隨著城市現代化的飛速發展，天津的機動車輛呈現快速增長的趨勢，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，不僅可以優化系統結構，而且還充分挖掘系統硬件資源潛力，利用有限的資金發揮最大的經濟效益。

　　隨著城市路網建設的快速發展，各自為政的分系統建設，已經不再適應未來發展趨勢。建立多業務、多任務的綜合系統，精減前端設備，統一傳輸路由、統一管理平臺，是本次全功能電子警察系統研發項目的核心任務。

　　總體而言，本文研究的全功能電子警察系統與目前一般交通檢測系統相比，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、交通流數據檢測、車型精確區別、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，這是傳統視頻檢測系統不具備的。

　　4) 系統設計在軟硬件配置、底層數據格式和通訊接口與傳輸等方面與交管指揮中心的現有系統保持一致，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了以前要多套不同系統來分別完成的功能，整個系統的成本大大降低，也提高了系統的整體穩定性。

　　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) 具有完善的系統運行狀況監控與故障自動檢測報警功能，系統維護方便。

1、全智能電子警察系統設計思路

　　1.1實現貨車的準確識別

　　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%。

　　●　采用二進制數據傳輸格式，比原來的ASCII碼數據格式大大降低了數據傳輸量，提高了數據傳輸的可靠性和少占用通訊資源，更適合多點和無線傳輸的需要。

　　●　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實現高清視頻技術應用

　　隨著智能交通技術的發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，在交通綜合監測系統中，有著舉足輕重的地位。圖像質量的優劣，直接影響整個系統的能力和運行效率。

　　目前，在交通監測系統中使用的攝像機，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，交通環境較為復雜的路段或路口，既要求攝像機能大范圍的監控，又要求錄像回放中看清車輛的細節特征， 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高清攝像機的出現大大提高了攝像機圖像的分辨率，令圖像的細節更加清晰和細膩。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等無不纖毫畢現。

　　在全功能電子警察系統中，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新。

　　1.3實現無后車牌車輛抓拍

　　由于電子警察系統日益增多，而電子警察多數拍攝車尾，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。本系統針對此違法行為，在少量增加設備的前提下，實現了無后車牌抓拍功能。

2、系統設計亮點

　　2.1最先進的交通違法監測系統前端核心技術：

　　“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勢：短距測距激光對車輛觸發極其準確，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、系統功能設計

　　HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)可以根據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：闖紅燈監測集成處理單元、超速監測集成處理單元。HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)賦予交通違法綜合監測系統的如下重要功能。
 

　　3.1車牌自動識別功能

　　●　系統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;

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

　　●　車型和顏色識別功能

　　系統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生時，抓拍一張全景圖片和一張特寫圖片組成一張圖片，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、統計功能。

　　9) 系統具備可擴充性、可移植性和兼容性，提供開放接口;

　　10) 全景連續實時錄像，錄像文件格式為H.264?？赏ㄟ^網絡實時傳輸，為后端提供視頻監控;

　　11) 可設置參數包括：具體限速、錄像數據保存時間、圖片數據保存時間、數據存儲格式、數據存儲大小、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、刪除每個客戶監控點中的布控查輯庫?？梢栽O置布控查輯車輛號牌，當系統識別出來的車輛號牌結果符合條件時，能遠程報警或現場報警。

　　3.3信息上傳和下載功能

　　提供所有經過監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。具備聯網數據傳輸和現場數據下載的功能。

　　聯網數據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，具備斷點續傳功能(不但恢復實時傳輸違法數據和圖片的功能，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據)。

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

　　3.4數據存儲功能

　　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據依次進行覆蓋，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計各個時段(用戶可自己設定時段選擇統計的幾條車道，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，并存儲在單獨的數據庫中，作為交通狀態檢測和交通統計分析的數據基礎;對應某個時段，可以統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，該某幾條車道用戶可以自己選一條或多條)。

　　每輛通過監測路段的車輛，系統都能在數據庫中記錄下通過時間、牌照號、車型、車類、車輛圖片等。前端系統提供對數據進行查詢和訪問接口，控制中心可以通過該接口實現對前端存儲數據的訪問。

　　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參數，如：布控庫變更的信息、車速限制、系統時間、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，并在上傳數據的時候報告設備的運行狀態，中心機房能及時掌握車道設備的工作狀態。HD綜合采集處理單元(ZHST-HD-10K)設有硬件看門狗，如果遇到系統因意外而死機的情況，則看門狗會發揮作用，自動重新引導系統，進入工作狀態。

　　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送實時連續視頻流，供用戶數字監控使用;

　　●　數據上傳:內建數據分發上傳程序，可將指定數據上傳到指定的應用系統。

　　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、交通流數據檢測、車型精確區別、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。