高清电子警察系统方案及方案测试报告 海康威视.doc

高清电子警察系统测试报告 （济南交警支队）杭州海康威视系统技术有限公司2011年10月2009年22009目 录目 录3第1章 产品介绍11.1 产品背景11.2 设计依据21.3 设计原则3第2章 系统总体设计42.1 系统结构42.2 系统组成52.3 系统性能62.4 系统功能72.4.1 车辆捕获功能72.4.2 卡口功能72.4.3 闯红灯抓拍功能72.4.4 全景数字录像功能82.4.5 车辆牌照自动识别功能82.4.6 车辆型号判别功能92.4.7 车辆自动报警功能92.5 系统优势92.5.1 卡口与电警相结合92.5.2 超高清晰度摄像机102.5.3 高清晰特写图片包含车辆闯红灯三要素102.5.4 前端图片合成、叠加、防篡改预处理112.5.5 电警抓拍单元硬件同步快门与补光灯同步曝光112.5.6 全系列产品具备自主知识产权112.5.7 高清车辆图片与高清全景视频相结合122.6 系统实拍图片122.6.1 白天图片122.6.2 晚上图片13第3章 系统详细设计143.1 路口前端子系统设计143.1.1 路口前端子系统结构143.1.2 路口前端子系统工作流程153.1.3 路口前端设备安装及详单16 第1章 产品介绍1.1 产品背景十七大把构建社会主义和谐社会摆在更加突出的地位。要构建和谐社会，城市公共交通安全是重中之重，城市公共交通安全是城市经济与社会发展的最根本保障。城市是一定区域的政治、经济和文化中心，是人类居住和财富最为集中的地区，是金融、商业、交通、能源、通信等各项设施最集中的地区，因而也是安全隐患最多的地区。在现代社会，倘若一个城市的公共交通安全无法保证，就会动摇其民众对政府的信心，更会影响到城市的对外窗口形象。国家经济蓬勃发展，城市化进程加快，公众经济收入不断增长，机动车价格不断下降，民用汽车已从过去的奢侈品定位逐步成为城市自助出行的代步工具，城市机动车保有量迅速增长。城市道路建设跟不上机动车增长速度的现象已在各省会城市突显出来，尤以北京、上海、广州最为典型。若城市道路长期处于严重拥塞状态，出行公众的情绪会受到潜移默化的影响，违章变道、S型线路超车、压双黄线行驶、闯红灯等诸多易产生交通事故的驾车行为在日常生活中频频出现，城市每年因此造成的车祸、连环车祸层出不穷，严重影响到公众出行安全并使得交通路况进一步恶化，早已引起主管部门的高度重视。捕获、记录、统计、分析上述违法驾车行为，为非现场处罚系统提供扎实、准确的依据，加大处罚和打击力度，增加违法成本，以此警示出行公众进而减少上述违法驾车行为、提升公众出行安全系数、稳定交通路况，一直以来都是主管部门努力的方向，电子警察系统应运而生。1.2 设计依据u 中华人民共和国道路交通安全法 u 中华人民共和国道路交通安全法实施条例u 公路交通安全实施设计技术规范 (JTJ074-2003)u 闯红灯自动记录系统通用技术条件（ GA/T496-2009）u 道路交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T8322009）u 机动车号牌图像自动识别技术规范（GA/T8332009）u 公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求（GA/T651-2006）u 公安交通管理外场设备基础施工通用要求（GA/T652-2006）u 公安交通指挥系统工程设计制图规范（GA/T515-2004）u 安全防范工程技术规范(GB503482004)u 安全防范系统雷电浪涌防护技术要求（GA/T 670-2006）u 交通电视监视系统工程验收规范（GA/T 514-2004）u 机动车测速仪(GBT21255-2007)u 报警图像信号有线传输装置(GBJ115-87)u 计算机信息系统安全保护等级划分准则(GB17859-1999)u 建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)u 安全防范工程程序与要求(GA/T75-1994)u 安全防范系统验收规则(GA308-2001)u 安全防范系统通用图形符号(GA/T74-2000)u 邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收暂行技术规范u 公安部城市报警与监控系统建设“3111”试点工程实施方案u 公安部交通管理信息系统建设框架1.3 设计原则1)可靠性：高清电子警察系统广泛采用嵌入式技术，摒弃了工控机模式，无论是前端设备使用寿命，还是恶劣环境下可靠性等方面，都得到质的飞跃，符合室外电子产品设计的发展方向。2)规范性：高清电子警察系统符合GA/T 496-2009公安部最新标准，能为交警用户准确捕获、抓拍、记录闯红灯行为，将3张500万像素的闯红灯高清照片和1张车牌特写照片合成1张四画面高清照片为非现场处罚系统提供准确、清晰的证据，是本系统实用性的重要体现。3)先进性：高清电子警察系统采用高清一体化摄像机替代模拟摄像机+工控机模式，是系统先进性最重要的体现。500万像素高清画质可同时覆盖3条车道，车辆车牌号码、停止线和红灯状态同时反映在一张照片中，将3张反映闯红灯过程的连续照片和1张车牌特写照片合为1张四画面高清照片，是我司高清电子警察先进性的突出特点。4)经济性：高清电子警察系统可靠性得到提升，因此系统的维护成本显著下降。采用嵌入式一体化高清摄像机取代数码相机，工业智能补光灯取代普通闪光灯，设备使用寿命明显变长，使得系统经济性显著提高。5)易维护性：高清电子警察系统所包含的设备数量少，一体化高清摄像机接受软件平台的集中管理，可实现远程升级、维护和自动校时，系统维护简单方便。6)安全性：高清电子警察系统采集的数据经过加密传输，保障了系统数据的安全性。通过水印技术实现数据防篡改功能，确保数据作为证据的可行性。第2章 系统总体设计2.1 系统结构2.2 系统组成高清电子警察系统由路口前端子系统、网络传输子系统、中心管理平台子系统三部分组成，实现对路口通行车辆信息的采集、传输、处理、分析与集中管理。1)路口前端子系统路口前端子系统由地感线圈、复合控制单元、交通灯信号检测器、LED补光灯、电警抓拍单元、监控单元、终端服务器等组成。复合控制单元：通过线圈实时检测过往车辆，车辆捕获率大于99%，并将检测结果发送给电警抓拍单元。复合控制单元灵敏度可调，可适应高底盘车辆的检测。交通灯信号检测器：实时检测红灯信号，将红灯维持状态、红灯切换至绿灯脉冲信号、绿灯切换至红灯脉冲信号，发送给电警抓拍单元。单台红绿灯信号检测器可以将模拟输入的220V电平信号转换为数字信号，保证采样信号周期的完整度和匹配度。多相位红灯信号接口，可根据不同车道设置红灯信号和组合红灯信号。LED补光灯：选用大功率LED作为光源，灯光亮度符合国家环保标准，对人眼无刺激。与电警抓拍单元配合使用，用于夜间补充照明，保证夜间拍摄效果。具有良好的防水、防尘功能，能适应长时间野外工作的要求，在各种天气条件下能正常工作。电警抓拍单元：接收来自复合控制单元和交通灯信号检测器的信号，逻辑判断模块集成在电警抓拍单元内。判断逻辑为：绿灯、黄灯时刻且捕获车辆触发抓拍1张照片，红灯时刻且捕获车辆触发抓拍3张照片。每张图片（分辨率2448×2048）均包含清晰可辨的车辆信息、车牌信息、停止线和红绿灯信号状态。违章图片自动附加违章日期、时间及违章地点、方向、车道等相关信息，且全天候清晰可辨别。监控单元：24小时全景录像，视频清晰度满足人工对车辆颜色、车辆类型、驾车行为的认定，能完整呈现机动车闯红灯整个过程的运动轨迹，用于判断违法类型。2.3 系统性能系统所使用的全部设备均能在各种天气情况下正常工作。系统所有设备和室外护罩都进行了防锈、防腐蚀处理。系统内部的电路板也进行防潮、防腐和防雾等处理，保证系统正常运行。1)前端系统特性u 每个电警抓拍单元可同时管理车道数：3车道；u 适应车速：5-200Kmph（包括夜间）；u 抓拍方向：车辆尾部；u 系统无故障时间大于5000小时；u 外场存储容量大于400000条记录；u 捕获率：通行车辆捕获率99%，闯红灯车辆捕获率95%；u 车牌识别准确率：80%；u 抓拍响应时间小于200ms。2)图像质量u 图像分辨率：2448×2048；u 快门 1/30,0001/25秒无级可调；u 图片压缩方式：JPEG，符合ISO/IEC 15444：2000编码。3)补光单元u 平均功耗：28瓦；u 响应时间：100us；u 工作环境温度：-20+50；u 工作环境湿度：1090%RH；u 工作寿命：大于30000小时。4)终端服务器 u 电警抓拍单元、监控单元时间自动统一校正；u 提供路口部分参数的设置接口，路口设备运行情况的诊断、检测和恢复。5)前端系统安全性u 前端系统软硬件系统采用嵌入式系统，防止病毒侵入；u 软件系统烧入只读存储器，要更新软件，必须采用专门的设备及软件进行，病毒不可能改写软件。6)视频录像u 监控点7*24小时不间断录像，每个方向一只；u 视频分辨率：1600*1200。2.4 系统功能2.4.1 车辆捕获功能系统能对所有经过车辆进行捕获。在监控区域内，按照正常车速(5km/h200km/h)规范行驶的车辆图像捕获准确率达99%以上。系统通常采用地感线圈检测过往车辆。2.4.2 卡口功能对每一辆通过路口的车辆，系统拍摄并记录一张车辆图片，图片包含信号灯、停车线和整个车辆的外观，并且在图片上自动叠加车辆的通行时间、地点、方向和车道、车速等行驶信息，将图片以通用的“JPEG”格式存储到磁盘相应目录下。系统将每一辆车辆通过的时间、地点、行驶方向、车道等信息，生成一条通过车辆的通行记录，并将车辆图片和通行信息自动上传到中心平台。在环境无雾包括雨、雪天情况下对监控区域内的行驶（含沿车道线行驶的车辆）的车辆图片可以包含车辆尾部所有特征，看清车辆类型、颜色和所载货物。2.4.3 闯红灯抓拍功能电警抓拍单元实现对单方向各车道闯红灯车辆的监测、图像抓拍等功能。每一违法记录拍摄连续3张包含车辆号牌、车辆外形、车辆颜色和道路全景的图片，抓拍的图片能清楚辨认车辆号牌、交通信号灯状态和车辆通过停车线时不同位置的状态，其中第一张图片为车辆进入第一个线圈时(未越过停止线)的照片，第二张图片为车辆进入第二个线圈时(压在停止线上)的照片，第三张图片为车辆离开第二个线圈时(已越过停止线)的照片。根据要求可以将3张500万像素的闯红灯高清照片和1张车牌特写照片合成1张四画面高清照片作为违章处罚的依据。2.4.4 全景数字录像功能系统可采用一台监控单元记录单方向车辆的实时全景录像，录像清晰度满足人工对车辆类型的认定；完整、清晰记录违法车辆的违法三要素（违法车辆及牌照、红灯和停车线等）和违法车辆违法过程的运动轨迹，用于判断违法车辆的违法类型。高清录像通过传输系统直接上传到中心进行存储，保存时间一般在30天以上，需要时用户可通过网络访问，并支持网络远程浏览、回放和查询历史录像。2.4.5 车辆牌照自动识别功能系统可自动对车辆牌照进行识别，包括车牌号码、车牌颜色的识别。1)车牌号码自动识别在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对符合“GA36-92”（92式牌照） 、“GA36-2007”（新号牌标准）、“GA36.1-2001”（02式新牌照）标准的民用车牌、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“09”十个英文字母“AZ”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，系统车牌识别率应不小于80%。2)车牌颜色自动识别系统能识别黑、白、蓝、黄四种车牌颜色。3)系统识别的车牌类型部分示例：2.4.6 车辆型号判别功能系统采用车牌颜色的方法对车辆进行分型。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。2.4.7 车辆自动报警功能用户可以将盗抢车辆、交通肇事逃逸车辆或其他的特定车辆的模糊车牌号码录入系统报警数据库中，当系统识别出来的车辆车牌符合条件时，自动将车牌报警信息传输到指挥中心，报警信息应包括车型、车辆通过时间、车辆图片等，报警方式和报警范围可以根据用户的合理要求进行个性化定制。2.5 系统优势2.5.1 卡口与电警相结合海康威视电子警察系统不仅对闯红灯行为进行抓拍（3张），对正常过车也进行抓拍（1张）。既可对闯红灯行为进行处罚（交警要求），又可记录每辆过车信息为治安、刑侦提供依据（公安要求）。按照要求可以将3张500万像素的闯红灯高清照片和1张车牌特写照片合成1张四画面高清照片作为违章处罚的依据。2.5.2 超高清晰度摄像机传统标清电子警察系统图片分辨率为768×576，单张照片无法兼顾红灯状态与车牌清晰度，需要抓拍机与全景相机相结合。清晰度为400-600线左右。而高清电子警察系统的图片分辨率可达到2448*2048（500万像素）甚至更高。清晰度超过960线，更有利于违法取证。2.5.3 高清晰特写图片包含车辆闯红灯三要素传统标清电子警察系统特写图片只包含号牌号码与停止线不包含红灯信号。高清电子警察系统可以包含车辆闯红灯三要素：车牌号码、停止线与红灯信号，更有利于违法取证。如图：2.5.4 前端图片合成、叠加、防篡改预处理按GA/T 496-2009 4.3.2节要求，一次闯红灯行为所产生的3张照片记录要求合成为1张图片。海康威视高清电子警察系统可以实现该功能，将电警抓拍单元抓拍的3张500万像素高清照片和一张车辆特写图片合成处理为1张图片，并完成时间、地点、方向和车道等信息叠加。图片合成后，不出现原始图片遗漏、错位等问题。每张图片均经过水印防篡改处理。每张图片上均叠加抓拍时间（精确到0.1 秒）、红灯时间（精确到0.1秒）、违法地点、方向、车道等信息；同时，每张图片均包含清晰可辨的车辆全貌、红灯信号、车牌号码、停车线、叠加的字符信息。2.5.5 电警抓拍单元硬件同步快门与补光灯同步曝光高清电子警察系统采用电子快门直接控制补光灯硬件同步曝光，不存在同步性能好坏问题。较传统标清电子警察系统中的摄像机由于自身没有补光灯同步接口，需要用外部电路加软件来实现摄像机与补光灯的同步，同步效果差且不稳定。2.5.6 全系列产品具备自主知识产权核心产品及软件完全拥有自主知识产权，可方便的根据用户要求进行系统扩容、升级及功能扩展，并且对其他系统有良好的兼容性。2.5.7 高清车辆图片与高清全景视频相结合高清车辆图片主要反映车辆细节、车牌细节，高清全景视频主要反映整个路口断面的宏观动态情况，两者相结合将为事件取证提供更丰富、更准确的信息。2.6 系统实拍图片2.6.1 白天图片2.6.2 晚上图片第3章 系统详细设计3.1 路口前端子系统设计3.1.1 路口前端子系统结构图表 1路口前端子系统拓扑图3.1.2 路口前端子系统工作流程压线信号信号灯状态抓拍指令同步信号卡口、电警数据闯红灯抓拍示意图：说明：图示为双线圈模式，济南测试为单线圈方案，只保留后线圈，不要求测速。但两种方案在抓拍逻辑和抓拍位置上是一致的。逆行违章抓拍示意图：说明：单线圈模式不具备逆行检测功能。3.1.3 路口前端设备安装及详单图表 2单向三车道L杆安装示意图安装说明：每车道在停车线前安装1个线圈，线圈长度为0.6米，线圈宽度L视路面宽度变化，L=车道宽度-1.3米。相邻两个车道的线圈间距在1.3米。电警抓拍单元、监控单元、复合控制单元、LED补光灯安装与立杆挑臂上。电警抓拍单元与LED补光灯间距在3米以上。交通灯信号检测器、终端服务器、交换机安装于落地机柜，落地机柜选址靠近信号灯控制箱。立杆安装位置通常在停车线后20米左右，立杆高度一般在6米左右，从车辆尾部方向对车辆进行拍照。3.1.3.1 电警抓拍单元电警抓拍单元ECU-3004采用2/3英寸500万像素彩色逐行扫描CCD智能高清摄像机。分辨率2448（H）×2048（V）。支持H.264码流输出。输出图片格式：JPEG。支持断网时本地SD卡存储（ECU-X4XX/X5XX/X6XX/X7XX系列）。接口：1个10M/100M自适应RJ45接口；1个RS485半双工接口。输入：3路外部触发输入，1路交通灯频闪同步输入。触发输出：3路（光耦隔离3500VAC），作为补光灯同步输出控制。支持闪光灯和LED频闪灯同步补光。采用线圈检测方式时支持车牌识别、通行车辆和违法（闯红灯等）车辆信息捕获。捕获率：通行车辆捕获率99%，闯红灯车辆捕获率95%。车牌识别准确率：85%。识别车牌种类：民用车牌（除5小车辆），警用车牌，04式新军用车牌，07式武警车牌及2002式新车牌。支持线圈检测器的接入。支持IO扩展盒的接入。支持接入终端服务器。具有网络防雷。电压：100VAC240VAC；频率：48Hz52Hz。功耗：20W。工作环境温度：-30+60。工作环境湿度：5%95%40，无凝结。防护等级：IP54。外形尺寸（不含支架）：238mm(W)×160.5mm(H)×673mm(D)。3.1.3.2 监控单元摄像机DS-J500-A传感器类型：2/3Progressive CCD Sensor有效像素：2448(水平）×2048（垂直）镜头接口：C/CS mount快门：1/25秒至1/30,000秒自动光圈：DC驱动自动增益：自动/手动白平衡：自动/手动视频参数：饱和度，亮度，对比度，色调通过客户端可调视频压缩标准：H264压缩输出码率：32 K16M自定义，单位：bps图片格式：JPEG最大图像尺寸：2448×2048帧率：9fps 2448×2048 心跳机制：支持密码保护：支持。支持协议：TCP/IP,HTTP,DHCP,DNS,RTP/RTCP 传输接口：RJ45，10M/100M自适应，以太网通讯接口：1个RS-232；1个RS485接口端子，半双工触发输入：4路外部触发输入触发输出：3路（光耦隔离3500VAC），可作为闪光灯同步输出控制工作温度和湿度：-1060，湿度小于90%3.1.3.3 交通灯信号检测器交通灯信号检测器TLD-201616路交通灯交流信号输入接口。1个RS485输出接口。1个+5VDC输出接口。交通灯信号的检测电压范围：140VAC270VAC。5路拨码开关，用来设置波特率、地址和上传模式。16路交通灯状态指示。检测、通讯单元采用微控制器设计，稳定可靠。输入接口采用压电保护、光电隔离等防护措施。工作电压：220VAC50Hz/60Hz；100VAC240VAC能够正常工作。功耗：5W。工作环境温度：-30+70。工作环境湿度：5%95%40，无凝结。结构尺寸：440mm(W)×44mm(H)×213.5mm(D)；1U上架式机箱。3.1.3.4 LED补光灯补光灯SL-2111（LED频闪灯）光通量：1800lm。外壳材质：金属铝。响应时间：100s。触发方式：电平，+5VDC。支持以频闪频率100Hz，占空比25%连续工作。发光角度：40°。覆盖范围：10m 20m处。有效补光距离：6m10m（看清车身）；17m25m（不看清车身）。电压：100VAC240VAC；频率：48Hz52Hz。功耗：平均28W（100Hz，25%占空比），峰值90W。电源效率：85% 可连续启动。工作寿命：50000小时。工作环境温度：-20+50。工作环境湿度：10%90%40，无凝结。防护等级：IP65。外形尺寸：121mm(W)×176mm(H)×122mm(D)。附件：