高速公路智能交通系统工程方案解析

一、项目概述

长春市“两横三纵”快速路是长春市重点工程，是长春市路网系统的重要组成部分。其功能为分流核心区内过境交通，减少跨区域出行对核心区的影响，缓解核心区的交通拥堵，完成核心区和外围组团的快速连接，提升城市整体道路服务水平。

“两横三纵”快速路体系全长84.5公里，总投资233亿元。其中二环井字形快速路包含东、南、西、北四个部分，东部快速路即“远达大街-东盛大街-仙台大街-彩宇大街”，长度17.1km；南部快速路即“硅谷大街-卫星路”，长度14.7km；西部快速路即“青年路-普阳街-宽平大路-前进大街”，长度18.6km；北部快速路即“花莲路-青冈路-台北大街-铁北四路-东荣大路”，长度14.4km。全线总长约64.8km。亚泰大街相对快速路北起北三环，南至南三环，全长19.7公里。

“两横三纵”快速路建成后将成为长春市70平方公里中心城区的交通保护壳，将有效缓解二环路以内的交通拥堵状况。预计未来五年可有效应对长春市城区100万辆机动车的保有量。

二、车辆智能监测记录系统

1、系统概述

车辆智能监测记录系统由中心车行云交通数据分析、快速路主路路段卡口、出入口匝道卡口及路口卡口式电子警察组成。路口卡口式电子警察具备卡口的相关功能，在路口信号灯为红灯时，用于抓拍闯红灯违法行为。

车辆智能监测记录系统能实现对受控断面过往车辆进行抓拍及视频录像，获取车辆号牌信息、车辆外形信息、车辆正副驾驶人面部图像信息（路段设备）、车辆通行时间信息、车辆通行地点信息及车辆行驶速度信息，并能够根据以上信息对车辆通行轨迹进行分析，对超速车辆进行违法、闯红灯违法（路口设备）、不按导向标志行驶违法等行为进行取证，对嫌疑车辆进行缉查防控等辅助办案功能。

基于长春市现有的卡口系统及新建系统的海量数据，通过引入物联网、图像处理、云计算等技术，采用分布式存储方式，满足数据集中存储和快速检索需求，对数据进行分类存储，包含原始数据存储和中间数据存储。原始数据为采集层前端设备上报的文本和图片数据，采用分布式存储架构软件。中间数据为对原始数据进行初步处理后保存的中间表，采用关系数据库软件。

车辆智能监测记录系统采集的视频、图像数据可以第一时间上传至公安部查缉布控系统。系统对数据进行集中处理，其中的违法信息自动进入非现场执法系统进行审核，并上传到全国公安交通管理综合应用平台（六合一平台）。

2、系统设计要点

本方案设计采用的智能车辆监测记录系统的特点包括：

1）、嵌入式一体化高清摄像机

系统前端均采用嵌入式一体机化200万像素或500万像素高清摄像机，将摄像机、存储控制设备、通讯模块、抓拍控制模块等集成设计成一个设备，最大限度确保系统稳定可靠运行。

2）、双模式检测

电子警察系统采用视觉分析及多目标跟踪技术、卡口系统采用视频+地磁 或视频+雷达的组合检测模式，充分保障系统的抓拍率和准确率。

3）、内置GPS/BNSS定位

通过内置的GPS/BNSS（北斗导航Beidou Navigation），卫星统一授时，授时精度高，在满足区间测速功能的同时，极大的提高测速的准确性；满足设备位Positioning System置的精确定位，便于设备管理。

4）、高性能窄波测速雷达应用

测速雷达采用平板微带阵列天线设计生产技术，频率漂移控制技术，保证宽温度范围内的测速精准度。窄波雷达提供了特定的检测区域，在正向安装检测区域宽度小于车道宽度，精确定位车辆位置，有效避免相邻车道车辆的干扰。

5）、一专多能

系统除具备卡口功能外，同时能够实现超速抓拍、逆行抓拍、闯红灯记录、不按导向车道行驶抓拍、号牌识别等功能。

三、系统性能要求

系统包含上端设备（服务器、存储等）、功能完善的系统软件及前端设备，满足以下要求：

1、按照市公安局天网工程存储需求：

中心：过车图片数据存储不低于180天，过车文本信息数据存储不低于3年。

2、前端设备要求由车辆检测、违法抓拍、图像采集及存储、网络传输。辅助照明、电源供电、防雷防震和机箱单元等组成。要求使用高清卡口设备，保证高温、低温、雨雪、霜冻等异常天气均能够正常工作，前端视频数据存储不低于60天。 

3、系统具有安全性、稳定性、图像防篡改、防盗提示、异常自我检测并提前预警及自动报错，自动恢复、断点续传、高清录像、车辆轨迹跟踪、流量实时监控、数据查询等功能。

4、路段设备不受相邻车道通行车辆的影响，要求可以实现单点测速、区间测速。

5、系统具备车辆识别（识别车辆内正副驾驶位置人的脸部特征及车辆牌照）、自动抓拍（对闯红灯、越线、逆行、超速、随意变道、限号等违法行为进行抓拍）。系统能够对无牌、套牌、盗抢车辆进行快速识别及报警，确保捕捉率和准确率到达99%以上。 

6、系统具备视频监控、流量监测的功能。

四、系统建设布局

快速路路段设备布点原则如下：

1、主路路段设备布置在快速路主路距离超过2公里的长直线路段上，具备卡口及超速违法抓拍功能。

2、大型全互通立交桥上下游100米左右设置，便于分析车辆形式轨迹。

快速路出入口匝道设备布点原则如下：

1、所有进出快速路的入口匝道及出口匝道设置监控点，对进出快速路的所有车辆进行正面的全程监控，不留盲点。

2、出口匝道设备在出口匝道中段采取L杆形式安装；入口匝道结合智能限高架点位，在其后端25米处采取L杆形式安装。

路口设备布点原则如下：

1、快速路桥下交叉口进口道设置路口设备，具有卡口功能，实现闯红灯违法抓拍的同时也能够对不按导向标志行驶、违法停车、逆行、压黄线等违法行为进行检测、自动抓拍与记录，实现对路口违法行驶的全方位监测。

2、在路口入口处采用L杆形式安装。

五、系统结构

车辆智能监测记录系统结构图

长春市“两横三纵”快速路车辆智能监测记录系统由前端设备、通信网络和中心软硬件组成。

1、快速路主线前端设备

前端设备由存储控制处理器、200万像素高清一体化CCD摄像机、车辆速度检测（雷达）模块（路段及匝道）、红灯检测器（路口）、辅助照明模块、通讯模块组成。

系统通过光端设备实现与控制中心管理系统的连接。

存储控制处理器：用于对前端设备进行系统管理、数据存储、数据定向上传等。

嵌入式CCD高清抓拍摄像机：用于成像控制、补光灯联动信号输出、车辆图片抓拍、高清视频图像采集、车牌号码识别、车身颜色识别、检测器状态网管 等。

车辆速度检测模块：机动车性通过及行驶速度检测，用于向高清摄像机提供车辆图片抓拍触发信号。

辅助照明设备：在夜间或低照度状态下提供辅助光源，提高夜间或低照度状态下拍摄的有效率。

2、路口前端设备

主要包括200万/500万高清网络摄像机、补光控制模块及嵌入式一体机，路口每台摄像机可监控2车道（200万）/3车道（500万），既简化了杆件上设备的数量，降低了工程走线的复杂度和故障节点数，又能够很好地满足交通管理者对“大场景兼具小细节”的要求。系统主要实现：

高清视频图像采集：为满足系统需求，选择200万/500万高清摄像机。

补光控制模块：通过光控开关进行感光 以此确定是否开启环境补光灯（大功率LED频闪补光灯）。

高清视频信息分析、处理：系统自动记录红灯时间车辆通过数据，经过分析并选取一张最清晰的图片进行车牌识别，形成违法记录。同时，系统需根据不同需求设置全天候录像或只对违法过程进行录像。绿灯期间，系统对车辆进行检测，检测到车辆时进行抓拍记录、实时处理，识别及存储。

结果信息输出：设备在数据处理完成之后通过以太网对外输出信息：红灯期间违法行驶图片一张，由3张全景图片和一张全景号牌局部放大图片合成，在清晰地反映车辆违法全过程的同时，需能够看清车辆号牌。绿灯期间输出1张全景图片，该图片由两张图片合成，一张全景图片及其自身车牌局部放大的图片，可清晰看到车辆的号牌，绿灯信号及环境状况。

前端采集的数据通过前端软硬件对高清视频流的信息进行提取、分析与处理，实现车辆检测、车牌识别、车辆跟踪、行为分析及录像功能；并能够实时对采集的违法图片进行合成与信息叠加，防止违法取证图片在传输过程中被篡改；整台视频处理主机 需采用无风扇自然散热模式，提高系统的稳定性。

3、通信部分

将前端设备收集的信息通过特定的通信网络，上传到指挥中心（或数据中心）的应用服务器系统。

本项目设计通讯部分需支持各种有线（电信专网、光纤等）、无线方式（微波、GPRS、CDMA1X等）的通信设备，根据具体的通信方式，选择适合的终端接入设备。

4、中心部分

中心配置智能交通分析平台，将物理上分散的高清采集设备采集的数据进行统一存储，实现违法记录数据的审核、修改、查询、统计、日志记录及远程参数配置及维护等功能。系统采用通用的协议，可以将其他系统采集的数据统一接入到智能交通分析平台上，当数据量较为完善时，可实现道路车流量统计、车辆轨迹分析，为交通管理者及交通参与者服务。

中心管理部分包括数据库服务器、应用服务器、管理工作站、局域网、及应用软件，设立在交通指挥中心。指挥中心的应用服务器通过通信网络，接收路口前端设备发送回来的违法信息、交通信息和状态信息，存储在数据库中，供应用程序处理使用。

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