1 项目背景与分析

近年来，随着X市经济的不断发展，城市人口和机动车辆数量迅猛增长，城市道路交通的压力越来越大，路段交通事故时有发生，严重威胁人民群众的生命财产的安全，其中的重要原因之一就是机动车驾驶人在交警视线之外违法驾驶的情况非常普遍。单纯依靠人为管理，浪费人力资源，效果也不明显。道路交通违法自动记录处罚管理系统(也称“电子警察”系统)利用高科技手段，对在道路上发生的各种违法行为进行自动取证，结合处罚管理手段，提高交通管理水平。
本系统建设标准高、投资规模大，要发挥与之相匹配的投资效益，必须在“大公安”的思想指导下建设专业化的应用系统，满足公安各业务部门的实际需求，提供可供实战的应用功能，使之真正成为公安管理部门的有力武器。同时系统具有完善的运行管理功能保障，并能与其他系统进行数据共享。

2 项目建设目标

本次项目将采用纯视频检测（对高清视频进行检测）、高清摄像机抓拍方式在我县辖区省道的主要路段上安装电子警察系统，用来加大交通监控力度，遏制车辆超速违章行为，尽可能消除交通安全隐患。高清电子警察系统可以掌握道路上行驶车辆的各种必要信息，为实施“畅通工程、平安城市”建设计划，为“科技强警”战略服务。
系统建成后可达到以下目的：
有效检测和记录省道各路段违章的车辆；
及时通报路况、车流等相关交通信息；
及时矫正违法违章驾驶行为；
根本降低事故发生概率和公安干警劳动强度；
极大提高道路通过和利用能力以及交警工作效益效率；
努力强化智能交通、科技强警意识；
彰显交警公正、标准执法形象；
协助相关单 位查究违法违章车辆 和人员，并为侦破刑 事案件提供相关证据；

3 系统设计原则和依据

建设以纯视频检测、高清抓拍和车牌号自动识别为核心的智能电子警察系统。该系统的建成将实现对道路交通相关区域的实时监控，对违章行为、违反标志标线行为进行自动记录取证，满足交通管理人员对道路交通管理和监控的需求。
系统设计坚持“技术上先进性，使用上实用性，经济上合理性”的原则。系统在具有综合性、先进性、实用性、规范性、可靠性、开放性的同时，具有良好的升级、扩展能力。
1、综合性：严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，将卡口、车流量统计系统有机地结合在一起，使系统的各部分合理配置，充分发挥硬件设备和软件功能的潜力，做到少投入、少安装、高效率、高收益，最大限度地提高系统性能价格比。
2、先进性：在系统设计和设备选型方面，在考虑系统的实用性前提下，采用国际上先进的视频图像算法与数字通讯技术，确保系统技术上的领先地位，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。
3、实用性：系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护和扩展。
4、可行性：系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济能力方面的实际情况相吻合。
5、可靠性：系统应采用高集成设备，采用自动监控和容错等技术来保证可靠性，设计、设备选型、施工及调试等环节都将严格贯彻质量标准，确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。
6、安全性：系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复功能。系统要提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。
7、标准性：系统设计时，所采用的技术手段遵循相关标准，要提供通用标准接口，系统网络结构易于扩充，以适应今后的较大任务负载，使系统具有良好的互联、互控及升级能力，遵循最新的国际标准、国家标准和行业标准，遵循开放的原则。
8、可扩展性：系统功能充分满足实际需求，易于管理、维护、扩展。系统网络结构易于扩充，以适应今后的较大任务负载；硬件平台可升级，当需要时可以通过新的设备同原有设备一起工作以提高系统的处理能力，从而减少重复建设。
系统的建设必须遵循如下标准：
◆《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》(国务院2004年5月1日
施行)
◆《道路交通科技发展“九五”计划和2010年规划》
◆《公安交通指挥中心建设与发展的若干意见》
◆《全国城市实施道路畅通工程总体方案》
◆《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198)
◆《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50619）
◆《道路交通标志和标线》（GB5768）
◆《卡口自动记录系统通用技术条件》(GA/T496-2009)
◆《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）
◆《安防视频监控系统技术要求》（GA/T367）
◆《中华人民共和国公共安全行业标准》（GA38）
◆《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》（GA267）
◆《交通技术监控信息数据规范》（GA648）
◆《公路交通安全设施设计技术规范》（JTJ   074-2003）
◆《雷电电磁脉冲的防护》国际电工委员会  IEC1312-1～3
◆《机动车、驾驶员及违法管理等相关数据库规范》
◆ISO/IEC15444:2000信息技术-JPEG2000图像编码系统(Information
technology--JPEG2000 image coding system)

4 系统总体结构设计

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、红灯信号检测设备、防护机箱等组成；传输系统主要是通讯设备（光纤收发器、光纤、E1 专网等）；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。结构图如下图所示：

1）前端部分
卡口电子警察前端部分，是指安装在路段的设备统称，是卡口违法抓拍系统的主体，实现了卡口违法行为的判别、图片抓拍、号牌自动识别、视频采集、速度检测（超速报警）、数据压缩、数据传输、设备管理、数据上传等功能。
前端部分主要包括：安装在立杆上的视频采集前端、控制系统，嵌入式处理主机以及相关的外围系统及设备。
视频采集前端包括：高清一体化网络摄像机（全景兼特写）、补光灯、测光与补偿控制模块、视频通信电缆等。
控制系统包括：嵌入式卡口处理主机、通讯模块、电源模块、接线接口、特制机箱等。
2）通信部分
通信部分的功能是：将前端部分收集的信息，包括车辆违法信息，流量信息等，通过特定的通信网络，上传到指挥中心（监控中心）的应用服务器系统。
系统支持各种有线（运营商专网、光纤等）、无线方式（微波、GPRS、CDMA1X等）的通信设备，根据具体的通信方式，选择适合的终端接入设备。本系统数据为数字网络信号，建议采用裸光纤，也可采用光纤专网。
3）后台管理系统
后台管理系统部分设立在交通指挥中心。后台管理系统由硬件系统与软件系统两部分组成。

5 系统功能介绍

路段过车抓拍的车辆信息图片分别存储于嵌入式卡口处理主机，抓拍记录存储时间要大于30天但不限于30天，当存储空间不足时系统自动覆盖历史资料。前端存储信息可因工作需要从后台管理终端进行提取。经过审核后的记录存储于中心图片存储服务器，存储时间不少于2年。
整个系统流程如下：

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，在有通讯的条件下，采用软硬件结合方式，能自动监控系统的正常工作。同时采用定时报告和紧急报告两种方式，向远端指挥中心报告情况，使中心值班人员更方便、有效地监控系统正常运行。整个系统可在-20℃-60℃工作环境中，全天候24小时运行，并有良好的符合相应国家标准的防雷、防尘、防潮措施。
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存储在前端嵌入式主机，并将数据信息实时上传至支队指挥中心进行存档、应用；违法数据实时发送至交警部门违法数据库。
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（3张）、车牌特写图片、违法类型、红灯点亮时间、车辆行驶速度、车牌号码、车牌颜色等。
在路段本地，采用全硬件嵌入式结构，自动完成图片采集、存储、号牌识别，将识别结果实时上传到中心数据库，加快违法处罚系统的处理速度和处理能力。
卡口违法行为记录功能
采用业界最先进的高清视频流检测技术，对所监控车道进行卡口检测、抓拍、号牌识别、视频测速（误差不超过±10%），并进行记录；
在夜间，采用智能频闪灯作为抓拍的辅助光源，不仅可以将车辆大灯发出的强光进行压制将车牌突出显示也可使夜间抓拍的车牌号码清晰可辨。
所拍图片可清晰辨别红灯信号、停车线、违法时间、违法地点、违法类型、红灯点亮时间、车辆类型、车牌号码、车牌颜色等内容；
图片格式采用  JPEG  格式，JPEG  图片编码应符合ISO/IEC15444:2000  的要求。图片具有防篡改功能。
记录的原始图片数量为三张，且每张图片包含时间信息，至少应精确到  0.1s。
记录的最终图片，包含：时间、地点、方向和车道等信息。图片清晰度能满足人工对车辆号牌号码认定的要求，且不出现因红灯信号泛白、光晕等颜色失真而影响人工对红灯信号的判断。
全景图片，在任何光线情况下，电子警察抓拍图片的三要素：红绿灯远景、车辆、停车线清晰明显，同时可以作为牌照特征图片进行车牌号自动识别；
在路段本地，自动地在抓拍时同步进行车辆号牌识别，将识别结果实时上传到指挥中心数据库；
选用工业级CCD高清摄像机，清晰度高、照度低、稳定性好；公司自主开发的摄像机控制技术，使摄像机的抓拍能适应不同的天气和光线环境影响，使系统能全天候的工作。
在行业标准标注的适用条件下，卡口捕获率≥95%，机动车卡口记录有效率≥90%，不会出现漏拍、误拍、错拍的现象，避免交通管理部门执法过程中出现争议现象。
流量检测/车辆监测和记录（启用卡口功能时）
在所监控方向的非红灯相位期间，对所监控车道过往车辆进行检测、抓拍、车牌识别、测速，并进行记录。
采用高清视频流检测技术触发摄像机对违章车辆进行抓拍并对在红灯未亮起时通过停车线的车辆进行抓拍，同时还可对各路段各时段流量信息进行统计。
在路段本地，自动地在抓拍时同步进行车辆号牌识别，将识别结果实时上传到指挥中心数据库；
自动生成所监视车道的24小时车流量信息：包括流量、速度。将流量信息实时上传到指挥中心数据库。系统集成视频交通信息检测器的功能，在具有违法抓拍功能的同时，还可通过网络向指挥中心提供实时交通信息如车速、车流量，占有率，交通密度等。
附带视频测速功能，可以作为路段平均测速统计的依据。
中心服务器系统可以根据各路段的流量信息自动弹出堵塞路段信息（可设定），方便交警及时出警疏导交通。
可以为后期与交通诱导屏控制系统、红绿灯信号灯控制系统的联动提供开发接口。
车辆逆向行驶捕获功能
嵌入式主机可以对高清视频流的每一帧进行分析并准确定位车牌在视频中的位置，从而准确判断车辆行驶轨迹，很容易判断车辆是否逆向行驶，如果车辆逆向行驶，系统都可以有效记录车辆违法过程，并对违法过程记录3张全景（兼特写）图片。
在监控区域内对5km/h～150km/h行驶的车辆图像捕获率应达90%以上。
车辆图像捕获时不受雨、雪、雾等天气、环境光和相临车道通行车辆的影响而出现错误记录。
号牌自动识别
在指挥中心，自动地将前端图像采集系统发送回来的图片信息进行车牌识别，将识别结果实时传输到指挥中心数据库;
识别涵盖所有牌照种类：其用于号牌识别的字符库应齐全，即应能识别在我国道路上行驶的机动车号牌，包括02式个性化牌照（GA36.1-2001）、现用 92式牌照（GA36-92）、军车牌照、外交使馆牌照、警车牌照、武警车牌照、农用车牌照等；可识别的牌照颜色包括黑、蓝、白、黄。
车辆号牌识别准确率较高，识别效果不能受牌照在车尾部位位置的限制。白天车辆号牌识别准确率应不小于  95%；夜间车辆号牌识别准确率应不小于90%。
统计查询功能
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。
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。
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）。
联网布控功能
前端主机中的数据库实时与指挥中心保持同步，过往车辆中一旦有嫌疑车辆通过，即时报警，通知相关单位。为保证报警的有效性和有效率，嫌疑车辆号牌匹配数可根据需要进行设置。抓拍点主控机除了识别每一辆过往车辆，对卡口车辆到来时进行实时抓拍外，还可进行治安联网实时布控。主控机内的专门的数据库，同时可用于存储交通违法行驶、盗抢、肇事、嫌疑等车辆数据，俗称“黑名单”车辆数据库。指挥中心数据管理系统，各子系统的嫌疑车辆数据库均保持相同内容，由支队指挥中心数据管理系统统一管理，包括添加、删除、修改、接收布控请求等管理业务。
数据传输和远程维护功能
能通过网络实现数据传输、远程访问和远程系统维护；
中心系统具备自动校时功能，自动对系统中各相关设备进行精确校时；
自动接收中心下发的黑名单数据，实现黑名单比对、报警；
与中心网络中断时，可脱机运行，实现黑名单比对、报警；
报警信息可自动向网络内多个终端实时发送，可实现多种方式报警；
车辆黑名单布控及定向报警。
安全管理
高清电子警察系统具有设备的安全管理功能。对于系统进行相关的操作必须提供操作员的用户名及密码。经过合法验证的用户方能对设备进行操作。系统对操作员分成超级用户、管理员、普通用户3个级别。高级别用户可以添加删除低级别用户。用户个数最多可以设置16个。
日志管理
设备提供系统关键操作的日志记录，方便用户查询。超级用户可对日志进行删除，可单独删除某条也可全部删除。
其它功能
系统具有停电自恢复和远程维护功能；
系统在外接电源和红灯信号时，必须安装漏电保护装置，在前端设备发生故障时，不影响路段其他设备的正常运行；
系统软件具备可扩展、可升级功能，且满足与省平台接口要求。

6 系统软件架构及功能介绍

本系统主要分为纯视频高清电子警察数据采集端、中心服务器、客户查询端三个子系统，子系统通过局域网相连，中心服务器将数据上传到公安内网的非现场执法平台。框架图如下图所示

高清电子警察数据采集端负责违法车辆抓拍、数据存储和上传等，具体功能如下：
1.数据上传模块。把抓拍的图片和违法记录信息通过网络实时上传到中心服务器。由于网络不稳定性，要实时判断网络连接状态，断开网络时自动重连，并支持断点续传。
2.系统设置模块。该模块负责采集端的全面参数设置，是核心部分，包括：存储管理、通道管理、相机参数设置、识别参数设置、时间区域设置、视频参数设置等。
a)存储设置。设置本地存储，包括：当前存储目录、本地可用磁盘、存储天数、磁盘策略等。可以选择将数据上传到中心服务器。
b)通道管理。可以设置车道对应的相机编号、抓拍识别区域编号、红灯
检测器端口号，以及设置车道属性，包括车道名，禁左、禁右等。
c)相机参数设置。设置相机参数。
d)抓拍识别参数设置。设置抓拍识别参数。
e)视频测速中的杆距离、高度，像素点等必要参数设置。
3.数据查询。查看抓拍主机上的违法数据，可以对数据进行编辑、打印、导出等操作。
4.磁盘管理。主要用于管理磁盘，使违法记录有效和正确的存储。磁盘监测程序可以对磁盘的使用状况进行实时监测。程序中可设定记录的保存天数，磁盘监护程序可以对超过保存天数的记录及时删除。程序中设定磁盘可用空间的最小值，当某个磁盘的可用空间小于设定的最小可用空间时，磁盘监测程序执行磁盘切换策略，寻找其他的可用磁盘，如果找到可用磁盘则进行切换；如果找不到可用磁盘，主程序先停止工作，然后执行自动覆盖（自动覆盖是每次删除一定数目的最原始数据）或者提示用户磁盘已满请删除旧记录。直到磁盘满足存储要求时程序才开始工作。
 
 

中心服务器
1.主要用于集中存储前端上传的数据，并与非现场执法平台对接，主要
包括：通信模块、主机管理、存储管理。
2.通信管理模块。负责处理上传数据，把图片和记录分别保存到磁盘和数据库中。负责黑车牌库和特殊车牌库与前端的同步功能。考虑网络不稳定，如果网络断开时停止同步，尝试网络连接，重新连接上后继续同步。将数据上传到非现场执法平台。
3.存储管理。负责存储图片和记录。记录存储到数据库中，数据库支持Oracle。
4.磁盘管理。实时管理文件存储磁盘，支持文件手动删除、自动删除等策略。具体原理同采集端。
5.主机管理。对前端主机的维护，包括增加、删除和修改主机信息。查看主机和相机的连接状态。
 

 
客户查询端
客户查询端为人机交互的主界面，负责整个电子警察系统所有数据的管理，包括：违法数据、用户数据、黑白车牌数据、操作日志数据等，是直接与用户交互的系统。
1.数据管理模块。主要实现对数据（图片、记录和录像）的查询、统计、导出和打印等功能，实时了解各个路段的违法车辆情况和车流情况。
2.数据查询、编辑模块。可以根据输入条件查询违法车辆。输入条件应包括时间段、路段名称、违法类型、车牌号码等。可以编辑车牌信息、违法类型等，用于更正车牌识别错误、违法类型不合实际等异常情况。
3.数据统计。支持根据时间段、地点、路段、违法类型等信息统计数据。
4.数据导出。可以根据查询结果，导出记录和图片。
5.罚单打印。支持罚单打印功能，打印前可编辑某些数据项，如识别错误的车牌、违法类型等。
6.违法事件录入。用户可以将采集到的违法记录直接录入到系统里。
7.车牌管理。包括黑车牌管理和特殊车牌管理。支持黑车牌导入导出功能，黑车牌维护功能。特殊车牌维护功能。用户可以自己定义黑车牌的类型，以及进行黑车牌的添加工作。
8.用户管理。对系统用户进行管理，可以设定相应用户的权限、密码等。
9.图片防篡改。所有抓拍的图片具有防篡改功能。