一、項(xiàng)目背景
    隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市人口的膨脹，湘潭市交通均面臨著諸多問(wèn)題，其中特別突出的是交通擁堵。擁堵的頻繁發(fā)生和嚴(yán)重程度已經(jīng)嚴(yán)重影響了城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，給城市居民帶來(lái)生活不便，衍生交通事故，加劇了城市環(huán)境污染。引起擁堵的原因?yàn)榻徊婵谶\(yùn)行不暢；路網(wǎng)布局不合理；交通結(jié)構(gòu)不合理；交通秩序不佳。只有通過(guò)相應(yīng)管理措施和新技術(shù)的實(shí)施，才能進(jìn)一步提高交通流的有序程度，保障交通安全，提高城市道路交通管理水平。湘潭市采用天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司的智能交通全套解決方案，建設(shè)一套適合于湘潭城市道路交通特點(diǎn)的城市智能交通系統(tǒng)和機(jī)動(dòng)車(chē)道路違法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，組成具有數(shù)據(jù)采集、傳輸、整合等功能的快捷高效的交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)和非現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法體系。系統(tǒng)于2008年12月開(kāi)始建設(shè),系統(tǒng)建設(shè)完成后極大地遏制了市區(qū)道路交通違法行為，對(duì)預(yù)防和減少交通事故起到了舉足輕重的作用。湘潭市公安局交通警察支隊(duì)能及時(shí)有效的自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制區(qū)域內(nèi)交通狀況、快捷高效指揮道路交通。

二、系統(tǒng)現(xiàn)狀
    到目前為止，湘潭市已建成31個(gè)路口的202個(gè)車(chē)道的固定“電子警察”抓拍點(diǎn)，道路交通視頻監(jiān)控點(diǎn)85個(gè)，3個(gè)路段高清治安卡口抓拍點(diǎn)，“電子警察”信息處理中心1個(gè)，組成具有數(shù)據(jù)采集、傳輸、整合等功能的快捷高效的交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)和非現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法體系。系統(tǒng)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)不按《道路交通安全法》駕駛的違法行為進(jìn)行抓拍，為處罰機(jī)動(dòng)車(chē)交通違法行為提供可靠依據(jù)。系統(tǒng)能與湘潭城市治安電子防控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)接、信息共享。

    湘潭市智能交通系統(tǒng)由闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)、卡口測(cè)速抓拍系統(tǒng)和道路監(jiān)控抓拍系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)組成。在公安局交警支隊(duì)指揮中心設(shè)置了交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)1套（包括城區(qū)道路視頻信息管理系統(tǒng)、治安卡口測(cè)速抓拍系統(tǒng)和闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)）。“電子警察”違法數(shù)據(jù)可導(dǎo)入已建成的《湖南省道路交通違法信息管理系統(tǒng)》并采用該系統(tǒng)進(jìn)行處罰，對(duì)多次違反《道路交通安全法》的機(jī)動(dòng)車(chē)管控和告知；在技術(shù)和系統(tǒng)容量上留有充分?jǐn)U展余地，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持系統(tǒng)先進(jìn)性和實(shí)用性達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；采用開(kāi)放性、模塊化、智能化的互聯(lián)體系結(jié)構(gòu)，將各子系統(tǒng)融合成一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)科學(xué)、高效、可靠、協(xié)調(diào)的智能管理運(yùn)行。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如下圖所示：

三、各子系統(tǒng)工作原理分析
（一）闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)
    系統(tǒng)工作原理為：交通信號(hào)控制系統(tǒng)輸出路口紅綠燈信號(hào)，確定放行車(chē)道和禁行車(chē)道。禁行車(chē)道的視頻信號(hào)送到視頻車(chē)輛檢測(cè)（或者通過(guò)線(xiàn)圈檢測(cè)）單元，車(chē)輛檢測(cè)單元檢測(cè)到有車(chē)輛通過(guò)禁行車(chē)道時(shí)，通過(guò)主控機(jī)控制闖紅燈違章抓拍單元拍攝違章車(chē)輛號(hào)牌圖片和該方向的全景圖片，為確保所拍照片能作為交警執(zhí)法依據(jù)，系統(tǒng)抓拍三幅連續(xù)全景照片和一張?zhí)貙?xiě)圖片，以反映車(chē)輛運(yùn)行軌跡和違章車(chē)輛的違章信息。所有處理結(jié)果都存儲(chǔ)于主控機(jī)存儲(chǔ)單元中。存儲(chǔ)信息可通過(guò)人工控制下載到相關(guān)存儲(chǔ)媒介，或由傳輸系統(tǒng)自動(dòng)傳給上端管理系統(tǒng)。[nextpage]

    闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)分為：前端抓拍系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和中心處理（后端）系統(tǒng)三部分，其簡(jiǎn)介如下：

1、前端抓拍系統(tǒng)
    前端抓拍系統(tǒng)采用地感線(xiàn)圈觸發(fā)抓拍技術(shù)，負(fù)責(zé)完成在紅燈狀態(tài)下，抓拍違章車(chē)輛闖紅燈行為，并將抓拍的圖片和相關(guān)的信息（時(shí)間、地點(diǎn)、車(chē)輛信息、車(chē)牌圖片等）及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送回指揮中心的后端服務(wù)器系統(tǒng)。同時(shí)可將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像傳送回中心控制室進(jìn)行監(jiān)控錄像。將抓拍主機(jī)放置于指揮中心時(shí)，通過(guò)光端機(jī)將前端攝像機(jī)的視頻信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至指揮中心接入智能抓拍主機(jī)進(jìn)行處理，處理后的信息通過(guò)監(jiān)控中心專(zhuān)網(wǎng)傳輸至智能交通信息處理平臺(tái)。該系統(tǒng)同時(shí)支持純視頻分析檢測(cè)技術(shù)，當(dāng)?shù)馗芯€(xiàn)圈由于外界因素?fù)p壞后可以啟動(dòng)視頻檢測(cè)方式，保證系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

2、傳輸系統(tǒng)
    傳輸系統(tǒng)可分為光傳輸系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)和寬帶傳輸系統(tǒng)。前端系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)所提供的的不同的通信條件實(shí)時(shí)將抓拍到的數(shù)據(jù)、圖片上傳至后端系統(tǒng)，是連接前端與后端的“生命線(xiàn)”，湘潭市根據(jù)自身特點(diǎn)，采用光纖傳輸模式，將前端模擬信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至指揮中心。

3、中心處理控制
    后端中心管理系統(tǒng)在收到前端系統(tǒng)采集的基本信息之后，根據(jù)不同的需求，對(duì)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，例如：對(duì)電子警察前端系統(tǒng)送來(lái)的違章車(chē)輛圖片進(jìn)行相應(yīng)的處理；同時(shí)對(duì)前端的視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并錄像，切換處理等。

（二）卡口測(cè)速抓拍系統(tǒng)
    系統(tǒng)工作原理為：采用工業(yè)級(jí)高清彩色攝像機(jī)作為圖像采集設(shè)備，動(dòng)態(tài)獲取路口的實(shí)時(shí)圖像，高清彩色攝像機(jī)本身具有DSP處理芯片，對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，并對(duì)車(chē)輛速度等信息進(jìn)行疊加，同時(shí)可自動(dòng)對(duì)頻閃燈觸發(fā)聯(lián)動(dòng)抓拍，并通過(guò)其內(nèi)置安裝在高清識(shí)別存儲(chǔ)主機(jī)的控制軟件利用當(dāng)前先進(jìn)的數(shù)字圖像處理技術(shù)，根據(jù)離散數(shù)學(xué)的相關(guān)算法對(duì)捕獲的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行不斷的運(yùn)算執(zhí)行某些特定的加工和分析，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理輸出檢測(cè)結(jié)果和完成抓拍記錄功能。識(shí)別存儲(chǔ)主機(jī)將前端抓拍的高清圖片進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別結(jié)果實(shí)時(shí)與黑名單進(jìn)行比對(duì)。

    卡口測(cè)速抓拍系統(tǒng)分為：前端抓拍系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和中心處理（后端）系統(tǒng)三部分，其簡(jiǎn)介如下：

1、前端抓拍系統(tǒng)
    前端抓拍系統(tǒng)采用地感線(xiàn)圈觸發(fā)抓拍技術(shù)，工業(yè)級(jí)CCD高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)本身可以與車(chē)輛檢測(cè)器通訊，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛抓拍功能，并將抓拍的圖片和相關(guān)的信息（時(shí)間、地點(diǎn)、車(chē)道信息、方向等）及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送回指揮中心的后端服務(wù)器系統(tǒng)。將識(shí)別存儲(chǔ)主機(jī)放置于指揮中心，通過(guò)光端機(jī)將前端高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸至指揮中心接入智能識(shí)別主機(jī)進(jìn)行處理，處理后的信息通過(guò)監(jiān)控中心專(zhuān)網(wǎng)傳輸至智能交通信息處理平臺(tái)。

2、傳輸系統(tǒng)
    傳輸系統(tǒng)可分為光傳輸系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)和寬帶傳輸系統(tǒng)。前端系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)所提供的的不同的通信條件實(shí)時(shí)將抓拍到的數(shù)據(jù)、圖片上傳至后端系統(tǒng)，是連接前端與后端的“生命線(xiàn)”，湘潭市采用光纖通訊模式，將前端網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸至指揮中心。

3、中心處理控制
    后端中心管理系統(tǒng)在收到前端系統(tǒng)采集的基本信息之后，根據(jù)不同的需求，對(duì)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，例如：自動(dòng)將識(shí)別車(chē)輛號(hào)牌與布控車(chē)輛數(shù)據(jù)庫(kù)的黑名單進(jìn)行匹配比對(duì),發(fā)現(xiàn)可疑車(chē)輛時(shí)，實(shí)時(shí)報(bào)警提示；當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，自動(dòng)將報(bào)警信息上傳給指揮中心，同時(shí)以聲音、圖形及文字的方式提示中心值班人員，直到人員干預(yù)解除報(bào)警，所有報(bào)警信息同時(shí)生成日志記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便以后查詢(xún)和檢索。[nextpage]

（三）道路監(jiān)控抓拍系統(tǒng)
    湘潭市智能交通道路監(jiān)控抓拍系統(tǒng)分三級(jí)結(jié)構(gòu)：前端視頻采集系統(tǒng)、光纖傳輸系統(tǒng)和中心管理系統(tǒng)。

    前端選用天地偉業(yè)智能高速球?qū)崿F(xiàn)對(duì)重點(diǎn)路段24小時(shí)監(jiān)控，具有自動(dòng)定位、自動(dòng)巡航、設(shè)置預(yù)置位、設(shè)置巡航軌跡等功能，具有低照度功能，借助路燈燈光，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)監(jiān)控、高速巡航、手動(dòng)及自動(dòng)跟蹤定位。道路監(jiān)控高速球的信號(hào)通過(guò)視頻光端機(jī)傳輸至監(jiān)控中心后通過(guò)視頻分配器一分為二，一路通過(guò)大型視頻矩陣切換上屏幕墻，另一路視頻接入道路監(jiān)控抓拍進(jìn)行抓拍和錄像，同時(shí)將模擬視頻信號(hào)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化接入監(jiān)控專(zhuān)網(wǎng)，上傳給上級(jí)監(jiān)控中心。

    值班人員可以在道路監(jiān)控抓拍主機(jī)界面實(shí)現(xiàn)控制前端快球?qū)Ω鞣N車(chē)輛違章行為進(jìn)行實(shí)時(shí)抓拍。由非現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行審核并錄入違法管理系統(tǒng)。在指揮中心配置6臺(tái)道路監(jiān)控抓拍主機(jī)對(duì)道路監(jiān)控視頻進(jìn)行24小時(shí)錄像，6臺(tái)道路監(jiān)控抓拍主機(jī)和一臺(tái)大型矩陣可以通過(guò)控制適配器進(jìn)行協(xié)議混合來(lái)同時(shí)控制前端快球。各客戶(hù)端配置監(jiān)控抓拍系統(tǒng)查詢(xún)軟件，可以對(duì)各抓拍主機(jī)進(jìn)行集中管理，對(duì)抓拍記錄及聯(lián)動(dòng)錄像進(jìn)行條件查詢(xún)和組合檢索，方便使用。

四、湘潭市智能交通系統(tǒng)的特點(diǎn)
（一）闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)
1、采用540線(xiàn)交通專(zhuān)用槍式攝像機(jī)，有強(qiáng)大的強(qiáng)光抑制和紅燈增益功能，圖像效果更清晰。
2、采用地感線(xiàn)圈檢測(cè)方式，抓拍率在99%以上，精確度高，誤拍率低，同時(shí)支持視頻檢測(cè)方式，為長(zhǎng)時(shí)間工作提供保證。
3、闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)的全景攝像機(jī)同時(shí)作為道路監(jiān)控的視頻資源接入城市治安電子防控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)資源共享，重復(fù)利用。
4、主機(jī)實(shí)現(xiàn)單機(jī)最大16路視頻接入，為后期擴(kuò)展預(yù)留接口，具有很大的升級(jí)空間。
5、系統(tǒng)可以接入《湖南省道路交通違法信息管理系統(tǒng)》，便于維護(hù)。

（二）卡口測(cè)速抓拍系統(tǒng)
1、采用高清攝像機(jī)抓拍技術(shù)，能全天候24小時(shí)不間斷地對(duì)出城車(chē)輛自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)抓拍，實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別機(jī)動(dòng)車(chē)輛牌照號(hào)碼，并記錄顯示車(chē)輛號(hào)牌的圖片。將圖像存儲(chǔ)到磁盤(pán)相應(yīng)目錄下,車(chē)輛通過(guò)的信息寫(xiě)入相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù),并在全景圖像中標(biāo)明車(chē)輛通行數(shù)據(jù),如時(shí)間、地點(diǎn)、車(chē)輛號(hào)牌、車(chē)牌顏色、車(chē)速、方向等。
2、圖像采集使用高清工業(yè)攝像機(jī)，清晰度達(dá)到140萬(wàn)像素，每輛車(chē)均保留一張高清晰的圖片，并在該圖片上疊加相關(guān)的信息，高像素的圖片可以免除標(biāo)清攝像機(jī)特寫(xiě)圖片中沒(méi)有場(chǎng)景信息的爭(zhēng)議，說(shuō)服力更強(qiáng)，大部分圖片可以看清人臉，為公安部分偵查破案提供更多線(xiàn)索和證據(jù)。
3、采取循環(huán)覆蓋技術(shù)，當(dāng)存儲(chǔ)空間用完時(shí)，自動(dòng)對(duì)最前面的圖片數(shù)據(jù)依次進(jìn)行覆蓋，并采用通用的“JPEG”壓縮圖像。
4、白天車(chē)輛整體識(shí)別率：＞95%，車(chē)牌定位率>95%；車(chē)牌字符識(shí)別率≥95%，車(chē)輛檢測(cè)率：＞90%；夜間車(chē)輛整體識(shí)別率：＞90%，車(chē)牌定位率>90%；車(chē)牌字符識(shí)別率≥90%，車(chē)輛檢測(cè)率：＞90%。
5、全天候連續(xù)工作，適應(yīng)白天、黑夜、雨雪天氣環(huán)境。
6、拍攝車(chē)速≥160km/h，拍攝范圍完全覆蓋整條車(chē)道。
7、系統(tǒng)能測(cè)出通行汽車(chē)的速度，具備分地點(diǎn)、設(shè)置限速值的功能。測(cè)速信息與本地限速值比較，一旦發(fā)現(xiàn)車(chē)輛超速，系統(tǒng)立即自動(dòng)向指揮中心發(fā)送包含車(chē)輛圖像的主要特征信息，供交警非現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)執(zhí)法。[nextpage]
8、實(shí)時(shí)對(duì)通過(guò)車(chē)輛進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別與實(shí)時(shí)黑名單進(jìn)行比對(duì)。自動(dòng)將識(shí)別車(chē)輛號(hào)牌與布控車(chē)輛數(shù)據(jù)庫(kù)的黑名單進(jìn)行匹配比對(duì),發(fā)現(xiàn)可疑車(chē)輛時(shí)，實(shí)時(shí)報(bào)警提示；當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，自動(dòng)將報(bào)警信息上傳給指揮中心，同時(shí)以聲音、圖形及文字的方式提示中心值班人員，直到人員干預(yù)解除報(bào)警，所有報(bào)警信息同時(shí)生成日志記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便以后查詢(xún)和檢索。
9、指揮中心進(jìn)行布（撤）控時(shí)，布控軟件可以靈活使用統(tǒng)一或選擇性布（撤）控的方式。布控車(chē)輛號(hào)牌的匹配可設(shè)置成精確匹配或4位以上字母數(shù)字的模糊匹配，以適應(yīng)車(chē)牌識(shí)別難以做到100%精確的客觀(guān)情況，提高嫌疑車(chē)輛通過(guò)時(shí)報(bào)警的命中率。
10、對(duì)過(guò)往車(chē)輛歷史記錄查詢(xún)，可根據(jù)權(quán)限查詢(xún)卡口的通行車(chē)輛信息，查詢(xún)條件可根據(jù)時(shí)段、地點(diǎn)、車(chē)牌、車(chē)型、速度進(jìn)行查詢(xún)，車(chē)牌號(hào)碼可以給出少數(shù)幾位（號(hào)碼可以是連續(xù)的，也可以間斷不連續(xù)的，如01？34或？12？4等等），從而進(jìn)行模糊匹配查詢(xún)。
11、查詢(xún)功能包括：聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備的靜態(tài)信息，包括狀態(tài)、位置、IP和相應(yīng)的配置信息等。動(dòng)態(tài)交通信息，包括車(chē)速，任意時(shí)段流量、占有率等信息。
12、系統(tǒng)可以接入《湖南省道路交通違法信息管理系統(tǒng)》。

（三）道路監(jiān)控抓拍系統(tǒng)
    道路監(jiān)控專(zhuān)用智能高速球配合高清的抓拍錄像軟件是整個(gè)道路監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)核心。

高速球性能特點(diǎn)：
1、巡航速度500°/s。
2、條自動(dòng)巡航路徑，可設(shè)置預(yù)置點(diǎn)停留時(shí)間。
3、4條模式路徑(花樣掃描)，每條可記錄500條不同指令或180秒路徑。
4、看守位定時(shí)激活功能。
5、3D定位功能，可通過(guò)鼠標(biāo)直接跟蹤目標(biāo)物體。
6、可設(shè)置8個(gè)隱私保護(hù)區(qū)域。
7、內(nèi)置OSD屏幕菜單，通過(guò)菜單可顯示和調(diào)整球機(jī)參數(shù)。
8、全天候室外設(shè)計(jì)，防護(hù)等級(jí)IP66。
9、內(nèi)置3000V防雷、防浪涌和防突波保護(hù)

抓拍軟件特點(diǎn)：
    可以針對(duì)違反標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)行使的車(chē)輛進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)抓拍并聯(lián)動(dòng)短時(shí)錄像，為非現(xiàn)場(chǎng)處罰提供可靠依據(jù)。存儲(chǔ)錄像采用D1的格式，存儲(chǔ)圖片采用JPEG壓縮方式，具有防篡改的功能。記錄可以統(tǒng)一接入《湖南省道路交通違法信息管理系統(tǒng)》。