近些年，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和居民生活水平的不斷提高，社會汽車保有量持續(xù)攀升，汽車作為最常用的交通工具，在極大的方便了人們生活的同時，也給城市交通造成了極大的壓力，汽車擁堵已成為我國很多城市交管部門面臨的首要問題。
為了緩解日益嚴重的交通擁堵，各大城市均在加大地鐵、公交等公共交通建設(shè)，以此引導(dǎo)人們改變出行方式。其中公交優(yōu)先戰(zhàn)略已成為解決和治理交通擁堵問題的有效手段之一，目前我國很多城市已設(shè)置了公交專用道，即在特殊路段特殊時段，僅允許公交車輛通行，目前已經(jīng)取得了顯著效果。
但在公交優(yōu)先戰(zhàn)略發(fā)展過程中，也遇到一些問題，其中最突出的是由于一些社會車輛駕駛員汽車素養(yǎng)較差，經(jīng)常在高峰時期違法占用公交車道，導(dǎo)致公交專用車道形同虛設(shè)。為了在不增加警力的前提下全面實現(xiàn)公交優(yōu)先戰(zhàn)略，需要采取一些非現(xiàn)場處罰措施，通過這種等方式，有效打擊社會車輛占用公交專用車道行駛的違法行為，還公交車道一路暢通。
項目概述與設(shè)計
某市交通管理局為加大公交專用道管理力度，新建固定式公交專用道抓拍設(shè)備768套，并升級擴容現(xiàn)有電子監(jiān)控系統(tǒng)上端平臺，開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，實現(xiàn)對交通違法行為信息的采集、處理、分析展示系統(tǒng)前端圖像采集處理部分、傳輸部分、中心管理部分等幾部分構(gòu)成,總體拓撲圖見圖1。
前端采集處理部分是系統(tǒng)的前沿，由高清攝像機、頻閃補光燈和前端控制主機組成，高清攝像機把采集的圖像信號，傳送到前端控制主機中，控制主機中內(nèi)嵌圖像處理軟件，負責(zé)違法車輛抓拍、車牌識別、違法圖片合成等核心功能，該軟件工作的狀態(tài)及抓拍識別成功率的高低直接影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量。
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某縣高清卡口方案透析
網(wǎng)絡(luò)傳輸部分是系統(tǒng)的圖像信號通道。傳輸系統(tǒng)就是系統(tǒng)的圖像信號的傳輸通路，本項目中包含光纖通路和無線通路兩種方式。
中心管理部分是整個系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心。包括綜合數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及管理平臺等，可根據(jù)數(shù)據(jù)量進行配置，根據(jù)用戶需要提供友好的人機交互界面及數(shù)據(jù)查詢等功能。
前端系統(tǒng)設(shè)計：
(1)技術(shù)要求:項目中涉及的前端點位多為三車道模式，1條公交道+2條普通行車道,需同時滿足公交道違法抓拍及其余兩條車道的卡口抓拍功能，由于公交道抓拍的違法圖片為3+1模式(即3張全景+1張車牌特寫)卡口抓拍為1+1模式(即1張全景+1張車牌特寫);
(2)節(jié)能要求：充分為業(yè)主考慮設(shè)備及將來的運營成本，采取1臺相機+2臺補光燈組合。
前端設(shè)計可行性推算：
系統(tǒng)中，前端攝像機安裝在固定立桿或者龍門架上，根據(jù)具體點位位置，可以選擇抓車頭或者抓車尾。
安裝立桿高度建議為6米左右高，采用L型桿或者龍門架實現(xiàn)，部分不宜立桿區(qū)域也可以安裝在過街天橋或者立交橋側(cè)面。
攝像機安裝位置要求光軸近似垂直于桿臂，正對車輛駛?cè)牖蝰傠x的方向安裝。
在立桿高度為6米的情況下，考慮到小汽車輛高度通常為1.5米，在車輛緩慢行駛時，通常車輛間距也為2-3米，可計算出不受遮擋的情況下，最佳拍攝距離為12m。公交車車高大約在2.5米到3.5米之間;以3米計算，則其不遮擋后邊車輛時到后車的間距為6米，實際中絕大多數(shù)情況下，這是可以滿足的。
在最佳拍攝距離為12米的情況下，考慮到視域至少要兼顧3個車道，每個車道按照3.5米計算，則視域底邊寬度至少為10.5米，假定攝像機安裝在中間車道正上方位置，如下圖所示。
則攝像機水平視場角計算公式為：
代入如上數(shù)值，m=5.25,h=6,L=12米可以得到水平視場角為40度。
目前選用的是500萬像素，2/3’CCD攝像機，其CCD尺寸為3/2*16=10.6667毫米，根據(jù)CCD尺寸和鏡頭焦距計算視場角的公式為：
其中 為CCD尺寸，已知為10.6667毫米， 為鏡頭焦距，
當取12mm焦距時，根據(jù)以上公式計算得到的水平視場角為39.1474度。因此可以選用12mm定焦鏡頭。實際使用中考慮到路口的特殊狀況，為便于使用，我們選用覆蓋12mm焦段的百萬像素高清變焦鏡頭。
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在水平視場角為40度的情況下，如果用兩個燈，則每個補光燈的投射角度要求必須大于20度。
前端方案選擇
(1)根據(jù)以上推算，選擇1臺500萬高清相機+2臺補光燈組合，其中高清相機配2毫米焦距高清鏡頭，兩臺補光燈補光角度均為20度，右側(cè)補光燈為滿足公交道3個車身位移抓拍的要求，只負責(zé)補光最右側(cè)公交道，左側(cè)補光燈負責(zé)補光左側(cè)兩車道卡口抓拍要求;
(2)車牌特寫像素，車道寬度為普通車道3.75米，公交車道4.15米，車牌長*寬=0.44米*0.14米，2/3’CCD攝像機500W攝像機分辨率為長*高=2456*0*2176,視域同時覆蓋三條車道的情況下，車牌像素完全滿足識別要求。
中心建設(shè)概述
此次中心系統(tǒng)建設(shè)，在接入設(shè)備數(shù)量、數(shù)據(jù)吞吐量上比原有設(shè)備數(shù)量均有大幅提高。針對這種情況，本次系統(tǒng)上端建設(shè)要實現(xiàn)現(xiàn)有違法檢測系統(tǒng)上端中心軟硬件的升級改造，充分提升并優(yōu)化高清違法設(shè)備數(shù)據(jù)采集、入庫、分析、展示等功能。
(1)搭建系統(tǒng)平臺拓撲，無縫融合互聯(lián)原有服務(wù)器等設(shè)備和新購置服務(wù)器等設(shè)備，組成中心高可靠性和高穩(wěn)定性的硬件平臺;
(2)優(yōu)化現(xiàn)有違法檢測系統(tǒng)上端結(jié)構(gòu)，預(yù)留設(shè)計與北京市交管局其他應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換接口;
(3)接入前端檢測設(shè)備，實時接收前端設(shè)備的各類數(shù)據(jù);
(4)在現(xiàn)有違法監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，上端平臺需要具備滿足擴建3000處前端設(shè)備的通信、存儲需求能力;
(5)完善、優(yōu)化基于地理信息系統(tǒng)的違法檢測設(shè)備展示平臺，提供豐富的公交專用道車輛及實時信息展示內(nèi)容;
(6)實現(xiàn)對中心平臺軟硬件設(shè)備的智能監(jiān)控。
后期運維系統(tǒng)保證與節(jié)能環(huán)保
系統(tǒng)投入使用后、要保證系統(tǒng)正常運行，時刻處于理想的工作狀態(tài)，僅僅依靠運維人員的人工值守是不現(xiàn)實。
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除了擁有專業(yè)的運維隊伍，早在設(shè)計初期，我們就將有效的運維手段融入系統(tǒng)之中，如各設(shè)備工作狀態(tài)的遠程監(jiān)測，補光燈功率、亮度的遠程調(diào)節(jié)，補光燈光衰的自動報警、前端機柜內(nèi)部溫濕度報警、設(shè)備電源監(jiān)測報警、機柜門開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、路由鏈路狀態(tài)監(jiān)測等，無處不體現(xiàn)出系統(tǒng)運維的自動化、智能化，大大減少運維人員的工作量。
在環(huán)保節(jié)能方面，經(jīng)過我們細致的理論計算和現(xiàn)場實踐，證明使用2個補光燈完全可以滿足三車道的抓拍補光要求，且我們所選用的低功率補光燈平均功率22W左右，單車道補光功率僅12W，同時，通過將補光燈開啟控制與攝像機CCD感光聯(lián)動，實現(xiàn)補光燈按需開啟的功能。
項目優(yōu)勢、特點
標準化性
(1)前端建設(shè)標準化完全符合GA/T496，GA/T497等道路交通安全違法行為標準，抓拍模式、抓拍效果及成功率均符合或高于相關(guān)標準要求;
(2)前端數(shù)據(jù)傳送與中心數(shù)據(jù)接收統(tǒng)一化，由于中心建設(shè)需統(tǒng)一整合的既有的眾多不同品牌的前端抓拍系統(tǒng)，因此通信方式及機制需嚴格統(tǒng)一且兼容;
(3)平臺間的接口，中心對外接口，即對更高一級平臺接口嚴格符合GB28181平臺互聯(lián)要求，滿足公安交通監(jiān)控系統(tǒng)整合需要。
節(jié)能環(huán)保人性化
(1)前端采用低功耗工控機，完成圖像分析、提取、識別、合成、傳送等功能;
(2)根據(jù)項目特點，降低補光設(shè)備總功率，實現(xiàn)低功耗、高效率、自開啟的目標;
(3)針對需要抓拍車頭的點位，充分考慮對正常行駛公交司機的視覺刺激感受，特采取低色溫補光設(shè)備，降低視覺刺激。
可維護性
在維護人員未到前端現(xiàn)場的情況下，可遠程完成大部分設(shè)備的參數(shù)調(diào)整及故障診斷，以完善的運維技術(shù)手段實現(xiàn)系統(tǒng)的可維護性。
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