高清卡口系统解决方案
高清治安卡口系统
智能交通系统解决方案
卡口系统解决方案二〇一五年四月二十三日
公司简介
杭州藏愚科技有限公司，成立于2010年4月，座落在美丽的西子湖畔浙江大学科技园内，公司以智能识别、军用保密通信、多传感器数据融合、可视化调度指挥等技术和系统为研发方向，是一家集科、产、贸为一体的智能识别系统专业化公司。其主打产品的典型应用行业为公安交警的ITS系统，如高清监控系统、高清卡口系统、高清电子警察系统。
我公司专注于监控高端产品领域，通过与国防部、公安部、交警系统的密切合作，深入了解这个领域的发展与竞争以及使用者的实际需求，从而为客户提供了优质的监控产品、信息及服务。目前公司拥有包括多名业界知名专家在内员工180余人，其中研发人员近110人，凭雄厚的研发水平、专业的解决方案和经验丰富的员工，立足于为国防建设和国土立体防护提供一揽子产品和系统技术解决方案。
以产品传递思想，以服务播种未来。在健康可持续发展的道路上，我们充满信心。杭州藏愚科技有限公司将以领先的技术和完善的服务，与您携手打造美好的明天！
地址：杭州市西湖区天目山路294号杭钢冶金科技大厦6楼
电话：3
传真：3转802
邮箱：
公司网址：
目录
一、前言 ...................................................................................................................... - 6 -
二、系统建设目标、原则及依据.............................................................................. - 7 -
2.1系统建设原则 (7)
2.1.1经济性 .......................................................................................................... - 7 -
2.1.2可靠性 .......................................................................................................... - 7 -
2.1.3开放性 .......................................................................................................... - 8 -
2.1.4先进性 .......................................................................................................... - 8 -
2.1.5兼容性 .......................................................................................................... - 8 -
2.1.6可扩展性 ...................................................................................................... - 9 -
2.2.7易维护性 ...................................................................................................... - 9 -
2.1.8实用性 .......................................................................................................... - 9 - 2.2系统建设依据.. (10)
2.3行业分析 (10)
2.3.1产品背景 .................................................................................................... - 10 -
2.3.2设计目标 .................................................................................................... - 11 -
三、系统详细设计 .................................................................................................... - 13 -
3.1系统结构 (13)
3.2前端系统设计 (17)
3.3前端安装模式 (17)
3.3.1 线圈检测模式 ........................................................................................... - 17 -
3.3.2 骑线抓拍设计 ........................................................................................... - 28 -
3.3.3 系统配置清单 ........................................................................................... - 32 - 3.4高清测速卡口系统工作原理 (33)
3.5高清测速卡口前端系统功能 (36)
3.5.1 车辆捕获功能 ........................................................................................... - 36 -
3.5.2 高清晰度的成像功能 ............................................................................... - 36 -
3.5.3 车辆测速功能 ........................................................................................... - 37 -
3.5.5 车辆逆行抓拍功能 ................................................................................... - 38 -
3.5.6 车身颜色识别功能 ................................................................................... - 38 -
3.5.7 车辆品牌识别功能 ................................................................................... - 39 -
3.5.8 车辆牌照自动识别功能 ........................................................................... - 40 -
3.5.9 高清录像功能 ........................................................................................... - 41 -
3.5.11 记录及图像存储功能 ............................................................................. - 43 -
3.5.12 前端数据断点续传和前端设备数据下载功能 ..................................... - 43 -
3.5.13 流量统计功能 ......................................................................................... - 43 -
3.5.14 web方式相机系统配置功能 .................................................................. - 44 -
3.5.15 前端设备管理维护功能 ......................................................................... - 45 -
3.5.16 设备对时功能 ......................................................................................... - 46 -
3.5.17 图片防篡改 ............................................................................................. - 46 -
3.5.18远程自动更新功能 .................................................................................. - 47 - 3.6中心存储设计 .. (47)
3.6.1存储需求 .................................................................................................... - 47 -
3.6.2数据存储设计 ............................................................................................ - 47 -
3.6.3图片存储设计 ............................................................................................ - 48 -
3.6.4视频存储设计（选配） ............................................................................ - 48 - 3.7卡口平台简介 .. (49)
3.7.1服务器配置方案 ........................................................................................ - 49 -
3.7.2卡口模块 .................................................................................................... - 50 -
3.7.3监控模块 .................................................................................................... - 52 - 3.8与第三方平台对接方案 . (54)
3.8.1视频对接方式 ............................................................................................ - 54 -
3.8.2向第三方平台发送过车数据 .................................................................... - 54 -
3.8.3接收第三方数据 ........................................................................................ - 55 -
3.8.4与其他业务平台对接 ................................................................................ - 56 -
四、系统特点及性能指标........................................................................................ - 59 -
4.1.1 全嵌入式技术 ........................................................................................... - 59 -
4.1.2 高性能硬件架构 ....................................................................................... - 59 -
4.1.3 专业测速车辆方案 ................................................................................... - 60 -
4.1.4 虚拟线圈自动切换技术 ........................................................................... - 61 -
4.1.5 专业的成像技术 ....................................................................................... - 62 -
4.1.6 高清录像、抓拍一体解决技术 ............................................................... - 65 -
4.1.7 检测方式多样化 ....................................................................................... - 65 -
4.1.8 针对补光单元使用寿命和光污染解决方案 ........................................... - 66 -
4.1.9 系统镜头选择 ........................................................................................... - 67 -
4.1.10 系统防雷功能 ......................................................................................... - 68 -
4.1.11 摄像机护罩设计 ..................................................................................... - 70 -
4.1.12 护罩一体化方案 ..................................................................................... - 71 -
4.1.13 机柜一体化方案 ..................................................................................... - 72 -
4.1.14 综合显示平台上墙 ................................................................................. - 72 -
4.2高清卡口系统性能指标 (74)
五、主要设备参数 .................................................................................................... - 75 -
5.1高清智能卡口一体话抓拍单元 (75)
5.2智能闪光灯CYLF-Y-300D(X)（根据项目需求选配） (76)
5.3LED频闪灯CYLEDS-30W25D（根据项目需求光栅选配） (77)
5.4车辆检测器CYCD-1004-12V (78)
5.5高精度测速雷达CYR-IK (79)
5.6路口嵌入式缓存CYNAS-H-2T（根据项目需求选配） (79)
5.7应用处理服务器CYGK-6462-W/CYGK-6462-L (82)
一、前言
近年来，随着高速的快速发展，高速服务区数量迅速增加，针对高速服务区防止恐怖、治安及收费管理现状和需求的矛盾进一步加剧，而机动车违法行为是造成交通次序混乱、交通堵塞以及引发交通事故的重要原因之一。如何加强对机动车驾驶员的管理是交通工程工作中的重大课题。在此情况下，如何利用先进的科技手段提高交通管理水平，抑制交通事故，提高道路交通管理水平是当前公安交通管理部门亟待解决的问题。高清卡口测速系统是交警部门交通指挥系统的一个重要组成部分，是公安交通指挥中心的“千里眼”，能为指挥人员提供道路交通的直观视频信息与实时交通状况，对交通违法、交通堵塞和交通事故、治安监控等做出准确判断，便于及时调整相关系统的控制参数与控制策略，也可作为交通诱导子系统的重要信息来源。
针对交警部门的需求以及我国的道路特点，我公司开发出新一代的高清测速卡口系统。系统利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路段的进行全天候实时监控。高清测速卡口系统包括高清视频监控系统和高清测速抓拍系统两部分。高清视频监控系统，全天候记录路口的高清录像，用来监控整个路口的宏观信息；高清测速抓拍系统，全天候记录通过路口机动车、非机动车（含电瓶车）的微观特写照片数据，自动识别车辆号牌号码、自动测量通行车辆速度等信息，并上传到系统平台数据库，进行相关业务应用。
系统采用高性能工业摄像机作为前端的信息采集设备，能够在一张照片上清晰的显示车辆的所有细节信息以及司机的面部特征，并具有很高的车牌自动识别率。高清智能监测系统能及时准确地记录经过卡口的目标信息，不但可以随时掌握出入辖区的车辆流量状态，对违法行为进行自动抓拍，还可以准确记录相关数据信息，为公安刑侦提供重要的参考依据。该系统已在全国多个省份的交警测速卡口项目中成功应用，并获得了良好的效果！
二、系统建设目标、原则及依据
2.1系统建设原则
本系统是以行业标准作为设计依据。考虑到公安和交警部门工作的特殊性，以及测速监控系统自身的特点，本设计主要贯彻“高质量”及“低价格”两条主线来进行设计的。在本系统设计过程中将严格遵循以下原则：
2.1.1经济性
在整个系统的方案设计过程中，始终坚持性能价格比最优的原则。在实用性、先进性和充分满足系统功能要求的基础上，采用成熟的系统和技术，尽可能降低用户的投资。在设计方案时考虑了设备的可靠与稳定，减少用户的维护费用，延长设备的使用寿命。开放的系统也给用户带来许多扩展功能，减少重复的投资。
在应用软件的维护方面，考虑到维护人员到现场的距离较远。对于一般技术问题的维护可以采用远程密码登录方式进行维护。对于简单的软件升级，也可以通过应用程序下载实现。我们将最大限度地提高系统的可操作性，设计良好的操作界面。甚至可以根据用户的特殊要求，设计出具有个性化的操作界面，使数据处理工作简单、方便、快捷且界面友好。业务流程清晰，符合交通管理业务的处理习惯。系统的数据备份自动完成，数据恢复操作方便、安全。
2.1.2可靠性
系统的可靠性是指系统抵御外界干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。鉴于本系统的应用性质，其运行可靠性必须得到绝对的保证，否则将造成巨大的物质损失和极坏的社会影响。另外，由于该系统安装在公路边的野外，环境条件恶劣，如果没有可靠性的保证，将直接影响到系统的使用价值。
在产品选型上充分考虑了这一点，选用一些可靠性、稳定性强，能够适应野外恶劣环境工作的产品，同时采取有效的防雷、接地、稳压等措施。系统选用的摄像机、镜头等关键设备都采用国际著名企业的原装进口产品，室外机柜也是特别
设计的，具有防盗、耐高温、抗寒、排风等特点，使用的电气接线端子、过载、漏电及断路保护装置、避雷装置、熔断器等装置均符合国家有关电气安全标准要求。这些方面的考虑从硬件环境上为本系统的正常运行提供了重要保证。在软件设计上采用了子系统化设计思想，提高软件运行的稳定性，并具有意外事件自动重启功能。
在系统总体设计上，我们不采用工控机，卡口系统采用嵌入式智能抓拍系统，避免工控机的不稳定因素，做到系统高度可靠和稳定。
鉴于系统是建立在计算机技术上，其可靠性的保证应包括系统的安全性，特别在计算机系统安全性受到极大挑战的今天。因此，在选取系统软件平台、采取系统安全防护措施、日志管理和设置系统管理权限等方面需要作出全面的解决方案。
2.1.3开放性
必须符合有关国际通用标准、协议或规范，国家与部颁标准及规定的要求；要从技术和管理体制上保障信息共享和综合利用，要求系统的操作平台、通讯接口与协议等开放的（标准或公开的），可实现互联互通并支持二次开发或功能调整，与指挥中心的系统互联。并且公开本系统的通讯协议和数据结构，确保与指挥中心的无缝连接。
2.1.4先进性
在进行本系统方案的设计时，是本着先进性与适用性相结合的原则的。即在系统总体方案设计时思路超前，在总体规划时采用先进技术。关键设备采用国外及国内的先进设备，以确保满足以后不断发展的需要。同时，不盲目追求先进性，而采用一些实用价值不高，价格却高的惊人的华而不实的产品。考虑到系统的发展和推广价值，它在任何一个细节上的先进性，都将在我们的设计过程中体现，因为它将直接影响到系统的生存寿命。
2.1.5兼容性
本系统应用软件能与全国公安交通管理信息系统兼容。
2.1.6可扩展性
本系统结构易于扩充各类接口的硬件和软件以及数据容量，存储空间都留有充分的扩展余量，能够适应今后可能出现的系统扩容。
2.2.7易维护性
本系统在设计时充分考虑了系统的易维护性，确保系统在使用中出现故障时在最短的时间内恢复运行。
具有系统网管功能，系统中各设备的运行状态、异常信息直观反应在网管数据报表上。各关键设备具备有自动记录运行日志功能，设备的主要运行活动都记录在日志中。系统可以自动分析运行日志，以了解系统的运行状况，为系统维护提供依据。
前端智能设备采用硬件看门狗、设备状态监测预报告、远程维护三种措施相结合的方法保证路口系统的正常运行。做到故障及时告警、系统能够自动恢复、远程维护与管理。路口系统的运行参数和应用软件可以在管理中心修改和更新。这样，尽量减少了人工干预，实现了快速故障和网络化的维护与管理，保证了系统的易维护性。
2.1.8实用性
在工程设计和实现的过程中，将使用单位的实际需求放在首位，作到灵活、好用，不盲目要求先进性，选择实用性强的系列产品，子系统化结构设计，既可满足当前的需要又可为今后系统发展扩展留有余地。系统将具有良好的互联、及升级能力，遵循最新的国际标准、国家标准和行业标准，遵循开放的原则。提供相关系统设备的技术标准、术语，以及详细的技术资料和操作文档。系统网络结构便于扩充，以适应今后的建设和发展。硬件平台可升级，当需要时可以通过新的计算机设备同原有计算机设备一起工作以提高系统的处理能力，从而保护原有投资。
作为公安部门打击犯罪的技术手段和工具，该系统投入使用后的实用业绩将是衡量系统是否成功的首要标准。另外，系统设计必须尽可能满足用户的使用要求，
针对不同的操作使用对象设计用户程序，方便操作人员和管理人员的工作；尽可能地尊重用户单位现有的管理模式和经验，使用户的实际运行惯例得以继承，方便使用；新系统要尽可能利用现有的信息资源，并与之形成一个有机整体，减少使用者的工作强度，减少系统的成本。
2.2系统建设依据
本公司智能交通系统的规划设计按照相关行业标准、国家标准、本地区的有关标准和规范，并参照以下的设计规范和要求进行：
?GA/T 497-2009 《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》
?GA/T832-2009《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》
?GA 408.1-408.14-2006 《道路交通违法管理信息代码》
?GA 24.1-24.21-2005 《机动车登记信息代码》
?GA 216.1－2010 《计算机信息系统安全》
?GA173-2003 《计算机信息系统防雷保安器》
?GA267－2000 《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》
?GA308-2001 《安全防范系统验收规则》
?GB 21564.1-2008《报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议》
?GA/T445-2010 《公安交通指挥系统建设技术规范》
?GA/T652-2006 《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》
?GA/T669–2006 《城市监控报警联网系统通用技术要求》
?GA/T670–2006 《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》
?GB8566-88 《计算机软件开发规范》
?GB/T16677-2006 《报警图像信号有线传输装置》
?GB50348-2004 《安全防范工程技术规范》
2.3行业分析
2.3.1产品背景
?卡口相机基本功能无法满足越来越高客户要求
传统的高清卡口相机一般都支持视频检测抓拍、雷达抓拍等功能，能够抓拍车辆、看清楚车牌和车身颜色，但是，公安部门对卡口相机提出了更高的要求，对于公安治安的应用场景，需要采集更多的信息，比如车牌号码、车型、车标、还需要驾驶员人脸图像。
?更高要求的图片质量
市场上主流的高清卡口相机，由于技术和成本考虑，一般都是采用200万或者300万的CCD，单车道抓拍时图像效果比较好，但是多车道抓拍时，图片效果就比较一般，勉强可以达到车牌自动识别的要求。
?光污染严重
大功率频闪灯和氙气灯的补光方案，容易引起司机致盲，不仅在道路安全上存在隐患；而且影响附近居民的日常生活，经常导致居民对光污染的投诉，，甚至发生了破坏基础卡口设施的情况。
?系统稳定性差
传统卡口抓拍相机采用前端相机加工控机方案，路口高温、震动、粉层等恶劣环境经常导致设备死机、不稳定等问题。
?安装复杂，维护成本高
卡口相机附属配件比较多，安装调试复杂，需要专业的人员安装调试。维护成本越来越高，使得设备购置成本在整个系统建设的比重越来越低。
2.3.2设计目标
?藏愚科技打通硬件、相机软件到系统平台全产业链整合的优势，从底层到系统
层面，多层优化，解决高清卡口相机存在的问题。
?采用车牌、车灯、车尾特征多手段融合的检测方法，配合基于复杂背景建模的
先进算法实现运动目标的分离和超长距离跟踪，准确实现机动车检测和违法行为的准确判断；
?采用大靶面CCD，配合ISP图像增强算法实现宽动态、低照度的图像效果，
降低场景补光要求，达到减少光污染的目的；
?内置多级级联的人脸检测算法，实现抓拍图片中人脸识别和检测；
?采用嵌入式一体化相机解决方案，采用嵌入式Linux操作系统，不受病毒干扰，
采用工业级芯片，高温潮湿环境工作更稳定；
?采用简单易行的Web客户端对设备进行远程维护，对设备工作异常自动告警
和过滤，软件支持故障检测和恢复机制，提高设备可靠性；
三、系统详细设计
3.1系统结构
整个系统包括前端抓拍系统、前端供电及安全系统、平台服务器及存储系统、
用户客户端（含硬件解码器、电视墙）、网络传输系统五部分组成。系统总体结构框图如下：
（1）、前端抓拍系统
前端抓拍系统由高清一体化抓拍摄像机（300万，600万）；补光系统（LED
频闪灯、闪光灯）；测速系统（线圈、雷达），路口存储系统；以及路口相关工
程附件组成。主要实现过往车辆的抓拍，车牌识别，监控视频流的24小时不
间断输出，路口数据的断点续传等功能。 高清抓拍单元
闪光灯LED 灯车辆检测单元
雷达
车检器路口辅助设备
光纤收
发器交换
机
（2）前端供电系统：空气开关，稳压电源，机箱电源防雷等。
（3）平台服务器及存储系统：卡口平台一体机，车型识别一体机，监控平台
服务器，流媒体服务器，磁盘阵列等一些后端应用服务器系统的组成。
图片数据流卡口一体机
数据转发
第三方平台
卡口一体机流程
图片数据流车型一体机
第三方平台车辆品牌二次识别车牌数据二次识别
车型一体机流程
实时视频流
管理服务
流媒体存储
存储视频流
客户端
视频接入流程
（4）网络传输：
网络通讯统主要实现卡口车辆记录部分和指挥中心管理部分的数据和图像信
息的传输、主要分四个部分，前端信息采集部分、运营商网络传输部分、中心网
络交换部分、中心业务应用部分。网络结构图：
高清治安卡口系统
杭州藏愚科技有限公司
HangZhou Sharpwisdom Technologies Co.LTD - 16 -
高清治安卡口系统3.2前端系统设计
前端系统可以采用300、600万的智能高清抓拍摄像机，600万摄像机采用1＂CCD感光芯片，其摄像机分辨率为2784×2208；采用35mm/50mm的高清镜头，每个摄像机可负责抓拍2～3个车道，300万摄像机采用1/1.8〞CCD感光芯片，其摄像机分辨率为2048*1536；采用35mm/25mm的高清镜头，每个摄像机可负责抓拍1～2个车道对正常行驶车辆进行抓拍记录。
系统可采用地感线圈测速抓拍，雷达测速抓拍，视频检测抓拍等方式，对过往车辆进行全天候的记录，高清摄像机内部内嵌虚拟线圈检测功能模块，做为整个系统的辅助检测单元；所有记录照片能够看清车辆号牌、车身颜色、前排司乘人员。
前端系统分类：
相机种类检测方式检测范围
300万线圈1~2车道雷达1~2车道视频1~2车道
600万线圈2~3车道雷达2~3车道视频2~3车道
3.3 前端安装模式
3.3.1 线圈检测模式
系统根据实际项目需求，可以采用LED频闪灯、闪光灯、LED频闪灯+闪光灯方式补光等模式进行补光，配置灵活。
采用同杆方式进行安装，在效果保证的前提下可以节省建设成本，具有价格优势。
两个方向的抓拍点在同一水平线上，能有效的防止车辆有意识的走S型逃逸卡点监控。
线圈测速原理：
在允许采用地感线圈的点位，采用地感线圈+车辆检测器进行车辆检测抓拍，当车辆经过线圈时，引起线圈的电感量改变，交变的电磁场会在车辆的金属底盘中产生涡流，而涡流电磁场又会反过来影响线圈中频率，车辆检测器就是根据线圈中变化的震荡频率来判断车辆经过信息，车辆检测器检测到线圈的电感改变时，认为有车经过，此时，车辆检测器把信号通过RS485口把信号上传到摄像机，摄像机根据信号进行抓拍。车辆检测器自动计算车辆经过两个线圈的时间差，摄像机根据时间差和两个线圈的距离，技术得到车辆的行驶速度。
图中，线圈A为触发线圈，线圈B为测速线圈。
V(车辆瞬时速度) = S(两个线圈的中心点距离)/T（经过线圈的时间差）当机动车速度小于100km/h时，道路实测误差应不超过－6km/h～0km/h；当机动车速度大于或等于100km/h时，道路实测误差应不超过机动车速度的－6%～0%。
其地感线圈路面安装示意图如下：
为了保证检测器能够正常感应到车辆，地感线圈安装时，需要遵守相关线圈安装规范，一般采用不低于2平方毫米以上的铜质绝缘线缆，饶4圈左右，其馈线通过双绞方式传输到车辆检测器处，其示意图如下：
系统测速精度须符合GB/T21255-2007的相关要求，对超速车辆适时报警。图片要符合《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》。
系统配置原则如下：
1)安装模式为摄像机和补光单元同杆，距离抓拍位置24米左右立杆或借杆
安装。
300万卡口：
序号镜头车道数杆件
高度
摄像机与频闪
灯最佳距离
摄像机与闪光
灯最佳距离
视频底部与杆
件最佳距离
最佳抓拍距离
1 35mm 1
6.5米4米6米18米－19米24米－25米2 25mm 2
600万卡口(H系列)：
序号镜头车道数杆件高度摄像机与频闪
灯最佳距离
摄像机与闪光
灯最佳距离
视频底部与杆
件最佳距离
最佳抓拍距离
1 25mm 2~3 6.5米4米6米17米－18米22米－23米600万卡口（CY系列）：
序号镜头车道数杆件高度摄像机与频闪
灯最佳距离
摄像机与闪光
灯最佳距离
视频底部与杆
件最佳距离
最佳抓拍距离
1 25mm 3 6.5米4米6米17米－18米22米－23米
2 35mm 2 6.5米4米6米15米－17米20米－22米
3 50mm 2 6.5米4米6米17米－18米22米－23米备注：序号2抓拍距离近，补光效果较优；序号3是人脸卡口抓拍配置。
2)1~2车道配置一套300万抓拍单元，2~3车道配置一套600万抓拍单元。
3)闪光灯按照2个车道2个闪光灯，3个车道2个闪光灯的配置原则，根据
项目需求，每个车道配套安装一套监控补光单元。
4)根据项目需求方向安装高清全景监控摄像机。