項(xiàng)目介紹

　　目前，上海本地號牌車輛約240萬輛，據(jù)統(tǒng)計，高峰時段上海高架道路上行駛的車輛有8%掛著外地牌照，若在高峰時段能夠減少8%的汽車，將大大有利于城市交通壓力的緩解，均衡高架和地面的車流量。在2011年上海市兩會上，上海市副市長沈駿在參加閔行代表團(tuán)的分組審議時提及，上海將加強(qiáng)對早晚高峰期間外地牌照車輛隨意上高架的整治。不同于完全依賴于人工的傳統(tǒng)方式，后續(xù)的治理將結(jié)合科技手段，采用卡口式電子警察系統(tǒng)，對車輛進(jìn)行控制。

圖1 項(xiàng)目現(xiàn)場

　　本項(xiàng)目建設(shè)包括對原30套入口匝道闖紅燈電子警察設(shè)備的改造和47套入口匝道卡口式電子警察的新建，其中63套布署闖禁令功能。卡口式電子警察系統(tǒng)兼具卡口系統(tǒng)的功能、闖紅燈電子警察系統(tǒng)和闖禁令電子警察系統(tǒng)功能，集成融合，應(yīng)用于城市快速路入口匝道。本項(xiàng)目卡口式電子警察系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)闖紅燈電子警察違章抓拍的功能，并能對違章車輛進(jìn)行自動識別，通過車牌識別結(jié)果判斷并抓拍闖禁令駛上高架的外省市車輛，實(shí)現(xiàn)闖禁令電子警察功能，提高工作效率，避免因交警現(xiàn)場執(zhí)法可能對交通造成的影響，是對新的電子警察糾違機(jī)制的探索。

圖2 工作日早晚高峰外省市車輛違章抓拍

　　整體設(shè)計原則和理念

　　項(xiàng)目針對用戶實(shí)際業(yè)務(wù)需求，新建及改造原有系統(tǒng)，盡量節(jié)約用戶投資，在進(jìn)行本系統(tǒng)建設(shè)時，我們遵循以下原則。

　　· 充分利用現(xiàn)今主流的尖端科技水平和設(shè)計思想，系統(tǒng)設(shè)計具有較高水平，保持若干年不落后;

　　· 充分考慮用戶的業(yè)務(wù)需要，從務(wù)實(shí)的角度出發(fā)，保證系統(tǒng)功能實(shí)用;

　　· 充分考慮未來城市規(guī)模擴(kuò)展和用戶需求容量，做到用戶近遠(yuǎn)期利益整體優(yōu)化，保證系統(tǒng)可以在一定時期內(nèi)方便擴(kuò)展;

　　· 充分考慮構(gòu)建開放式結(jié)構(gòu)，方便其它系統(tǒng)的集成，為用戶多方位產(chǎn)品選擇提供基礎(chǔ)。[nextpage]

　　項(xiàng)目需求及期望效果

　　項(xiàng)目的基本需求以及期望效果分別有以下幾點(diǎn)。

　　基本功能需求

　　對進(jìn)入快速路的所有車輛進(jìn)行圖像抓拍和號牌識別;對匝道關(guān)閉時進(jìn)入快速路的所有車輛進(jìn)行闖紅燈違章抓拍;對工作日早晚高峰進(jìn)入快速路的外省市牌照車輛進(jìn)行違章抓拍。

圖3 闖紅燈違章抓拍

　　設(shè)備接入需求

　　把卡口式電子警察設(shè)備、以及全景攝像機(jī)均接入交警總隊(監(jiān)控中心)，交警總隊按照不同的應(yīng)用要求接入不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

　　實(shí)時性指標(biāo)要求

　　數(shù)據(jù)采集本地寫庫的時間小于60ms，中心寫庫的時間小于50ms;用戶對中心內(nèi)存儲數(shù)據(jù)、圖片信息的直接訪問時延時間小于5s;用戶對外場存儲的圖片信息訪問，要求其平均時延控制在10s之內(nèi)。

　　準(zhǔn)確性指標(biāo)要求

　　車輛捕獲率和號牌捕獲率：在正常的車速范圍0~120km/h情況下，系統(tǒng)斷面車輛捕獲率在99%以上，斷面車輛號牌捕獲率在95%以上;車輛號牌自動識別正確率：(包括文字、字母、漢字等)白天全識別率應(yīng)達(dá)到90%以上，晚上全識別率應(yīng)達(dá)到85%以上;攝像機(jī)采集的圖像信息采用光纖傳輸，保證信息傳輸信噪比不小于70db。

　　信息存儲要求

　　外場卡口式電子警察前端處理器對采集的每輛車的交通數(shù)據(jù)和圖片信息要求保存時間不少于30天;中心平臺數(shù)據(jù)在線存儲容量要求圖片數(shù)據(jù)保存不少于30天，流量數(shù)據(jù)保存不少于90天，報表數(shù)據(jù)保存3年;中心平臺離線存儲容量的要求：考慮對在線存儲信息內(nèi)容的十年完整備份容量;每個入口的全景圖像接入現(xiàn)有公安視頻專網(wǎng)(圖像存儲系統(tǒng))集中存儲和管理，要求硬盤錄像機(jī)能保存14天以上的圖像。[nextpage]

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　為實(shí)現(xiàn)交通違法自動記錄及處罰管理，根據(jù)項(xiàng)目的要求，系統(tǒng)設(shè)計從結(jié)構(gòu)上劃分，可由入口匝道卡口式電子警察設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)及中心數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(位于控制管理中心)以及交通違法處罰系統(tǒng)(位于違法處罰中心)組成，外部與其相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)為車管和駕管系統(tǒng)，向上接入交警總隊控制中心的總平臺，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　按照項(xiàng)目的需求，在快速路各入口匝道安裝卡口式電子警察主機(jī)設(shè)備以及與其配套的攝像設(shè)備、立桿、線圈等。設(shè)備通過點(diǎn)對點(diǎn)光端機(jī)將視頻信息與闖紅燈違法信息、早晚高峰外地車違法信息、牌照識別信息上傳至控制管理中心，同時實(shí)時全景視頻圖像與控制管理中心通過通訊線路相連，可以在控制管理中心查閱路口實(shí)時交通狀況和歷史交通信息，以便迅速反應(yīng)，保持路網(wǎng)的暢通。

　　該系統(tǒng)滿足原來需要三套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三大業(yè)務(wù)需求，與其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)互相配合，能夠最大程度節(jié)約資源：

　　· 實(shí)時上傳牌照識別信息，為車輛號牌識別應(yīng)用系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使分類車輛流量統(tǒng)計、行程時間計算和預(yù)測、單車和小區(qū)OD(起訖點(diǎn))統(tǒng)計計算、區(qū)域集散統(tǒng)計計算等功能成為可能;

　　· 自動檢測匝道開放/關(guān)閉狀態(tài)，因主線擁擠或突發(fā)事件而關(guān)閉匝道時，按闖紅燈要求抓拍并識別違章闖紅燈車輛，并實(shí)時上傳違法信息，使匝道控制系統(tǒng)運(yùn)作更高效;

　　· 工作日早晚高峰期間，按高架闖禁令要求抓拍并識別違禁駛?cè)朐训赖耐馐∈熊囕v，并實(shí)時上傳違法信息，能夠在不影響交通的前提下，對高架闖禁令車輛實(shí)施糾違，逐步達(dá)到均衡高架和地面車流量的目的。

　　項(xiàng)目特點(diǎn)

　　本項(xiàng)目建設(shè)包括對原30套入口匝道闖紅燈電子警察設(shè)備的改造和47套入口匝道卡口式電子警察的新建，其中63套布署闖禁令功能。原電子警察設(shè)備只具有違法抓拍功能，年代較為久遠(yuǎn)：前端處理器為普通型工控機(jī)，采用Window98操作系統(tǒng)，CPU主頻和內(nèi)存容量都偏低;采用早期的LED補(bǔ)光燈產(chǎn)品，僅對交通違法車輛補(bǔ)光;線圈檢測板無法滿足車輛捕獲率的要求;下位抓拍軟件不適用于車牌識別，前端設(shè)備無車牌識別軟件。為滿足系統(tǒng)要求，原電子警察的前端處理器、補(bǔ)光設(shè)備、車檢設(shè)備和抓拍設(shè)備均進(jìn)行了更換，與新建設(shè)備保持一致。

　　在項(xiàng)目建設(shè)過程中，不管是改造還是新建，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)卡口、闖紅燈電子警察、闖禁令電子警察三個系統(tǒng)的功能，對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和實(shí)時性提出了高要求，通過補(bǔ)光提高圖片抓拍質(zhì)量成為項(xiàng)目建設(shè)難點(diǎn)，而系統(tǒng)融合和實(shí)時上傳成為本項(xiàng)目的最大特點(diǎn)。[nextpage]

　　抓拍補(bǔ)光

　　車牌識別的精度在一定程度上依賴于抓拍圖片中車牌區(qū)域的亮度，而電子警察要求對車輛輪廓清晰可辨，為了提高圖片質(zhì)量，項(xiàng)目在補(bǔ)光設(shè)備的選用經(jīng)歷了多次變更。項(xiàng)目初期選擇在每個高清特寫相機(jī)內(nèi)置LED補(bǔ)光燈，對車牌部位補(bǔ)光比較理想，但夜間車輛輪廓辨別較為困難;后在匝道情報板下方加裝泛光燈，以增強(qiáng)對車輛輪廓的補(bǔ)光，基本能夠同時滿足車牌識別和闖紅燈電子警察的要求;而早晚高峰闖禁令電子警察功能的增加，進(jìn)一步增加了違章抓拍的頻度，對圖片質(zhì)量的要求也進(jìn)一步提高，將內(nèi)置LED補(bǔ)光燈改為大功率的外置LED補(bǔ)光燈，不僅對車牌補(bǔ)光，同時能進(jìn)一步加強(qiáng)車輛整體輪廓補(bǔ)光，進(jìn)一步改善夜間抓拍效果，保證違法圖片清晰度。

　　系統(tǒng)融合

　　系統(tǒng)融合主要指現(xiàn)場級融合。現(xiàn)場前端設(shè)備直接對違法車輛生成可作為執(zhí)法依據(jù)的違法記錄、并對所有車輛記錄通行數(shù)據(jù)。在硬件方面，由于卡口、闖紅燈電子警察、闖禁令電子警察具有較大的一致性，本項(xiàng)目中將1套設(shè)備完全復(fù)用達(dá)到3套設(shè)備的效果。在軟件方面，前端處理軟件實(shí)時監(jiān)聽相機(jī)數(shù)據(jù)端口、對相機(jī)抓拍圖片快速完成識別、不斷檢測紅燈信號、工作日早晚高峰實(shí)時判斷車牌類型，根據(jù)不同的信號和車牌類型，分別抓拍1張全景(卡口)、2張全景(闖禁令)、3張全景(闖紅燈)，并根據(jù)各自特點(diǎn)進(jìn)行匹配、合成處理后分別上傳到監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的不同數(shù)據(jù)庫表，以1套軟件完成了3套軟件的功能。

　　數(shù)據(jù)到達(dá)中心服務(wù)器后，卡口、闖紅燈和闖禁令不同的應(yīng)用或管理系統(tǒng)分別從各自對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表內(nèi)獲取數(shù)據(jù)，違法圖片通過人工確認(rèn)后開處罰單。

　　從電子警察的角度，傳統(tǒng)電子警察只需抓拍，不需識別車牌，因而對于本項(xiàng)目中根據(jù)車牌屬地對高架闖禁令車輛實(shí)施糾違的功能，傳統(tǒng)電子警察是無法實(shí)現(xiàn)的。

　　實(shí)時上傳

　　本項(xiàng)目卡口式電子警察與傳統(tǒng)電子警察的最大不同，除了融合多個系統(tǒng)的功能，還在于數(shù)據(jù)的保存和上傳方式。傳統(tǒng)電子警察的違法圖片和信息存儲在本地，往往通過拷貝方式到達(dá)監(jiān)控中心，中心無法實(shí)時獲取違法數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目中77套電子警察設(shè)備24小時實(shí)時向中心上傳高清抓拍和違法信息，實(shí)時響應(yīng)中心命令、為中心提供高清抓拍和違法圖片，使中心管理系統(tǒng)能夠及時獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行人工確認(rèn)。

　　由于中心接收數(shù)據(jù)量大，而且有大量圖片數(shù)據(jù)，因而數(shù)據(jù)壓力很大，可能導(dǎo)致本地設(shè)備上傳數(shù)據(jù)因網(wǎng)絡(luò)阻塞而失敗。為保證中心數(shù)據(jù)完整性，本地設(shè)備的前端處理軟件設(shè)計了每小時補(bǔ)傳當(dāng)天上傳失敗的數(shù)據(jù)、零點(diǎn)補(bǔ)傳30天內(nèi)上傳失敗的數(shù)據(jù)，而且不同設(shè)備設(shè)置不同補(bǔ)傳時間點(diǎn)、早晚高峰不補(bǔ)傳。

　　維護(hù)計劃

　　為了保證整個系統(tǒng)能提供穩(wěn)定、高效的服務(wù)，我們對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和管理設(shè)計了運(yùn)維子系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、定時任務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理和設(shè)備運(yùn)維管理四個部分?；A(chǔ)數(shù)據(jù)管理用于管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作;定時任務(wù)管理提供定時任務(wù)管理功能;數(shù)據(jù)管理對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理，以及其他數(shù)據(jù)處理相關(guān)的管理，包括：數(shù)據(jù)分區(qū)管理、應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表維護(hù)管理、內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交互管理配置界面;設(shè)備運(yùn)維管理提供設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測管理，同時提供運(yùn)管人員設(shè)備檢測操作，用戶可根據(jù)相關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測界面所展示的設(shè)備狀態(tài)信息，快速定位設(shè)備異常、故障發(fā)生位置，找到故障原因，及時排除問題，保證系統(tǒng)高效運(yùn)行。