1 項目背景與分析

近年來，隨著X市經濟的不斷發展，城市人口和機動車輛數量迅猛增長，城市道路交通的壓力越來越大，路段交通事故時有發生，嚴重威脅人民群眾的生命財產的安全，其中的重要原因之一就是機動車駕駛人在交警視線之外違法駕駛的情況非常普遍。單純依靠人為管理，浪費人力資源，效果也不明顯。道路交通違法自動記錄處罰管理系統(也稱“電子警察”系統)利用高科技手段，對在道路上發生的各種違法行為進行自動取證，結合處罰管理手段，提高交通管理水平。
本系統建設標準高、投資規模大，要發揮與之相匹配的投資效益，必須在“大公安”的思想指導下建設專業化的應用系統，滿足公安各業務部門的實際需求，提供可供實戰的應用功能，使之真正成為公安管理部門的有力武器。同時系統具有完善的運行管理功能保障，并能與其他系統進行數據共享。

2 項目建設目標

本次項目將采用純視頻檢測（對高清視頻進行檢測）、高清攝像機抓拍方式在我縣轄區省道的主要路段上安裝電子警察系統，用來加大交通監控力度，遏制車輛超速違章行為，盡可能消除交通安全隱患。高清電子警察系統可以掌握道路上行駛車輛的各種必要信息，為實施“暢通工程、平安城市”建設計劃，為“科技強警”戰略服務。
系統建成后可達到以下目的：
有效檢測和記錄省道各路段違章的車輛；
及時通報路況、車流等相關交通信息；
及時矯正違法違章駕駛行為；
根本降低事故發生概率和公安干警勞動強度；
極大提高道路通過和利用能力以及交警工作效益效率；
努力強化智能交通、科技強警意識；
彰顯交警公正、標準執法形象；
協助相關單 位查究違法違章車輛 和人員，并為偵破刑 事案件提供相關證據；

3 系統設計原則和依據

建設以純視頻檢測、高清抓拍和車牌號自動識別為核心的智能電子警察系統。該系統的建成將實現對道路交通相關區域的實時監控，對違章行為、違反標志標線行為進行自動記錄取證，滿足交通管理人員對道路交通管理和監控的需求。
系統設計堅持“技術上先進性，使用上實用性，經濟上合理性”的原則。系統在具有綜合性、先進性、實用性、規范性、可靠性、開放性的同時，具有良好的升級、擴展能力。
1、綜合性：嚴格以系統工程學及其它先進理論指導設計，將卡口、車流量統計系統有機地結合在一起，使系統的各部分合理配置，充分發揮硬件設備和軟件功能的潛力，做到少投入、少安裝、高效率、高收益，最大限度地提高系統性能價格比。
2、先進性：在系統設計和設備選型方面，在考慮系統的實用性前提下，采用國際上先進的視頻圖像算法與數字通訊技術，確保系統技術上的領先地位，使系統具有完備的功能，并且易于升級換代，在保證其先進性的前提下具有較長的生命周期。
3、實用性：系統功能充分滿足用戶的實際需求，人機界面友好，易于使用、管理、維護和擴展。
4、可行性：系統設計、選材、選型符合國家和地方政府的法規政策，與用戶及上級管理部門的管理制度相適應，與用戶在經濟能力方面的實際情況相吻合。
5、可靠性：系統應采用高集成設備，采用自動監控和容錯等技術來保證可靠性，設計、設備選型、施工及調試等環節都將嚴格貫徹質量標準，確保系統能夠長期穩定、可靠安全地運行。
6、安全性：系統具有防病毒，防誤操作特性，有較強的抗干擾、抗靜電能力，同時提供數據備份、恢復功能。系統要提供用戶等級權限保護，有效排除人為因素的干擾。
7、標準性：系統設計時，所采用的技術手段遵循相關標準，要提供通用標準接口，系統網絡結構易于擴充，以適應今后的較大任務負載，使系統具有良好的互聯、互控及升級能力，遵循最新的國際標準、國家標準和行業標準，遵循開放的原則。
8、可擴展性：系統功能充分滿足實際需求，易于管理、維護、擴展。系統網絡結構易于擴充，以適應今后的較大任務負載；硬件平臺可升級，當需要時可以通過新的設備同原有設備一起工作以提高系統的處理能力，從而減少重復建設。
系統的建設必須遵循如下標準：
◆《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》(國務院2004年5月1日
施行)
◆《道路交通科技發展“九五”計劃和2010年規劃》
◆《公安交通指揮中心建設與發展的若干意見》
◆《全國城市實施道路暢通工程總體方案》
◆《民用閉路監視電視系統工程技術規范》(GB50198)
◆《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》（GB50619）
◆《道路交通標志和標線》（GB5768）
◆《卡口自動記錄系統通用技術條件》(GA/T496-2009)
◆《公路車輛智能監測記錄系統通用技術條件》（GA/T497-2009）
◆《安防視頻監控系統技術要求》（GA/T367）
◆《中華人民共和國公共安全行業標準》（GA38）
◆《計算機信息系統雷電電磁脈沖安全防護規范》（GA267）
◆《交通技術監控信息數據規范》（GA648）
◆《公路交通安全設施設計技術規范》（JTJ   074-2003）
◆《雷電電磁脈沖的防護》國際電工委員會  IEC1312-1～3
◆《機動車、駕駛員及違法管理等相關數據庫規范》
◆ISO/IEC15444:2000信息技術-JPEG2000圖像編碼系統(Information
technology--JPEG2000 image coding system)

4 系統總體結構設計

高清電子警察系統由前端自動取證系統、傳輸系統、后臺管理系統三部分組成。前端自動取證系統主要由高清 CCD 全景（兼特寫）攝像機、紅燈信號檢測設備、防護機箱等組成；傳輸系統主要是通訊設備（光纖收發器、光纖、E1 專網等）；后臺管理系統主要由后臺管理軟件、計算機查詢管理端、應用服務器、存儲設備、顯示設備及打印機等組成。結構圖如下圖所示：

1）前端部分
卡口電子警察前端部分，是指安裝在路段的設備統稱，是卡口違法抓拍系統的主體，實現了卡口違法行為的判別、圖片抓拍、號牌自動識別、視頻采集、速度檢測（超速報警）、數據壓縮、數據傳輸、設備管理、數據上傳等功能。
前端部分主要包括：安裝在立桿上的視頻采集前端、控制系統，嵌入式處理主機以及相關的外圍系統及設備。
視頻采集前端包括：高清一體化網絡攝像機（全景兼特寫）、補光燈、測光與補償控制模塊、視頻通信電纜等。
控制系統包括：嵌入式卡口處理主機、通訊模塊、電源模塊、接線接口、特制機箱等。
2）通信部分
通信部分的功能是：將前端部分收集的信息，包括車輛違法信息，流量信息等，通過特定的通信網絡，上傳到指揮中心（監控中心）的應用服務器系統。
系統支持各種有線（運營商專網、光纖等）、無線方式（微波、GPRS、CDMA1X等）的通信設備，根據具體的通信方式，選擇適合的終端接入設備。本系統數據為數字網絡信號，建議采用裸光纖，也可采用光纖專網。
3）后臺管理系統
后臺管理系統部分設立在交通指揮中心。后臺管理系統由硬件系統與軟件系統兩部分組成。

5 系統功能介紹

路段過車抓拍的車輛信息圖片分別存儲于嵌入式卡口處理主機，抓拍記錄存儲時間要大于30天但不限于30天，當存儲空間不足時系統自動覆蓋歷史資料。前端存儲信息可因工作需要從后臺管理終端進行提取。經過審核后的記錄存儲于中心圖片存儲服務器，存儲時間不少于2年。
整個系統流程如下：

設備狀態數據上傳、顯示
根據用戶設置，將系統狀態和配置信息經由通訊系統直接發送至指揮中心的數據庫中進行存檔、應用。包括系統設備的類別、位置、檢測的車道數、安裝方式等基本信息，以及設備工作狀態等，在有通訊的條件下，采用軟硬件結合方式，能自動監控系統的正常工作。同時采用定時報告和緊急報告兩種方式，向遠端指揮中心報告情況，使中心值班人員更方便、有效地監控系統正常運行。整個系統可在-20℃-60℃工作環境中，全天候24小時運行，并有良好的符合相應國家標準的防雷、防塵、防潮措施。
交通及違法數據上傳
根據用戶設置，將系統采集的交通數據存儲在前端嵌入式主機，并將數據信息實時上傳至支隊指揮中心進行存檔、應用；違法數據實時發送至交警部門違法數據庫。
違法數據信息包括：車輛經過的時間、地點、車道、車輛與道路環境全貌圖片（3張）、車牌特寫圖片、違法類型、紅燈點亮時間、車輛行駛速度、車牌號碼、車牌顏色等。
在路段本地，采用全硬件嵌入式結構，自動完成圖片采集、存儲、號牌識別，將識別結果實時上傳到中心數據庫，加快違法處罰系統的處理速度和處理能力。
卡口違法行為記錄功能
采用業界最先進的高清視頻流檢測技術，對所監控車道進行卡口檢測、抓拍、號牌識別、視頻測速（誤差不超過±10%），并進行記錄；
在夜間，采用智能頻閃燈作為抓拍的輔助光源，不僅可以將車輛大燈發出的強光進行壓制將車牌突出顯示也可使夜間抓拍的車牌號碼清晰可辨。
所拍圖片可清晰辨別紅燈信號、停車線、違法時間、違法地點、違法類型、紅燈點亮時間、車輛類型、車牌號碼、車牌顏色等內容；
圖片格式采用  JPEG  格式，JPEG  圖片編碼應符合ISO/IEC15444:2000  的要求。圖片具有防篡改功能。
記錄的原始圖片數量為三張，且每張圖片包含時間信息，至少應精確到  0.1s。
記錄的最終圖片，包含：時間、地點、方向和車道等信息。圖片清晰度能滿足人工對車輛號牌號碼認定的要求，且不出現因紅燈信號泛白、光暈等顏色失真而影響人工對紅燈信號的判斷。
全景圖片，在任何光線情況下，電子警察抓拍圖片的三要素：紅綠燈遠景、車輛、停車線清晰明顯，同時可以作為牌照特征圖片進行車牌號自動識別；
在路段本地，自動地在抓拍時同步進行車輛號牌識別，將識別結果實時上傳到指揮中心數據庫；
選用工業級CCD高清攝像機，清晰度高、照度低、穩定性好；公司自主開發的攝像機控制技術，使攝像機的抓拍能適應不同的天氣和光線環境影響，使系統能全天候的工作。
在行業標準標注的適用條件下，卡口捕獲率≥95%，機動車卡口記錄有效率≥90%，不會出現漏拍、誤拍、錯拍的現象，避免交通管理部門執法過程中出現爭議現象。
流量檢測/車輛監測和記錄（啟用卡口功能時）
在所監控方向的非紅燈相位期間，對所監控車道過往車輛進行檢測、抓拍、車牌識別、測速，并進行記錄。
采用高清視頻流檢測技術觸發攝像機對違章車輛進行抓拍并對在紅燈未亮起時通過停車線的車輛進行抓拍，同時還可對各路段各時段流量信息進行統計。
在路段本地，自動地在抓拍時同步進行車輛號牌識別，將識別結果實時上傳到指揮中心數據庫；
自動生成所監視車道的24小時車流量信息：包括流量、速度。將流量信息實時上傳到指揮中心數據庫。系統集成視頻交通信息檢測器的功能，在具有違法抓拍功能的同時，還可通過網絡向指揮中心提供實時交通信息如車速、車流量，占有率，交通密度等。
附帶視頻測速功能，可以作為路段平均測速統計的依據。
中心服務器系統可以根據各路段的流量信息自動彈出堵塞路段信息（可設定），方便交警及時出警疏導交通。
可以為后期與交通誘導屏控制系統、紅綠燈信號燈控制系統的聯動提供開發接口。
車輛逆向行駛捕獲功能
嵌入式主機可以對高清視頻流的每一幀進行分析并準確定位車牌在視頻中的位置，從而準確判斷車輛行駛軌跡，很容易判斷車輛是否逆向行駛，如果車輛逆向行駛，系統都可以有效記錄車輛違法過程，并對違法過程記錄3張全景（兼特寫）圖片。
在監控區域內對5km/h～150km/h行駛的車輛圖像捕獲率應達90%以上。
車輛圖像捕獲時不受雨、雪、霧等天氣、環境光和相臨車道通行車輛的影響而出現錯誤記錄。
號牌自動識別
在指揮中心，自動地將前端圖像采集系統發送回來的圖片信息進行車牌識別，將識別結果實時傳輸到指揮中心數據庫;
識別涵蓋所有牌照種類：其用于號牌識別的字符庫應齊全，即應能識別在我國道路上行駛的機動車號牌，包括02式個性化牌照（GA36.1-2001）、現用 92式牌照（GA36-92）、軍車牌照、外交使館牌照、警車牌照、武警車牌照、農用車牌照等；可識別的牌照顏色包括黑、藍、白、黃。
車輛號牌識別準確率較高，識別效果不能受牌照在車尾部位位置的限制。白天車輛號牌識別準確率應不小于  95%；夜間車輛號牌識別準確率應不小于90%。
統計查詢功能
每輛通過監測點的車輛，系統都會在數據庫中記錄下通過時間、號牌、車型、車類、車輛圖片等，根據這些信息可以很容易地查詢到車輛的信息。
系統軟件操作方便、數據搜索和瀏覽直觀，通過時間、車型、車速、地點、顏色等條件進行精確或模糊查詢。
系統軟件具備按時段、車型、車道、方向進行流量統計（包括流量圖、流量表、流量曲線圖），具備出具時報表、日報表、周報表、月報表、年報表等功能。
錄像查詢功能，可根據用戶設定的時間段查詢錄像（精確到分）。
聯網布控功能
前端主機中的數據庫實時與指揮中心保持同步，過往車輛中一旦有嫌疑車輛通過，即時報警，通知相關單位。為保證報警的有效性和有效率，嫌疑車輛號牌匹配數可根據需要進行設置。抓拍點主控機除了識別每一輛過往車輛，對卡口車輛到來時進行實時抓拍外，還可進行治安聯網實時布控。主控機內的專門的數據庫，同時可用于存儲交通違法行駛、盜搶、肇事、嫌疑等車輛數據，俗稱“黑名單”車輛數據庫。指揮中心數據管理系統，各子系統的嫌疑車輛數據庫均保持相同內容，由支隊指揮中心數據管理系統統一管理，包括添加、刪除、修改、接收布控請求等管理業務。
數據傳輸和遠程維護功能
能通過網絡實現數據傳輸、遠程訪問和遠程系統維護；
中心系統具備自動校時功能，自動對系統中各相關設備進行精確校時；
自動接收中心下發的黑名單數據，實現黑名單比對、報警；
與中心網絡中斷時，可脫機運行，實現黑名單比對、報警；
報警信息可自動向網絡內多個終端實時發送，可實現多種方式報警；
車輛黑名單布控及定向報警。
安全管理
高清電子警察系統具有設備的安全管理功能。對于系統進行相關的操作必須提供操作員的用戶名及密碼。經過合法驗證的用戶方能對設備進行操作。系統對操作員分成超級用戶、管理員、普通用戶3個級別。高級別用戶可以添加刪除低級別用戶。用戶個數最多可以設置16個。
日志管理
設備提供系統關鍵操作的日志記錄，方便用戶查詢。超級用戶可對日志進行刪除，可單獨刪除某條也可全部刪除。
其它功能
系統具有停電自恢復和遠程維護功能；
系統在外接電源和紅燈信號時，必須安裝漏電保護裝置，在前端設備發生故障時，不影響路段其他設備的正常運行；
系統軟件具備可擴展、可升級功能，且滿足與省平臺接口要求。

6 系統軟件架構及功能介紹

本系統主要分為純視頻高清電子警察數據采集端、中心服務器、客戶查詢端三個子系統，子系統通過局域網相連，中心服務器將數據上傳到公安內網的非現場執法平臺?？蚣軋D如下圖所示

高清電子警察數據采集端負責違法車輛抓拍、數據存儲和上傳等，具體功能如下：
1.數據上傳模塊。把抓拍的圖片和違法記錄信息通過網絡實時上傳到中心服務器。由于網絡不穩定性，要實時判斷網絡連接狀態，斷開網絡時自動重連，并支持斷點續傳。
2.系統設置模塊。該模塊負責采集端的全面參數設置，是核心部分，包括：存儲管理、通道管理、相機參數設置、識別參數設置、時間區域設置、視頻參數設置等。
a)存儲設置。設置本地存儲，包括：當前存儲目錄、本地可用磁盤、存儲天數、磁盤策略等?？梢赃x擇將數據上傳到中心服務器。
b)通道管理?？梢栽O置車道對應的相機編號、抓拍識別區域編號、紅燈
檢測器端口號，以及設置車道屬性，包括車道名，禁左、禁右等。
c)相機參數設置。設置相機參數。
d)抓拍識別參數設置。設置抓拍識別參數。
e)視頻測速中的桿距離、高度，像素點等必要參數設置。
3.數據查詢。查看抓拍主機上的違法數據，可以對數據進行編輯、打印、導出等操作。
4.磁盤管理。主要用于管理磁盤，使違法記錄有效和正確的存儲。磁盤監測程序可以對磁盤的使用狀況進行實時監測。程序中可設定記錄的保存天數，磁盤監護程序可以對超過保存天數的記錄及時刪除。程序中設定磁盤可用空間的最小值，當某個磁盤的可用空間小于設定的最小可用空間時，磁盤監測程序執行磁盤切換策略，尋找其他的可用磁盤，如果找到可用磁盤則進行切換；如果找不到可用磁盤，主程序先停止工作，然后執行自動覆蓋（自動覆蓋是每次刪除一定數目的最原始數據）或者提示用戶磁盤已滿請刪除舊記錄。直到磁盤滿足存儲要求時程序才開始工作。
 
 

中心服務器
1.主要用于集中存儲前端上傳的數據，并與非現場執法平臺對接，主要
包括：通信模塊、主機管理、存儲管理。
2.通信管理模塊。負責處理上傳數據，把圖片和記錄分別保存到磁盤和數據庫中。負責黑車牌庫和特殊車牌庫與前端的同步功能?？紤]網絡不穩定，如果網絡斷開時停止同步，嘗試網絡連接，重新連接上后繼續同步。將數據上傳到非現場執法平臺。
3.存儲管理。負責存儲圖片和記錄。記錄存儲到數據庫中，數據庫支持Oracle。
4.磁盤管理。實時管理文件存儲磁盤，支持文件手動刪除、自動刪除等策略。具體原理同采集端。
5.主機管理。對前端主機的維護，包括增加、刪除和修改主機信息。查看主機和相機的連接狀態。
 

 
客戶查詢端
客戶查詢端為人機交互的主界面，負責整個電子警察系統所有數據的管理，包括：違法數據、用戶數據、黑白車牌數據、操作日志數據等，是直接與用戶交互的系統。
1.數據管理模塊。主要實現對數據（圖片、記錄和錄像）的查詢、統計、導出和打印等功能，實時了解各個路段的違法車輛情況和車流情況。
2.數據查詢、編輯模塊?？梢愿鶕斎霔l件查詢違法車輛。輸入條件應包括時間段、路段名稱、違法類型、車牌號碼等?？梢跃庉嬡嚺菩畔?、違法類型等，用于更正車牌識別錯誤、違法類型不合實際等異常情況。
3.數據統計。支持根據時間段、地點、路段、違法類型等信息統計數據。
4.數據導出?？梢愿鶕樵兘Y果，導出記錄和圖片。
5.罰單打印。支持罰單打印功能，打印前可編輯某些數據項，如識別錯誤的車牌、違法類型等。
6.違法事件錄入。用戶可以將采集到的違法記錄直接錄入到系統里。
7.車牌管理。包括黑車牌管理和特殊車牌管理。支持黑車牌導入導出功能，黑車牌維護功能。特殊車牌維護功能。用戶可以自己定義黑車牌的類型，以及進行黑車牌的添加工作。
8.用戶管理。對系統用戶進行管理，可以設定相應用戶的權限、密碼等。
9.圖片防篡改。所有抓拍的圖片具有防篡改功能。