电子警察违章自动监控报警系统以及视频测速系统方案.doc
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1、目 录第一章 系统总体设计11.1需求分析11.2系统简介11.3设计依据21.4设计原则和目标21.5系统构成41.5.1前端系统组成41.5.2中心系统组成81.6技术特点及指标8第二章 子系统设计112.1前端系统设计112.1.1前端系统硬件设备12.1.2前端子系统构建的关键点12.1.3主要功能和特点22.1.4系统设备选型22.1.5系统的优越性112.1.5前端系统采用的国家标准122.1.6 电子警察系统设备清单132.2系统软件设计142.2.1系统软件的主要功能142.2.2提供数据共享152.2.4应用扩展说明及数据备份162.2.5软件系统设计和实施中采用的国家标准1
2、7第三章 售后服务及培训18电子警察违章自动监控报警系统以及视频测速系统方案(工控机方案)第一章 系统总体设计1.1需求分析通过建立违章监控和超速布控系统,实现对公路上监控区域内通行的车辆进行实时监视、抓拍、报警、记录保存车辆通行的信息和车流量数据并进行集中有效的管理,为公安部门打击盗枪和走私机动车犯罪、查缉交通肇事逃逸案件、分析交通状况、加强交通管理提供有效的技术支持。对监测车道全天侯记录车辆牌照及车辆全景特征图像,检测范围50米,捕捉率98%以上,车速0-200公里/小时,图片显示汉字、字母、数字清晰可辨。采用先进的光电技术、计算机图像处理等技术,可实时记录经过监测区域汽车的图像,并进行存
3、储、处理、传输。对运行车辆的流量情况进行常年不间断的自动记录、分析和存储,实时声光报警。而监控站点有信息录入,查询,统计,传输,打印等功能。1.2系统简介该系统的核心: 违章自动监测器及视频测速自动监测器采用嵌入式技术,自动采集车辆信息并完成车辆测速、车牌颜色的自动识别功能,可以自动抓拍轧黄线、逆行、超速、并通过外部获取红灯信号做到自动监测闯红灯车辆,并自动测速。违章自动监测器及视频测速自动监测器采用基于IP的网络接口或其它数据接口方式(RS232、RS485、USB等),易于与其它设备接口。系统控制中心管理计算机与各监控点计算机的连接采用星形拓扑结构,每个监控点均可与控制中心直接连接,传输车
4、辆通行数据和监控图像数据。网络互联采用光纤或其它通信方式整个系统的设计目标是利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别等技术,对监控路面过往的每一辆机动车的前部特征图像和全景图像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并对嫌疑车自动报警。1.3设计依据系统设计将依据国家和部门的相关标准和规范实施,具体列表如下:l GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范l GB50057-94建筑物防雷设计规范l GB6510-8630MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统l 工业企业通讯接地设计规范l GA308-2001安防系统工程验收规范l GA/T70-94/T
5、74-94中华人民共和国公共安全行业标准l GA/T95-94安全防范工程程序与要求l JCJ/T16-92民用建筑电气设计规范l 安防系统工程质量检验实施细则(试行稿)l YD5003-94电信专用房屋设计规范l GB/T 8567-1988计算机软件产品开发文件编制指南l GB/T 9385-1988计算机软件需求说明编制指南l GB/T 9386-1988计算机软件测试文件编制指南l GB/T 11457-1995软件工程术语l GB/T 12504-1990计算机软件质量保证计划规范l GB/T 12505-1990计算机软件配置管理计划规范l GB/T 14394-1993计算机软件
6、可靠性和可维护性管理l GB/T 15532-1995计算机软件单元测试l GB/T 16680-1996 软件文档管理指南1.4设计原则和目标在系统设计中,力求满足以下要求,以最优的性能价格比保护投资,我们将遵循以下设计原则:1、 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,有机融合和并尽可能地发挥设备潜力和软件功能,最大限度地提高系统性能价格比。2、 先进性: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。3、 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、维护和扩展。4、 可行性:系
7、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,用户在经济能力方面的实际情况相吻合。5、 可靠性:采用高集成设备,采用自动监测、自动监控和容错等技术来保证可靠性。6、 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、恢复功能。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。本系统要达到以下目标:1、 合理配置辅助支架、车辆拍摄装置和辅助光源等。可全天候、不间断地对所有通过监测点的车辆进行自动拍摄,使用视频检测技术,只有当车辆通过时才拍摄;准确地记录并存贮车辆(全景和近景特指车头或车尾部位)、车牌、速度、流量、日期、
8、时间、地点和行驶方向等信息,能自动识别车辆类型(大、小)、车牌(含汉字、字母及数字和车牌颜色),实现车辆超速、逆行、嫌疑车辆(交通违章或事故逾期未处理、逾期未参加法定检验、被盗抢和肇事逃逸等等)及车牌自动比对与实时报警功能。2、 辅助光源(可选)采用高效、节能、长寿命的高亮度LED散射光源,功率不超过10W。光束与地面或水平线夹角不小于75度,避免影响行车安全。辅助光源由光线自动调节设备自动控制开启和关闭,最大限度地节约能源。 3、 车辆感应采用视频检测方式,保证100的准确抓拍。 4、 选用高清晰度、低照度、稳定性好的摄像机,其配套的镜头应选用大孔径、快速可控光圈、快门调整的专业镜头。防护罩
9、采用自动温控调节的IP66级防水外壳,保证摄像机配置能保证在零下60摄氏度到70摄氏度的劣天气条件下正常工作,能保证无论在白天还是夜晚以及各种光线条件下其所拍摄的车辆图像均须既能看清车辆全貌,又能看清车辆号牌。5、 工控主机选用高性能工业级控制机。依据各点的实际情况合理配置视频采集与控制装置,并留有适宜的扩展与升级余量。6、 视频、电缆线到位,接、插件连接可靠,电源线与信号线、控制线分开。所有线缆应有明显可辨的编号或标识,其隐蔽部分要求用镀锌钢管套护,裸露或弯曲部分要求用金属软管套护。系统的强弱电部分均合理配置防雷装置。线缆及管线的连接、排列、走向、弯曲与接地处理等符合国家有关规范要求。7、
10、机箱、设备的防护等级不低于IP66要求,并具备防尘、防潮、防热、防雷、防鼠虫、抗干扰等功能。8、 具备各类信息的数据库管理以及系统(含各功能模块及其电源)故障自动诊断与自动报警(含防盗报警,各种报警提示方式包括声光形式应有明显区别)和远程监控、远程维护与远程报警等功能。9、 中文界面,简单直观,操作方便。采用视频触发技术,保证车辆及车牌的抓拍率和识别率符合客户要求的技术指标。各功能模块(包括运行参数等)可根据实际需要进行灵活配置与管理,能够按照车型、车牌、速度、流量、时间、地点、行驶方向、报警类别等相关条件进行单一或组合方式的信息查询、统计、打印等。10、 可存贮不少于100万辆汽车图像信息,
11、实现全自动刷新,循环存储。能够进行多任务操作,监控、查询等互不影响。具备完善的系统管理(包括用户操作权限管理、黑客与病毒防治等)功能。11、 系统的设计、生产、施工、检测、运行、维护和培训等工作严格依照ISO9000系列质量保证体系的规定与要求进行实施。1.5系统构成1.5.1前端系统组成由全景摄像机、违章自动监测器及视频测速自动监测器专用摄像头(车道摄像头)、违章自动监测器及视频测速自动监测器、测速数据网络接口设备和现场工控机、网络光纤收发器等设备组成,其结构框图见下图。红灯信号测速识别器网络数据交换设备测速识别器测速识别器全景信息车辆速度车辆图片现场工控机全景摄像机测速识别器1违章自动监测
12、器及视频测速自动监测器其中核心部分“违章自动监测器及视频测速自动监测器”在硬件上由图像识别、测光及灯光控制、数据通信接口组成,在软件上由车辆特征快速提取算法(包括车牌、车灯、车辆轮廓三种方式)、车辆特征快速匹配算法、光学畸变校正算法、速度测定算法以及图像压缩算法等组成,具有优于雷达测速精度的较高的准确性和较小的误差范围,其主要特点就是可以保证100的车辆唯一性。其结构框图见下图。目前国际上对于单一车辆测速主要有以下几种解决方案:1) 使用辅助手段(如光栅、雷达)进行触发,然后进行视频抓拍测速,主要缺点是:雷达、光栅等辅助设备都有一个响应时间,导致误差较大;且车辆过多、过密时由于无法判断触发车辆
13、与拍摄车辆是否为同一辆车,也就是无法保证车辆唯一性,基本上不能起到测速的作用。另由于普通雷达的有效测量范围是20公里每小时至300公里每小时在,所以车辆低速行驶时基本失效。所以在城市道路中,此类产品没有实际意义。2) 使用多个摄像机测速进行视频抓拍测速,主要缺点是:车辆的唯一性问题,如果不加入车辆特征(车牌或其他特征)就不能确定是否为同一辆车;其次也是响应时间问题,由于受接受设备的限制,不可能准确获得触发的准确时间间隔,所以会造成测得的速度误差较大。3) 使用高速摄像设备获得视频图像,事后处理,其主要缺点是:不能做到时时处理,对于一些需要时时处理的用户需求无法满足;其次由于数据量太大,必须舍弃
14、大部分有价值的图像信息,否则将造成数据堆积,导致处理设备无法负荷而瘫痪。4) 对于不附加其他辅助设备的单一摄像设备的视频测速,目前来说是全世界智能交通领域的一个难题,完全处于理论研究阶段,其主要的难点在于基于车辆特征进行测速首先要求其车辆特征高速算法、车辆特征匹配高速算法,本产品从根本上解决了目前困扰世界智能交通领域的一项难题。我公司研制的违章自动监测器及视频测速自动监测器的主要目的就是从根本上解决上述现有技术的不足之处,我们提出的单一摄像设备的视频测速系统及其方法,能够在不需要附加其他检测设备前提下,准确地测量单一车辆的速度,车辆唯一性100,测速误差小于3,测速范围0200公里每小时。违章
15、自动监测器及视频测速自动监测器以数字信号处理芯片作为算法运行的硬件平台,所有算法固化在硬件之中,可以脱离计算机独立运行,集成了所必须的所有硬件和软件,不再需辅助的设备即可完成其功能。在硬件上,集成了可控照明灯、摄像头、光学成像控制模块、数字信号处理器、存储器(数据和程序存储器)、通信模块、温控模块等;在软件上,集成了车辆特征提取、车辆特征匹配、光学畸变校正、速度测算、图像压缩算法等算法。2光学控制以及灯光控制模块我公司研制的违章自动监测器及视频测速自动监测器专用的光学控制以及灯光控制模块,针对天气和时间变化的需要,光学和灯光控制模块可以快速调节摄像头的光圈、快门等参数,保证抓拍图像的视觉效果。
16、对于清晨、正午、傍晚、夜晚、夕照、车辆大灯、阳光直射、多云、以及雨、雪等天气状态下,可以自动调节图像质量,避免了普通电子警察系统对天气、光线等很多情况下,车辆图片肉眼不能辨别其车辆特征的问题,并控制对准车辆的灯光的开启和关闭。3违章自动监测器及视频测速自动监测器网络数据交换模块是本公司专门为违章自动监测器及视频测速自动监测器研制的高性能的网络接口设备。本品采用RAM9处理器,自主开发的嵌入式操作系统,保证不死机,可以同时接收四路高速串口数据,并将其转化成网络数据,并具有高速缓存功能,可保存1000条车辆违章信息(包括图片),流量信息100万条以上,保证在通讯线路故障或监测点工控机故障时,保证2
17、4小时数据不丢失。4通信模块基于城域网建设的该系统,是以网络通信为基础。因此,每个监测节点都安装有基于IP的通信模块,能够实现网络互联。5软件业务接口模块该系统提供的软件业务接口模块允许其它公安业务系统与该系统接口,调动所有的业务资源为社会治安管理服务,包括车辆归属的查询、车主身份的查询、其它关联业务调度等。7数据库业务接口模块该系统提供数据库业务接口,可以将系统的数据库资料提供给其它业务软件,供它们调用,实现数据共享。1.5.2中心系统组成中心系统管理软件的主要功能包括:l 可以按大型车、小型车两类对车辆进行查询。l 可以设定查询起止时间查询车辆通行记录。l 可以对设定车速范围的车辆通行记录
18、的查询。l 可以对特定路段车辆通行记录的查询。l 可以对流量的统计查询,可定时对车辆通行记录进行统计,得到不同路口平均车流量、小时平均车流量、日平均车流量、月平均车流量等统计数据。l 系统实时报警功能,以声光或其它多种形式报警。l 系统可以进行远程管理维护。l 系统校时:自动校正系统内各个设备的时间,并使其保持一致。l 系统设备巡检:自动定时检测包括通讯线路、监测点工控机、以及摄像头在内的所有主要设备的工作情况,具备报警功能,并保存日志,以备维护人员使用。1.6技术特点及指标1. 技术特点(1)高可靠性违章自动监测器及视频测速自动监测器是基光、机、电一体化的高科技产品,具有高度的稳定可靠性,保
19、证无故障时间超过100000小时,不存在死机现象。(2)高度集成违章自动监测器及视频测速自动监测器基多种功能于一身,系统在实时记录通过的车辆图像时,判断是否有违章驾驶行为(闯红灯、轧黄线、逆行、违章变线等),并可测算车辆速度,并具备网络数据传输功能。(3)视频触发 避免线圈触发的弊端(断路施工、线圈因道路变形而变化)。(4)视频测速基于高速处理器和高速算法,识别车辆速度,测速误差小于 99%l 捕捉车辆率: 98%l 测速时间: 0.1秒(从捕捉到车辆至输出速度结果)l 适应车速范围: 200公里/小时l 测速误差 3%l JEPG存储数据格式,分辨率768*576,压缩比10100 l 每幅
20、图像最大字节数: 100000小时l 适应环境温度范围 :-60+70;工作湿度:0 95%l 工作电压: 176VAC 243VAC, 50Hz5Hz第二章 子系统设计2.1前端系统设计车辆通过监控点时,违章自动监测器及视频测速自动监测器自动检测车辆的行使状态,判断是否存在违章现象,并自动抓拍将车辆图片,将违章记录存储到工控机。每一监测点由一台工控机连接多个违章自动监测器及视频测速自动监测器网络数据交换模块,并通过违章自动监测器及视频测速自动监测器网络数据交换模块控制其它前端设备,而工控机只需要配网络接口即可,由于违章自动监测器及视频测速自动监测器网络数据交换模块具有缓存功能,这样避免了由于
21、工控机或某个设备故障导致的所有设备不能运行。工控机接收车辆违章结果和车辆图片,并根据设备内部序列地址码获得该车辆所行经的路口、行进方向等信息。如用户需要车辆通行的全景大图,则由管理计算机从设备上传的实时视频信号中采集全景彩色大图,与车辆图片、时间、地点、车速等信息综合成一条车辆通行记录,记录在数据库中,根据用户的需要实时、定时和人工将数据上传至控制中心。 我们以一个双向四车道的十字路口为例,其设备连接逻辑图如下2.1.1前端系统硬件设备前端卡口部分的硬件设备包括全景摄像机、违章自动监测器及视频测速自动监测器专用车道摄像头、违章自动监测器及视频测速自动监测器、违章自动监测器及视频测速自动监测器数
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