市際智能卡口攔截與處理系統的軟硬件設計

文/吳天飛

（諸暨市廣播電視臺網絡中心 浙江省諸暨市 311800）

隨著社會經濟的飛速發展，汽車逐漸成為居民的日常出行工具，機動車擁有量迅速增長，與此同時，涉車案件比例逐年增加，大大增加了公安破案的難度。高清智能卡口系統能夠對公路上監控區域內通行的車輛進行實時監視、抓拍、識別、報警、記錄和管理，從而為公安部門有效打擊各類機動車犯罪、緝查交通肇事逃逸案件、分析交通狀況、加強社會治安管理等提供有效的技術支持。市際卡口的主要作用是交警部門對行駛在市際主要交通干道的車輛進行現場攔截執法，執法的對象是列入公安部門布控名單的可疑車輛和交通違章車輛，市際卡口在傳統視頻監控模式的基礎上增加機動車抓拍、號牌識別、布控等功能，解決了傳統的視頻監控模式海量視頻錄像堆砌在中心，需要大量人力投入進行人工查車的問題；同時配合平臺實現布控報警，讓新一代監控相機實現從事后查證到主動視頻防控的質的飛躍。

1 系統組成及原理

1.1 系統組成

根據建設標準要求，一套卡口智能監控系統由2個卡口系統、1套攔截點智能系統、1套攔截點視頻監控系統及1套機房動力設備和環境測控系統構成?？谙到y包括車輛抓拍系統和全景監控系統，攔截點智能系統包括中心平臺系統、執法崗亭終端系統及現場LED顯示屏和廣播系統。

系統結構示意圖如圖1。

1.2 系統工作原理

智能卡口系統主要利用先進科學的高清攝像設備、號牌識別技術以及圖像處理技術等實時記錄被監控路面的所有機動車輛。系統在自動識別車牌的過程中會先進預存連接車輛管理數據庫，讓交通管理者能夠及時了解到相應車輛的車型、顏色以及車牌號等參數內容，從而對當前車輛的身份進行判斷。首先車輛的檢測模塊會全時不間斷的對車輛進行檢測，檢測是否有物體通過以及通過的物體是否具有車輛特征，如果通過的物體不是車輛則會繼續對通過的物體進行檢測，如果通過物體為車輛，則應該檢測車輛是否存在超速等違法行為，如果檢測結果為是，則應該將其標記為違法數據并抓拍兩種不同位移的高清圖片，并對號牌以及顏色進行識別，如果結果為否則將其標記為卡口數據，抓拍一張車輛高清圖片，并對其號牌和顏色進行識別，然后再了解該車輛的數據是否處于黑名單中，如果結果為是，則需要進行報警輸出，如果結果為否，則需要將拍攝的高清圖片進行壓縮之后記錄到系統的儲存系統當中。

2 卡口系統設計

2.1 硬件設計

高清智能卡口系統主要由高清抓拍單元、全景監視單元、網絡傳輸單元、中心管理單元組成。考慮到戶外應用環境惡劣，本系統采用輕量化前端配置，無須安裝工控機，即中心管理單元由高清抓拍單元實現，系統主要功能全部集成在攝像機控制主板內，由嵌入式系統完成。大大提高了系統的實時性、穩定性以及可靠性。

一個高清抓拍單元包括一臺CCD高清抓拍、車牌識別一體機，監控一個車道，每個車道三個感應線圈，1臺4通道車輛檢測儀，1臺閃光燈。

圖1

2.2 軟件設計

高清抓拍單元主要完成卡口系統車輛檢測并及時抓拍，對獲取的信息進行預處理。

2.2.1 圖片抓拍

利用一體化高清網絡攝像機連續抓拍三張高清圖片組成一份違法記錄，每張圖片均包含清晰可辨的車輛信息、車牌信息、車輛行駛行為和前排司乘人員特征。

2.2.2 圖片分析

高清抓拍單元對抓拍的圖片進行分析，提取車輛特征，車牌截圖，實現對車牌、車輛顏色、車輛類型的自動判別，并按照標準格式將抓拍照片、車牌截圖、車輛信息發送至交警平臺。

2.2.3 車輛檢測

利用車檢器實時檢測過往車輛，包括車輛通行車速、是否逆行等，并將檢測結果發送給攝像機。

2.2.4 輔助監視

全景高清攝像機用于卡口抓拍系統的輔助監視，利用全景高清攝像機具備監控范圍廣，圖像清晰度高的特點，攝錄道路車輛及行人通行狀況，以備事后取證。

3 攔截點智能系統設計

攔截點系統的主要任務是對前端卡口系統抓拍的車輛信息進行接收、分析，并依據違法情況確定是否攔截（自動或人工判定），并將攔截指令發送至執法崗亭工作站、現場執勤人員手持移動設備、現場LED顯示屏等，對違法車輛進行快速有效的攔截。由于卡口和攔截點的直線距離約1KM，因此要求對正常行駛車輛實現40秒至1分鐘內攔截，對超速逃逸車輛實現30秒內攔截。

攔截點系統由數據接收單元、數據比對分析單元、攔截處理平臺、執法崗亭終端、現場LED顯示屏和廣播系統、輔助系統等組成，數據接收單元包括光纖鏈路、收發器、交換機、服務器等設備，數據比對分析單元包括黑車比對數據庫，比對程序，攔截處理平臺包括智能攔截平臺軟件、指令發送程序、廣播系統等，執法崗亭終端包括工作站、視頻監視客戶端、攔截指令接收客戶端等。

攔截點系統主要功能如下：

3.1 數據接收、數據分析、處理和數據存儲

接收從前端卡口抓拍單元獲取抓拍車輛數據，將數據保存在服務器數據庫中，并在1秒內完成車輛數據和黑車數據庫的比對工作，給出攔截指令或者攔截建議。

3.2 攔截處理

當系統（自動或手動）發出指令后，通過廣播系統、LED顯示屏、執法崗亭終端、現場執勤人員移動終端即時指揮對具體車輛的攔截工作，攔截指令可劃分等級，以便應對不同等級的違法車輛攔截行動。

3.3 信息查詢發布

攔截系統接入公安專網，可通過授權進行Web查詢，查詢前端高清全景攝像機的實時視頻，并支持將違法車輛記錄信傳輸到上級系統。

3.4 車流量統計

中心平臺提供車流量統計功能，以柱狀圖方式顯示所查車道在指定時間段內通行車輛流量，支持數據導出Excel或打印。

3.5 狀態監控

中心平臺能自動監測前端設備運行狀態，并以圖形化方式直觀展示設備當前工作狀態，對異?，F象進行報警。

4 卡點視頻監控系統設計

4.1 總體設計思路

卡點視頻監控系統采用高清數字視頻監控系統，主要目標在于對卡點執法過程進行全程監視，監控點圖像全部接入視頻監控專網，數據集中存儲在卡點機房。

4.2 總體結構

系統采用兩級監控架構，即前端高清視頻監控點分別通過交換機接入卡點機房，錄像數據在卡點機房的存儲設備保存，并通過千兆光纖鏈路接入局監控中心，局監控中心作為數據中心管理所有監控點的圖像和錄像的設置、訪問和下載授權。交警大隊監控中心經局監控中心授權，可通過網絡進行監控查詢。在交警大隊監控中心，負責所有前端監控點實時視頻的監看，在卡點的工作站上，也可以通過授權察看前端監控點實時圖像和錄像。

5 動力設備與環境測控系統

5.1 系統目標

對動力設備（指UPS、空調、除濕機和加濕機）監控、環境（溫濕度、煙霧、水浸）監控以及防盜（三鑒探測器）監控，實現自動監控機房環境溫度、濕度、水災、火災、安防等環境信息，以及電力狀態、服務器狀態、UPS狀態等設備信息，并將告警信息即時通知相關人員。

5.2 系統架構

系統網絡結構采用以太網+CAN現場總線的混合模式，采用CAN總線連接所有監控和監測設備，并通過CAN/TCP協議轉換器實現現場設備ModBUS控制協議與TCP/IP協議之間的轉換，并接入內部計算機網絡，實現監控數據的實時上傳和控制命令的下達。

5.3 系統功能

5.3.1 UPS監測

對UPS的電壓、電流、頻率、功率等運行參數進行實時監測，可以設定閥值，當有運行參數超過閥值時，系統能夠自動報警，并提供 UPS設備的監測報表。

5.3.2 漏水監測

在漏水監測區域或易入水部位安裝水浸傳感器，系統一旦發現有水浸情況時，能自動上傳告警，實現對漏水情況的監控。

5.3.3 溫濕度監測

對機房的溫度、濕度進行實時檢測，可以設定報警閥值，當機房的溫度、濕度超過閥值時，系統能夠自動報警，并提供機房溫度、濕度的監測報表。

5.3.4 恒溫恒濕設備控制

根據機房溫度、濕度的變化狀況，系統自動控制空調、除濕機或加濕機的啟動和停止，保證機房溫濕度環境符合標準要求。

5.3.5 三鑒入侵探測

控制器接入紅外/微波三鑒探測器，實現對溫感物體、移動物體的監控，并能通過動作智能分析，達到精確探測的功能。在感應到物體入侵的情況下，控制器能觸發告警，上傳至監控中心。

5.3.6 煙霧探測

在機房頂部安裝煙霧探測器，實現對煙霧的監控，當煙霧超過它的內定值時，上傳報警，從而達到煙霧的監控。

6 結束語

本文根據市際卡點系統的實際業務需求，參照省交管局的相關建設標準，結合技術發展現狀，提出市際智能卡點攔截和處理系統設計方法。根據實際需求和管理要求，在設計中需關注以下三方面：

（1）為保證系統的實際應用效果，確保車牌自動識別準確率，本系統設計將按照一套抓拍單元控制一個車道設計；

（2）為更好發揮智能卡點系統的作用，應無縫接入交警大隊原系統，所有車輛照片數據統一保存在交警大隊數據庫中，以便于數據集成應用；

（3）智能卡口系統最基本的功能是實現車輛自動抓拍、車牌自動識別、車輛布控報警等功能，這類功能可應用于治安管理需求，同時可對主要交通干道的車輛超速違章行為進行記錄，并作為處罰依據。