張 玫

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100176）

0 引言

隨著市場經(jīng)濟的飛躍發(fā)展，必將造成道路交通的迅速發(fā)展。截至2021年9月，全國機動車保有量達3.90億輛左右，其中汽車2.97億輛。機動車給人類的日常生活出行提供了巨大的方便，但同時也造成了堵車、車禍等各種問題。目前，道路交通問題已經(jīng)受到了人們的高度重視。所以，智能道路交通監(jiān)測變得更加關(guān)鍵了，交通電子警察系統(tǒng)就是智能道路交通監(jiān)測體系中關(guān)鍵的組成部分。

中共中央于2019年9月聯(lián)合國務(wù)院發(fā)布了《交通強國建設(shè)綱要》，這次頒發(fā)的剛要充分地說明了交通運輸工程在國家發(fā)展之路上的地位性以及重要性。其中重要的一點是《交通強國建設(shè)綱要》首次將智能交通系統(tǒng)（即ITS）發(fā)展過程中的主要內(nèi)容與新一代基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、智能化載運工具、人性化的服務(wù)系統(tǒng)等建設(shè)結(jié)合到一起。對新一代通信和信息技術(shù)的應(yīng)用也進行了充分的考慮[1]。另外，國家公安機關(guān)與道路管理機關(guān)共同作為運輸交通安全的監(jiān)督管理與實施的主體，共同擔負著對交通指揮、道路管理工作、對機械運輸汽車、司機和行人等的監(jiān)督管理，保障道路交通秩序，維護交通運輸安全與通暢，保障社會治安管理工作等重要任務(wù)。通過視頻監(jiān)測系統(tǒng)的高清智能一體化交通電子警察管理系統(tǒng)，能夠協(xié)助他們及時動態(tài)監(jiān)測和精確錄入道路機動車輛和人員的信息，高效提高道路安保管理水平，嚴格打壓違規(guī)犯罪活動，從而為迅速精準偵辦高速公路交通肇事案件，提供了科學(xué)、合理的依據(jù)。

1 現(xiàn)狀與需求

智能交通運輸技術(shù)是當今交通運輸發(fā)展的熱點與前沿領(lǐng)域，是中國現(xiàn)代交通運輸業(yè)的主要標志。中國在這方面的發(fā)展開始于上世紀90年代中期，現(xiàn)已在開展綜合服務(wù)和設(shè)備大規(guī)模運用示范、水上安全監(jiān)管信息化建設(shè)等方面獲得了很大發(fā)展。并且隨著中國交通部《2012-2020年智能交通發(fā)展戰(zhàn)略》的實施，我國對軌道交通等基礎(chǔ)設(shè)施、智能建設(shè)等的支持力度也將逐漸增強。城市智能交通市場需求也將隨之擴張，智能交通監(jiān)控平臺市場大有發(fā)展[2]。智能交通監(jiān)控的主流發(fā)展趨勢是聯(lián)網(wǎng)、高清化、智能和集成化。我國早期的交通電子警察系統(tǒng)中普遍采用的技術(shù)都是通過地感線圈監(jiān)測機動車信號，在攝像機的前端實現(xiàn)音頻采集、車牌辨識，而此類技術(shù)方法不但成本高昂，且對系統(tǒng)的可維護性也較差。而采用了視頻檢測的高清視頻攝像機以及智能道路監(jiān)測系統(tǒng)，則能夠減少線圈監(jiān)測模式的系統(tǒng)實施時，不可避免的需要封道、破路進行施工安裝，以及因此造成的道路結(jié)構(gòu)損傷、后期維修困難等問題，也同時降低了安裝維修的成本。

2 系統(tǒng)方案

系統(tǒng)的基本總體設(shè)計方法是：通過一個智能高清攝像頭對高速公路場景實施不中斷的即時錄像收集，對過往機動車實施即時抓拍，在抓拍汽車的時候調(diào)節(jié)閃爍燈與攝像頭最前端部的曝光參數(shù)設(shè)定，以保證抓拍出最高品質(zhì)的場景照片，在攝像頭中對所收集的抓拍圖像經(jīng)過實時處理解析，切割出機動車目標并對其實施追蹤，對機動車的犯罪實施既可以識別判斷，又可對違章車輛的號牌進行定位和辨識，并存儲了該車的違章的過程、違法的時刻、違章位置、違法行為屬于哪個種類、車牌號碼等信息。將監(jiān)控數(shù)據(jù)經(jīng)過交換機連接到了光纖收發(fā)器，通過光纖連接到了道路網(wǎng)內(nèi)所有的光纖設(shè)備，并相應(yīng)的在監(jiān)控中心接通光纖收發(fā)器，再接通交換機，最后將數(shù)據(jù)連接到了監(jiān)控中心上[3]。智能交通中車輛檢測示意圖見圖1。

圖1 智能交通系統(tǒng)中的車輛檢測

3 系統(tǒng)組成

高清電子警務(wù)管理系統(tǒng)主要由前端高清捕捉單元、無線數(shù)據(jù)傳輸管理系統(tǒng)、中央單元和中央數(shù)據(jù)平臺等幾部分構(gòu)成，前端高清捕捉單元中包含了高清快速球機、控制主機、安裝桿、機箱、供電、避雷裝置等；無線數(shù)據(jù)傳輸體系包含通訊設(shè)備和無線運營商的接入層等；而中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則包含使用服務(wù)器設(shè)備、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、交換機、管理端口、管理終端、機架等，見圖2。

圖2 智能交通系統(tǒng)組成

3.1 前端設(shè)備

采用一體化快速球型攝像機作為道路監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備，對違法停車等交通事件的智能化自動抓拍錄像采用目前最先進的、針對各通行車輛車體進行行為檢測的全景視頻檢測方式，并通過預(yù)設(shè)定需要檢測的違法行為進行自動的判別，減少了人工操作，便于管理和其工作的實時性；對不同的違法行為可以通過近景圖像和遠景及錄像的形式進行違法取證，以確保執(zhí)法的嚴謹性；增強非現(xiàn)場執(zhí)法依據(jù)的權(quán)威性。還可以通過增加主機并且升級控制軟件，大幅度提高系統(tǒng)捕獲率、圖片可用率等系統(tǒng)技術(shù)指標。

3.2 無線傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸管理系統(tǒng)是圖像信息和監(jiān)視信號相互之間的傳送通道.通過本管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸線路前端入口裝置，與監(jiān)視中心機房間遠程數(shù)據(jù)信息的傳送。

智能端口的管理裝置、一體化高清攝像頭、全景球機等通過前端交換機，光纖收發(fā)器成功的傳送到各區(qū)中央機房，并連接以太網(wǎng)。

遠程無線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是指由設(shè)備前端接到監(jiān)測管理中心的圖像、數(shù)據(jù)和監(jiān)控信息的傳輸，以無線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。路口過往車輛記錄、識別后，系統(tǒng)自動把相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳至中心平臺，方便中心進行相關(guān)數(shù)據(jù)檢索查詢。支持精確和模糊查詢功能。

在網(wǎng)絡(luò)堵塞或暫停服務(wù)的情形下，自動降級系統(tǒng)，將所有數(shù)據(jù)都保留到本機上獨立操作，在網(wǎng)絡(luò)修復(fù)后，將在本機上存儲的數(shù)據(jù)連續(xù)傳給后端數(shù)據(jù)中心，也就是說支持斷點續(xù)傳，也可以通過本地下載方式實現(xiàn)抓拍圖片的下載。

3.3 中心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

中心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)硬件由數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，交換機和用戶終端組成。軟件是交通資源管理軟件（數(shù)據(jù)庫和客戶端違章處理軟件），通過B/S結(jié)構(gòu)模式能工作在用戶局域網(wǎng)，系統(tǒng)在信息傳送之前對其實行了加密處理，并能夠?qū)崿F(xiàn)與公安部之間的數(shù)據(jù)交互，還能夠直接與交管局的機動車信息庫聯(lián)系，從而獲得與違章機動車有關(guān)信息，還能夠?qū)⒉煌钠囎ヅ南到y(tǒng)中所抓拍的照片信息納入到本體制管理系統(tǒng)中，該軟件還能夠?qū)﹃J紅燈、超車、逆行等違法行為做出記載與處罰，對各個常用系統(tǒng)圖表信息做出管理維護，包括違章位置、號牌類型、機動車種類等，還能夠自動過濾非法照片，確定圖像的有效期，去除誤拍的照片，并且能夠?qū)⑺匈Y源照片都存入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，從而確保所有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的照片都為高效的清晰照片，從而方便管理和減少數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工作壓力。通過后臺管理工作，能夠?qū)﹃J紅燈抓拍數(shù)據(jù)記錄以及照片的加載、清除、打印等功能，并且具備了權(quán)限設(shè)定功能，通過對登陸使用者實行權(quán)限設(shè)定，并劃分管理者與控制使用者，讓他們之間分工更加清楚[4]。

4 系統(tǒng)功能

4.1 闖紅燈及違章停車自動抓拍

4.1.1 系統(tǒng)功能

高清晰電子警察系列均采用工業(yè)級別的高清晰鏡頭抓拍與網(wǎng)絡(luò)一體化設(shè)備，對發(fā)生在路口的各種違法行為進行抓拍。

（1）我國最新行業(yè)標準《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準GA36-2021》中規(guī)定的機動車號牌、武警汽車號牌以及軍隊汽車號牌等，所有違法停放的機動車進行自動監(jiān)測和抓拍。

（2）每條違法證據(jù)由2張合成照片組成，每張合成照片包括違法車輛的近景（車牌照清晰）和全景照片，如果機動車能在一定的（規(guī)范規(guī)定的）時間內(nèi)離開原有位置的，系統(tǒng)就會不再抓拍該機動車，并把之前抓拍到的該車輛的圖片自動刪除。系統(tǒng)抓拍圖中會有疊加路段名稱、違法時間等內(nèi)容。

（3）系統(tǒng)能夠自動生成違法車輛違停的路段名稱、日期和時間（時間能夠精確到0.1s）等字符信息，并把這些信息疊加在違法照片上，還有防篡改功能。

（4）每個違停監(jiān)測點可設(shè)置多個監(jiān)控區(qū)域進行自動巡視，系統(tǒng)可自動監(jiān)測禁停區(qū)域內(nèi)的違法停車車輛，如果禁停區(qū)內(nèi)有多輛違法停車車輛，系統(tǒng)則按順序抓拍車輛；監(jiān)測時間可根據(jù)不同情況靈活設(shè)置。

4.1.2 系統(tǒng)特點

系統(tǒng)特點：①高清、高速，抗干擾能力強，抓拍效率高；②大范圍、多方向自動無間斷監(jiān)測，工作效率高；③違停時間可根據(jù)實際情況靈活設(shè)置；④對同一輛違法車輛，不重復(fù)抓拍；⑤采用無線傳輸，免去布線麻煩，便于違法監(jiān)測點的靈活移動；⑥有成熟的配套管理軟件，實現(xiàn)違法停車數(shù)據(jù)流程化精細管理；⑦系統(tǒng)從技術(shù)、設(shè)備、后臺管理模式完全實戰(zhàn)化，穩(wěn)定可靠；⑧系統(tǒng)具備斷電恢復(fù)功能，而且系統(tǒng)可遠程診斷、遠程恢復(fù)；⑨系統(tǒng)支持手動/自動抓拍模式的切換。

4.2 卡口及測速功能

4.2.1 系統(tǒng)功能

高清晰的交通電子警察管理系統(tǒng)除了可以在紅燈階段對闖紅燈的違法情況予以錄入，還具有卡口控制功能，即可在非紅燈階段對正常通過的機動車予以逐一錄入，同時可以通過高清晰錄像鏡頭實現(xiàn)高清晰攝像，從而建立了市中心內(nèi)最大密度的網(wǎng)格化管理卡口布局形式，以達到對市中心內(nèi)嫌疑機動車的有效布控，而系統(tǒng)錄下的流量數(shù)據(jù)信息更能為城市中的交通運輸管理機關(guān)帶來最原創(chuàng)的流量管理數(shù)據(jù)信息，為日后政策法規(guī)的出臺與調(diào)整帶來了第一手的資源。系統(tǒng)可以完成抓拍闖紅燈、高壓線、不按機動車道駕駛、逆行、超車與違規(guī)停放等道路交通違法的功用，還可以具備卡口功能與機動車號牌自動識別功用；還可以通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，為后端實現(xiàn)錄像監(jiān)控的功能；可實現(xiàn)車流量、平均速度等功用，并遠程對各車站實現(xiàn)各種功能調(diào)整和控制參數(shù)，對各站點數(shù)據(jù)實現(xiàn)保護。還可將所抓拍的圖片和數(shù)據(jù)信息，在市交警支隊指揮中心實現(xiàn)記錄、存貯及管理工作。

4.2.2 系統(tǒng)特點及應(yīng)用

該系統(tǒng)為智能一體機，設(shè)備集視頻檢測與識別于一體，可應(yīng)用在無人值守的路口、單行線、禁行、限時道路、限車型車道、主輔路進出口、緊急停車帶、公交專用道等。系統(tǒng)可實現(xiàn)視頻、線圈和雷達三種觸發(fā)模式，實現(xiàn)道路交通信息采集、違法車輛抓拍、速度測定等功能。

4.3 城市道路交通管控

4.3.1 主要功能

通過設(shè)置綜合交通車輛違章監(jiān)控與超速布控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對在高速公路監(jiān)控范圍內(nèi)行駛的機動車輛，進行現(xiàn)場監(jiān)控、抓拍、警示、記錄，存儲機動車輛的信息內(nèi)容與車流量等數(shù)據(jù)信息并實現(xiàn)集成高效的管控力量，為中國公安嚴厲打擊盜搶與走私等汽車犯罪行為、查緝交通肇事逃逸犯罪行為、分析高速公路交通狀況、強化運輸管理與管控力量提供了高效的技術(shù)支持[5]。此系統(tǒng)的建設(shè)還可全面增強我國大都市內(nèi)治安交通運輸?shù)母咚俟繁O(jiān)管力量，有效抑制機動車輛的非法犯罪活動。該系統(tǒng)工程的建立對于完善城市道路管制，合理規(guī)劃組織交通流，有效減少大中城市堵車，完善道路交通環(huán)境，增強城市交通力量，降低交通事故，增強路面交通運輸參與者的現(xiàn)代化路面交通運輸意識等方面有著非常重大的意義。

4.3.2 適用范圍

適用范圍有：①車牌尾號限行檢測；②車輛違法過程錄像（自動、手動）（應(yīng)急車道、公交車道、自行車道、單行線、導(dǎo)流帶、壓實線，違法停車、違章掉頭等）；③臨時布控車輛檢測；④黑名單車輛檢測；⑤超速檢測；⑥突發(fā)事件現(xiàn)場圖像實時回傳；⑦突發(fā)事件現(xiàn)場照明、錄像；⑧車輛位置查詢。

4.3.3 技術(shù)指標

技術(shù)指標：①云臺：水平方向360°無限位旋轉(zhuǎn)，垂直方向轉(zhuǎn)動范圍-87～93°；②有效捕獲率：達到99%以上；③有效識別率：白天識別率達到96%以上，夜間識別率達到90%以上；④圖片記錄模式：2～5張可調(diào)；⑤錄像記錄模式：10～999秒可調(diào)；⑥測速精度：±1km/h；⑦車牌顏色：黑、白、藍、黃、綠；⑧牌照種類：民用車牌，警用車牌，軍用車牌，武警車牌等；⑨平均無故障時間：≥30000h。

5 結(jié)論

高清交通電子警察系統(tǒng)的應(yīng)用對提高號牌識別正確率，改善圖像質(zhì)量，解決駕駛員面部特征識別等問題都會有非常好的效果。

道路監(jiān)控二合一系統(tǒng)除了可以視頻監(jiān)控外還可以實現(xiàn)違法停車自動抓拍等其他功能，使整個市區(qū)形成網(wǎng)格化的監(jiān)控形態(tài)，為改善交通秩序、打擊肇事逃逸及涉車違法犯罪活動做出重要貢獻，取得極其顯著的社會效益。