摘要：本文主要对城市交通违停抓拍系统设计要点进行了探讨，以供同仁参考。
关键词：城市交通违停抓拍系统；设计要点
一、前言
随着社会经济的发展，城市机动车保有量和机动车驾驶人数量迅猛增长，随之而来的是因为部分机动车驾驶员交通安全意识淡薄，加上城市停车难问题导致城市道路机动车违法停车现象多发。全国每年因机动车违法停车造成交通拥堵和汽车追尾等事故的数量以百万计，不仅严重影响着城市的整体交通环境，而且造成人民群众人身财产的损失。通过城市交通违停抓拍系统可以对机动车违法停车行为及时准确的进行取证查处，是规范驾驶员开车行为、保证道路畅通安全、创造良好城市交通环境的重要手段。基于此，本文主要对城市交通违停抓拍系统设计要点进行了探讨，以供同仁参考。
二、闯红灯自动抓拍系统设计
（1）路口电子警察系统结构设计
如图1所示，系统分为中心管理部分、通信网络部分和路口控制部分三部分。
图1、路口电子警察系统结构
其中：中心管理部分主要实现对路口设备、网络的监控和违章图像、数据的处理及违章车辆的处罚管理。并可实现触摸屏查询系统。中心管理系统是一个典型的局域网系统，包括交换机、、交警数据库服务器、数据管理服务器、数据录入终端、处罚终端、查询终端、打印机等。
通讯部分将前端违法证据照片和录像传输到中心管理系统，实现前端取证子系统 — 中心管理系统的数据传送。考虑到系统数据传输的实时性、稳定性、安全性以及实时图像的传送，推荐采用光纤通讯方式。
前端控制系统分别安装在各个路口或者路段，图像采集单元采用特写数码相机和全景道路专用摄像机，车辆检测单元根据需要采用地感线圈（或者视频检测），控制单元选用工业级的工控机，配置模块化的图像采集单元和信号输入输出单元，然后安装NPE公司自主研发的前端监测控制软件系统，组成一个计算机高速图像处理系统，也是本系统的核心部分。其主要任务是根据特定的逻辑判断监测范围内的机动车是否有违法行为，并自动完成抓拍违法图像的取证工作，同时生成该违法记录的相关信息（日期、时间、地点、车道、车行方向、车速等），并将违法图像记录进行号牌自动识别、压缩存储在前端工控机内，可设定在一定时间内将这些信息自动传送到中心服务器。
（2）前端路口系统结构设计
前端路口控制部分主要由CCD摄像机、数码相机、机动车闯红灯检测单元、图像采集单元、应用程序单元、闪光灯控制六部分构成。
根据实际需求，在路口需被监测的每一个方向均安装1套，每个方向的设备相互独立，而工控机通过专用交换机相连接；而全景摄像机通过视频光端机进行传输到管理中心网络硬盘录像机进行全过程录像存储。如图2所示。
图2、前端路口组成示意图（单个方向路口）
（3）检测单元设计
该单元包括检测主控机和地感线圈。在各种车辆检测方式当中，只有地感线圈检测方式可以满足大于98%的闯红灯捕获率的要求。检测主控机主要完成车辆检测。
地感线圈采用耐高温的单芯多股镀锡电缆绕制制而成，截面积为1.5mm2，通常绕3～5匝，线圈尺寸通常为45cm×250cm，根据路口实际情况设定（线圈越宽，检测高度越高），埋设在停车线与斑马线之间，每一个车道埋设二个线圈呈“吕”字。
环形检测线圈为埋设在车道下面环绕成多圈的电缆，车辆通过线圈上方时，会引起线圈环路电流的电感量的变化，通过检测该变化可以判断出有无车辆经过，如果在车道前后间隔固定距离埋设两个线圈，则可通过车辆经过线圈的逻辑状态方便地得到车辆的行驶速度、车辆长度等信息，同时系统还可以判别车辆行驶的方向，从而避免逆向车辆或相邻方向左转车辆影响系统的判断，降低误拍率。
根据违章类型和使用环境的不同，我们可采取线圈检测、视频检测等多种检测方式。对气候较为温和，冬天最低温度在零下10度左右，且时间较短的地方，使用线圈检测不会存在损坏路面的隐患，因此在本次系统设计中选择了线圈检测器作为对闯红灯车辆行为的检测方式。
当采用多相位方式时，被监测的每一条车道均独立埋设地感线圈，以满足多相位交通信号机的要求，当采用防逆行埋设方式时，每条车道不仅需要独立埋设，而且要埋设2个线圈呈“吕”字形的环行线圈，当车辆按正常行驶方向通过该组线圈时，系统将进行拍照，如果是其他方向触发该组线圈，系统将不予拍照。本方案的地感线圈采用防逆行方式埋设。
（4）道路超速/越线抓拍系统设计
如图3所示，系统分为中心管理部分、通信网络部分和路口控制部分三部分。
中心管理部分：
主要实现对路口设备、网络的监控和违章图像、数据的处理及违章车辆的处罚管理。并可实现触摸屏查询系统。中心管理系统是一个典型的局域网系统，包括交换机、交警数据库服务器、数据管理服务器、数据录入终端、处罚终端、查询终端、打印机等。
通讯部分：
将前端违法证据照片和录像传输到中心管理系统，实现前端取证子系统 — 中心管理系统的数据传送。考虑到系统数据传输的实时性、稳定性、安全性以及实时图像的传送，推荐采用光纤通讯方式。
前端控制系统分别安装在主要路段，图像采集单元采用特写数码相机和全景道路专用摄像机，车辆检测单元根据需要采用地感线圈（或者视频检测），控制单元选用工业级的工控机，配置模块化的图像采集单元和信号输入输出单元，然后安装NPE公司自主研发的前端监测控制软件系统，组成一个计算机高速图像处理系统，也是本系统的核心部分。其主要任务是根据特定的逻辑判断监测范围内的机动车是否有违法行为，并自动完成抓拍违法图像的取证工作，同时生成该违法记录的相关信息（日期、时间、地点、车道、车行方向、车速等），并将违法图像记录进行号牌自动识别、压缩存储在前端工控机内，可设定在一定时间内将这些信息自动传送到中心服务器。
图3、道路超速/越线抓拍系统
（5）闯红灯后台管理单元设计
该单元由计算机硬件及专业的管理软件组成，硬件主要有数据服务器、计算机工作站、网络设备、打印设备以及电源设备等。当数以万计的违章照片和录像资料被送回中心计算机后，管理工作变的十分重要和烦琐，一套功能完善的管理软件是非常必要的。车辆违章后台管理系统软件，采用的是客户端/服务器（简称C/S）结构，数据库采用My SQL，可以管理多种格式的图片文件和录像资料，在局域网或广域网环境下，可以根据工作量的需要建立不同规模的硬件工作环境。后台管理软件的主要工作流程如下：
违章事件录入：完成对违章图片进行号牌、车型识别，违章类型分类，辅助信息提取，图像质量调整，存入数据库等工作。系统备有数据交换接口，可以与当地其它交通管理系统（如：车辆管理所系统、银行交通罚款系统等）进行数据交换。
违章事件公告：按批次公告违章事件。自动进行批次编号，打印公告单或生成电子文档。
违章事件处罚：系统设计了一套比较合理的违章事件处罚工作流程，可以对不同违章类型按照交通法规进行相对应处罚，并可将处罚结果通报其它交通管理系统。
违章事件查询：提供多种查询方式，可以单项条件及多项条件模糊查询，如违章时间、地点、号牌、车主信息等；查询途径多样，如语音电话、触摸屏电脑、互联网等。
违章事件统计分析：本系统并非只是一个单纯的数据录入系统，为了从更高的角度挖掘数字化处理的优势，系统提供了多种手段，对违章事件的发生地点、时间、车辆等角度进行各方面的统计和比较分析；图示化的结果显示，更有助于管理人员对违章现象的进一步分类和调查，从而制定出更好的交通管理方案。
特殊车辆处理：对于政府、执法部门、消防、部队或其它特殊场合的车辆“违章”事件，考虑到各地在使用中遇到的客观实情，本系统可以对这些特殊的车辆“违章”事件进行“屏蔽”处理，但通过特别的权限，仍然可以查看到这些事件。
系统安全性处理：参与本系统操作的人员较多，包括：数据录入人员、违章处理人员、交管部门的高层管理人员、计算机系统维护人员、以及违章车主等。为了保证系统的安全性，在设计上为以上所有操作人员进行分级，规定了各自的操作“身份”，每个“身份”都只能有相应的权限，不允许任何越级操作。
工作人员业务统计：系统能够对数据录入员、违章处理人员的工作量进行统计，从而为强化对业务操作员的管理提供了数字依据。
违章通知单的打印：系统不仅可以通过公众媒体发布公告式通知，而且还可以逐一打印违章通知单，通知单内容齐全，包括照片和说明文字；打印格式有多种选择供选择。
自动日志记录：记录系统设备运行情况和操作员登陆情况。
远程控制功能：可以通过网络远程监视前端拍照设备的运行情况，并可调整设备的工作模式和各项参数。
处理后的资料备份：车主接受处罚之后，这些记录再次被调用的机会很少，如果继续保存下去，将无谓地浪费硬盘空间。为此系统设计了光盘备份功能，可将“过期”记录转移到光盘。如需查看，系统会指出其所在光盘的编号及位置。
数据交换功能：本系统数据库可与本地/异地车管部门的各种类型的数据进行数据交换。
三、结语
综上所述，城市交通违停抓拍系统以数字视频的压缩、存储、传输、播放为核心，通过智能实用的图像分析。弥补了交通警力的不足，对提升城市道路车量的安全行驶起到了很好的警示作用，对保障城市道路安全行车具有重大意义。
参考文献：
[1]阮剑.治安视频监控系统设计和实施[J].低碳世界，2015（2）：268~269.
[2]杜威，邹先霞.基于网络的城市治安视频监控系统信息安全机制设计与应用[J].信息网络安全，2013（10）：127~129.
论文作者:张涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/22
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