隨著城市現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，天津的機動車輛呈現(xiàn)快速增長的趨勢，在城市的道路交通中，違法超速、大貨車在禁行時間內上路行駛、套牌車等黑名單車輛上路行駛等違法事件更是屢見不鮮;檢測各類違法事件是公安機關維護交通秩序的一項重要工作。

　　目前的道路交通狀況日趨復雜化，交通事件多樣化以及交管部門對信息需求的不斷增加，使得系統(tǒng)結構設計越來越龐大、設備越來越多。在某些重要的交通路段和路口，常常有幾臺甚至十幾臺攝像機同時工作，不僅影響了道路交通景觀，同時也給出行者造成了心理壓力。

　　從技術層面上分析，系統(tǒng)設備越多、使用效率越低、故障率相對較高，隨之而來的是后期投入的維護人力和維護費用也就相對較多。同時重復性的立桿基礎、供電等方面的市政建設，即增加了投資也影響了城市景觀。

　　因此，研究全功能電子警察設備，不僅可以優(yōu)化系統(tǒng)結構，而且還充分挖掘系統(tǒng)硬件資源潛力，利用有限的資金發(fā)揮最大的經濟效益。

　　隨著城市路網建設的快速發(fā)展，各自為政的分系統(tǒng)建設，已經不再適應未來發(fā)展趨勢。建立多業(yè)務、多任務的綜合系統(tǒng)，精減前端設備，統(tǒng)一傳輸路由、統(tǒng)一管理平臺，是本次全功能電子警察系統(tǒng)研發(fā)項目的核心任務。

　　總體而言，本文研究的全功能電子警察系統(tǒng)與目前一般交通檢測系統(tǒng)相比，主要具有以下的特點：

　　1) 擁有完備的綜合交通檢測功能，涵蓋了車牌識別、交通流數(shù)據(jù)檢測、車型精確區(qū)別、無牌車輛抓拍報警、車輛超速違法檢測記錄、黑名單比對報警和實時監(jiān)控七大主要功能。

　　2) 具有大場景視野，既能夠提供全場景的監(jiān)控與檢測，也能夠同時滿足違法取證與高精度車牌識別的要求。

　　3) 提供與環(huán)型線圈檢測器相同特性的激光觸點式信號，能夠極其準確的檢測目標車道的車輛，達到99%的捕獲率，這是傳統(tǒng)視頻檢測系統(tǒng)不具備的。

　　4) 系統(tǒng)設計在軟硬件配置、底層數(shù)據(jù)格式和通訊接口與傳輸?shù)确矫媾c交管指揮中心的現(xiàn)有系統(tǒng)保持一致，因此接口方便，兼容性好。

　　5) 由于使用一套多功能檢測設備實現(xiàn)了以前要多套不同系統(tǒng)來分別完成的功能，整個系統(tǒng)的成本大大降低，也提高了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

　　6) 擁有完全國產自主知識產權的圖像自適應控制采集技術、高精度車牌識別技術、這些技術指標在國際上均處于領先地位。

　　7) 具有完善的系統(tǒng)運行狀況監(jiān)控與故障自動檢測報警功能，系統(tǒng)維護方便。

1、全智能電子警察系統(tǒng)設計思路

　　1.1實現(xiàn)貨車的準確識別

　　采用超聲波交通檢測器，不受光線、氣候影響，能識別客貨車等9種車型。各項指標達到或超過國家標準，是質量穩(wěn)定，性能可靠的超聲波檢測器,具有如下特點：

　　●　能更準確地檢測流量、車型、車速、占有時間、車頭時距、堵車時間。

　　●　車型分辨更細，超聲波交通流檢測器對車型分辨率更高，能識別客貨車等9種車型，分別為：小客車、中客車、大客車、小貨車、中貨車、大貨車、特大貨車、集裝箱、拖掛車，綜合識別率≥93%。

　　●　采用二進制數(shù)據(jù)傳輸格式，比原來的ASCII碼數(shù)據(jù)格式大大降低了數(shù)據(jù)傳輸量，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蜕僬加猛ㄓ嵸Y源，更適合多點和無線傳輸?shù)男枰?/p>

　　●　單探頭檢測方式，即可保持原雙探頭檢測方式的檢測精度，而且由于減少了1個探頭，從而使安裝更簡便、運行更可靠、安裝費用更低，同時減少了對城市景觀的影響。
 

　　1.2實現(xiàn)高清視頻技術應用

　　隨著智能交通技術的發(fā)展和視頻檢測技術的廣泛應用，“圖像”作為信息量最大，最直觀的信息源，在交通綜合監(jiān)測系統(tǒng)中，有著舉足輕重的地位。圖像質量的優(yōu)劣，直接影響整個系統(tǒng)的能力和運行效率。

　　目前，在交通監(jiān)測系統(tǒng)中使用的攝像機，CCD總像素都只有40萬像素左右，對于一些需要更高像素畫質的場合，如：車流量較大，交通環(huán)境較為復雜的路段或路口，既要求攝像機能大范圍的監(jiān)控，又要求錄像回放中看清車輛的細節(jié)特征， 40萬像素的圖像對于這樣的圖像處理明顯不夠的。同時多數(shù)COMS的高清攝像機夜間感光效果較差，且拍攝高速運動車輛要產生變形等劣勢，無法滿足電子警察全天候的需求。

　　超大靶面CCD高清攝像機的出現(xiàn)大大提高了攝像機圖像的分辨率，令圖像的細節(jié)更加清晰和細膩。高像素意味著大信息量，視線所及，細微之處一覽無遺。一般攝像機下無法清晰辨認的車牌細節(jié)等無不纖毫畢現(xiàn)。

　　在全功能電子警察系統(tǒng)中，使用超大靶面CCD的200萬像素高清視頻攝像機，將高清視頻技術應用于電子警察領域，無疑是一次技術的創(chuàng)新。

　　1.3實現(xiàn)無后車牌車輛抓拍

　　由于電子警察系統(tǒng)日益增多，而電子警察多數(shù)拍攝車尾，所以很多車主采取不掛或者有意遮擋后車牌的方法以求逃避處罰。本系統(tǒng)針對此違法行為，在少量增加設備的前提下，實現(xiàn)了無后車牌抓拍功能。

2、系統(tǒng)設計亮點

　　2.1最先進的交通違法監(jiān)測系統(tǒng)前端核心技術：

　　“激光雷達”同步方式是指采用短距測距激光觸發(fā)加雷達測速，分別利用了兩種設備各自物理工作原理的先天優(yōu)勢：短距測距激光對車輛觸發(fā)極其準確，不會受到干擾，而窄波的測速雷達由于是屬于多普勒效應，測速精度極高。

　　同時激光觸發(fā)可以為超聲波檢測器精確引導所要檢測的車輛，使超聲波檢測器可以準確判斷出目標車輛的車型。

　　2.2先進的運動分析判定計算：

　　由于要抓拍無后車牌或者后車牌遮擋的車輛，就需要準確判斷其為唯一的目標車輛，所以需要的目標車輛的運動軌跡進行分析判定，計算速度還需要極快，因為時速90KM的車輛每秒鐘的位移為25米，在不到10米的拍攝區(qū)域內，留給計算判定的時間不足400毫秒，所以計算和判定的難度相當大。所以采用由硬件支撐的DPS內嵌算法。

3、系統(tǒng)功能設計

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)可以根據(jù)配置不同構成不同功能的集成處理單元，這些處理單元包括：闖紅燈監(jiān)測集成處理單元、超速監(jiān)測集成處理單元。HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)賦予交通違法綜合監(jiān)測系統(tǒng)的如下重要功能。
 

　　3.1車牌自動識別功能

　　●　系統(tǒng)能夠對特寫圖片中牌照進行自動識別，識別內容包括：

　　牌照類型：

　　(1)02式個性化牌照(GA36.1-2001);

　　(2)現(xiàn)用92式牌照(GA36-92);

　　(3)軍車牌照;

　　(4)警車牌照;

　　(5)武警車牌照(新式);

　　(6)農用車牌照;

　　在環(huán)境無霧、車牌掛放規(guī)范和無缺損且不含五小車輛情況下，系統(tǒng)車牌識別率應符合GA497要求。

　　●　車型和顏色識別功能

　　系統(tǒng)可以分辨出大型和小型車輛和識別常見紅白藍黃黑五種車牌顏色。

　　3.2自動報警功能

　　●　超速報警

　　1) 捕獲所有經過監(jiān)控車道的車輛圖片，并自動識別其車牌號碼，圖片信息包括：主機編號、具體地點、具體車道、行駛方向、車輛類型、車牌顏色、車牌號碼、圖片序號等內容。

　　2) 車輛圖像捕獲率大于99%，全天識別率>95%。

　　3) 系統(tǒng)采用窄波束雷達檢測，可精確計算車輛行駛速度并判斷是否超速，測速誤差-2%;

　　4) 當有超速違法事件發(fā)生時，抓拍一張全景圖片和一張?zhí)貙憟D片組成一張圖片，圖片中應可清楚的辨識路段信息、車輛行駛方向、限速標志、車牌號碼、車牌顏色、車身顏色、車型;

　　5) 圖片格式按公安部標準應采用JPEG格式;

　　6) 圖片信息包括：主機編號、違法地點、違法車道、車輛速度、行駛方向、違法時間、違法類型、車牌號碼、圖片序號等內容。

　　7) 圖片具有防止修改功能，保證違法圖片的原始性;

　　8) 能夠采集路口的交通信息，包括車流量、平均車速、平均車距、占有率等，具備流量檢測、統(tǒng)計功能。

　　9) 系統(tǒng)具備可擴充性、可移植性和兼容性，提供開放接口;

　　10) 全景連續(xù)實時錄像，錄像文件格式為H.264。可通過網絡實時傳輸，為后端提供視頻監(jiān)控;

　　11) 可設置參數(shù)包括：具體限速、錄像數(shù)據(jù)保存時間、圖片數(shù)據(jù)保存時間、數(shù)據(jù)存儲格式、數(shù)據(jù)存儲大小、交通信息采集周期等;

　　12) 采用雷達測速，每條車道使用一個窄波雷達以確保其唯一準確性，可抓拍的車輛最高車速：230 km/h;

　　13) 可設置限速標定。

　　●　布控查輯及車輛報警

　　各監(jiān)控點中需單獨建布控查輯庫，布控庫中又按肇事車、被盜車等類別單獨建庫。同時各監(jiān)控點能自動從管理中心下載嫌疑車輛等布控信息，支持管理中心遠程修改、添加、刪除每個客戶監(jiān)控點中的布控查輯庫?？梢栽O置布控查輯車輛號牌，當系統(tǒng)識別出來的車輛號牌結果符合條件時，能遠程報警或現(xiàn)場報警。

　　3.3信息上傳和下載功能

　　提供所有經過監(jiān)測路段車輛信息的自動上傳，上傳內容包括違法車輛的信息和圖片。其他圖片和基本信息保存于HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)中，但必要時可提供其圖片及相關信息上傳功能。如報警信息存儲于HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)則包括盜搶車輛、可疑車輛、特定車輛等信息的手動或自動下載功能。具備聯(lián)網數(shù)據(jù)傳輸和現(xiàn)場數(shù)據(jù)下載的功能。

　　聯(lián)網數(shù)據(jù)傳輸方式有實時傳輸和非實時傳輸兩種方式，可以任意選擇一種方式使用。支持包括光纖、ADSL等各種傳輸方式。傳輸過程中遇到網絡故障導致傳輸失敗時，具備斷點續(xù)傳功能(不但恢復實時傳輸違法數(shù)據(jù)和圖片的功能，且在空閑時能夠自動補傳因網絡故障而未傳的違法圖片和數(shù)據(jù))。

　　支持數(shù)據(jù)下載：可以將數(shù)據(jù)中心“黑名單”等下載到HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)。
 

　　3.4數(shù)據(jù)存儲功能

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)擁有500G存儲空間，可以存儲100萬輛車。當超出100萬輛車時，自動對最前面的圖片數(shù)據(jù)依次進行覆蓋，HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)始終保留至少100萬輛車的圖像。并有時間、速度、地點和方向信息。

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)可存儲全景攝像機錄像30天，錄像文件格式為H.264，當超過30天時，自動對最前面的錄像依次進行覆蓋。HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)始終保留至少30天的錄像

　　3.5統(tǒng)計查詢功能

　　為滿足交通管理的需要，對應每條車道或選多條車道按照用戶的要求統(tǒng)計各個時段(用戶可自己設定時段選擇統(tǒng)計的幾條車道，如一個小時、一天或一周等時間段內的某幾條車道)的交通情況，如車流量、車型和平均車速等，并存儲在單獨的數(shù)據(jù)庫中，作為交通狀態(tài)檢測和交通統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)基礎;對應某個時段，可以統(tǒng)計出經過某幾條車道N次的車輛(N為用戶自己設定的次數(shù)，該某幾條車道用戶可以自己選一條或多條)。

　　每輛通過監(jiān)測路段的車輛，系統(tǒng)都能在數(shù)據(jù)庫中記錄下通過時間、牌照號、車型、車類、車輛圖片等。前端系統(tǒng)提供對數(shù)據(jù)進行查詢和訪問接口，控制中心可以通過該接口實現(xiàn)對前端存儲數(shù)據(jù)的訪問。

　　3.6自動遠程管理功能

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)能自動從管理中心下載系統(tǒng)參數(shù)，如：布控庫變更的信息、車速限制、系統(tǒng)時間、黑名單等，每天以中心服務器為基準自動對時。有設備遠程維護功能。

　　3.7故障自動檢測及恢復功能

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)能定時自動檢測主要設備的工作狀態(tài)，并在上傳數(shù)據(jù)的時候報告設備的運行狀態(tài)，中心機房能及時掌握車道設備的工作狀態(tài)。HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)設有硬件看門狗，如果遇到系統(tǒng)因意外而死機的情況，則看門狗會發(fā)揮作用，自動重新引導系統(tǒng)，進入工作狀態(tài)。

　　3.8其他基本功能

　　●　實時錄像播放:實時錄像功能：支持全景視頻實時高清錄像，25幀/秒，壓縮格式為H.264，720P;

　　●　IP組播流媒體播放方式：可為多客戶端同時無延時的發(fā)送實時連續(xù)視頻流，供用戶數(shù)字監(jiān)控使用;

　　●　數(shù)據(jù)上傳:內建數(shù)據(jù)分發(fā)上傳程序，可將指定數(shù)據(jù)上傳到指定的應用系統(tǒng)。

　　故障自動檢測及自動恢復功能可自動檢測集成單元故障，因意外死機能自動恢復重啟

　　本文研究了一種綜合交通檢測功能，涵蓋了車牌識別、交通流數(shù)據(jù)檢測、車型精確區(qū)別、無牌車輛抓拍報警、車輛超速違法檢測記錄、黑名單比對報警和實時監(jiān)控的全功能電子警察設備，以期在目前的道路交通狀況日趨復雜化的情況下，充分挖掘系統(tǒng)硬件資源潛力，整合智能交通管理設備的功能，從而提升天津市道路交通管理的科技水平。