智能车辆管理系统技术方案

智能车辆管理系统技术方案第一章系统概述随着社会可持续发展对环境保护、节约能源要求的不断提高，减少环境污染和缓解能源短缺两大问题对汽车产业的发展提出了新的更高要求。

压缩天然气（简称CNG）汽车在降低大气污染、调整能源结构、提高经济效益等方面发挥了积极作用。

目前我国的CNG汽车总数约10万辆，且据专家预测CNG汽车在5-10年内更有猛增10-15倍的趋势，预计在15年内将达到国内汽车数量的50%。

随着使用CNG气瓶的汽车迅猛增长，废气瓶冒充新气瓶装上私家车、私自改装气瓶，加气站对报废气瓶或过期未检气瓶加气等等现象越来越多，大大增加CNG加气站的车辆安全管理难度，这些不合格车辆也成为引发CNG加气站爆炸事故的主要诱因之一。

为有效地管理加气车辆，提高CNG加气站的安全管理水平，使加气人员快速判别不合格车辆，及时处理安全隐患。

我公司在基于对数码相机和视频摄像机的充分了解下，经过对数码相机控制和视频控制的巧妙技术融合，采用一体化高清抓拍设备构建CNG智能车辆管理系统（以下简称系统）。

系统对每个进入加气站的车辆的车牌号码进行拍摄，通过网络传输到后台计算机中的数据库，和数据库中存放的合格车辆的车牌号码进行比对。

比对成功，证明该车辆为安全合格车辆，可以加气，并把该车辆加气的时间存储到计算机中，便于车辆管理查询。

比对不成功，则视为不合格车辆，系统通过设置在加气站的显示屏显示该车的车牌号码，并报警通知加气人员不予加气。

系统采用先进光电技术，数字高清晰成像技术，高性能DSP处理技术、图像模式识别技术对通过机动车进行图像采集，获取机动车的号牌等要素，号牌自动识别、记录以及车辆号牌不合格时报警和显示功能，并满足CNG加气站对于通过的机动车实时捕捉、存储，查询等管理功能，对加强加气站安全防爆工作具有十分重要的意义。

1.1设计原则系统具有实用性、可靠性、先进性、开放性、安全性、兼容性、可维护性、可拓展性。

具有良好的升级、扩展能力，具有一定的容量，为保持系统的先进性留下充分的发展余地。

坚持从实际出发，注重系统的实用性和实战性，合理配置资源，服务、服从于业务需要，统筹规划、统一标准、规范设计、周密计划、合理实施；采用开放性、模块化、智能化的体系结构。

整个系统设计应贯彻执行“先进、适用、可靠、经济”这一基本指导思想，确保质量、开发研制出用户满意的个性化产品。

主要设计原则如下：1)实用性原则◆方案设计在满足用户对智能车辆管理系统的技术要求和使用要求的情况下，充分考虑系统的实用性，使系统的功能尽可能地完善并充分加以利用2)可靠性原则◆系统设计、设备选型、施工及调试等环节都将严格贯彻质量条例，完全满足系统的招标要求，符合国家及行业的有关标准，确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。

3)开放性原则◆为了便于用户的使用，系统将公开各种通讯协议接口。

4)先进性原则◆在系统设计和设备选型方面，在考虑系统的实用性前提下，尽量采用国际上先进的视频图像与数字通讯技术，确保系统在国内的领先地位。

5)经济性原则◆在满足以上各个原则的基础之上，同时应考虑系统建设的经济成本，力争提高系统的性价比。

6)可操作性原则◆系统应操作简便、人机界面友好，易于维护。

7)安全性原则◆系统具有防计算机病毒的能力，有较强的抗干扰能力，同时还具备数据备份停电后自动恢复功能，系统还为用户提供用户等级及操作权限，减少人为因素对系统的不必要干扰。

1.2设计依据《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB/T 50156—2002）《公路车辆智能检测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）《全国道路交通管理信息数据库规范》（GA 329，3-2003）《全国道路交通管理系统数据交换格式》（GA 409，3-2003）《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB 50168-92）《电气装置安装工程施工及验收规范》（GBJ 232-92）《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-94）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》（CECS81-96）《计算机信息系统安全》（GA 216.1－1999）《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》（GA 267－2000）《安防系统工程质量检验实施细则》（试行稿）第二章 系统结构及功能原理系统前端由检测单元、抓拍单元、补光单元、网络传输单元，以及显示单元组成；后端主要由系统应用管理软件、管理计算机等组成。

2.1系统结构图像采集部分子站主机子站主机中心站系统结构图检测单元采用地感线圈检测方式，在CNG 加气站的进口处的每个车道上预埋1个线圈，同时配置一台高性能车辆检测器，对所有过往车辆进行检测，并把检测的结果实时发送给相机。

抓拍单元为高清一体抓拍机，通过接收车辆检测器的信息，对所有过往车辆进行抓拍。

并通过网络传输至中心，进行识别、比对、报警等功能。

它采用先进的制作工艺，集成度高，系统可靠稳定，代表着业界的领先水平。

一台高清一体抓拍机，即可完成普通模式中摄像机+处理器的所有功能，避免复杂系统带来的各种隐患。

抓拍机提供丰富的I/O接入，可提供各种检测方式，如线圈、视频和雷达等，具有极高的扩展性。

可以根据用户的需要，组合出适应各种环境和需求的优良系统。

补光单元主要采用一台频闪闪光灯，在光线不足（比如夜晚）的情况下，对相机进行补光，保证了获取图像的清晰度。

显示和报警单元由后端计算机控制，负责把不合格车辆的车牌号码显示出来，并报警通知加气的工作人员。

采用户外LED显示屏加声光报警喇叭组成，显示屏有两块：一块在后端供加气人员查看不合格车牌号码，另一块在加气站进口处供值班人员查看，这样有利于及时对不合格车辆进行处理。

后端管理软件主要有以下功能：1.车辆进入加气站自动记录功能对车辆每次进站加气的行为进行抓拍，反映车辆一段时间内加气的次数和时间，并同时对不合格车辆进行识别并进行相关后续处罚等信息。

2.车辆进入加气站自动报警功能对不合格车辆识别后控制显示屏显示及报警器报警。

3.断电恢复及断点续传功能系统断电后具有自动恢复工作功能，系统具备断点续传功能。

4.数据异地备份功能将数据传送到中心的同时，在前端系统内置硬盘，对违法数据进行本地存储。

5.远程控制功能系统前端内嵌Web服务器，可通过浏览器对前端设备进行参数设置、控制、系统升级等操作，极大地方便了安装调试及运行维护工作。

2.2系统原理2.2.1系统工作原理系统运行流程图系统采用线圈检测来捕获经过的车辆，全天候车辆捕获率大于99％。

在汽车通过时，系统能对所有经过的车辆进行捕获并自动记录车辆图像信息。

白天能清晰识别车辆牌照，晚上能克服车辆迎头拍摄的前大灯眩光问题，夜间车辆牌照同样清晰。

并在照片上叠加通行时间、地点等信息。

子站主机进行车牌识别，和中心数据库车牌号信息进行比对，比对成功，加气员进行加气。

比对不成功，把车牌号码显示到显示屏上，并发出报警信息，加气员不允许加气。

如果比对错误，司机可找到子站主机的值班人员进行手工比对，进行错误核实，核实后比对正确，可以进行加气，并把报警和显示信息删除。

2.2.2线圈检测原理线圈检测示意图在工程实施中，我们在每个车道埋设一个线圈，用于对通行车辆抓拍。

地感线圈是基于涡流传感器的工作原理，线圈中由车辆检测器提供一直产生着频率稳定的交变电磁场，当车辆经过线圈时，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，并给出串口信号。

我们采用的线圈检测器磁场变化0.01%～1.25% ，8级可调；我们采用自主知识产权的车辆检测器，选用高速高性能处理芯片，使得检测更精确，抓图更快。

普通车辆检测器的响应时间一般在20ms-40ms左右，不能用于测速的应用场合。

线圈的施工工艺也是非常重要的，它会直接影响触发的可靠性，下图为线圈施工示意图。

线圈施工示意图2.2.3车牌识别原理系统采用国内领先的图像识别算法，对所有通过车辆自动进行车辆号码识别、号牌颜色识别及车型等自动识别。

1)牌照自动识别系统具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌计算机自动识别能力，白天车辆号牌识别率大于98%，夜间车辆号牌识别率大于93%。

在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌计算机自动识别能力，包括2002式号牌。

所能识别的字符包括: “0～9”十个阿拉伯数字；“A～Z”二十六个英文字母；省市区汉字简称(京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、港、澳、台)；2004新军用车牌汉字(军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成)；号牌分类用汉字(警、学、领、试、农、挂、拖、境) ；武警车牌字符。

2)车型和颜色识别系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型，能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色。

对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。

因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，就利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。

3)系统识别的车牌类型部分示例：2.2.4不合格车辆实时检测、报警功能监测设备自动识别所有通过监测点车辆的车牌照，与本系统的数据进行比对，比对成功后对不合格车辆自动报警，采用声音报警与显示报警相结合的方式，通知相关工作人员。

2.2.5数据通信及断点续传功能系统支持多种方式的数据传输。

可通过FTP方式自动上传违法数据、车辆通过信息（时间、地点、车牌号码等）、设备监测数据、流量统计数据等上传到中心管理系统；也可在中心通过TCP/IP网络下载操控前端设备。

如因网络中断或其它故障，信息备份存储于前端设备中，待故障恢复后再自动上传，具有断点续传功能，也可通过USB存储设备直接下载前端设备中的数据。

第三章系统特点3.1 DSP架构，脱离工控机运行高清一体抓拍机可以作为一套独立的嵌入式系统，该系统由DSP处理芯片实现的小型专门化的数字信号处理系统，主要由DSP处理器、相关支撑硬件及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的"器件"，这个器件不同于普通的模拟信号系统，其以软件运行的方式对数字信号进行灵活处理，具有智能化的特征，比较类似于微机，但又不依赖于微机软件操作系统，可以独立地完成一定的功能。

目前国内大多数智能交通系统均采用工控机＋视频采集卡的方式实现图像的抓拍，这种方式在研发上较为便捷，容易实现，但欠缺稳定性，体积庞大，使用不便。