城区31套高清电子警察系统设计说明

城区33套高清电子警察系统设计说明

1 概述

“电子警察”的应用是道路交通管理中体现“科技强警”的一项重要举措，它一方面能够缓解日益繁忙的交通勤务管理与警力严重不足之间的矛盾，同时在一定程度上消除了道路交通管理在时间和空间上的“盲点”，有效地抑制了机动车驾驶员的违章行为。

随着技术的不断发展，根据采用监控摄像机设备的不同，电子警察系统分为标清系统和高清系统。从实际应用效果分析，标清摄像机最多能在10米内4米宽的区域范围内，保证监视对象的特征清晰可辨，而高清摄像机则可以保证50米内16米宽的区域范围内监视对象的特征清晰可辨。从技术上分析，标清系统大部分都只能到达C I F （352×288）或者4CIF（704×576）的分辨率，存在图像清晰度低、可看范围小等缺点，不适合城市道路、广场、展馆、车站等大范围监控场合。而现在由于芯片技术及压缩算法的发展，高清的视频监控产品逐渐兴起。现在D1标清视频压缩格式业已正式写入数字硬盘录像系统(D VR)国家标准。高清摄像机和高清视频编解码器也逐步得到应用和推广，其清晰度可以达到1920*1080或1600*1200，目前更有500万像素CM O S 摄像机开始在监控领域内投入应用。高清视频监控系统提供的高质量视频图像，将为城市道路监控、社会治安监控效果带来显著的提升。

2 工作原理

电子警察系统主要是针对闯红灯车辆的违章行为进行拍照取证。系统在每个监控车道停车线两侧适当位置各埋设一个线圈，当车辆通过感应线圈时，引起线圈的电感发生变化，此信号经车辆信号检测仪（简称车检仪）处理后，向抓拍摄像机输出抓拍信号，抓拍摄像机同时根据现场红绿灯信号检测仪输出的信号，判断该车是否存在闯红灯行为，如是，则启动闪光灯拍摄车辆照片，并自动识别闯红灯车辆的车牌号码。

按GA/T 496-2009 4.3.2节要求，一次闯红灯行为的取证必须包括车辆行进过程中摄录的3张照片，每张照片应同时包括号牌号码、停止线和红灯信号三要素，而后

所产生的3张照片记录要求合成一张照片才能作为处罚依据。

随着驾驶员对电子警察工作原理的逐步了解，违章闯红灯的行为花样不断翻新，

如利用左侧车道逆向行驶，或经右侧未埋设感应线圈车道拐弯后直行或左拐弯等方式，千方百计避开感应线圈，使得系统无法获取抓拍信号。由于此类行为逐渐增多，目前

最好的解决方案是在路口安装全景摄像机，通过监控中心实时监看，发现此类行为后

在后台采用手动摄录的方式取证。为此绍兴市公安局根据相关标准，于2009年制定

了《绍兴市视频监控实战应用平台技术规范》，要求十字路口四向枪机式监控采用高

清抓拍摄像机与高清全景摄像机相辅助模式，保证所有经过的车辆与行人既留下照片

又留下录像。本设计方案根据实际需要，考虑到高清网络摄相机后端控制的实时性不足，跟拍车辆效果不佳，总体投资成本过高，决定采用固定高清全景摄像机与全景模

拟快速智能球机的混合监控模式，每个路口相邻两个方向上安装固定式高清摄相机，十字路口对角线上或适当位置处分别安装两台可控模拟球机。

3 设计依据

（1）《中华人民共和国道路交通安全法》

（2）《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》

（3）《公路交通安全设施设计技术规范》（J TJ 074-2003）

（4）《闯红灯自动记录系统通用技术条件》GA/T496-2009

（5）《民用闭路电视系统工程技术规范》GB50198-94

（6）《安防视频监控系统技术要求》GA/T 367-2001

（7）《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-92

（8）《中国电气装置安装工程施工及验收规范》G BJ232-90.92

（9）机动车、驾驶员及违法管理等相关数据库规范2004版

（10）《道路交通标志和标线》GB5768

（11）《浙江省社会治安动态视频监控系统技术规范》

（12）《绍兴市视频监控实战应用平台技术规范》

4 建设标准：

1、十字路口四向监控，要求监控无死角，具备卡口功能，卡口照片数据集中保存3个月以上，对经过路口的每台车辆拍照保存（包括右拐弯车道）。

2、车辆抓拍摄像机必须采用200万像素以上、CCD逐行扫描、低照度、高清晰度、车辆照片抓拍及车牌识别一体的高清网络摄像机，抓拍的照片及车牌数据通过光纤传送到交警大队监控中心数据服务器集中保存。

3、每个路口四个方向中，选择两个相邻方向安装两台200万像素以上、C CD逐行扫描、低照度、高清晰度、帧数25帧/秒的高清网络摄像机，采用辅助光源进行补光（250W泛光灯，符合I P65标准，节能，长寿，抗风，抗冲击，耐腐蚀）。对路口进行全天24小时实时录像，视频数据通过光纤收发器实时传送到交警大队监控中心磁盘阵列中集中存储，每路录像视频压缩标准采用H264；压缩输出码率>=6Mbp s；图像尺寸为1600×1200；帧率为25帧。

4、每个路口对角线位置上立杆安装两台远程可控模拟球机，实时监控路口交通状况，操作员可在监控中心远程操控球机的方向及摄像机镜头，对需要抓拍的画面进行手动抓拍，图像质量要求达到4C IF以上，实时视频图像通过光纤传送到交警大队监控中心硬盘录像机中集中存储，每路录像视频压缩标准采用H264；压缩输出码率>=2Mb ps；图像尺寸为704×576；帧率为25帧。操作员能够在监控中心实时控制路口模拟球机，对发生违章行为的车辆进行手动抓拍，从操作员发出控制球机转向、对焦到摄录照片指令的时间延迟不得超过500m s，考虑到电脑操控的时间延迟，不建议利用鼠标发出控制指令进行抓拍。

5、监控中心通过网络能过实时自动监控路口设备的运行状况，出现设备故障时自动报警；操作员可以在监控中心电脑上实时监看各路口全景高清摄像机及模拟球机传送的实时视频图像，并可以远程操控各路口球机进行手动抓拍；可以对每一张违法图片进行车牌识别，识别结果由人工复核，确定为违法行为后，信息送至非现场处罚系统数据库，并为公安内部工作人员或驾驶人员提供W eb查询服务，包括按车型、号牌、车速、日期、时间等参数进行检索，支持将违法车辆记录信息发布到网站上；提供电子地图，在图上标注各路口全景摄像机及模拟球机位置，民警可以利用W eb方式，实时查看各点的实时视频及录像资料。

5 系统组成

根据建设标准要求，整个系统由路口单元、数据传输单元及监控中心构成。一个路口单元的标准配置包括多个高清抓拍单元、两个相邻方向的全景高清摄像机、两个对角线方向的可控球机、两个方向的补光灯以及相应的防雷器、线缆等设备。数据传输单元包括光纤链路及带FE接口视频光端机。监控中心包括前端视频数据及照片数据集中存储设备、系统管理平台等软硬件设备。系统结构示意图图示如下（详见工程设计施工图纸）：

磁盘阵列终端打印机

口

单

元

5.1 高清抓拍单元

一个高清抓拍单元包括一台200万像素CCD高清抓拍、车牌识别一体机，画面尺寸1600 X 1200，监控两个车道；每个车道两个感应线圈共4个；1台4通道车检仪；1台闪光灯；1路红绿灯信号检测仪输出的红灯信号（1个路口安装1台或2台信号检测仪，根据路口红绿灯信号类型决定）。高清抓拍单元主要完成闯红灯行为的检测并及时抓拍，对获取的信息进行预处理，分为图像采集单元和前端处理单元两大部分：

（1）图像采集单元

●图片抓拍：利用一体化高清网络摄像机连续抓拍三张闯红灯高清图片组成一

份违法记录，每张图片（分辨率1600×1200，清晰度960线以上）均包含清晰可辨的车辆信息、车牌信息、车辆行驶行为和红绿灯信号状态。

●脉冲闪光灯同步，高清电子警察系统采用C CD电子快门直接控制闪光灯硬件

同步曝光，可达到摄像机抓拍与闪光灯严格同步。

●视频捕获：利用一体化高清网络摄像机拍摄闯红灯过程的动态视频，视频清

晰度满足人工对车辆颜色、类型的认定，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。

●数据缓存：借助网络将抓拍的图片和捕获的视频发送给前端处理单元。可安

装高速SD卡，在网络通信故障时缓存高清图片和动态视频。选配16GB容量SD卡，可缓存约6万张违法照片，合2万份违法记录。

（2）前端处理单元

●车辆检测：利用车检器实时检测过往车辆，车辆捕获率大于99%，包括车辆通

行、车速、是否逆行等，并将检测结果发送给摄像机。支持双线圈检测技术，根据车辆压过线圈的顺序来判断车辆逆行，逆行检测率大于99%。

●信号灯检测：利用信号灯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，发送给摄像机。单台交通信号灯检测器支持6路信号检测路数，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。支持多相位红灯信号接入与处理。

●抓拍触发：摄像机接收来自车检器和信号灯检测器的信号，在红灯状态

同时检测到车辆，即证明闯红灯行为。一体化高清网络摄像机触发抓拍。同

时系统对每辆经过路口的车辆拍照，照片数据传送到大队中心的照片数据磁

盘阵列中保存。

5.2 全景高清摄像机与可控球机

全景高清摄像机与全景可控球机主要用于十字路口交通状况的实时监控并录像。对绕行线圈闯红灯、违章变道、违章掉头等违章行为进行监控中心的手动抓拍，录像

为破案提供有用线索。由于两者的技术特点不一，因此，本系统设计方案中包括两个

相邻方向的全景高清摄像机和两个对角线方向的可控球机。

全景高清摄像机采用200万像素CCD摄像机，由于摄像机输出的信号为数字压

缩信号，由于视频信号的编码、压缩需要耗费时间，另再加上数据传输延时，监控中

心后台监控到的录像一般是1秒钟以前的视频图像，因此存在后端操控实时性不足的

问题。如果视频数据采用无压缩传输，则传输网络带宽将达1600X1200*24*25=1.1Gb/S，需要千兆传输的带宽，如此每个高清全景摄像机需要独占一条光纤链路，大大提高了

通讯费用的支出。根据系统的实际需求，考虑到系统的建设成本及运行成本，本系统

采用模数结合的系统集成模式达到系统建设目的。

利用全景高清摄像机具备的监控范围广，图像清晰度高的特点，在路口两个相邻

方向各安装一套200万像素CCD高清摄像机，摄录路口车辆及行人通行状况，确保

行人及车辆特征清晰可辨，以备事后取证。

利用模拟摄像机图像传输、后端操控实时性高的特点，在路口对角线方向上各安

装一套模拟球机，图像分辨率最高达到4C IF（704×576）标准，操作员在后台通过

远程操控球机转向、镜头变焦、变倍等，用于车辆违章行为的实时手动抓拍，

5.3 数据传输单元

数据传输单元包括光纤链路、现场10/100M交换机、带FE接口光纤收发器。由

于本方案采用模数结合方式传输，模拟球机输出模拟信号，高清抓拍及高清全景摄像

机输出数字信号，每路高清全景摄像机数字信号为16M码流（存储8M，查询8M），一般一个路口需要50M，接入到交换机，通过带FE接口的视频光端机，将数字信号及模拟信号传送到交警大队监控中心。

5.4 监控中心配备

监控中心设备包括磁盘阵列、硬盘录像机、管理服务器、照片数据存储服务器、流媒体服务器、中心管理平台、实时监控工控机。磁盘阵列保存前端所有高清全景实时视频图像，共需配备5台海康A1016磁盘阵列，每台存储容量16T，共保存200万像素高清视频66路；硬盘录像机保存前端球机的实时视频图像，4C IF格式图像66路，共需硬盘录像机4台。管理服务器1台，数据服务器1台，流媒体转发服务器1台，实时监控工控机8台，中心管理平台及手动抓拍系统多套，其主要功能如下：

●数据通信、数据处理和数据存储：从前端路口抓拍摄像机获取抓拍车辆照片

数据，将数据保存在数据库服务器中；从前端路口高清全景摄像机获取实时

视频数据，保存在磁盘阵列中；从前端路口模拟球机中获取实时视频图像，

数据保存在硬盘录相机中。

●车牌识别、数据接口和打印罚单：对每一张违法图片进行车牌识别，识别结

果由人工复核，确定为违法行为后，信息送至非现场处罚系统并打印生成罚

单。

●Web查询、信息发布：利用管理服务器为公安内部工作人员或驾驶人员提供

Web查询服务，查询前端高清全景摄像机的实时视频，并支持将违法车辆记录

信息发布到网站上。包括按车型、号牌、车速、日期、时间等参数进行检索。

●状态监控：中心平台能自动监测前端设备运行状态，并以图形化方式直观展

示设备当前工作状态，对异常现象进行报警。

●车流量统计：中心平台提供车流量统计功能，以柱状图方式显示所查车道在

指定时间段内通行车辆流量，支持数据导出Ex cel或打印。

●网络校时：中心平台能对系统中服务器和前端卡口设备进行集中校时，包括

手动校时和定时自动校时。6 主要技术性能指标

●抓拍关键要素

◆红灯信号、停止线、机动车外观、号牌、颜色和闯红灯过程。

●违法记录组成

◆3张200万照片。第1张为机动车压在停止线上，第2、3张为机动车已越

过停止线。

●车速捕获范围

◆实测5～200K M/h范围内均可捕获车辆，闯红灯机动车捕获率达到99%。

●图像采集响应速度

◆≤20ms。

●最小抓拍间隔

◆50ms。

●图片压缩方式

◆JPEG。分辨率1600*1200，清晰度960线以上。

●视频压缩方式H.264

●高清全景摄像机视频图像分辨率为200万像素；模拟球机视频录像，分辨率为4C IF。

●图像存储容量

◆≥2万份记录。前端插16GB容量SD卡可缓存2万份记录。

●动态视频存储容量

◆按每路视频录像存储15天设计。

●照片数据存储

◆车辆照片数据保存3个月以上。

●闪光灯寿命

◆≥300万次。

●工作温度、工作湿度

◆无加热、散热装置时，-10℃～+60℃。

◆10%～95%。