中心下达和执行，也是整个系统的数据交换中心，它可以对下面所有的警务检查站进行布控、查询、撤销布控等。

其指挥中心管理公安局内部使用的用户、布控记录、报警记录和对车辆的查询，可以管理着下面路口、卡口服务器的连接信息。

在客户端用户或指挥中心发布的布控信息，由数据服务器通信系统行数据的管理和向下的传送到警务检查站的计算机。

在指挥中心，系统采用C/S网络结构，形成一个布控和报警功能的独立系统，在这个网络结构体系中，每个客户端根据用户权限进行布控，同时对这些用户进行实时报警，数据中心存放在指挥中心的数据服务器上。

另一方面，指挥中心服务器也进行布控和报警信息的Web发布功能，即Web服务器，网络用户可以通过Web方式进行布控情况、报警情况、警务工作站机器运行情况的查询，其指挥中心内部网络结构将采用C/S和B/S结构相结合，形成一个整体的，能满足公安业务需要的系统，具体的结构如下图：

中心管理系统硬件采用机架式服务器安装在中心机房，软件采用windowsserver2003操作系统和Oracle9i数据库，公路车辆监测记录系统中心管理软件采用科瑞KR-5800软件。

11.2.6.中心与违法信息系统的接口

交警支队违法信息系统可采用的数据库为ORACLE，并且数据库中有一违法证据表（ProofList），如下所示。

字段名称

数据类型

字段长度

说明

备注

ciProofListID

int

4

违法编号

或者图片编号，主关键字段

ccProofType

char

16

证据类型

照片、录像、其他

ccShotMane

char

32

拍摄者

摄像机编号

cdShotDate

日期

拍摄日期

日期

ccAuditingDep

字符串

16

审核部门

ccAssessor

字符串

16

审核人

cdAuditingDate

日期

审核日期

ccHPZLMC

字符串

32

号牌种类

ccPlate

字符串

32

号牌号码

ccLawlesspoint

字符串

32

违法地点

cdLawlessDatetime

日期时间

违法日期

日期和时间

ccCodeAll

字符串

64

违法代码

违法描述

ccElse

字符串

32

其他原因

ciStatus

整型

4

状态

1：

正常；2：

取消；3：

已受理；4：

已处理

ccEventID

字符串

25

事件编号

ciPicture

图像

违法图片

cnSpeed

整型

3

违法速度

当违法为超速时，显示其速度值

其中ccEventID、ciPicture、cnSpeed是后加的字段。

ccEventID由违法时间的年、月、日、时、分、秒和毫秒以及违法地址的代码构成，以唯一标志事件ID，如2003080714204008992004；ciPicture用来存取违法图片，cnSpeed用来存取超速违法时的速度。

公路车辆监测记录系统中心管理服务器采用的是Oracle9i数据库，需要有机动车违法信息采集表（VIO_JDCWFCJ）和违法照片信息表（VIO_JDC