市際智能卡口攔截與處理系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)

文/吳天飛

（諸暨市廣播電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)中心 浙江省諸暨市 311800）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車(chē)逐漸成為居民的日常出行工具，機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量迅速增長(zhǎng)，與此同時(shí)，涉車(chē)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(tǒng)能夠?qū)飞媳O(jiān)控區(qū)域內(nèi)通行的車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、抓拍、識(shí)別、報(bào)警、記錄和管理，從而為公安部門(mén)有效打擊各類(lèi)機(jī)動(dòng)車(chē)犯罪、緝查交通肇事逃逸案件、分析交通狀況、加強(qiáng)社會(huì)治安管理等提供有效的技術(shù)支持。市際卡口的主要作用是交警部門(mén)對(duì)行駛在市際主要交通干道的車(chē)輛進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)攔截執(zhí)法，執(zhí)法的對(duì)象是列入公安部門(mén)布控名單的可疑車(chē)輛和交通違章車(chē)輛，市際卡口在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控模式的基礎(chǔ)上增加機(jī)動(dòng)車(chē)抓拍、號(hào)牌識(shí)別、布控等功能，解決了傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控模式海量視頻錄像堆砌在中心，需要大量人力投入進(jìn)行人工查車(chē)的問(wèn)題；同時(shí)配合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)布控報(bào)警，讓新一代監(jiān)控相機(jī)實(shí)現(xiàn)從事后查證到主動(dòng)視頻防控的質(zhì)的飛躍。

1 系統(tǒng)組成及原理

1.1 系統(tǒng)組成

根據(jù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，一套卡口智能監(jiān)控系統(tǒng)由2個(gè)卡口系統(tǒng)、1套攔截點(diǎn)智能系統(tǒng)、1套攔截點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及1套機(jī)房動(dòng)力設(shè)備和環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)構(gòu)成?？谙到y(tǒng)包括車(chē)輛抓拍系統(tǒng)和全景監(jiān)控系統(tǒng)，攔截點(diǎn)智能系統(tǒng)包括中心平臺(tái)系統(tǒng)、執(zhí)法崗?fù)そK端系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)LED顯示屏和廣播系統(tǒng)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

1.2 系統(tǒng)工作原理

智能卡口系統(tǒng)主要利用先進(jìn)科學(xué)的高清攝像設(shè)備、號(hào)牌識(shí)別技術(shù)以及圖像處理技術(shù)等實(shí)時(shí)記錄被監(jiān)控路面的所有機(jī)動(dòng)車(chē)輛。系統(tǒng)在自動(dòng)識(shí)別車(chē)牌的過(guò)程中會(huì)先進(jìn)預(yù)存連接車(chē)輛管理數(shù)據(jù)庫(kù)，讓交通管理者能夠及時(shí)了解到相應(yīng)車(chē)輛的車(chē)型、顏色以及車(chē)牌號(hào)等參數(shù)內(nèi)容，從而對(duì)當(dāng)前車(chē)輛的身份進(jìn)行判斷。首先車(chē)輛的檢測(cè)模塊會(huì)全時(shí)不間斷的對(duì)車(chē)輛進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)是否有物體通過(guò)以及通過(guò)的物體是否具有車(chē)輛特征，如果通過(guò)的物體不是車(chē)輛則會(huì)繼續(xù)對(duì)通過(guò)的物體進(jìn)行檢測(cè)，如果通過(guò)物體為車(chē)輛，則應(yīng)該檢測(cè)車(chē)輛是否存在超速等違法行為，如果檢測(cè)結(jié)果為是，則應(yīng)該將其標(biāo)記為違法數(shù)據(jù)并抓拍兩種不同位移的高清圖片，并對(duì)號(hào)牌以及顏色進(jìn)行識(shí)別，如果結(jié)果為否則將其標(biāo)記為卡口數(shù)據(jù)，抓拍一張車(chē)輛高清圖片，并對(duì)其號(hào)牌和顏色進(jìn)行識(shí)別，然后再了解該車(chē)輛的數(shù)據(jù)是否處于黑名單中，如果結(jié)果為是，則需要進(jìn)行報(bào)警輸出，如果結(jié)果為否，則需要將拍攝的高清圖片進(jìn)行壓縮之后記錄到系統(tǒng)的儲(chǔ)存系統(tǒng)當(dāng)中。

2 卡口系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

高清智能卡口系統(tǒng)主要由高清抓拍單元、全景監(jiān)視單元、網(wǎng)絡(luò)傳輸單元、中心管理單元組成?？紤]到戶外應(yīng)用環(huán)境惡劣，本系統(tǒng)采用輕量化前端配置，無(wú)須安裝工控機(jī)，即中心管理單元由高清抓拍單元實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)主要功能全部集成在攝像機(jī)控制主板內(nèi)，由嵌入式系統(tǒng)完成。大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性以及可靠性。

一個(gè)高清抓拍單元包括一臺(tái)CCD高清抓拍、車(chē)牌識(shí)別一體機(jī)，監(jiān)控一個(gè)車(chē)道，每個(gè)車(chē)道三個(gè)感應(yīng)線圈，1臺(tái)4通道車(chē)輛檢測(cè)儀，1臺(tái)閃光燈。

圖1

2.2 軟件設(shè)計(jì)

高清抓拍單元主要完成卡口系統(tǒng)車(chē)輛檢測(cè)并及時(shí)抓拍，對(duì)獲取的信息進(jìn)行預(yù)處理。

2.2.1 圖片抓拍

利用一體化高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)連續(xù)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(chē)輛信息、車(chē)牌信息、車(chē)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(duì)抓拍的圖片進(jìn)行分析，提取車(chē)輛特征，車(chē)牌截圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)牌、車(chē)輛顏色、車(chē)輛類(lèi)型的自動(dòng)判別，并按照標(biāo)準(zhǔn)格式將抓拍照片、車(chē)牌截圖、車(chē)輛信息發(fā)送至交警平臺(tái)。

2.2.3 車(chē)輛檢測(cè)

利用車(chē)檢器實(shí)時(shí)檢測(cè)過(guò)往車(chē)輛，包括車(chē)輛通行車(chē)速、是否逆行等，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給攝像機(jī)。

2.2.4 輔助監(jiān)視

全景高清攝像機(jī)用于卡口抓拍系統(tǒng)的輔助監(jiān)視，利用全景高清攝像機(jī)具備監(jiān)控范圍廣，圖像清晰度高的特點(diǎn)，攝錄道路車(chē)輛及行人通行狀況，以備事后取證。

3 攔截點(diǎn)智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)

攔截點(diǎn)系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)前端卡口系統(tǒng)抓拍的車(chē)輛信息進(jìn)行接收、分析，并依據(jù)違法情況確定是否攔截（自動(dòng)或人工判定），并將攔截指令發(fā)送至執(zhí)法崗?fù)すぷ髡尽F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)勤人員手持移動(dòng)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)LED顯示屏等，對(duì)違法車(chē)輛進(jìn)行快速有效的攔截。由于卡口和攔截點(diǎn)的直線距離約1KM，因此要求對(duì)正常行駛車(chē)輛實(shí)現(xiàn)40秒至1分鐘內(nèi)攔截，對(duì)超速逃逸車(chē)輛實(shí)現(xiàn)30秒內(nèi)攔截。

攔截點(diǎn)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)比對(duì)分析單元、攔截處理平臺(tái)、執(zhí)法崗?fù)そK端、現(xiàn)場(chǎng)LED顯示屏和廣播系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等組成，數(shù)據(jù)接收單元包括光纖鏈路、收發(fā)器、交換機(jī)、服務(wù)器等設(shè)備，數(shù)據(jù)比對(duì)分析單元包括黑車(chē)比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)，比對(duì)程序，攔截處理平臺(tái)包括智能攔截平臺(tái)軟件、指令發(fā)送程序、廣播系統(tǒng)等，執(zhí)法崗?fù)そK端包括工作站、視頻監(jiān)視客戶端、攔截指令接收客戶端等。

攔截點(diǎn)系統(tǒng)主要功能如下：

3.1 數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)分析、處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

接收從前端卡口抓拍單元獲取抓拍車(chē)輛數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，并在1秒內(nèi)完成車(chē)輛數(shù)據(jù)和黑車(chē)數(shù)據(jù)庫(kù)的比對(duì)工作，給出攔截指令或者攔截建議。

3.2 攔截處理

當(dāng)系統(tǒng)（自動(dòng)或手動(dòng)）發(fā)出指令后，通過(guò)廣播系統(tǒng)、LED顯示屏、執(zhí)法崗?fù)そK端、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)勤人員移動(dòng)終端即時(shí)指揮對(duì)具體車(chē)輛的攔截工作，攔截指令可劃分等級(jí)，以便應(yīng)對(duì)不同等級(jí)的違法車(chē)輛攔截行動(dòng)。

3.3 信息查詢發(fā)布

攔截系統(tǒng)接入公安專(zhuān)網(wǎng)，可通過(guò)授權(quán)進(jìn)行Web查詢，查詢前端高清全景攝像機(jī)的實(shí)時(shí)視頻，并支持將違法車(chē)輛記錄信傳輸?shù)缴霞?jí)系統(tǒng)。

3.4 車(chē)流量統(tǒng)計(jì)

中心平臺(tái)提供車(chē)流量統(tǒng)計(jì)功能，以柱狀圖方式顯示所查車(chē)道在指定時(shí)間段內(nèi)通行車(chē)輛流量，支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出Excel或打印。

3.5 狀態(tài)監(jiān)控

中心平臺(tái)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)前端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并以圖形化方式直觀展示設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)，對(duì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行報(bào)警。

4 卡點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 總體設(shè)計(jì)思路

卡點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用高清數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要目標(biāo)在于對(duì)卡點(diǎn)執(zhí)法過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)視，監(jiān)控點(diǎn)圖像全部接入視頻監(jiān)控專(zhuān)網(wǎng)，數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在卡點(diǎn)機(jī)房。

4.2 總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用兩級(jí)監(jiān)控架構(gòu)，即前端高清視頻監(jiān)控點(diǎn)分別通過(guò)交換機(jī)接入卡點(diǎn)機(jī)房，錄像數(shù)據(jù)在卡點(diǎn)機(jī)房的存儲(chǔ)設(shè)備保存，并通過(guò)千兆光纖鏈路接入局監(jiān)控中心，局監(jiān)控中心作為數(shù)據(jù)中心管理所有監(jiān)控點(diǎn)的圖像和錄像的設(shè)置、訪問(wèn)和下載授權(quán)。交警大隊(duì)監(jiān)控中心經(jīng)局監(jiān)控中心授權(quán)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控查詢。在交警大隊(duì)監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)所有前端監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時(shí)視頻的監(jiān)看，在卡點(diǎn)的工作站上，也可以通過(guò)授權(quán)察看前端監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時(shí)圖像和錄像。

5 動(dòng)力設(shè)備與環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)

5.1 系統(tǒng)目標(biāo)

對(duì)動(dòng)力設(shè)備（指UPS、空調(diào)、除濕機(jī)和加濕機(jī)）監(jiān)控、環(huán)境（溫濕度、煙霧、水浸）監(jiān)控以及防盜（三鑒探測(cè)器）監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控機(jī)房環(huán)境溫度、濕度、水災(zāi)、火災(zāi)、安防等環(huán)境信息，以及電力狀態(tài)、服務(wù)器狀態(tài)、UPS狀態(tài)等設(shè)備信息，并將告警信息即時(shí)通知相關(guān)人員。

5.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用以太網(wǎng)+CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的混合模式，采用CAN總線連接所有監(jiān)控和監(jiān)測(cè)設(shè)備，并通過(guò)CAN/TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備ModBUS控制協(xié)議與TCP/IP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，并接入內(nèi)部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳和控制命令的下達(dá)。

5.3 系統(tǒng)功能

5.3.1 UPS監(jiān)測(cè)

對(duì)UPS的電壓、電流、頻率、功率等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以設(shè)定閥值，當(dāng)有運(yùn)行參數(shù)超過(guò)閥值時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警，并提供 UPS設(shè)備的監(jiān)測(cè)報(bào)表。

5.3.2 漏水監(jiān)測(cè)

在漏水監(jiān)測(cè)區(qū)域或易入水部位安裝水浸傳感器，系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)有水浸情況時(shí)，能自動(dòng)上傳告警，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏水情況的監(jiān)控。

5.3.3 溫濕度監(jiān)測(cè)

對(duì)機(jī)房的溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以設(shè)定報(bào)警閥值，當(dāng)機(jī)房的溫度、濕度超過(guò)閥值時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警，并提供機(jī)房溫度、濕度的監(jiān)測(cè)報(bào)表。

5.3.4 恒溫恒濕設(shè)備控制

根據(jù)機(jī)房溫度、濕度的變化狀況，系統(tǒng)自動(dòng)控制空調(diào)、除濕機(jī)或加濕機(jī)的啟動(dòng)和停止，保證機(jī)房溫濕度環(huán)境符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.3.5 三鑒入侵探測(cè)

控制器接入紅外/微波三鑒探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫感物體、移動(dòng)物體的監(jiān)控，并能通過(guò)動(dòng)作智能分析，達(dá)到精確探測(cè)的功能。在感應(yīng)到物體入侵的情況下，控制器能觸發(fā)告警，上傳至監(jiān)控中心。

5.3.6 煙霧探測(cè)

在機(jī)房頂部安裝煙霧探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧的監(jiān)控，當(dāng)煙霧超過(guò)它的內(nèi)定值時(shí)，上傳報(bào)警，從而達(dá)到煙霧的監(jiān)控。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)市際卡點(diǎn)系統(tǒng)的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，參照省交管局的相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提出市際智能卡點(diǎn)攔截和處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。根據(jù)實(shí)際需求和管理要求，在設(shè)計(jì)中需關(guān)注以下三方面：

（1）為保證系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果，確保車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別準(zhǔn)確率，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將按照一套抓拍單元控制一個(gè)車(chē)道設(shè)計(jì)；

（2）為更好發(fā)揮智能卡點(diǎn)系統(tǒng)的作用，應(yīng)無(wú)縫接入交警大隊(duì)原系統(tǒng)，所有車(chē)輛照片數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存在交警大隊(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便于數(shù)據(jù)集成應(yīng)用；

（3）智能卡口系統(tǒng)最基本的功能是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自動(dòng)抓拍、車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別、車(chē)輛布控報(bào)警等功能，這類(lèi)功能可應(yīng)用于治安管理需求，同時(shí)可對(duì)主要交通干道的車(chē)輛超速違章行為進(jìn)行記錄，并作為處罰依據(jù)。