行业背景

随着城市建设的飞速发展和人民生活水平的不断提高，城市管理面临越来越大的挑战。人员的大量流动和机动车大量增加，给城市带来的经济繁荣的同时也存在了大量的治安问题以及道路交通问题。同时城市的规模都在不断的扩大，传统的人工管理方式已经越来越不适应城市管理的发展。针对这一系列问题，公安部在近年一直大力推广数字化联网的大规模平安城市监控系统，并且推出了新的国家级标准GB/T 28181-2011《 安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》规范以及GA/T 669系列标准《城市监控报警联网系统系列标准》和《公安信息通信网边界接入平台安全规范》，对平安城市系统有了更为详细的规范和要求。

n 规范平安城市安防管理系统建设规范，提高城市的信息化程度和监管工作效率，缩短应对城市管理突发事件的响应时间。保证城市居民和城市道路车辆行人的人身财产安全。

n 根据城市的管理的需求，可以构建以派出所、县级公安部门、市级公安部门的多级联网城市安防综合管理系统。

n 针对城市道路的关键路段设置卡口系统、电子警察系统，针对人流密集的公共广场设置治安监控系统以及制高点监控。采用地感线圈、RFID无线、3G通讯、联动报警技术结合同方的安全加密智能高清的视频监控系统，实现具备各种视频安防监控、道路卡口监控、电子警察执法、各种报警信息联动、110自动报警、多级平台管理等功能，实现综合的平安城市综合管理解决方案。

系统架构图

平安城市综合管理系统，主要包括以下几个部分：道路卡口系统、电子警察系统、治安监控系统、城市制高点监控系统、区域派出所监控中心、县级监控中心。

系统整体逻辑图：

系统设备连接详图：

卡口系统：

高清智能卡口系统在任何气候条件下，能够对监控路面过往的每一辆机动车的前部特征图像、前排驾乘人员相貌特征和车辆全景图像进行连续全天候实时记录，计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别，并能进行车辆动态布控，对被盗抢、违法黑名单、肇事逃逸、作案嫌疑车辆、违法超速车辆等违法行为进行报警，通过公安网络将各个监控点信息传送到后台数据处理中心，对处罚提供全景照片及车牌特写照片。有关操作系统、数据库软件优先使用linux系统、Oracle 10g或以上版本。

高清智能卡口系统要求采用窄波束雷达检测方式，单独的200W高清抓拍单元覆盖1车道，另外每一个方向采用一台不低于200W像素的全景枪式摄像机对该路口进行实时录像，抓拍与录像分离互补，对县区重要出入口及主要干道进行实时管理，实现高质量的自动抓拍、自动识别、自动比对、自动报警、轨迹回放等功能，能够做到“车辆留牌号、违章能查出、犯罪能取证、轨迹能刻画。

系统主要功能:

Ø 车辆捕获功能。

Ø 速度测定功能。

Ø 车辆信息记录功能。

Ø 违法超速车辆信息记录功能。

Ø 号牌自动识别功能。

Ø 布控/撤控功能。

Ø 车辆比对报警功能。

Ø 图像记录防篡改功能。

Ø 系统管理功能。

Ø 数据存储功能

Ø 断点续传功能。

Ø 流量统计功能。

Ø 查询统计功能。

Ø 系统扩展功能。

Ø 外部关联功能。

系统总体结构:

系统主要组成部分：

Ø 前端设备子系统

在抓拍现场需要安装车辆自动检测、高清图像抓拍、智能频闪灯、电源等设备，这些设备的有机结合构成了前端设备子系统。

一般一个前端子系统负责4-6车道行驶车辆进行监视记录，设备可以叠加。

Ø 数据传输子系统

在指挥中心与路口现场之间需要建立光纤网数据传输子系统，以实现远程车辆信息传输等功能。

数据传输子系统包括通信线路、通信终端设备（如光端机）、路由器、交换机等，本项目采用光纤网传输方式。

Ø 中心服务与数据存储子系统

在指挥中心需要安装数据库服务器、管理服务器、比对服务器、WEB轨迹系统服务器、系统维护管理终端等设备以及相关的软件来构成中心服务与数据存储子系统。

电子警察系统：

高清闯红灯电子警察违法抓拍和自动记录系统作为城市道路交通指挥调度系统的一个重要的组成部分。其在遏制交通违法行为、提高交警执法力度及交通疏导和流量统计等方面都发挥重要的作用。各种道路交通违法行为，已经成为严重影响道路使用效率，难以彻底根除的顽疾。为了有效地监控城市道路交通状况，进一步预防、减少交通违法行为，高清闯红灯电子警察违法抓拍系统将发挥及其重要的作用。

通过各相关部门近几年的共同建设，闯红灯电子警察系统已经成为非现场执法技术手段中的一个重要组成部分，为公安交警部门有效地杜绝和减少机动车闯红灯等违章行为起到了积极的作用,并在现代交通执法中得到了大量的应用，取得了很大成效。在加快城市交通管理系统的信息化、智能化进程中，对于在现有的城建规模上提高城市路网的通行能力，保证车辆的安全行驶，提高管理交通系统的效率和执行力等方面，闯红灯电子警察系统显得极为重要。

系统建设要求：

电子警察系统能够对道路上行驶的车辆目标24小时不间断地进行监视，如实记录每个目标的特征信息，对违法车辆进行记录和抓拍，对正常通过的车辆进行记录，对监控范围内的交通事件进行检测，同时能通过网络向后端（指挥中心）传递数据。该系统综合了计算机视觉、人工智能机动车牌照模式识别、大型数据库管理等技术。

前端系统采用视频检测技术，检测方式：视频检测方式。对路口通行车辆进行检测，使用不低于二百万像素CCD工业级高清摄像机（200w拍摄两车道，500w拍摄三车道）采集图片，并抓拍车辆闯红灯及利用绿灯相位、非机动车道等违法通行的各种违法，自动生成闯红灯等违法车辆的地点、方向、车道、日期与时间等字符信息并叠加在拍摄的图片上。同时对所有行驶的车辆进行实时记录，车辆违法图片最大不得超过400K。

系统使用1台200万像素CCD摄像机监管2个标准车道，3个标准车道则采用1台500万像素CCD摄像机监管的方式，更多标准车道或非标准车道的监管视情选择更多摄像机数量或更高像素的摄像机类型。优先采用集图像采集、图像处理、号牌识别等功能为一体的嵌入式设备，具备数据存储功能，存储时间不低于7天，应具备快速以太网接口、RS232/485接口。应到现场勘察，掌握路口实际情况。

系统根据实际情况增加必需的视频辅助照明和视频抓拍补光，要防止眩光，并采取措施减少对周边环境的影响，不得影响驾驶员安全驾驶。在标注的适用条件下，机动车闯红灯捕获率应不小于95%，闯红灯记录有效率应不小于95%。

系统各部分介绍：

Ø 成像器件：高清CCD 摄像机

闯红灯违法监测系统中，高清之路有两种器件可以选择，CMOS 和CCD。因CMOS成像质量要比CCD差，目前500万、200万像素高清CCD网络摄像机在作为成像器件的主导，采用500万、200万CCD彩色网络摄像机，其成像逼真、稳定可靠、性价比高。因其采用以太网数据传输，组网方式方便，抓拍主机即可考虑放置前端，也可考虑放置中心集中管理。500 万CCD 摄像机其实际有效分辨率最大为3744x1408 点，200 万CCD 摄像机其实际有效分辨率最大为1920×1080 点，每张抓拍的单幅图片都可以清晰看到红灯灯态、停车线、车牌号码等。因此摒弃了传统标清模拟摄像机采用远近景结合的做法，大大提高了成像质量，避免了对违法信息争议问题。同时单台500万CCD摄像机完全可以兼顾3条车道，200万CCD摄像机完全可以兼顾2条车道，提供更加优化的系统配置。

Ø 车辆检测：高清动态跟踪视频检测

采用单台高清CCD摄像机既用与成像，又用于视频车辆检测。

采用视频车辆检测技术，结合了车牌与车辆轮廓双重校验机制，确保车辆检测精度。通过高清CCD摄像机连续生成图片，然后通过逐张图片进行比较分析。

若图片背景发生变化后，启动车牌查找，若找到车牌即锁定车牌进行车辆跟踪，对整个车辆行驶轨迹作出分析和判断；若没有找到车牌，即对物体轮廓进行跟踪，直至车辆消失视野范围。

Ø 控制处理器: 非X86系统

控制主机实现对检测部分采集的数据进行运算处理，分析违法过程，触发拍摄部分进行抓拍、压缩记录数据、号牌识别、实施网络数据传输等。

以前使用的普通X86工控机来实现，兼容性、风扇、Windows操作系统都是工控机存在的不稳定因素。我公司基于城市交通对闯红灯自动记录系统的高标准需求，完全为交通行业量身定制了一款Linux(非 x86)处理器，采用最先进的数字处理技术，将控制系统完全固化到电子芯片中，属于纯硬件抓拍系统，在提高系统稳定性的同时，也大大提高系统的抓拍效力。

Ø 补光方式：LED 灯

为了保证闯红灯自动记录系统能够全天候提供清晰可见的违法图片，我们需要在夜间对环境进行补光，我们量身定制了一款LED 灯。这种补光灯可以与我们的高清摄像机进行同步控制，提供连续的高速连续闪光。我们用肉眼看去是一个常亮的补光灯，但实际其在快速闪烁。这样的做法既避免了对司机行人等眼睛造成伤害，又可以达到节能目的，同时延长了补光灯的使用寿命，取得了理想的补光效果。选用大功率的LED发光二极管作为补光灯，其使用寿命可以达到10年以上，以保障整个系统的长期稳定性。

Ø 红灯检测：视频识别

对于红绿灯信号的采集，我们无需通过与信号机连线，而是采用视频图像比较的方式进行识别。在抓拍到图片中，确定红绿灯像素的中心点，以该中心点作为圆心，对其周边颜色进行识别检测。此种方法无需单独增加设备，在某种程度上，尽可能用最少的设备，实现尽可能多的功能。在减少设备的同时，也是在减少设备的故障率，因为设备越多，可能会发生的故障率会越高。

Ø 违法类别：综合违法抓拍

系统提供的抓拍违法行为包括：闯红灯、逆行、压线行驶、不按规定的车道线行驶（直行车道左右转违法、右转车道直行违法、左转车道直行违法）、借逆向车道闯红灯抓拍、闯禁左禁右抓拍功能。

系统结构图：

网络结构：

全高清闯红灯自动记录系统是一种完全智能化的违法抓拍自动记录系统，可对车辆行为进行监测和识别，并输出违法车辆的图片以及有关信息，同时可以具备卡口、交通流量统计等功能。系统对车辆和车牌的检测应完全采用视频处理的模式，不需要添加任何外部触发装置，并可通过后台管理系统对记录信息进行管理和查询。

硬件组成：

全高清闯红灯自动记录系统的硬件结构由：高清摄像机、高清补光灯、红灯信号检测器，高清视频检测主机、网络传输设备组成。

功能模块组成：

高清电子警察功能模块分可以分为：摄像模块、摄像补光模块、高清视频检测模块、闯红灯模块、压线模块、技术性违法模块、视频录像模块组成。

系统特点：

智能交通专用高清晰摄像机：基于大靶面、低照度的百万像素级CCD，采用高集成的嵌入式DSP技术。实现前端抓拍、高清录像、视频压缩、号牌识别、信息叠加、本地存储等功能。

Ø 图像抓拍的环境自适应：

采用先进的背景实时更新算法，逐帧识别，可有效解决阴影、天气环境的明暗变化带来的影响；自主知识产权的高效自动曝光控制技术，在逆光、弱光条件下，系统能自动检测物体的光强，自动调节电子快门速度，自动启动补光灯系统，使抓拍到的物体图像特征清晰可辨。

Ø 违法过程记录准确：

车辆实时跟踪检测算法，保证了车辆的高捕获率，记录每一次车辆闯红灯违章行为的3张全景动态图片和1张车辆特写图片，完整、清晰的显示车辆违章三要素（违章车辆及车牌、红灯和停车线。

Ø 车牌识别率高：

系统已经在全国多个城市得到应用与推广。该技术采用先进的计算机图像处理和模式识别技术。在基于多分辨率纹理分析和快速车牌定位分割；多帧图像实时融合去模糊；连续多帧图像识别结果的置信度判决等关键技术上有独特创新，领先于国内其它公司。

Ø 自动消除红灯泛黄泛白现象：

软件上通过特殊算法对图片中的红灯信号进行处理（引入电网信号检测技术，实现了摄像机成像与信号同步），成功有效的消除了CCD传感器抓拍出来的红灯泛黄泛白现象。

Ø 综合管理与远程维护：

系统设计了远程维护功能，可实现对系统内设备的远程故障自动诊断、故障报警、远程升级等，真正减少了用户的工作量。

系统主要功能：

高清视频触发功能

高清治安卡口功能

闯红灯违法抓拍功能

综合违法抓拍功能

车牌识别功能

自动比对报警功能

自动补光功能

交通车流量参数采集功能

图片合成、字符叠加功能

设备网络管理功能

时钟较正功能

前端存储功能

事件检测功能

实时监控功能

数据加密、防篡改功能

视频判断红绿灯功能

数据传输功能

频闪灯补光功能

看门狗自动重启功能

前端防雷、漏电保护功能

车辆检测：高清动态跟踪视频检测

多相位监控功能

防逆行误拍功能

数据实时性功能

高清相机亮度智能控制功能

治安监控系统：

设计原则：

平安城市治安视频监控系统建设的总体设计和实施，应以“前瞻性、可靠性、系统性、开放性、应用性、安全性”为基本原则。

前瞻性：选用先进、成熟、可靠的前端设备，引入先进安保技术，搭建可升级、可扩展、可兼容的系统和应用平台，构建数字化、网络化和智能化的城市治安视频监控系统。

可靠性：系统软硬件应具备极高的可靠性。硬件采用电信级的服务器及专业存储阵列，应支持对关键设备、关键数据、关键程序模块采取备份、冗余措施。支持集群技术和负载均衡技术，支持双机热备功能；软件采用模块化、分层隔离的设计思想，充分保证系统的高可靠性。

系统性：以社会化建设发展思路，按照社会公共和单位内控的区分标准，作为一个整体统筹推进，平安城市视频监控系统的建设应满足各部门、各应用系统对监控图像共享的需求，为监控资源数字化整合共享提供接口支持。

开放性： 系统采用业界主流的硬件平台、操作系统平台、数据库平台以及标准的协议，保证系统的开放性。并且可以全面兼容海康、大华等国内主流厂商IP-Camera、全系列嵌入式和PC架构的NVR、DVS设备，兼容国内主流的矩阵厂商Pelco、AB、Infinova、红苹果等，兼容国内主流的报警主机：Bosch、Honeywell等，而且通过设备厂商提供稳定的SDK，可以兼容几乎所有前端接入设备。

应用性：视频监控系统的建设必须突出应用，在建设中应以现实需求为导向，以有效应用为核心，以技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于公安和政府工作的需要。充分利用视频信息资源，结合各种应用业务，围绕打造“数字城市”、创造“平安城市”，不断提高公安机关预防、打击犯罪的能力，不断提高城市管理的行政执法的水平；

安全性：应制定严密的安全管理机制，确保信息安全、系统安全、数据库安全和设备安全。前端监控设备如前端摄像机、机箱等应具有良好的安全性；平安城市系统的数据录入、数据传输和数据保存各个阶段都应制定相应的数据安全措施。

系统方案设计：

网络传输设计

治安视频专网自建或利用运营商的光纤资源的光纤视频专网（光纤以太网）和利用VPN技术的虚拟视频专网。

光纤以太网是利用裸光纤和光端机、高性能交换机构成的高速专用物理网络，优点是网络带宽和服务质量有足够的保障，利用波分复用技术可以支持日后的不断升级扩容，同时是一个内部完全封闭的物理网络，具有本质的安全性，缺点是建设和租用成本较高。

VPN是利用虚拟通道技术基于公网构建的虚拟专网，经若干个接入网点构成一个虚拟局域网，可以像局域网一样操作和使用。优点是组网简单、可靠，传输质量有保障，缺点是费用较高。

建议采用裸光纤构建高速专用物理网络。

网络与系统接入结构图如下：

核心层

核心层是整个专网平台的核心，需要可靠的安全保障。因此核心层采用了冗余策略，采用2台核心交换做冗余备份。

汇聚层

汇聚层安装在各个分局的网络节点上，主要汇聚各分局接入层的交换机数据。采用全千兆的三层交换机，通过光缆跟中心对接。

接入层

接入层可以选用8口工业交换机，具体配置的端口数量按照视频监控设备的数量确定。