近些年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和居民生活水平的不斷提高，社會(huì)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(shí)，也給城市交通造成了極大的壓力，汽車擁堵已成為我國(guó)很多城市交管部門面臨的首要問(wèn)題。

　　為了緩解日益嚴(yán)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(wèn)題的有效手段之一，目前我國(guó)很多城市已設(shè)置了公交專用道，即在特殊路段特殊時(shí)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(guò)程中，也遇到一些問(wèn)題，其中最突出的是由于一些社會(huì)車輛駕駛員汽車素養(yǎng)較差，經(jīng)常在高峰時(shí)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(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先戰(zhàn)略，需要采取一些非現(xiàn)場(chǎng)處罰措施，通過(guò)這種等方式，有效打擊社會(huì)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(xiàng)目概述與設(shè)計(jì)

　　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(jí)擴(kuò)容現(xiàn)有電子監(jiān)控系統(tǒng)上端平臺(tái)，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)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?fù)鋱D見(jiàn)圖1。

　　前端采集處理部分是系統(tǒng)的前沿，由高清攝像機(jī)、頻閃補(bǔ)光燈和前端控制主機(jī)組成，高清攝像機(jī)把采集的圖像信號(hào)，傳送到前端控制主機(jī)中，控制主機(jī)中內(nèi)嵌圖像處理軟件，負(fù)責(zé)違法車輛抓拍、車牌識(shí)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(shí)別成功率的高低直接影響整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。

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　　網(wǎng)絡(luò)傳輸部分是系統(tǒng)的圖像信號(hào)通道。傳輸系統(tǒng)就是系統(tǒng)的圖像信號(hào)的傳輸通路，本項(xiàng)目中包含光纖通路和無(wú)線通路兩種方式。

　　中心管理部分是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的指揮中心。包括綜合數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及管理平臺(tái)等，可根據(jù)數(shù)據(jù)量進(jìn)行配置，根據(jù)用戶需要提供友好的人機(jī)交互界面及數(shù)據(jù)查詢等功能。

　　前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

　　(1)技術(shù)要求:項(xiàng)目中涉及的前端點(diǎn)位多為三車道模式，1條公交道+2條普通行車道,需同時(shí)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(lái)的運(yùn)營(yíng)成本，采取1臺(tái)相機(jī)+2臺(tái)補(bǔ)光燈組合。

　　前端設(shè)計(jì)可行性推算：

　　系統(tǒng)中，前端攝像機(jī)安裝在固定立桿或者龍門架上，根據(jù)具體點(diǎn)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(shí)現(xiàn)，部分不宜立桿區(qū)域也可以安裝在過(guò)街天橋或者立交橋側(cè)面。

　　攝像機(jī)安裝位置要求光軸近似垂直于桿臂，正對(duì)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(shí)，通常車輛間距也為2-3米，可計(jì)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(jì)算，則其不遮擋后邊車輛時(shí)到后車的間距為6米，實(shí)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(gè)車道，每個(gè)車道按照3.5米計(jì)算，則視域底邊寬度至少為10.5米，假定攝像機(jī)安裝在中間車道正上方位置，如下圖所示。

　　則攝像機(jī)水平視場(chǎng)角計(jì)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(chǎng)角為40度。

　　目前選用的是500萬(wàn)像素，2/3’CCD攝像機(jī)，其CCD尺寸為3/2*16=10.6667毫米，根據(jù)CCD尺寸和鏡頭焦距計(jì)算視場(chǎng)角的公式為：

　　其中 為CCD尺寸，已知為10.6667毫米， 為鏡頭焦距，

　　當(dāng)取12mm焦距時(shí)，根據(jù)以上公式計(jì)算得到的水平視場(chǎng)角為39.1474度。因此可以選用12mm定焦鏡頭。實(shí)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(wàn)像素高清變焦鏡頭。

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　　在水平視場(chǎng)角為40度的情況下，如果用兩個(gè)燈，則每個(gè)補(bǔ)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(tái)500萬(wàn)高清相機(jī)+2臺(tái)補(bǔ)光燈組合，其中高清相機(jī)配2毫米焦距高清鏡頭，兩臺(tái)補(bǔ)光燈補(bǔ)光角度均為20度，右側(cè)補(bǔ)光燈為滿足公交道3個(gè)車身位移抓拍的要求，只負(fù)責(zé)補(bǔ)光最右側(cè)公交道，左側(cè)補(bǔ)光燈負(fù)責(zé)補(bǔ)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(zhǎng)*寬=0.44米*0.14米，2/3’CCD攝像機(jī)500W攝像機(jī)分辨率為長(zhǎng)*高=2456*0*2176,視域同時(shí)覆蓋三條車道的情況下，車牌像素完全滿足識(shí)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(duì)這種情況，本次系統(tǒng)上端建設(shè)要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有違法檢測(cè)系統(tǒng)上端中心軟硬件的升級(jí)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(kù)、分析、展示等功能。

　　(1)搭建系統(tǒng)平臺(tái)拓?fù)?，無(wú)縫融合互聯(lián)原有服務(wù)器等設(shè)備和新購(gòu)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(tái);

　　(2)優(yōu)化現(xiàn)有違法檢測(cè)系統(tǒng)上端結(jié)構(gòu)，預(yù)留設(shè)計(jì)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(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)接收前端設(shè)備的各類數(shù)據(jù);

　　(4)在現(xiàn)有違法監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，上端平臺(tái)需要具備滿足擴(kuò)建3000處前端設(shè)備的通信、存儲(chǔ)需求能力;

　　(5)完善、優(yōu)化基于地理信息系統(tǒng)的違法檢測(cè)設(shè)備展示平臺(tái)，提供豐富的公交專用道車輛及實(shí)時(shí)信息展示內(nèi)容;

　　(6)實(shí)現(xiàn)對(duì)中心平臺(tái)軟硬件設(shè)備的智能監(jiān)控。

　　后期運(yùn)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(yùn)行，時(shí)刻處于理想的工作狀態(tài)，僅僅依靠運(yùn)維人員的人工值守是不現(xiàn)實(shí)。

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　　除了擁有專業(yè)的運(yùn)維隊(duì)伍，早在設(shè)計(jì)初期，我們就將有效的運(yùn)維手段融入系統(tǒng)之中，如各設(shè)備工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，補(bǔ)光燈功率、亮度的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，補(bǔ)光燈光衰的自動(dòng)報(bào)警、前端機(jī)柜內(nèi)部溫濕度報(bào)警、設(shè)備電源監(jiān)測(cè)報(bào)警、機(jī)柜門開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、路由鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)等，無(wú)處不體現(xiàn)出系統(tǒng)運(yùn)維的自動(dòng)化、智能化，大大減少運(yùn)維人員的工作量。

　　在環(huán)保節(jié)能方面，經(jīng)過(guò)我們細(xì)致的理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，證明使用2個(gè)補(bǔ)光燈完全可以滿足三車道的抓拍補(bǔ)光要求，且我們所選用的低功率補(bǔ)光燈平均功率22W左右，單車道補(bǔ)光功率僅12W，同時(shí)，通過(guò)將補(bǔ)光燈開(kāi)啟控制與攝像機(jī)CCD感光聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)光燈按需開(kāi)啟的功能。

　　項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)、特點(diǎn)

　　標(biāo)準(zhǔn)化性

　　(1)前端建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化完全符合GA/T496，GA/T497等道路交通安全違法行為標(biāo)準(zhǔn)，抓拍模式、抓拍效果及成功率均符合或高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)制需嚴(yán)格統(tǒng)一且兼容;

　　(3)平臺(tái)間的接口，中心對(duì)外接口，即對(duì)更高一級(jí)平臺(tái)接口嚴(yán)格符合GB28181平臺(tái)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(jī)，完成圖像分析、提取、識(shí)別、合成、傳送等功能;

　　(2)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，降低補(bǔ)光設(shè)備總功率，實(shí)現(xiàn)低功耗、高效率、自開(kāi)啟的目標(biāo);

　　(3)針對(duì)需要抓拍車頭的點(diǎn)位，充分考慮對(duì)正常行駛公交司機(jī)的視覺(jué)刺激感受，特采取低色溫補(bǔ)光設(shè)備，降低視覺(jué)刺激。

　　可維護(hù)性

　　在維護(hù)人員未到前端現(xiàn)場(chǎng)的情況下，可遠(yuǎn)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(yùn)維技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可維護(hù)性。

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