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摘要：本文介绍高清卡口车牌自动识别系统在高速公路应用的系统实施方案、基本构成、基本功能及如何利用高清卡口车牌识别技术在高速公路收费系统实现防逃费功能，有效防止逃费和各种作弊行为，全面提升联网收费的综合效益。
关键词：车牌自动识别；防逃费；高速公路；联网收费
引言：
随着我国经济发展越来越发达，我国各省高速公路基础设施建设步伐加快，如今大部分沿海经济发达的各省高速公路已实现省内联网收费，但违法车辆通过“倒卡”、“换卡”等手段进行逃费的现象日益严重，造成IC卡大量流失，路网业主通行费减少，给营运收费单位带来巨大损失，在联网收费系统中如何利用高清卡口车牌识别系统技术防止逃费和各种作弊行为以及减少通行费的流失对各路网业主运营收费单位具有重要意义。
一、在高速公路应用的实施方案
1、设计意图
防逃费系统设计是基于已有的高速公路联网收费系统特殊事件，开发综合稽查软件，对各种引发收费特殊事件的逃费行为进行自动筛选和甄别，为后台提供基础数据库；采用先进可靠的技术自动识别车辆的行驶路径，提供不可抵赖的证据链作为现场和事后执法的依据；依靠后台稽查对各种逃费车辆进行人工认定，形成车辆黑名单对收费车道进行预警；出口车道实时查询车牌提供车辆行驶路径和抓拍图片，对各种逃费行为形成有力打击和威慑；从而全面提升联网收费系统的防逃费功能。根据对逃费手段的归类分析结合联网防逃费方案设计原则的分析，联网收费方逃费方案的设计应该以证据链为核心，通过设置高清卡口及类似的视频检测设施，自动识别车辆的车牌号和行驶路径，通过抓拍照片和视频，形成不可抵赖的证据链。证据链既是逃费事实的认定过程，也是逃费的处罚依据。
2、具体实施布设方案
在两个收费站点之间的主线上设置车牌自动识别设备，自动识别设备识别的数据通过相对独立的通道上传至上级管理机构，并对抓拍车辆图片进行储存；在出口车道输入车牌号码和入口时间即可对车辆行驶路径进行查询，并提供相关证据进行现场执法，后台可以稽查形成黑名单。此方案布设实施的具体优点：
☆ 系统相对独立，不影响现有收费系统，对交通流无阻碍；
☆ 系统设置在主线上，可跟踪车辆在主线的实际行驶路径；
☆ 不受其他路段影响，本路段安装即可实现本路段的防逃费稽查；
☆ 在功能可要求实现交调等功能，可作为视频交调设备使用；
☆ 可用作路径识别或作为路径识别的有效补充手段；
☆ 可最大限度的保护、发挥投资的综合效益。
3、具体实施布设原则
车牌自动识别系统的布设位置与识别效果、投资、施工等都有很大的关系，因此在选择车牌识别系统布设位置时重点考虑以下因素：
（1）识别点的位置最好在直线段，没有纵横或坡度较小（小于2%），摄像机视角前方100米亦为直线段内，有利于识别；
（2）识别点的位置应保证布设在不可绕行的位置，保证主线车辆必经过的识别点；
（3）在满足路径识别要求的条件下，优先选择安装、供电、通信条件较好的地点布设，尽量利用原有设施，如隧道口、情报板、交安门架等；
（4）在没有原有安装条件时，选择的位置应利于设置简易门架或T型架（服务区匝道用L型架），设置T型架应具备横穿管线的条件；
（5）在同样的供电、安装、通信条件下，识别地点处行车道数量越少越好，有利于节省造价；
（6）在条件允许时，识别点最好选择在非东西方向，可以避免逆光等的干扰，有利于提高识别准确率；
（7）在条件允许时，识别点尽量不要选择在交通拥堵严重路段，以保证系统的识别准确率。
4、具体实施布设规模
以实现系统功能考虑，可在每两个收费站点之间的主线上布设1处识别点，以达到系统功能性能的最优化。从节约投资费用出发，考虑到路径长短对于逃费行为的影响，适当降低识别点的布设密度。可按以下要求进行识别点的布置：
（1）每个路段的起点、终点附近布设识别点；
（2）本路段与其他高速路段的互通附近布设识别点；
（3）收费站点密集的路段可以适当减少识别点的布设密度，每2至5处收费站点间布设1处识别点；识别点的间距不宜超过50 KM；
（4）考虑路径识别的要求，本路段与其他高速形成环路的路段至少设置1处识别点；
（5）逃费现象不严重的路段可适当减少识别点的设置，反之则需加大密度识别点的布设；
二、在高速公路应用的基本构成
高清卡口车牌自动识别系统网络数据传输的基本构成主要由：前端高清卡口系统——路段收费中心——集团监控中心三级构成。具体组成如下图所示：.png)
1、前端高清卡口系统设备主要包括：高清卡口一体机、补光灯、闪光灯、高清网络摄像机、地感线圈、车辆检测器、光纤收发器、工业以太网交换机等构成，完成车辆检测、视频测速、车牌识别、车型、车身颜色识别、图片抓拍、补光控制、过往车辆记录本地储存相关信息通过网络上传等任务。高清卡口系统采用线圈触发方式，线圈故障时可切换到视频触发方式，每套车牌自动识别设备可监控1条车道的车辆通行情况，应急车道与最外侧车道共用1套设备。
2、路段收费中心系统设备主要包括：万兆以太网交换机、光纤收发器、高清卡口主服务器、磁盘阵列、千兆以太网交换机、管理计算机、通信服务器等构成，主要完成本路段车牌识别系统的抓拍图片、数据传输、储存、逃费车辆稽查及查询等任务。
3、集团监控中心系统设备主要包括：万兆以太网交换机、光纤收发器、数据库服务器、WEB服务器、磁盘阵列、管理计算机、通信服务器等构成，主要完成集团所辖路段车牌识别系统的抓拍图片、数据传输、储存、逃费车辆查询等任务。防逃费数据管理与查询软件分摊至各个路段计列。
三、在高速公路应用的基本功能
1、前端高清卡口系统功能
高清卡口车牌自动识别系具备以下的功能要求：
（1）高清相片抓拍功能
车辆行驶速度≤200公里/小时，系统能对所有通过的机动车辆准确拍摄1幅车辆特写照片，包含车辆头部所有特征，能看清车身颜色、车牌颜色及号码以及前排人员的人脸特征，对于二类车及以下车辆还可以看清全车轮廓。
对每一辆车抓拍一张高清车辆图片，车辆图片上应叠加车辆通行实时数据，如：时间、地点、方向、车道数、车型、车速、车牌颜色及车牌号码等信息。
抓拍车辆图片分辨率不小于1600×1200，车辆号牌图像水平分辨率不低于160个像素点，采用JPEG格式存储，存储容量不大于300K。
所有抓拍图片具有数字水印校验功能，可有效防止图片被篡改，保证图片的真实性和有效性。
图片抓拍同时具备视频触发和线圈触发功能，在线圈故障时，可切换到视频触发方式。
（2）流量统计和车型分类功能
系统采用线圈检测的方式（线圈故障时可采用视频触发方式）可对通过断面的车流量进行统计分析，可以分车道、分方向、分时段进行车流量统计。车流量统计可对交通运输部规定的二级九类车型进行分型统计，并可对流量、地点车速、车头时距、跟车百分比、车头间距、时间占用率等进行检测，并满足一类交调站设备的相关性能要求。
（3）车牌识别功能
① 系统具备对民用、警用、军用、武警、2002个性化等汽车号牌、港澳双层车牌照（或双牌照）的计算机自动识别能力，所能识别的字符包括：
☆ “0-9”十个阿拉伯数字；
☆ “A-Z”二十六个英文字母；
☆ 省市区汉字简称；
☆ 军用车牌汉字；
☆ 号牌分类用汉字；
☆ 武警车牌字；
☆ 港澳双层车牌照（或双牌照）可以自动识别内地车牌号码。
② 号牌颜色识别功能：系统可以识别蓝、黄、黑、白四种号牌颜色。
③ 有效号牌颜色全天候识别准确率≥95%。
④ 对于行驶速度≤200公里/小时的车辆的有效车牌识别准确率≥93%，车牌识别速度：<150ms。
（4）车身颜色识别功能
系统可自动区分出车辆颜色为深色车辆还是浅色车辆；并识别出常见车身颜色，如：白、灰（银），黄，粉，红，绿，蓝，黑。
深浅分类准确率不小于80%；常见车身颜色识别准确率不小于65%。
（5）视频测速功能
系统可对视频流图像中的车辆进行检测、锁定、跟踪，并精准描绘其运动轨迹，准确测量其移量，得出精确的车辆运动速度值。
可检测车速范围：5-200km/h。
测速误差：-6km/h~0km/h（速度≤100km/h）；-6%~0%（速度≥100km/h）。
（6）设备状态监控和管理功能
① 通过高清卡口处理软件可实现设备和运行状态的远程管理，实现对前端的设备管理、控制、故障诊断等相关配置功能，并实现对前端设备状态实时监控功能。
② 系统应具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作，具有断电自动重启功能，能自动侦错报错。并且摄像机应该支持在远程软启动，系统能自动检测到主要设备（工业级摄像机、控制主机、车辆检测器、服务器等）和主要运行软件的工作状态（采集识别软件、传输软件等），当发生故障时，应能通过警报通知管理员或维修人员。
③ 远程维护管理功能：系统应能通过网络实现数据传输、远程访问、远程维护管理等功能。
④ 机箱开关状态远程监控功能：当机箱门被非正常打开时，能够进行声光报警，阻喝犯罪分子，并且把报警信息传输给远程管理点。
（7）数据传输与通信功能
高清卡口车牌自动识别系统可以按照统一的数据通信、存储规范与要求与车牌识别传输与管理软件进行数据通信，具体规范与要求由车牌识别传输与管理软件开发商在工程实施中提出具体要求。
数据传输内容主要包括：时间、地点、方向、车道数、车型、速度、车牌颜色及车牌识别结果和相片、车辆牌照图片（叠加相应数据）、车流量统计数据、车身颜色、视频录像、设备实时状态监控数据等。
在通讯正常的情况下，数据信息实时传送到路段中心服务器，在网络或中心设备出现故障等非正常情况下，系统将数据保存在前端设备中，故障恢复后自动恢复断点数据续传，或可采用人工方式下载数据。
（8）视频采集与录像功能
高清卡口车牌自动识别设备支持连续视频采集与抓拍工作模式，并且两种模式的成像参数独立控制。数据格式：支持输出JPEG（1600*1200）图像格式与H.264（1080P）流媒体两种格式。
按照H.264（1080P，1600*1080）标准输出高清录像视频，支持ONVIF协议，速率≥15帧/秒，应可以看清车牌号码，应可按时间段自定义参数进行分段存储，支持windows xp附带的Windows Media Player播放器直接播放。
2、路段中心功能
前端设备抓拍的图片和识别数据通过交换机和光纤实时上传至路段中心进行存储。路段中心可保存至少30天的抓拍图片和识别数据。多条路段由一个中心集中管理的，进行统一存储，原则上一个中心存储不超过10个前端识别点的数据。各路段中心可通过查询终端（PC终端、手机终端、APP终端）进行相关的查询操作。
3、集团监控中心功能
集团监控中心从各路段中心采集个前端设备抓拍的图片和识别数据进行相应的数据处理与存储。集团监控中心可保存至少10天的抓拍图片和识别数据。集团监控中心对基于高清卡口的车牌识别数据进行全面管理，主要包括以下功能：
（1）数据传输：从高清处理卡口软件存储的数据库将数据实时地抽取到监控中心数据库，具体数据分为车辆信息流水和卡口状态流水。
（2）用户管理：分为系统注册、组织机构管理和权限管理三大部分。其中组织机构管理包含：岗位信息和组织机构信息，其中组织机构信息包括了公司、部门、用户等信息。权限管理包含：角色信息，功能菜单权限信息，业务数据权限信息。
（3）传输控制：主要是对数据传输模块的进行状态监视和传输进行控制，通过本模块可以实时地查看各路段的卡口的车辆信息流水和状态流水的上传速度等情况，及时发现问题，并可以对传输启停进行控制，还有对前端卡口数据库有一定的数据维护功能。
（4）卡口状态监控：系统能自动检测到主要设备（高清摄像机、处理主机、设备机箱、车辆检测器、服务器等）和主要运行软件的工作状态，当发生故障时，能通过警报通知管理员或维护人员。
（5）黑名单预警：包括车牌黑名单设置和黑名单预警两部分。通过本模块插入黑名单车牌号码，可以在车辆信息流水上传的时候及时发现在黑名单中的车辆，并在预警界面显示，以提示管理人员对该车辆进行跟踪处理，能有效地作为车辆稽查的辅助手段。
（6）GIS路径信息展示：用户在系统中输入车牌信息后，可以获取该车辆在一段时间内通过多个卡口的信息，也就是多条流水，然后通过路径匹配算法计算出该车辆在高速公路上面的行驶轨迹，最后在GIS地图界面直观地显示出来。
四、总结
我国沿海经济发达各省份实现省内联网收费以后，各省高速公路路段呈现网状及部分中心城市呈现环形状分布，如何确定、有效识别车辆实际行驶路径给各营运收费单位带来了较大困难，且车辆可无障碍通行的里程越来越长，单次收费的金额也越来越高，对于违法作弊逃费者，通过“倒卡”、“换卡”等手段来进行逃费的现象越来越严重，给联网收费的运营收费单位带来较大的资金流失。通过高清卡口车牌自动识别系统技术在高速公路收费系统的应用，高清卡口车牌识别系统可多义性路径识别车辆实际行驶路线，准确收取通行费，便于各衔接、交叉通行路段的营运收费单位拆账，避免通行费资金的流失与拆账纠纷。同时，高清卡口车牌自动识别系统通过在各收费站入口、出口以及行驶路段主线设置的高清卡口车牌自动识别抓怕点，可准确、清晰的抓拍车辆的车牌信息——对于违法作弊逃费者通过“倒卡”、“换卡”、套牌、换牌等手段进行逃费的行为，提供不可抵赖的证据，为营运收费单位现场稽查执法和以后执法提供了依据。高清卡口车牌自动识别系统技术在高速公路收费系统的应用不仅起到防逃费的作用，且提高了车辆通行和收费工作人员的效率，为高速公路建设、联网收费全面提升了综合效益。
参考文献：
[1]高速公路高清卡口系统技术规范——2013
[2]黄志军，多义性路径识别系统在联网收费防逃费的应用分析——2012
[3]金溢科技，多义性路径识别系统介绍——2011
[4]深圳市亿维锐创科技有限公司，高清卡口设计方案——2014
论文作者:徐俊江
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/14
标签：车牌论文; 卡口论文; 车辆论文; 路段论文; 功能论文; 系统论文; 设备论文; 《基层建设》2016年13期论文;