市际智能卡口拦截与处理系统的软硬件设计

文/吴天飞

（诸暨市广播电视台网络中心 浙江省诸暨市 311800）

随着社会经济的飞速发展，汽车逐渐成为居民的日常出行工具，机动车拥有量迅速增长，与此同时，涉车案件比例逐年增加，大大增加了公安破案的难度。高清智能卡口系统能够对公路上监控区域内通行的车辆进行实时监视、抓拍、识别、报警、记录和管理，从而为公安部门有效打击各类机动车犯罪、缉查交通肇事逃逸案件、分析交通状况、加强社会治安管理等提供有效的技术支持。市际卡口的主要作用是交警部门对行驶在市际主要交通干道的车辆进行现场拦截执法，执法的对象是列入公安部门布控名单的可疑车辆和交通违章车辆，市际卡口在传统视频监控模式的基础上增加机动车抓拍、号牌识别、布控等功能，解决了传统的视频监控模式海量视频录像堆砌在中心，需要大量人力投入进行人工查车的问题；同时配合平台实现布控报警，让新一代监控相机实现从事后查证到主动视频防控的质的飞跃。

1 系统组成及原理

1.1 系统组成

根据建设标准要求，一套卡口智能监控系统由2个卡口系统、1套拦截点智能系统、1套拦截点视频监控系统及1套机房动力设备和环境测控系统构成。卡口系统包括车辆抓拍系统和全景监控系统，拦截点智能系统包括中心平台系统、执法岗亭终端系统及现场LED显示屏和广播系统。

系统结构示意图如图1。

1.2 系统工作原理

智能卡口系统主要利用先进科学的高清摄像设备、号牌识别技术以及图像处理技术等实时记录被监控路面的所有机动车辆。系统在自动识别车牌的过程中会先进预存连接车辆管理数据库，让交通管理者能够及时了解到相应车辆的车型、颜色以及车牌号等参数内容，从而对当前车辆的身份进行判断。首先车辆的检测模块会全时不间断的对车辆进行检测，检测是否有物体通过以及通过的物体是否具有车辆特征，如果通过的物体不是车辆则会继续对通过的物体进行检测，如果通过物体为车辆，则应该检测车辆是否存在超速等违法行为，如果检测结果为是，则应该将其标记为违法数据并抓拍两种不同位移的高清图片，并对号牌以及颜色进行识别，如果结果为否则将其标记为卡口数据，抓拍一张车辆高清图片，并对其号牌和颜色进行识别，然后再了解该车辆的数据是否处于黑名单中，如果结果为是，则需要进行报警输出，如果结果为否，则需要将拍摄的高清图片进行压缩之后记录到系统的储存系统当中。

2 卡口系统设计

2.1 硬件设计

高清智能卡口系统主要由高清抓拍单元、全景监视单元、网络传输单元、中心管理单元组成。考虑到户外应用环境恶劣，本系统采用轻量化前端配置，无须安装工控机，即中心管理单元由高清抓拍单元实现，系统主要功能全部集成在摄像机控制主板内，由嵌入式系统完成。大大提高了系统的实时性、稳定性以及可靠性。

一个高清抓拍单元包括一台CCD高清抓拍、车牌识别一体机，监控一个车道，每个车道三个感应线圈，1台4通道车辆检测仪，1台闪光灯。

图1

2.2 软件设计

高清抓拍单元主要完成卡口系统车辆检测并及时抓拍，对获取的信息进行预处理。

2.2.1 图片抓拍

利用一体化高清网络摄像机连续抓拍三张高清图片组成一份违法记录，每张图片均包含清晰可辨的车辆信息、车牌信息、车辆行驶行为和前排司乘人员特征。

2.2.2 图片分析

高清抓拍单元对抓拍的图片进行分析，提取车辆特征，车牌截图，实现对车牌、车辆颜色、车辆类型的自动判别，并按照标准格式将抓拍照片、车牌截图、车辆信息发送至交警平台。

2.2.3 车辆检测

利用车检器实时检测过往车辆，包括车辆通行车速、是否逆行等，并将检测结果发送给摄像机。

2.2.4 辅助监视

全景高清摄像机用于卡口抓拍系统的辅助监视，利用全景高清摄像机具备监控范围广，图像清晰度高的特点，摄录道路车辆及行人通行状况，以备事后取证。

3 拦截点智能系统设计

拦截点系统的主要任务是对前端卡口系统抓拍的车辆信息进行接收、分析，并依据违法情况确定是否拦截（自动或人工判定），并将拦截指令发送至执法岗亭工作站、现场执勤人员手持移动设备、现场LED显示屏等，对违法车辆进行快速有效的拦截。由于卡口和拦截点的直线距离约1KM，因此要求对正常行驶车辆实现40秒至1分钟内拦截，对超速逃逸车辆实现30秒内拦截。

拦截点系统由数据接收单元、数据比对分析单元、拦截处理平台、执法岗亭终端、现场LED显示屏和广播系统、辅助系统等组成，数据接收单元包括光纤链路、收发器、交换机、服务器等设备，数据比对分析单元包括黑车比对数据库，比对程序，拦截处理平台包括智能拦截平台软件、指令发送程序、广播系统等，执法岗亭终端包括工作站、视频监视客户端、拦截指令接收客户端等。

拦截点系统主要功能如下：

3.1 数据接收、数据分析、处理和数据存储

接收从前端卡口抓拍单元获取抓拍车辆数据，将数据保存在服务器数据库中，并在1秒内完成车辆数据和黑车数据库的比对工作，给出拦截指令或者拦截建议。

3.2 拦截处理

当系统（自动或手动）发出指令后，通过广播系统、LED显示屏、执法岗亭终端、现场执勤人员移动终端即时指挥对具体车辆的拦截工作，拦截指令可划分等级，以便应对不同等级的违法车辆拦截行动。

3.3 信息查询发布

拦截系统接入公安专网，可通过授权进行Web查询，查询前端高清全景摄像机的实时视频，并支持将违法车辆记录信传输到上级系统。

3.4 车流量统计

中心平台提供车流量统计功能，以柱状图方式显示所查车道在指定时间段内通行车辆流量，支持数据导出Excel或打印。

3.5 状态监控

中心平台能自动监测前端设备运行状态，并以图形化方式直观展示设备当前工作状态，对异常现象进行报警。

4 卡点视频监控系统设计

4.1 总体设计思路

卡点视频监控系统采用高清数字视频监控系统，主要目标在于对卡点执法过程进行全程监视，监控点图像全部接入视频监控专网，数据集中存储在卡点机房。

4.2 总体结构

系统采用两级监控架构，即前端高清视频监控点分别通过交换机接入卡点机房，录像数据在卡点机房的存储设备保存，并通过千兆光纤链路接入局监控中心，局监控中心作为数据中心管理所有监控点的图像和录像的设置、访问和下载授权。交警大队监控中心经局监控中心授权，可通过网络进行监控查询。在交警大队监控中心，负责所有前端监控点实时视频的监看，在卡点的工作站上，也可以通过授权察看前端监控点实时图像和录像。

5 动力设备与环境测控系统

5.1 系统目标

对动力设备（指UPS、空调、除湿机和加湿机）监控、环境（温湿度、烟雾、水浸）监控以及防盗（三鉴探测器）监控，实现自动监控机房环境温度、湿度、水灾、火灾、安防等环境信息，以及电力状态、服务器状态、UPS状态等设备信息，并将告警信息即时通知相关人员。

5.2 系统架构

系统网络结构采用以太网+CAN现场总线的混合模式，采用CAN总线连接所有监控和监测设备，并通过CAN/TCP协议转换器实现现场设备ModBUS控制协议与TCP/IP协议之间的转换，并接入内部计算机网络，实现监控数据的实时上传和控制命令的下达。

5.3 系统功能

5.3.1 UPS监测

对UPS的电压、电流、频率、功率等运行参数进行实时监测，可以设定阀值，当有运行参数超过阀值时，系统能够自动报警，并提供 UPS设备的监测报表。

5.3.2 漏水监测

在漏水监测区域或易入水部位安装水浸传感器，系统一旦发现有水浸情况时，能自动上传告警，实现对漏水情况的监控。

5.3.3 温湿度监测

对机房的温度、湿度进行实时检测，可以设定报警阀值，当机房的温度、湿度超过阀值时，系统能够自动报警，并提供机房温度、湿度的监测报表。

5.3.4 恒温恒湿设备控制

根据机房温度、湿度的变化状况，系统自动控制空调、除湿机或加湿机的启动和停止，保证机房温湿度环境符合标准要求。

5.3.5 三鉴入侵探测

控制器接入红外/微波三鉴探测器，实现对温感物体、移动物体的监控，并能通过动作智能分析，达到精确探测的功能。在感应到物体入侵的情况下，控制器能触发告警，上传至监控中心。

5.3.6 烟雾探测

在机房顶部安装烟雾探测器，实现对烟雾的监控，当烟雾超过它的内定值时，上传报警，从而达到烟雾的监控。

6 结束语

本文根据市际卡点系统的实际业务需求，参照省交管局的相关建设标准，结合技术发展现状，提出市际智能卡点拦截和处理系统设计方法。根据实际需求和管理要求，在设计中需关注以下三方面：

（1）为保证系统的实际应用效果，确保车牌自动识别准确率，本系统设计将按照一套抓拍单元控制一个车道设计；

（2）为更好发挥智能卡点系统的作用，应无缝接入交警大队原系统，所有车辆照片数据统一保存在交警大队数据库中，以便于数据集成应用；

（3）智能卡口系统最基本的功能是实现车辆自动抓拍、车牌自动识别、车辆布控报警等功能，这类功能可应用于治安管理需求，同时可对主要交通干道的车辆超速违章行为进行记录，并作为处罚依据。