市开发区城市视频监控系统可行性研究报告.pdf

-某市开发区城市视频监控系统 可行性研究报告 -前 言 随着平安城市建设的不断深入实践和应用，城市治安视频监控系统正从单纯的城市治安防范的技术手段形成为大型的、综合性非常强的视频图像信息系统，不仅是“平安城市”建设的重要组成部分，更成为“数字城市”的重要载体。它不仅可以满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等的需求，在预防、发现、控制和打击违法犯罪，提供破案线索，固定违法犯罪证据等方面发挥人防、物防所不可替代的重要作用；而且还能兼顾灾难事故预警、安全生产监控、环境等方面对视频图像的需求，对于提升城市可视化管理水平和政府应急处置能力，建立社会治安防控体系具有十分重大的意义。海康威视作为安防民族品牌的一员，一直以自主研发为核心，与世界领先的芯片厂商合作，融合最新技术和先进理念，开发了一系列的监控产品，从板卡、DVR/DVS、摄像机、智能球机、网络存储产品到视频综合平台和综合应用管理软件平台。海康威视始终坚持“产品及系统可靠性优先”的原则，秉承专业创新的激情，提出并实现了更有竞争力的解决方案，在全球 100 多个国家和地区得到了广泛应用。在平安城市建设中，海康威视经过多年技术积淀和应用创新，开发了一系列满足公安行业需要的高清智能卡口系统、高清电子警察系统、车载移动取证系统、单兵移动执法系统、数字城管系统和公共安全视频信息管理平台，采用高清视频应用、智能视频分析、GIS 可视化操作、应用业务集成等技术手段，实现城市视频监控资源的无缝集成，是一套适合实战应用的的平安城市视频监控和数字城管系统解决方案。截至 2009 年上半年，海康威视陆续为全国超过 400 多个大中城市的平安城市建设项目提供高性能产品和专业技术解决方案，通过遍布中国 24 个大中城市的分公司为用户提供高品质的本地化服务，获得了用户单位的充分认可，受到了各地政府和领导的关心、支持和赞誉。海康威视对平安城市的需求理解也得以不断加深，并将领先的技术转化为专业的、适合的解决方案，我们坚信在未来平安城市建设中，海康威视将能提供更强大、更全面、更适合的解决方案，为创建和-谐社会、健全社会治安防控体系、加强社会综合治理、深入开展平安创建活动做出贡献。目 录 第 1 章 概述.6 1.1 系统概述.6 1.2 设计标准.6 1.3 设计原则.8 1.4 设计目标.9 第 2 章 视频资源整合接入.11 2.1 已建视频资源整合接入.11 2.1.1 已建视频整合方式.11 2.1.2 视频综合平台接入.11 2.1.3 产品技术规格.13 2.2 海量信息存储与管理.14 2.2.1 海量信息存储需求.14 2.2.2 数据存储技术.15 第 3 章 指挥中心电视墙显示系统.17 3.1 电视墙系统主要应用.17 3.2 系统拓扑结构图.19 第 4 章 智能数字高清卡口系统.20 4.1 建设意义.20 4.2 系统原理.20 4.3 系统结构设计.22 4.3.1 系统拓扑结构.22 4.3.2 系统组成.22 4.3.3 卡口现场布局.24 4.3.4 现场布局侧视图.25 4.4 系统功能.25-4.4.1 车辆捕获功能.25 4.4.2 车辆测速功能.25 4.4.3 车辆特征和驾驶员面部特征高清晰拍照功能.26 4.4.4 车辆牌照自动识别功能.26 4.4.5 车身颜色自动识别功能.27 4.4.6 车辆型号判别功能.27 4.4.7 全景数字录像功能.27 4.4.8 记录及图像存储功能.28 4.4.9 数据自动上传和历史数据下载功能.28 4.4.10 Web方式数据查询浏览功能.28 4.4.11 前端设备管理维护功能.28 4.4.12 远程自动更新功能.28 4.5 系统特点.29 第 5 章 视频信息综合管理平台.45 5.1 平台设计概述.45 5.1.1 平台建设思路.45 5.1.2 主要技术方法.46 5.2 平台整体构架设计.48 5.3 平台功能模块组成.49 5.3.1 模块构成图.49 5.3.2 中间服务层组成.50 5.3.3 应用层组成.51 5.3.4 业务层组成.52 5.4 平台基本功能.52 5.5 公安应用业务功能.67 5.6 平台软件特点.68 第 6 章 数字执法系统的接入.错误！未定义书签。6.1 系统概述.错误！未定义书签。6.2 系统架构.错误！未定义书签。6.3 系统实现.错误！未定义书签。-第 7 章 系统优势分析.错误！未定义书签。-第1章 概述 1.1 系统概述 城市视频图像信息资源是一项非常重要的城市管理基础资源，政府及相关职能部门可以依托视频系统构建市政监控网，实现城市可视化管理和应急指挥调度；公安机关可依托视频系统及时开展治安防控和打击。加快推进公共安全视频信息管理系统建设，可以提升城市综合管理水平和社会治安防控能力，能为推进城乡统筹改革发展和加快城市建设提供坚实的社会安全保障。平安城市视频监控系统采用先进的视频编解码技术、网络传输技术、智能视频分析技术、海量存储管理技术、高清视频采集传输和高清视频显示技术，高起点、全方位地加强视频图像信息系统的建设和整合，将公安、交通、市政和社会视频监控资源集成到统一的管理平台，建成统一的规范化的视频图像信息系统。某市经济技术开发区拟整合已有的 59 个监控点，新建设 77 个高清监控点，并搭建先进的视频综合指挥中心对视频资源进行共享、显示、控制和存储。1.2 设计标准 某市经济技术开发区平安城市视频监控系统的建设依据国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行规划设计，具体如下：1)城市联网监控报警系统设计方面：城市监控报警联网系统技术标准（GA/T669-2008）城市监控报警联网系统系列标准（GA/T669-2008）公安部关于城市报警与监控系统的建设、管理、应用规范性文件（公安部科技信息化局汇编 2009 年 3 月）2)安防视频监控系统设计方面：中华人民共和国公安部行业标准（GA70-94）视频安防监控系统技术要求（GA/T367-2001）民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB50198-94)工业电视系统工程设计规范（GBJ115-87）-安全防范系统通用图形符号（GA/T75-2000）道路交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T 8322009）机动车号牌图像自动识别技术规范（GA/833-2009）闯红灯自动记录系统通用技术条件GA/T496-2009 建筑及建筑群综合布线工程设计规范（GB/T50311-2000）公安部警用地理信息系统系列标准规范 3)视频监控图像质量方面：电视视频通道测试方法（GB3659-83）彩色电视图像质量主观评价方法（GB7401-1987）4)视频系统网络设计方面：信息技术开放系统互连网络层安全协议（GB/T 17963）计算机信息系统安全（GA 216.11999）计算机软件开发规范（GB8566-88）5)视频系统工程建设方面 安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）安全防范工程技术规范(GB 50348-2004)电子计算机机房设计规范(GB50174-93）建筑物防雷设计规范(GB50057-94)建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)安全防范系统雷电浪涌防护技术要求(GA/T670-2006)民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)6)视频系统工程验收方面：公安交通电视监视系统验收规范（GA/T509）安全防范系统验收规则（GA308/2001）中国电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ232-90.92）建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范(GB/T50312-2000)-1.3 设计原则 系统的建设以“统一规划、统一标准、技术先进、突出应用、稳定可靠、资源共享、信息安全”为原则，确保系统的设计和建设满足城市管理的全局需求，体现城市管理的数字化、自动化和智能化的领先水平：1)统一标准：平安城市视频监控系统的建设必须统一标准，系统建设在符合国家和行业相关标准及地方标准的建设要求基础上，“统一编解码标准、统一联网协议、统一控制协议、统一编号规则、统一图像标注、统一位置标识”，采用先进的技术手段和系统架构，整合治安监控资源、道路监控资源、市政监控资源、社会监控资源和已建视频资源，在同一的标准框架下实现统一部署、资源共享、平台共用，构建全网各种设备接入、各子系统互联互通、区域视频信息系统互联共享的可扩展规模和升级应用的视频信息管理系统；2)统一规划：平安城市视频监控系统的建设必须统一规划，按照政府统一要求和部署，采用高科技、新方法对城市管理进行综合分析和管理监控，提高城市管理水平和城市运行效率，增强城市应对突发事件的应急能力，加快城市数字化进程；3)技术先进：采用主流的、先进的技术构建系统平台，满足可视化社会治安防控需要，为城市数字化管理、公安治安监控、政府市政管理、应急联动指挥等提供业务支撑，促进城市图像信息综合应用，具有先进的数字化、自动化和智能化技术水平，实现“指挥点对点可视化、系统运行数字化、应对决策扁平化”，使我市城市可视化管理、应急指挥和治安防控数字化水平进入全国乃至世界的先进行列 4)突出应用：平安城市视频监控系统的建设必须突出应用，鉴于系统技术复杂，投资巨大，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”、保障和谐的城市环境和良好的社会治安条件，不断提高公安机关预防、打击犯罪、严密治安管理和维护社会稳定的能力，不断提高城市管理的行政执法的水平；-5)稳定可靠：平安城市视频监控系统的建设不是各种视频资源的简单组合，而是统一标准构架下的有机组成，系统采用的软硬件根据统一的规范、协议和要求选型，根据最新的标准规范，并经过具有相应资格的软件评测中心、产品检测中心的测试，质量达标，性能稳定，能够持续有效运行，满足城市管理 7*24 小时不间断持续运行的需要；6)资源共享：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。视频信息不仅要满足治安管理、数字城市管理、交通管理、应急指挥等的需求，而且还能兼顾灾难事故预警、安全生产监控、环境等方面对视频图像的需求；7)信息安全：平安城市视频监控系统构建信息传输专网，保证专网专用，安全畅通，社会监控资源通过互联网或 VPN 接入时，需采用严格的网络隔离和安全措施；不同专网之间，如公安视频专网与城管政府网之间也应采用严格的网络安全和隔离措施，确保各专网的信息安全。1.4 设计目标 1)在城市重点部位、公共场所、主要路口路段、城市出入口、十字路口、案件多发地带等区域设置监控点，实现“整体布局网络化、局部区域闭合化、重点路口全摄入、重要部位全覆盖”；2)建成“统一编解码标准、统一联网协议、统一控制协议、统一编号规则、统一图像标注、统一位置标识”的视频管理系统，整合各类不同来源、不同格式的视频图像资源，实现视频管理信息系统的数字化、网络化和智能化；3)充分利用现已建成的政府部门视频图像资源和社会单位视频图像资源，以及政府和公共信息通信基础设施，实现城市视频管理系统的互联互通和信息共享，为政府相关部门，如城管、人防、卫生、环保、消防等提供城市实时图像，切实提高城市的可视化管理水平；4)建立公众视频服务网，可为入网用户提供远程监控报警等网络视频服务，并实现报警和监控联动，逐步将社会单位的报警资源与其监控资源-整合，实现报警和监控的一体化。-第2章 视频资源整合接入 2.1 已建视频资源整合接入 某市经济技术开发区已建的 59 个视频监控点位在城市管理中发挥了重要的作用，但由于相关标准发展和安防行业技术发展等因素，存在一些比较突出的问题需要完善和改进。平安城市视频监控系统的建设应节省投资，充分利用现有设备，通过对现有系统的改造，使得系统满足平安城市视频监控系统统一管理和资源共享的要求。视频资源的整合应考虑原系统建设的方式、原系统视频压缩算法、数据传输协议和视频文件格式，采用统一的视频通信协议、统一的设备控制协议和标准的视频压缩算法，实现系统的整合。2.1.1 已建视频整合方式 已建平安城市视频监控系统的主要方式包括数模结合的视频监控系统和全数字的视频监控系统。模数结合的视频监控系统中数字设备和模拟设备共存，现有数字设备对城市视频监控标准兼容程度的不同决定了改造方案的不同，现有数字设备一般包括视频服务器和数字硬盘录像机，即DVR/DVS。全 IP 视频监控系统即视频图像的采集、传输和控制管理均采用数字化的方式，前端采用网络摄像机，即IPC，中心通过NVR 或 IPSAN进行网络存储。已建视频资源的整合应充分考虑对模拟图像和数字图像的接入支持，采用一套满足工业级应用、高兼容性的和高度整合的解决方案，充分利用现有资源。海康威视采用视频综合平台接入模拟和数字视频图像，通过软件平台中视频设备接入服务模块，实现对原系统的统一管理和控制。2.1.2 视频综合平台接入 视频综合平台是一款电信级机架式视频处理综合平台产品，硬件结构设计上参考 ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构)标准，主要功能:模拟和数字视频信号切换，视频图像行为分析，视-频信号编解码，视频压缩数据集中管理存储和网络实时预览的；各种网络功能，日志功能；用户和权限管理；设备维护功能等于一体的综合视频处理平台。视频综合平台是海康威视根据平安城市视频监控系统应用特点开发的一款产品，充分吸收的海康威视在视频监控设备开发生产的技术优势，特别适用于城市视频监控模拟和数字视频整合接入和控制的需要。海康威视视频综合平台DS-B10-XY 对于原系统为数码结合的情况，原系统模拟图像通过视频扩展输入板接入到视频综合平台，数字图像通过网络视频图像接入到视频综合平台，可对已建监控视频进行统一视频编码，对新建监控视频在视频综合平台上解码输出显示，充分利用现有视频监控和显示系统，在软件平台上可进行统一管理。对于原系统为数字系统的情况，视频综合平台支持多种厂家的视频图像信息的解决输出，通过视频综合平台可实现原有视频监控系统和新建视频监控系统图像信息的解码输出和前端设备PTZ 控制,软件平台通过视频设备接入模块对非统一标准的视频码流进行转换并显示图像到软件客户端上。系统的接入如下图所示：-视频综合平台接入图示 2.1.3 产品技术规格 海康威视视频综合平台在硬件和结构设计上采用 ATCA 标准的系统架构，视频综合平台以大容量双高速交换总线为互连背板，插入功能强大视频处理板，机箱高度 12U，可以放在 19 英寸，12U 高度以上，600mm 深机框中。采用插拔式模块化设计，内含 11 个前后垂直竖插槽位，包括一块中央主控板、10 块视频图像处理板。直流输入电源外置，采用双路 1+1 冗余-48V 电源输出。一、产品特点 1)同时支持数字矩阵交换和网络 IP 矩阵交换，支持多种模拟输入、数字等压缩、非压缩高清视频信号输入和多种模拟、数字压缩、非压缩信号的-输出转换，并可输出到模拟和数字显示设备上，实现了真正意义上的全高清、全数字化的矩阵。2)无阻塞的双高速背板及交换能力，满足高速、大容量视频业务数据交换传输的需求。实现全数字化任意输入数字信号经过高速背板总线切换到任意输出的矩阵功能。3)最多可插入 10 片刀片式视频图像处理板，视频图像处理板分为视频输入（编码）板和视频高清显示（解码）板，通过插入不同片数的视频输入板和视频高清显示板，可以组合成 64（进）16（出）、128（进）32（出）、256（进）64（出）等各种规格的数字视频全交叉交换矩阵。4)大容量运营级 ATCA 机箱系统，强大的高密度处理器硬件构架，采用双电源提供冗余切换后备保护，机箱温度自动检测，智能风扇自动调温技术，保证系统稳定运行。5)强大的视频图像编解码能力，提供网络视频预览，视频数据网络集中存储和视频解码功能，每一块视频输入（编码）板可以实现 32 路标清 H.264格式编码，每一块视频输出（解码）板可以同时对 32 标清编流解码，并提供 8 个高清（19201080）输出接口。6)内置多个千兆网络接口，用于视频编码流为网络预览、网络集中存储，视频服务器、视频录像数据、网络摄像机的解码上墙。7)视频流采用数字化后交换，彻底消除视频信号多次交换，造成图像质量下降的现象。8)支持视频综合平台之间级联，提高综合平台的视频处理和组网能力，方便 PC 端综合管理软件对同一监控网络中平台设备统一管理。9)支持视频图像二次处理，支持视频图像拼接、分割、叠加、缩放等功能。10)采用模块化、机架式设计，满足多种监控业务的扩充的需求 2.2 海量信息存储与管理 2.2.1 海量信息存储需求 本系统在经济开发区公安局、派出所、开发区管委会信息中心、城管视频处理中心等视频图像中心或视频图像信息前端汇聚平台，根据视频图像信息前端汇-聚情况，配备视频图像信息存储设备，对其汇聚的视频图像信息资源进行录像；其他单位或个人，按照“谁建设，谁存储”的原则，配备视频图像信息存储设备，对其自建的视频图像信息资源进行录像。视频信息存储技术标准：1)每路视频图像信息的录像回放分辨率应不低于 D1 格式(704576 像素)。2)采用标准 MPEG-2、H.264 格式进行编码，并能由 VLC 解码。3)保证以 D1（720*576）的图像分辨率 60 天以上不间断存储。4)对录像检索快速，具有完整的检索条件。支持多用户同时回放同一录像，对基于对象的智能检索有一定的扩展能力。5)具有用户较友好的互动界面，并可以剪取播放。具有按文件、按时间段下载录像的功能；6)存储时间同步。数字图像存储设备应支持NTP。模拟图像存储设备的标定时间与北京标准时间的随机误差应10 秒。7)具有根据时间、容量等条件实现自动清盘策略。8)提供可供二次开发的计算机软件SDK 包和接口函数 9)当上级监控中心“宕机”时,下级监控中心具备 5 天的临时应急存储功能。当上级监控中心存储恢复正常后，存储自动转入上级监控中心存储，并在后台执行本地视频数据拷贝到上级监控中心存储，保证录像的完整性。实现服务器异地容灾，及恢复后断点续传功能。10)一级监控中心的集中存储用来存储重要事件视频数据库，需长期保存。依托 IP 网络的成熟灵活性，根据公安业务要求实现对视频进行有效管理应用，同时为相关部门提供视频共享平台，建设一个具有稳定可靠、架构清晰、设置简单、易维护升级的数字视频存储系统。2.2.2 数据存储技术 系统设计选用 IP-SAN 作为网络存储设备。IP-SAN，即基于 IP以太网络的 SAN存储架构，它使用 iSCSI 协议代替光纤通道（FC）协议来传输数据，IP-SAN 架构不必使用昂贵的光纤网络、FC-HBA-卡和光纤通道存储设备，而是使用 IP以太网络、以太网卡和 iSCSI 存储设备。因此，相比 FC-SAN，IP-SAN 存储架构要廉价的多。与 FC-SAN类似，IP-SAN 也可以将存储设备分成一个或多个卷，并导出给前端应用客户端，客户端计算机可以对这些导过来的卷进行新建文件系统（格式化）操作。客户端计算机对这些卷的访问方式为设备级的块访问，块级访问的特性决定了 iSCSI 数据访问的高 I/O性能和传输低延迟。IP-SAN 继承了 IP网络的优点：1)实现弹性扩展的存储网络，能自适应应用的改变；2)已经验证的传输设备保证运行的可靠性；3)以太网从 1G 向 10G 及更高速过渡，只需通过简单的升级便可得到极大的性能提升，并保护投资；4)IP跨长距离扩展能力，轻松实现远程数据复制和灾难恢复；5)大量熟悉的网络技术和管理的人才减少培训和人力成本；6)基于 IP的存储最大贡献在于将存储网络集成到主流的数据通信领域中。-第3章 指挥中心电视墙显示系统 指挥中心采用 46 寸 LCD 窄边液晶面板，按照 73 格式排列，集中显示监控视频图像，实现大量图像上墙显示。3.1 电视墙系统主要应用 一.高分辨率全屏显示 GIS 电子地图 可以把全墙作为统一的逻辑屏来显示高分辨率的系统应用程序，实现全屏显示和分辨率的叠加，比如GPS、GIS 电子地图等，并且可将其作为底图，在上面开启各类应用窗口。电子地图显示 二.各种信号均可灵活显示 视频信号：如来自于监视摄像头的监视信号；网络连接的计算机信号：如来自于网络计算机的终端信号，网络显示可在Windows及 Unix系统之间进行跨平台显示，网段上的终端数量无限制；非网络连接的计算机信号：如来自笔记本电脑、本地用户终端、或某台特定的终端信号；各种信号均可单屏直通显示或跨屏任意大小显示。三.直通实时视频信号显示 支持全制式视频信号输入，各类视频信号既可根据需要以直通的形式分别显示在投影墙两边的8个配有内置图像处理板的单屏上，或通过4画面分割器在一个单屏上显示4 个视频图像。128路视频信号中任意一路信号都可以通过控制软件在大屏幕上全屏显示。四.多路 RGB 信号显示-提供独立的、非网络连接的 RGB 信号同时在超高分辨率投影墙上显示。经多屏处理器处理的 RGB 窗口可以在投影墙上任意放大、移动。多路 RGB 信号显示 五.网络信号的显示 通过网络方式连接的各种计算机工作站数量无限制，可同时在大屏幕上任意位置、任意比例显示网络信号，且具备一定的响应速度。允许各个不同网段上的计算机或工作站将信号在大屏幕投影墙上显示，同时又不需要改变现有网络环境。用户原有的基于网络的图形应用可以立即获得投影墙提供的大画面、高分辨率显示效果。网络信号的显示 六.各类信号混合显示 可将各种RGB、视频或网络信号在大屏幕上混合显示，既可实现不同信号间叠加（即 RGB 与视频信号叠加、RGB 与网络信号叠加、视频与网络信号叠加）。七.系统显示模式 系统具有多种显示模式。-系统的多种显示模式 3.2 系统拓扑结构图 LCD 大屏幕控制系统结构图 -第4章 智能数字高清卡口系统 4.1 建设意义 某市经济技术开发区平安城市视频监控系统拟新建 5 套卡口系统，对开发区的重要出入通道进行覆盖，增强公安管理部门对进入道口的机动车和驾驶人的查控力度，为打击各类违法犯罪行为提供科技手段，是公安交通管理部门亟待解决的问题。为有效遏制车辆超速违章行为，控制、减少道路交通事故，应用道路监控设备结合现代信息网络技术，形成道路监控智能化网络系统，更好地提升道路动态管控和满足治安、刑侦、交通管理新形势的业务需求。该系统（指前端部分）采用的高分辨率智能工业摄像机，记录经过监测点的车辆牌照号、车身颜色、车辆驾驶室内司乘人员面部特征等更多的信息，为车辆超速处罚、车辆布控、车辆及驾驶人关联排查等公安业务提供高质量的数据源。4.2 系统原理 海康威视智能数字高清卡口分 10 个组成模块，下图描绘了这 10 个模块及数据在这 10 个模块之间的流向。车辆信息与设备管理模块通信与远程维护模块车辆检测模块抓拍与识别模块成像与控制模块补光模块结果装配与通信模块监测与恢复模块启动引导与监测恢复模块车速测量模块智能数字高清卡口系统数据流向示意图 系统的工作流程如下：-1)车辆检测模块检测到车辆通过时，输出触发信号给抓拍与识别模块；2)车速测量模块负责测量车辆的行驶速度，并将测速结果反馈给结果装配与通信模块；3)抓拍与识别模块输出信号给成像与控制模块，由成像与控制模块对补光模块进行控制，然后由抓拍与识别模块进行图像采集、识别车辆牌照、识别车身颜色，并将识别结果反馈给结果装配与通信模块；4)结果装配与通信模块负责将抓拍的图像、识别结果等数据进行装配打包，然后上传给车辆信息与设备管理模块；5)车辆信息与设备管理模块将接收到的车辆信息进行分析、判断、存储，然后将需要上传的数据发给通信与远程维护模块；6)通信与远程维护模块将待上传的数据传输给用户应用系统；7)成像与控制模块在根据抓拍与识别模块的指令进行控制的同时，也将当前成像部件的状态反馈给抓拍与识别模块，以便抓拍与识别模块修正其控制指令；8)结果装配与通信模块同时负责获取前端设备的状态，并将状态上传给车辆信息与设备管理模块；9)通信与远程维护模块同时负责获取前端设备的状态，并将状态上传给用户应用系统；用户应用系统亦可通过该模块对前端设备的软件进行远程自动更新；10)监测与恢复模块定时同抓拍与识别模块进行通信，监测设备的运行状况，在设备故障时尝试进行自动恢复；11)启动引导与监测恢复模块定时同车辆信息与设备管理模块进行通信，监测设备的运行状态，在设备故障时尝试进行自动恢复；同时负责启动引导系统，使设备恢复正常工作。-4.3 系统结构设计 4.3.1 系统拓扑结构 智能数字高清卡口系统拓扑图 4.3.2 系统组成 一、车辆检测子系统 本系统采用地感线圈加车辆检测处理器检测车辆。配置车辆检测处理器负责给出车辆到达和离开的信号。二、车速测量子系统 本系统采用地感线圈加车辆检测处理器对车辆的行驶速度进行测量。采用地感线圈方式测速时，需要配置车辆检测处理器负责对车辆行驶速度进行测量，一台车辆检测处理器可对 12 个车道的车辆行驶速度进行测量，测速结-果通过 RS485 总线接口发送给智能工业摄像机。三、成像与控制子系统 成像与控制子系统功能主要由智能工业摄像机，智能补光灯负责完成。成像清晰是牌照识别的技术关键。本系统采用海康威视专用智能工业摄像机，整个图像成像控制系统是一个由智能工业摄像机、智能补光灯、成像控制软件组成的精密系统，它们之间的精确配合使得白天和晚上抓拍的车牌图像都更利于车牌识别。无论是环境照度比较低的情况下（例如夜晚），还是在强光照射下（例如晴天正午），系统均会自动调整智能工业摄像机的成像模式，使用软硬件结合的方法控制图像的曝光，保证车牌成像清晰度，非常有利于人工辨认和机器自动识别车辆牌照信息。智能补光灯由智能工业摄像机控制，在环境照度不足的情况下，智能工业摄像机执行精确的控制指令控制智能补光灯补光，这样保证了在全天候环境下本系统都能拍摄到包含清晰牌照图像的理想图片。四、图像采集与识别处理子系统 图像采集与识别处理子系统主要由智能工业摄像机、海康威视牌照识别软件等部分组成。智能工业摄像机检测到车辆通过时，实时捕获全分辨率（1600 1200 像素）的图像供牌照识别软件处理，并将处理后的牌照识别结果连同压缩图片一起通过以太网上传给智能工业摄像机终端服务器。五、车辆信息存储管理子系统 车辆信息存储管理系统由智能工业摄像机终端服务器、车辆信息存储管理软件、数据上传软件、设备管理软件等组成。它负责对智能工业摄像机发送的车辆信息进行接收、判断、存储和数据上传等工作，同时管理所有与其连接的智能工业摄像机。六、配电及安全系统 配电及安全系统由稳压电源、UPS、过载保护装置、漏电保护装置、防雷装置、接地装置等组成。系统采用 220V 交流电源，所有的设备供电都经过了用电安全装置（稳压、UPS、过载、漏电），保证用电及设备的安全。各类设备都能单独控制供电，维护方便。智能工业摄像机防护罩、机柜等室外设备设计都充分考虑到了防水、防尘的需要。-系统可以运行于无人值守状态下，在系统掉电重新启动后可以自动引导进入工作状态。4.3.3 卡口现场布局 1)主要设备配置原则 一个车道配置 1 台高清采集处理单元、1 台智能闪光灯、2 个地感线圈；一个监测点配置 1 台智能工业摄像机终端服务器、1 台车辆检测器；一个方向配置 1 台全景监控摄像机。2)现场布局俯视图 双向 4 车道：落落落落落落落落2落落落落1落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落6m落落落落1落落落落2落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落落现场布局俯视图-4.3.4 现场布局侧视图 落落落落落落落落落落落落落落C落落落落落6m现场布局侧视图 4.4 系统功能 4.4.1 车辆捕获功能 系统能对所有经过车辆进行捕获，除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外，还具备捕获跨线行驶车辆的功能，并且具有自动选择有效图片（有汽车牌照）、删除垃圾图片的功能。在正常车速(10km/h180km/h)范围内的监控区域内规范行驶的车辆图像捕获准确率达99%以上。系统采用地感线圈检测车辆和测速。4.4.2 车辆测速功能 系统在进行抓拍的同时测定车辆的行驶速度。当机动车速度小于100km/h 时，道路实测误差应不超过-6km/h-0km/h；当机动车速度大于或等于 100km/h 时，道路实测误差应不超过-6%-0%。系统具备分车型分别设置标志限速和执法限速值的功能。系统在采用地感线圈作为检测车辆的方式时，一个车道上安装有前后两个地感线圈检测车辆，使用海康威视公司自主开发的独立硬件车辆检测处理器测量通过车辆的行驶速度。该硬件主要由车检器卡、测速卡等组成，专门用于测量车辆的速度，测速结果送给智能工业摄像机处理。-4.4.3 车辆特征和驾驶员面部特征高清晰拍照功能 在车辆通过时，智能工业摄像机能准确拍摄包含车辆全貌、驾驶室内司乘人员面部特征的图像，并将图像和车辆通行信息传输给智能工业摄像机终端服务器，并可选择在图像中叠加车辆通行信息（如时间、地点、车速、方向等）。在环境无雾包括雨雪天情况下，对监控区域内的规范行驶的车辆图像包含车辆牌照等特征，能够看清楚车辆牌照和车辆全貌，图像能分辨车辆类型、车身颜色和所载货物。系统拍摄的图像可全天候清晰辨别驾驶室内司乘人员面部特征。每辆车生成一张图片，系统可实时将数据上传至用户应用服务器，按每部车辆至少存贮特征图像和全景图像各一张计算，其磁盘应具备不少于 120 万辆车的图像存贮能力。当超出该车辆数时，自动对最前面的数据依次进行循环覆盖，图像格式为 1600 1200 像素的 JPEG/24bit格式。系统采用海康威视专用的智能工业摄像机，分辨率高达 200 万像素，同时具备智能成像和控制补光功能，能够在各种复杂环境（如雨雾、强逆光、弱光照、强光照等）下和夜间拍摄出清晰的图片。4.4.4 车辆牌照自动识别功能 系统可自动对车辆牌照进行识别，包括车牌号码、车牌颜色的识别。1)车牌号码自动识别 在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌计算机自动识别能力，包括 2002 式号牌。所能识别的字符包括:阿拉伯数字“09”十个 英文字母“AZ”二十六个 省市区汉字简称 京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、港、澳、台；04 式军用车牌汉字 军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成 号牌分类用汉字 警、学、使、领、试、境 07 式武警车牌字符 WJ 样式的字母数字 -在环境无雾、车牌挂放规范、无污损且不含五小车辆情况下，系统白天车牌识别率应不小于 98%，号牌识别准确率不小于 95%；晚上车牌识别率不小于 97%，号牌识别准确率不小于 95%。2)车牌颜色自动识别 系统能识别黑、白、蓝、黄四种车牌颜色。3)系统识别的车牌类型部分示例：4.4.5 车身颜色自动识别功能 系统可自动对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆,为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。系统可自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆；并识别出 9 种常见车身颜色，9 种颜色包括：白，灰(银)，黄、粉、红、绿、蓝、棕、黑。深浅分类准确率不小于 80；9 种常见车身颜色识别准确率不小于 70。4.4.6 车辆型号判别功能 系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型。对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，我们就利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。4.4.7 全景数字录像功能 系统可采用高分辨率网络数字摄像机提供不低于 768 57630fps 的高清晰全景录像，用于监控全方向车辆状况。系统也可根据用户需要提供针对模拟摄像机（如高速球机）的监控视频数字硬盘录像，可以方便用户全方位根据需要查看该监控点附件的情况。-4.4.8 记录及图像存储功能 系统自动抓拍车辆图像，并记录车辆通过的信息，包括时间、地点、号牌、车型、前排司乘人员面部特征等，图像以 JPEG 格式实时存储在智能工业摄像机终端服务器中。系统可存储不小于 120 万辆车的记录及图像信息。4.4.9 数据自动上传和历史数据下载功能 智能工业摄像机终端服务器除自动实时存储车辆通行记录和图像外，同时可根据用户对数据上传的设置将用户需要的车辆通行数据（包括记录和图像）通过TCP/IP 网络协议自动上传至用户应用服务器。智能工业摄像机终端服务器能提供可根据用户设置将车辆通行信息自动上传，例如可上传违章超速车辆的信息和图片，而非违章车辆仅上传基本信息，非违章车辆的图片保存于智能工业摄像机终端服务器中。智能工业摄像机终端服务器提供对历史车辆通行数据进行下载的接口，用户应用服务器可以通过该接口实现对智能工业摄像机终端服务器中数据的下载。4.4.10 Web 方式数据查询浏览功能 智能工业摄像机终端服务器具有通过 Web方式对存储的历史数据进行查询浏览的功能，用户可通过 Web 方式查询浏览车辆历史数据，同时可查询每个车道的车流量情况。4.4.11 前端设备管理维护功能 智能工业摄像机终端服务器预留时间校正接口、参数的设置接口和运行情况的诊断和检测、恢复接口，同时负责管理所有与之联系的智能工业摄像机。所有设置均可通过 Web 方式进行，也可通过后端用户应用服务器上安装的专用工具软件进行。用户应用服务器可通过智能工业摄像机终端服务器实时查看前端设备的运行状态。前端设备在检测到系统故障时，进行自动恢复，同时实时报告给用户应用服务器，便于快速恢复。4.4.12 远程自动更新功能 系统可通过智能工业摄像机终端服务器对所有与之联系的智能工业摄像机-的软件进行远程自动更新；系统也可对智能工业摄像机终端服务器自身的软件进行远程更新，便于系统软件的升级和维护。4.5 系统特点 1)完全嵌入式处理系统 传统的模拟系统中，工控机和图像采集卡方式由于受系统底板的带宽，处理器性能，内存容量等种种硬件方面的限制，最多只能实时处理 4 路视频信号。传统的高清系统，采用的是数字摄像机的方式，即系统在车辆经过时将摄像机拍的图片发送给工控机等处理系统进行识别处理和存储等操作，这样在车道数多于 1 个车道时，对传输和处理系统的要求非常高，以至于很难达到系统的设计处理能力要求。本系统使用了海康威视最新研发的完全嵌入式处理系统，包括智能工业摄像机和智能工业摄像机终端服务器。每个车道配置一台 200 万像素智能工业摄像机，负责车辆图片捕获、牌照和车身颜色的自动识别等工作，并将处理结果通过以太网发送给智能工业摄像机终端服务器。智能工业摄像机终端服务器采用嵌入式 linux专用系统，负责车辆通行信息的接收存储和上传，同时用户可通过智能工业摄像机终端服务器查看管理所有前端设备，每台智能工业摄像机终端服务器可以同时连接多达 10 台智能工业摄像机，极大的提高了系统处理性能。同时，完全嵌入式系统设计的使用也使得系统的结构大大简化。2)车辆数据全天候存储 本系统采用一台智能工业摄像机终端服务器连接多台智能工业摄像机的配置方案，终端服务器可对智能工业摄像机的数据进行接收存储和上传，同时可对所有前端设备进行管理维护。终端服务器可以放置在室外抱杆机柜内，也可放置在室内。因此，与其他高清系统相比，本系统有多种优势：a)系统在与用户应用服务器网络联接不畅的情况下，智能工业摄像机终端服务器可以暂存车辆通行数据，这样保证了所有车辆通行信息不会因为网络状况不好而丢失。-b)系统采用 4 个独立网口的终端服务器，前端设备和后端设备可以分别处于不同的网络中，提高了系统可用的网络带宽，增强了数据的安全可靠性。c)本系统设计方案使得采用集中封闭管理和配置成为可能，使前端设备的数量和复杂性大大降低，易于