一、系統(tǒng)需求分析

　　現(xiàn)在我國很多城市已經(jīng)開通公交專用道，使用了隔離欄、高架路等措施，甚至有地城市連紅綠燈都設(shè)置了公交優(yōu)先放行權(quán)。對于無法實(shí)現(xiàn)隔離、高架的部分路段，只能通過劃線來"隔離"公交專用道。由于少部分車主法律意識淡薄，經(jīng)常擠占、堵塞公交專用車道，使得公交車輛無法準(zhǔn)點(diǎn)行駛、靠站，甚至引起交通事故。為確保公交出行的安全、快速、準(zhǔn)點(diǎn)，糾正及有效制止占用公交專用道違法行為。很多城市開始對公交專用道監(jiān)控執(zhí)法，對駛?cè)牍粚Ｓ玫赖纳鐣囕v進(jìn)行處罰，人工巡邏檢查、固定監(jiān)控抓拍、自動抓拍、車載自動抓拍等都已經(jīng)開始實(shí)施，其中車載占道自動抓拍系統(tǒng)越來越受到交警、公交等管理部門的重視。

　　車載占道自動抓拍系統(tǒng)的形式各種各樣，這里僅以廈門交警系統(tǒng)正在使用的車載占道自動抓拍系統(tǒng)為例，分析其工作原理、應(yīng)用方式及應(yīng)用范圍等，為擁有公交專用道或準(zhǔn)備劃公交專用道的城市提供管理專用道的技術(shù)支持，給正考慮使用此類系統(tǒng)的單位提供技術(shù)參考，以提高公交專用道的管理水平。

　　圖1公交專用道違法抓拍系統(tǒng)組成示意圖

　　二、系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)由前端車載子系統(tǒng)(車載占道抓拍機(jī))、3G網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、中心接收處理系統(tǒng)、中心審核處罰系統(tǒng)等組成(如圖1所示)。前端車載子系統(tǒng)負(fù)責(zé)車輛識別、抓拍、車牌識別、圖片數(shù)據(jù)上傳;3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸;中心接收處理系統(tǒng)進(jìn)行圖片處理，字符疊加，存儲入庫、數(shù)據(jù)查詢等;中心審核處罰系統(tǒng)進(jìn)行處罰審核、打印、發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)查詢等。

　　1、前端車載子系統(tǒng)

　　前端抓拍系統(tǒng)是完整的抓拍系統(tǒng)的核心部分，主要由高分辨率智能相機(jī)、嵌入式處理電路、GPS定位模塊、無線傳輸模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、自動開關(guān)機(jī)模塊組成(如圖2、所示)。

　　圖2功能模塊原理示意圖

　　圖3前端抓拍子設(shè)備連接示意圖

　　主機(jī)根據(jù)設(shè)置好的路段和時間段進(jìn)行工作，當(dāng)車輛進(jìn)入符合條件的區(qū)域后，安裝在駕駛室前上方的高清攝像機(jī)將視頻流傳輸給嵌入式核心處理器模塊，處理器通過高速運(yùn)算，對視頻信息進(jìn)行分析處理，當(dāng)判斷前方劃定的檢測區(qū)內(nèi)有符合車輛特征的情景出現(xiàn)時，進(jìn)行抓拍掃描，并進(jìn)行多視角車牌識別，正確識別車牌后，還要和保存的白名單進(jìn)行比較，不在屬于允許使用專用道的車輛類型之內(nèi)的，則視為違法占道，通過3G網(wǎng)絡(luò)將違章圖片連同違章信息一起傳輸?shù)浇痪`章處罰網(wǎng)絡(luò)平臺，進(jìn)行違章處罰。

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　　(1)設(shè)備安裝連接

　　由于抓拍主機(jī)系統(tǒng)設(shè)備是安裝在顛簸的公交車上，乘車人員密集擁擠，打掃衛(wèi)生人員、車輛保養(yǎng)人員經(jīng)常要打掃衛(wèi)生和對車輛進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)和維修，如果安置不當(dāng)，很容易損毀設(shè)備。產(chǎn)品的設(shè)計必須本著堅固、安全、通用性強(qiáng)，抗劇變能力強(qiáng)等因素。

　　廈門交警使用的抓拍系統(tǒng)前端結(jié)構(gòu)比較實(shí)用：攝像機(jī)以及防護(hù)罩直接安裝在公交車前方頂棚上，主機(jī)安裝在頂棚內(nèi)，并通過單根網(wǎng)線實(shí)現(xiàn)供電、傳輸數(shù)據(jù)，3G天線和GPS天線直接在頂棚內(nèi)無金屬屏蔽區(qū)內(nèi)，可以有效避免因司機(jī)、乘客、打掃衛(wèi)生人員、車輛保養(yǎng)人員的損毀;且所有部件以及主機(jī)電源供電都通過航空接頭等連接，便于安裝和維修更換。

　　(2)主要技術(shù)參數(shù)：

　　·攝像機(jī)：1200X1600像素;

　　·鏡頭焦距：25mm;

　　·公交行車速度：5~80KM;

　　·抓拍區(qū)域：10米~30米;

　　·抓拍速度差：小于30KM;

　　·GPS精度10米±3米

　　·無線傳輸速率：30KBPS

　　·供電電壓：DC24V±6V;

　　·總功耗：25W;

　　·工作溫度：-20~70℃;

　　·工作濕度：5%~90%;

　　·主機(jī)尺寸：250X180X70mm，

　　·主機(jī)重量：1.8KG

　　(3)主要功能特點(diǎn)

　　1)具有高效的社會車輛占用公交專用道的自動抓拍功能。有些公交專用道抓拍采用駕乘人員手動對違法車輛進(jìn)行抓拍的方式，這種方式受不確定及人為因素的影響，抓拍效率低下，同時會影響駕駛安全。該系統(tǒng)采取高清視頻檢測判別與車牌識別相結(jié)合的辦法，在一定距離內(nèi)，能夠自動準(zhǔn)確判斷進(jìn)入專用車道的車輛是否是合法的公交車輛、特別允許車輛，一旦確認(rèn)進(jìn)入專用車道的車輛是違法的，便自動啟動抓拍功能，違法車輛的圖片證據(jù)抓拍、傳送、入庫、短信告知均自動完成，避免了人工手動抓拍的不確定性和人為因素的影響。形成全天候的、自動的高效抓拍監(jiān)控網(wǎng)。

　　2)具有準(zhǔn)確的車牌自動識別功能。本系統(tǒng)的車牌識別技術(shù)采用多參數(shù)驗(yàn)證方式，對抓拍到的高清圖片進(jìn)行自動車牌識別，車牌識別準(zhǔn)確率極高，避免了車牌識別不準(zhǔn)確造成的錯識、錯配等問題，大大提高了自動處理的效率，減少了后期人工處理工作量大的問題。系統(tǒng)還通過反復(fù)算法校驗(yàn)，確保不會誤抓拍、錯拍車牌。

　　3)實(shí)時占道檢測，確保不漏拍。主機(jī)以每秒10到15幀的速度高速檢測劃定的前方道路檢測區(qū)域，一旦獲取符合車型特征的場景出現(xiàn)，立刻連續(xù)采集圖像進(jìn)行車牌識別，因而捕捉間隔短，不會漏拍。

　　4)具有監(jiān)控路段自動識別功能。由于公交車輛處在運(yùn)動中，位置隨時在變化，專用道監(jiān)控抓拍路段也隨之變化，而確定識別監(jiān)控路段對于違法抓拍處罰證據(jù)一個重要條件。系統(tǒng)能夠根據(jù)自帶GPS信息，通過設(shè)定需要監(jiān)控和不需要監(jiān)控的路段，自動判斷需要監(jiān)控的路段，啟動或關(guān)閉抓拍功能。同時，系統(tǒng)可定時傳回的GPS狀態(tài)信息，為交警判斷道路的交通狀況提供參考依據(jù)。

　　5)具有多時間段啟動、停止抓拍的功能。很多城市的公交專用道是和社會車輛公用的，只在特定的時間段如高峰期作為專用道，平峰期包括夜晚根本不需要監(jiān)控，自由開放給社會車輛使用，因此，這項(xiàng)功能對大多數(shù)城市有重要意義。

　　6)具有高效的3G無線自動傳輸功能。本系統(tǒng)采用先進(jìn)的3G無線傳輸技術(shù)，提高了信息傳輸速度。在軟件處理上采取了斷點(diǎn)續(xù)傳和圖片緩存技術(shù)措施，能夠確保抓拍到的違法車輛圖片數(shù)據(jù)在3G信號不好的情況下，先緩存在抓拍前端，一旦信號恢復(fù)良好，原先抓拍的數(shù)據(jù)就會準(zhǔn)確無誤地傳輸?shù)街付ǖ姆?wù)器處理。

　　7)自動過濾無效記錄功能。主機(jī)上設(shè)有白名單功能，對允許使用專用道的車輛，一旦抓拍到便會自動刪除記錄。另外，對于車牌模糊無法滿足圖像取證規(guī)范的也會自動過濾刪除。

　　8)自動疊加相關(guān)信息，具有防篡改功能。主機(jī)會在抓拍到違章圖片后，根據(jù)設(shè)置好的格式自動疊加抓拍的時間、地點(diǎn)、經(jīng)緯度、違法類型、取證設(shè)備的編號、安裝車輛的車牌號碼、防偽水印等信息，使設(shè)備獲取的證據(jù)符合公安部圖像取證的規(guī)范。

　　9)即時告知與自動導(dǎo)入功能。一旦違法圖片上傳到中心，后臺軟件會根據(jù)車牌號碼等信息自動調(diào)取車輛數(shù)據(jù)庫的車主手機(jī)號碼及時發(fā)送告知信息，同時將圖片自動導(dǎo)入交警違章處罰庫。

　　10)自動遠(yuǎn)程升級主機(jī)軟件功能。主機(jī)安裝在公交車的隱蔽部位，拆裝不便，為了便于及時升級更新主機(jī)軟件，主機(jī)設(shè)置了自動遠(yuǎn)程無線升級功能，方便快捷。

　　2、3G網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

　　3G網(wǎng)絡(luò)一般使用當(dāng)?shù)氐碾娦?G數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)殡娦诺男盘柛采w相對比較均衡，尤其是一些跨區(qū)段、途徑偏僻的區(qū)域，使用電信網(wǎng)絡(luò)比較有優(yōu)勢，產(chǎn)品默認(rèn)使用電信3G系統(tǒng)，也可定制使用其他3G數(shù)據(jù)服務(wù)。

　　3、中心接收處理子系統(tǒng)

　　中心接收處理子系統(tǒng)圖片處理，字符疊加，存儲入庫、數(shù)據(jù)查詢等功能，圖片處理包括使圖片大小、格式、數(shù)量符合公安部的有關(guān)規(guī)定;字符疊加需要疊加違章時間、地點(diǎn)、違章類型、車牌號碼、車載設(shè)備代號、水印等信息;存儲入庫管理支持海量入庫;查詢支持車牌查詢、時間查詢、路段查詢、模糊查詢等多條件查詢等。

　　4、違章處罰子系統(tǒng)

　　中心審核處罰子系統(tǒng)進(jìn)行處罰審核、打印、短信發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)查詢等功能。

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　　三、各類車載占道抓拍設(shè)備應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

　　1、由于公交車常常是頻繁、大電流、滿負(fù)荷啟動和斷電的，車載設(shè)備的電源管理就非常重要，解決大的頻繁的電火花、深電壓波幅、設(shè)備頻繁斷上電對設(shè)備及系統(tǒng)的影響尤為重要，交管部門選用其他廠家的設(shè)備時對這一點(diǎn)尤其要重視。

　　2、車載設(shè)備主機(jī)一般裝在隱秘的地方，便于拆裝與維修很重要。

　　3、車載設(shè)備應(yīng)盡量安裝在不受人為干擾、破壞的地方。

　　如不負(fù)責(zé)任的司機(jī)、擁擠的乘客都有可能影響甚至破壞其附近設(shè)備的可靠運(yùn)行。

　　4、車載設(shè)備主機(jī)軟件升級應(yīng)能通過遠(yuǎn)程無線實(shí)現(xiàn)，避免頻繁上車拆裝設(shè)備。

　　5、盡量選擇有路段識別和時段劃分抓拍功能的設(shè)備，以免道路狀況改變后，設(shè)備無法適用。

　　6、有些廠商的設(shè)備車牌識別是放在中心處理的，很不科學(xué)。車牌識別應(yīng)盡量選擇在前端實(shí)現(xiàn)，避免大量無效圖片被傳輸?shù)街行?，增加無謂的3G流量和費(fèi)用，也降低了數(shù)據(jù)中心處理的效率

　　四、小結(jié)

　　目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在廈門部分公交車輛上線運(yùn)行，該系統(tǒng)采用了多項(xiàng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)技術(shù)，擁有專利技術(shù)，取證符合國家違法占用公交專用道處罰規(guī)范，在國內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。系統(tǒng)突出了科技創(chuàng)新與實(shí)戰(zhàn)實(shí)用的特點(diǎn)，為交通管理部門有效解決了私家車違法占用公交專用道的取證難問題，是國內(nèi)智能交通管理領(lǐng)域的一項(xiàng)科技創(chuàng)新。

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