智能交通监控应用分析

　　天津天地伟业数码科技有限公司
　　

        随着我国经济的发展，车辆保有量及交通出行猛增，事故、违章逃逸、机动车盗抢、以机动车为工具流窜作案的快速侦破查处，成了我国公安管理部门的一大难题。全面实行对城市主要出入口及关键道路、交叉口的连续监控，是解决这一难题、打击犯罪行之有效的方法。卡口测速及电子警察抓拍系统通过前端设备对公路的主要监控卡点及十字路口进行全天候24小时监视，通过摄像方式自动记录经过车辆的特征，计算机根据所摄图像进行实时车辆牌照自动识别，为侦破肇事逃逸案件和治安、刑事案件提供线索，对超速等违章行为进行抓拍报警，以有效遏制道路交通违章现象，消除事故隐患，具有可靠性高，实用性强，安装和使用方便等特点，可以为用户提高工作效率，改善管理效果，增加经济效益，提供满意的解决方案。如今，越来越多的平安城市监控均开始应用智能交通监控系统。

　　本文从天津天地伟业数码科技有限公司的成功案例--江苏省如皋市平安城市的智能交通监控系统着手，对智能交通监控工程案例进行应用分析。

　　一、如皋平安城市项目简介

　　如皋平安城市监控建设项目2009年初开始启动，天地伟业在2009年10月8日成功中标，产品设备总金额为1488万余元。其中道路卡口及电子警察共64个路口，均采用200万像素高清摄像机，进行道路卡口抓拍测速、车辆闯红灯抓拍等，为如皋市公安局、交警队提供了强有力的技术支持。

　　二、如皋市技防工程系统总体结构

　　如皋市技防工程是一个覆盖整个城市的集成式、多功能、综合性大型监控报警系统，根据如皋市市区社会治安动态监控系统的具体情况，智能交通监控系统部分包含两部分，卡口监控系统及电子警察抓拍监控系统，系统前端设备通过广电的EPON光网在公安监控专网网络传输，在监控中心进行实时查询和显示。

　　（1）智能交通卡口

　　如皋平安城市卡口监控系统由三部分构成，包括前端部分、通信部分和中心部分，如上图所示，前端抓拍系统采用地感线圈触发技术，由高清晰工业级CCD百万像素网络摄像机独立完成所有过往车辆抓拍及LED频闪补光灯的触发，并将抓拍的图片传输至嵌入式车牌识别仪对车辆号牌进行识别，嵌入式车牌识别仪将最终抓拍记录传输至指挥中心的数据库服务器，所有的路口抓拍记录由中心服务器统一管理，各管理工作站可以对各路口抓拍记录进行实时查询管理。

　　（2）电子警察

　　如上图所示，如皋高清电子警察系统由前端自动取证系统、传输系统、后台管理系统三部分组成。前端自动取证系统主要由高清CCD全景（兼特写）摄像机、防护罩、红灯信号检测设备、线圈智能检测设备、防护机箱等组成；传输系统主要是通讯设备（视频光端机、光纤等）；后台管理系统主要由后台管理软件、计算机查询管理端、应用服务器、存储设备、显示设备及打印机等组成。

　　 按照项目的需求，在定点的路口安装电子警察摄像设备、智能信号检测设备（检测红绿灯信号、地感线圈）、立杆、防护箱等。设备通过通讯设备与交警指挥中心实时通讯，将系统采集的交通数据存储在指挥中心，并将数据信息进行存档、应用；违法数据实时发送至交警部门违法数据库。数据信息与现有的电子警察系统相兼容，本系统所有违法数据最终均传入支队违法数据库，违法数据的库表结构采用业主规定的数据结构，违法数据的后处理采用一期建设的非现场处理系统。同时系统保存现场连续视频录像信息，可以在控制管理中心查阅路口实时交通状况和历史交通状况，在中心需配置数据库服务器、通讯服务器、WEB服务器和终端计算机，中心设备通过交换机与路口设备组成局域网。

　　监控路口示意图

　　三、监控系统功能和特点

　　如皋平安城市智能交通监控系统主要用于违章违法车辆的抓拍与处理。其主要的系统功能和特点为：

　　系统功能：

　　（1）设备状态数据上传、显示

　　根据用户设置，将系统状态和配置信息经由通讯系统直接发送至指挥中心的数据库中进行存档、应用。包括系统设备的类别、位置、检测的车道数、安装方式等基本信息，以及设备工作状态等。

　　（2）交通及违法数据上传

　　根据用户设置，将系统采集的交通数据、违法信息经由通讯系统直接发送至指挥中心的数据库中进行存档、应用。

　　违法数据信息包括：车辆经过的时间、地点、车道、车辆与道路环境全貌图片兼车牌特写图片（高清摄像机抓拍）、违法类型、车辆行驶速度、车牌号码（经嵌入式车牌识别仪自动识别）、车牌颜色等。

　　在本地，前端设备自动地在抓拍时同步进行车辆号牌识别，将识别结果记录到本地，并上传到控制中心数据库、无需在中心进行识别，加快违法处罚系统的处理速度和处理能力。

　　（3）流量检测/车辆监测和记录

　　线圈检测方式，对所监控车道的所有经过车辆进行车辆检测、抓拍、号牌识别，并进行记录；

　　夜间采用LED频闪灯对高清摄像机进行补光，设计有专用光线检测、调节模块，可以根据拍摄图像中车辆特征的效果自动调整快门速度和曝光强度，抓拍效果清晰；

　　自动抓拍过往车辆/超速违法车辆图片。所拍图片可清晰辨别车辆类型、车牌号码、车牌颜色等内容；

　　提供一张高清晰图片作为全景（兼特写）图片。提供的图片可以叠加违法车辆的违法细节信息（如时间和日期、地点、速度等信息）；

　　在任何光线情况下，卡口抓拍图片的要素远景、车辆、号牌清晰明显；

　　在本地，自动地在抓拍时同步进行车辆号牌识别，将识别结果记录到本地并上传到控制中心数据库；

　　自动生成所监视车道的24小时车流量信息：包括流量、速度。将流量信息记录到本地，并上传到控制中心数据库；

　　可以处理每小时车道流量在10000辆（每秒3辆车）以上的极端情况；

　　本地存储信息自动循环更新。

　　（4）号牌自动识别

　　在本地，自动地在车辆抓拍的同时，同步进行车牌识别，将识别结果记录到本地，并上传到控制中心数据库;

　　系统具备字符自学习功能，并能对2002式个性化新车牌进行自动识别；具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌计算机自动识别能力，识别符合“GA36-92”（92式牌照）和“GA36.1-2001”（02式牌照）标准的民用车牌照和97式、04式新军车牌照与07式新武警车牌照的汉字、字母、数字、颜色等信息。所能识别的字符包括:

　　①“0-9”十个阿拉伯数字；

　　②“A-Z”二十六个英文字母；

　　③省市区汉字简称(京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、使、临、台) ；

　　④军用车牌汉字(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥) ；

　　⑤号牌分类用汉字(警、学、领、试、挂、境、港、澳、拖、农) ；

　　⑥武警车牌字(“WJ、0-9 、消、边、水、警、电、林、通”) 。

　　系统应能区分大小两种车型并能按照我国车牌设计规则，识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色颜色。

　　（5）查询统计

　　每辆通过监测点的车辆，系统都会在数据库中记录下通过时间、号牌、车型、车类、车辆图片等，根据这些信息可以很容易地查询到车辆的信息。

　　系统软件操作方便、数据搜索和浏览直观，通过时间、车型、车速、地点、颜色等条件进行精确或模糊查询。

　　录像查询功能，可根据用户设定的时间段查询录像（精确到分）。

　　（6）流量分析

　　系统软件具备按时段、车型、车道、方向进行流量统计（包括流量图、流量表、流量曲线图），具备出具时报表、日报表、周报表、月报表、年报表等功能。

　　中心软件能够对原始流量数据（分钟流量）进行计算分析，生成各种统计、分析数据报表：

　　统计数据包括5分钟、15分钟、30分钟、60分钟、高峰小时、全天24小时、任意小时、周、日、月报表；

　　也可以根据用户需求，定制相关的报表功能。

　　（7）其他功能

　　信息共享：将违法信息传送到交警支队内部网；

　　采用先进的检测线圈技术，实现车辆识别、测速和触发，

　　硬件采用嵌入式、模块化设计，以硬件方式保障了系统具有高可靠性和超强的功能；

　　具有系统检测功能，便于安装调试和故障查找；主机连续24小时不间断工作，并且程序能够自动运行。一旦断电停机，来电后路口主机能自动复位运行执行程序，确保系统的长期有效运行。

　　同时具有一专多能的功能，在实现超速违法抓拍的同时，还可实现“逆行违法抓拍、卡口监测、流量数据统计”的功能。

　　 性能特点：

　　捕捉率：白天≥99%，夜间≥99%

　　车牌识别正确率：白天≥95%；夜间≥90%

　　识别速度：< 0.3秒（从捕捉到车辆至输出号牌识别结果）

　　车辆唯一性99.9％

　　测速速度：< 0.3秒（从捕捉到车辆至输出速度结果）

　　适应车速范围：当车速在〈100km/h，测速误差应在-4km至0km，当车速大于等于100 km/h时，测速误差应在-4%至0%。

　　JEPG存储数据格式，高清单幅分辨率1600*1200，压缩比可调10％～100％；

　　四、监控系统平台软件

　　如皋市智能交通综合管理平台是在综合运用当代计算机、信号控制、通信、数字视频等高新技术的基础上，以XML作为信息交换的标准，管理服务器使用Linux嵌入式操作系统和基于J2EE体系的B/S架构，具有可扩展、可移植、可伸缩、易维护的优点。WEB服务器支持Web Sphere、Web logic、Tomcat, 可靠性高、支持大流量的客户端访问。该平台集电子警察、卡口设备管理数据采集、违法数据业务处理流程、视频监控系统三者于一体，实战性强，贴近公安交警的业务处理流程。同时，在使用上采用了实时语音报警、图片查询动态缩放等功能。通过应用该智能交通综合管理平台，使新型的公安交通指挥中心具有快速准确的交通信息采集、处理、决策、指挥调度能力，解决了交管部门业务系统繁多，系统之间的数据交换复杂繁琐，从而导致众多的“信息孤岛”的问题。同时，该平台采用了开放体系结构，为将来功能的进一步扩展打下了良好的基础。

　　特色功能：

　　（1）统一的集成平台

　　将电子警察、移动电子警察、公路车辆监测记录系统、道路监控系统集成到一个统一的平台，统一界面、统一数据结构、集中存储。实现网络化管理、信息共享，充分提升各子系统的效率，增强了交通指挥调度的快速反应能力、强化路面调控能力，并为实现各类资源的共享打下良好的基础。系统支持基于权限的安全访问机制，通过统一的角色和权限管理，使得分层化管理和集成化管理可以有效结合起来，安全性能得到保证。

　　（2）J2EE三层架构

　　J2EE提供了一个企业级的计算模型和运行环境，用于开发和部署多层体系结构的应用,它通过提供企业级组织计算环境所必需的各种服务，使得部署在J2EE平台上的多层应用可以实现高可用性、安全性、可扩展性和可靠性。采用B/S方式，统一的用户授权和网络验证，操作使用简便。

　　（3）知识工程方法的应用

　　以知识工程方法 （Knowledge Engineering Approach）理论为指导，使得系统能够处理对特定知识领域的信息抽取问题，通过对全国公安交通管理信息数据库进行Web析取，建立统一的数据库，对各类数据进行统一储存，统一管理，统一发布，提供统一的数据平台；

　　（4）广泛的兼容性

　　可以与机动车管理系统、驾驶员管理系统、交通违法管理系统无缝对接；

　　可以与视频监控系统联动，在系统中直接调用相关视频；

　　符合行业标准，通过XML作为数据中介，实现了异构数据的集成和交换，将数据提供给第三方发布平台（如报纸、电台、声讯电话等媒体）发布。

　　兼容不同厂商的电子警察设备。中心管理平台与前端控制设备是松散耦合的关系，前端控制设备可能来自不同的厂家、不同的产品，但是通过建立一套统一的、可扩展的消息体系之后，可将不同厂商生成的设备集成到一个统一平台，具有灵活的适应性和强大的兼容性。

　　（5）优秀的软件环境

　　 管理服务器使用Linux嵌入式系统，该系统源码开放、系统稳定、抗病毒、内核精干、效率高，

　　不易受到网络攻击，所以能够确保管理服务器运行的稳定性和安全性。而数据库服务器采用Oracle数据库，它具有数据存储量大，易用性和扩展性好，数据安全性和稳定性高等特点。

　　（6）开放的扩展性

　　由于系统采用开放体系架构，并提供开放的接口协议，支持将来其他的扩充系统接入（如交通信号控制、GPS定位、接处警系统等）。

　　（7）深层数据挖掘分析

　　充分利用所有卡口采集的车辆信息，对这些信息进行分析研判，从而为各部门提供决策支持和破案线索。

　　数据碰撞分析：将采集的车辆信息自动与被盗抢机动车信息库、在逃人员信息库、人口信息库、涉毒人员数据库、被盗物品数据库、机动车和驾驶人信息库、交通违法信息库等数据进行碰撞，自动检测出被盗抢车辆和违法车辆，并即时向省市级治安卡口、城市出入口警务查报站实时发布查缉堵控指令。

　　车辆轨迹分析：分析特定车辆在一段时间内的经过个卡口行车轨迹，选择并关注正确记录重现该车辆的行车轨迹和线路。

　　（8）报警管理

　　平台支持三级联网架构，支持违章数据的自动同步功能，可以通过省直接对市以及市下设的县进行布控，下级的违章信息可以实时上传到上级平台。自动将识别车辆号牌与布控车辆数据库的黑名单进行匹配比对,发现可疑车辆时，实时报警提示；当报警发生时，自动将报警信息上传给指挥中心，同时以语音报号、图形及文字的方式提示中心值班人员，直到人员干预解除报警，所有报警信息同时生成日志记录到数据库中，方便查询和检索。业务处理过程中，具备违法图片局部自动放大功能，方便操作人员使用，减轻违法处理工作量。

　　（9）信息加密

　　每幅机动车交通安全违法行为图片包含管辖区域内的上一级公安部门认定的原始防伪信息，如图片加密、水印等技术，防止原始图片在传输、存贮和校对过程中被人为篡改。

　　（10）工作人员业务统计

　　系统能够对数据录入员、违章处理人员的工作量进行统计，从而为强化对业务操作员的管理提供了数字依据。

　　（11）GIS系统的应用

　　通过电子地图技术对设备进行管理，操作界面直观方便，能从广泛意义上来实现对前端设备的信息管理、了解设备实时运行状态、对指定设备进行参数配置等一系列的功能，可操作性强，,便于灵活地调度和跟踪，处理报警信息等。

　　五、项目效果

　　本项目于2009年12月开始施工建设，已全部建设完成。在此项目中，天地伟业作为产品厂家，从如皋市公安局的实际需求出发，成功建设了如皋市内的各大路口、主要路口、街区等监控前端设备，卡口测速及闯红灯抓拍系统确保了整个城市智能交通全方位监控，在产品选型中，应用了高清球作为视频全景监控，200万像素的高清摄像机进行卡口及闯红灯抓拍，高清化的智能监控系统配置，既满足了整个系统的需求功能，同时也走在了安防监控行业的前列，树立了高清智能监控系统的典型，也成为了江苏其他地区学习和考察的示范。

　　本项目工程商负责人表示，天地伟业智能交通高清产品各项指标能够达到如皋平安城市技术要求，设备调试简单、系统运行稳定，在工程进展中节省了较多时间。中心平台软人性化设计，便于人员操作和管理，同时二次开发容易，定制功能方便。

　　如皋市公安局相关负责人表示，天地伟业整套智能交通卡口及电子警察系统的成功应用，有效解决了以往的需要大量警务人员的巡视问题，规范了违章车辆查处管理及处罚制度。通过近几个月的运用，高清抓拍摄像机抓拍图片清晰，车牌号及闯红灯识别准确，监控了较多的违规车辆，可以做到自动识别，快速处理、报警，为及时快速侦破违章行驶案件提供强有力的技术手段。通过对违法车辆司机的批评教育和相应处罚，有效的减少了违规违法车辆事件的发生，交通行驶环境质量不断提升。

　　天地伟业公司在如皋平安城市高清智能交通监控项目目前应用的基础上，做好售后服务保障工作，同时也注重新产品的研发与应用，满足后期智能交通道路监控需求。

　　六、结束语

　　天地伟业高清晰智能交通监控设备为如皋平安城市建设打造了安全护盾。随着信息技术的不断提高与发展，高清晰智能监控系统在各大城市智能交通卡口及电子警察项目中也会得到广泛的应用与发展，同时也在不断创新和完善。随着智能交通行业对视频监控需求的不断增加，天地伟业会始终坚持行业化发展方向，做“技术领先型”企业，为客户提供全方位的技术方案和一流品质的服务，努力为我国的智能交通平安建设做出更多的贡献。