Maxfort ○R
高速公路车辆超速抓拍
系统技术方案
北京同业兴创控制技术有限公司
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网址:https://www.doczj.com/doc/9713153258.html,
2007
目录
一、前言 (1)
二、系统设计思路和原则 (2)
（一）设计思路 (2)
（二）设计原则 (3)
（三）主要设备 (3)
三、系统组成 (5)
（一）系统构架 (5)
（二）外场系统组成 (5)
（三）外场设备布设 (7)
（四）抓拍设备拍摄效果 (8)
（五）NDC350功能及技术指标 (11)
（六）分中心系统功能 (15)
四、设备清单 (21)
NDC350闯红灯违章视频抓拍系统技术方案
一、前言
本方案根据要求特为某高速公路A至B段设计，目的为设置车辆超速抓拍系统，对违章超速车辆进行抓拍取证，协助交警进行执法工作。这五套系统分别安装于本路段的跨线桥上，由高清晰抓拍摄录一体机采集机动车牌照原始数据、机动车辆轮廓原始数据及驾驶人脸像原始数据，完整记录通过这一路段的机动车辆的信息，包括时间、地点、车速和图像，并将该类信息上传至上端软件进行后期处理。
系统采用Maxfort○R全IP NDC350系列高清晰抓拍摄录一体机进行前端的车辆抓拍，图像分辨率达到330万像素，并直接输出JPEG压缩格式的高清晰图片（抓拍图片效果图如下图示）。
全景照片
在本系统中，车辆检测采用地面感应线圈检测器，检测器提供NDC350触动信号，触动信号用来启动NDC350的抓拍动作。每条车道埋设双线圈用来测速和分辨车型。
通讯协议采用TFTP和FTP，前端信息透过网络光纤收/发器和光纤线路以大于10M的速率与上位机通讯。现场的供电电源就近引取。
上位机软件提供功能：
图像处理、图像存储、图像查询、牌照识别、前端设备设置、系统运行监控、系统数据库维护、设备维护等功能。
车牌识别采用在线式后台识别的方式进行，抓拍图片上传后，由上位机进行识别，
识别结果根据设置写入违章图片附属信息。
由于本系统采用了先进的专业抓拍设计的NDC350一体机，使得系统具有组成结构简洁、实现系统功能直接、系统响应迅速等特点，与传统的及非专业设备组成的系统相比较有明显的优势。
二、系统设计思路和原则
（一）设计思路
l经济性
充分利用成熟的先进技术，采用性价比较高的产品。
l可靠性
采用专业的技术和产品，保证系统的高质量和高稳定性。
采用先进的容错技术，提供详尽的故障处理方案，保证系统的快速可恢复性。
l先进性
系统设备的选型及软件设计，均采用了代表当今计算机发展方向，图像处理发展方向以及通讯技术发展方向的技术，符合当今IT技术的发展潮流，并易于升级更新，保持其先进性。
l开放性和兼容性
接口开放，提供二次开发接口，易于各类交通管理系统集成。
l可扩展性
系统结构易于扩展，适应今后不断增加的监控点建设的需要。
l易使用，易维护
软件符合管理需要，界面友好，安装、使用及维护简单便捷。
（二）设计原则
l充分考虑招标方的基本现状，明确建设需求，在全面综合分析的基础上进行方案设计。
l充分利用当前先进且成熟的技术，并考虑到未来技术的发展趋势，保证技术方案的可应用性和先进性。
l充分考虑未来路网建设对系统扩展及转换功能的需求。
（三）主要设备
本方案采用专业Maxfort○R NDC350高清晰摄像抓拍一体机(以下简称抓拍机)。其特点如下：
?集高清晰图像抓拍、抓拍触动控制、抓拍结果本地存储和中心远传于一体的高度合成抓拍机
?“零”时滞和高速连拍功能
?强大的网络传输能力
?全天候工作的复杂环境适应能力
?灵活的可更换镜头结构
?高清晰图片可同时监控三条车道（330万像素）。
专用的抓拍机（NDC350型）外形与NVC系列工业摄像机相似，其内部集成了COMS 高分辨率传感器、及DSP处理器和一个16位CPU处理核组成的成像控制机构、内置存储器、I/O接口、10/100M网络接口，与成像控制、存储、网络
传输TCP/IP协议栈一起构成了一台真正的一体化嵌入式检测触动、抓拍、存储、传输设备，与传统系统相比，其软件架构小巧，处理精准。由此，极大的提高了系统的稳定性、可靠性。其外形结构如图如示，野外使用时抓拍机被安装于全天候室外型防护罩内。
NDC350产品外型
外场安装设于全天候防护罩内
三、系统组成
（一）系统构架
本方案抓拍系统由交警控制分中心和外场设备组成。
分中心系统由计算机、服务器、磁盘阵列、交换机、光收/发器、设备机柜组成。
与传统的系统不同，本系统分中心与外场设备（抓拍机）组成一个完全IP 的网络，之间的传输采用网络通用的TCP/IP、FTP、TFTP、UDP协议。
分中心网络组成如控制系统架构图所示。
透过分中心交换机，将各外场站点与分中心电脑和服务器联接为一个局域网络，交换机通过路由器与中心或其它局域网络相联，提供上级领导或被授权部门的查询或调用图片服务。
控制系统架构
（二）外场系统组成
车辆超速抓拍系统的核心设备是高清晰网络抓拍机NDC350，它是MAXFORT 品牌针对交通违章抓拍领域研发的第二代产品。它是将拍照、摄像、图像处理、图片存储、网络连接、触发控制、串口数据采集、补光灯同步触发等功能集成在
一起的一体化产品，安装简易，设置简单，用参数设置软件即可查看设备上传的视频图像。
单个监控点车辆超速抓拍系统的设置方案如下图示。NDC350在抓拍时自动将图片分辨率切换至最高分辨率（2048 × 1536），达330万像素，可清晰拍摄三条标准宽度车道中的车辆牌照。根据本案的要求，检测车道为双向六车道，每个方向还有一个紧急停车带车道，为提高车牌识别的精度，每个道路行驶方向设置2台抓拍机，一个监控点4台。高清晰度抓拍机对准来车方向，以对车内驾乘人员的脸部特征进行记录。
车流量的统计是通过本道路来车方向埋设的地感线圈式车辆检测器完成的。过往车辆通过感应线圈时的信号变化被检测器捕获，根据捕获的信号，设置于路侧的检测器将车辆通过脉冲及检测到的车速和车长数据传给抓拍控制器。每一车道的检测器检测的每一辆过往车辆在定长距离处将产生两个时分脉冲，时分脉冲输入到控制器后将自动产生车道匹配的编号及该车道辖属设施的控制信号如补光灯、闪光灯等控制。并与NDC350抓拍机自动抓拍同步。
单道路方向超速抓拍设备构成图
每个监控点安装控制设备箱一台，除抓拍机、速度显示器与闪光灯以外的所有设备装于此箱内。除控制设备外，现场前端系统中设网络交换机一台，完成前
端各网络设备的信号集中；设光收发器一台，完成现场监控点图像及图片信息向中心网络的上传功能。
违章车辆的抓拍图片可以分解为：全景照片、车头特写和车辆特写。车头特写用来解析牌照，车辆特写用来分析驾驶员人像。
按照业主24小时进行监控的要求，前端设备处要增加夜晚照明设施。由于抓拍机是面对车辆抓拍，所以车辆正前方的强烈灯光必然会干扰驾驶员的正常驾驶，因此要在抓拍范围的正上方设置灯具。建议在跨线桥的前方20米处安装照明灯立柱及横杆，解决照明问题。同时安装车速显示器，车辆超速时以红色数值方式予以提醒显示。光敏传感器对定时恒亮补光灯进行控制，分时段自动开启。LED闪光灯由抓拍机同步信号端进行控制，用于阳光下对驾驶人员特写抓拍时的补光，每车道安装一台。
（三）外场设备布设
监控抓拍系统外场设备由高清晰度抓拍机、车辆检测设备、车速显示器、夜间照明和补光设备以及立杆支架等组成，在路段上桥梁上的的设置如：外场设备布设示意图所示。
外场设备布设示意图
桥面正向安装时，一台NDC350将抓拍正向两条车道，。其外场设备平面布设方式如下图所示。
监控点设备布置俯视图
说明：1、一个道路行车方向由两台NDC350分两个捕捉区抓拍
2、捕捉区由线圈检测器（每条车道的两个线圈）分别触动抓拍。
3、触动信号由抓拍控制器判断出通过的车辆是否超速，如发现超速则控制器向抓拍机发出抓拍信号，进行图像抓拍。同时向车速显示器发出指令，显示超速速度值提醒违章司机。相关信息编码上报上位机
4、收到控制送来的抓拍信号后，NDC350对进入捕捉区的车辆正向抓拍图像并存贮于本地存贮卡内或实时上传分中心。
（四）抓拍设备拍摄效果
NDC350（300）型抓拍机的图像尺寸为2048（H）×1536（V），具有彩色330万像素。示例图片如下：
白天抓拍单车道车辆图片
白天拍摄局部效果
夜晚抓拍单车道车辆图片
夜晚拍摄局部效果
抓拍机安装于跨线桥的侧面，根据捕捉区与抓拍机间的距离选择合适的定焦高清晰镜头，补光灯用于夜间抓拍，安装于捕捉区上方，一只补光灯的最佳有效距离为7-9M，每条车道1台补光灯。本案选择迎面拍摄，为不影响正常驾驶，补光灯选择垂直照射安装。
NDC350型采用COMS传感器，补光时间不小于80 ms,而NDC300型采用CCD
传感器，补光灯采用闪光灯即可。
V8722是一款可编程逻辑接口，用于车辆检测器与NDC系列抓拍机间逻辑组合的联动，应用户不同要求的逻辑设计，该设计可应用于其它类违章的抓拍如：逆行、压线等的非正常行驶方式产生的误判等等。
（五）Maxfort○R NDC350功能及技术指标
NDC350高清晰网络拍照摄像一体机是一款针对交通领域研发的第二代产品。该产品采用高分辨率、高感光度CMOS芯片传感器，内嵌4.8G MIPS DSP处理内核，集成网络自适应10/100M接口，配置内置1-4GB SD存储卡或＞40G硬盘，提供外部拍摄触动控制端口、补光灯控制同步接口，其拍摄、处理、存储、传输一体化设计，极大的提高了整机的实用性、可靠性、和高速响应能力。NDC350提供如下功能：
图像抓拍
NDC350针对违章抓拍系统的需求，提供了多路内部光藕隔离的拍摄信号输入，极大的减小了抓拍延时使系统组成变得简易，提高了系统的可靠性；提供两路光藕隔离的补光灯同步驱动，交替或同时触发外置补光灯，用此保证了闪光与拍摄的同步和高速。
数字视频
NDC350提供640×480分辨率的JPEG格式的数字视频，在联网系统中，可在中心计算机上实时观看到各路口情况，也可以将视频流录制存储。
网络上传与本地存储
支持网络上传功能，由上位机设置自动上传模式后，当启动图像抓拍后可自动上传到指定IP的网络服务器上；当网络文件服务器中断连接时，设备会自动将图像文件存储在本地SD卡中，直至网络通畅。
实时时钟
内建实时时钟，具备实时钟掉电保护功能，正常使用时电池寿命不低于2年，并可通过上位软件实现自动对时。
内置看门狗
受到外界干扰而导致系统非正常工作时，可自动复位恢复。
高速连拍响应
启动拍摄后，在1秒内可以连续拍摄3张图片，并且在每次拍照后，设备主动将本机地址、路口信息、拍照张数、第一个文件名称上报到指定主机。
可设置高分辨率图像
NDC350在抓拍时自动将图片分辨率切换至最高分辨率（2048×1536），达330万像素，可清晰拍摄1-4条标准宽度车道中的车辆，并可看清楚位于拍摄区的车牌照。支持五种分辨率：2048×1536、1600×1200、1024×768、800×600、640×480，允许通过设置进行变换。
两种拍摄方式
支持外部信号触动拍摄和网络命令拍摄两种拍摄方式，每次触发至抓拍时延＜2ms，两次拍摄的最小间隔为0.18秒。
自动图像压缩
拍摄图像后自动压缩为JPEG格式的文件。
本地图片存储、本地图片下载
配有高速SD存储卡，当发生网络中断情况时可将抓拍的图片存储在SD卡中。用户在需要的时候可通过更换SD卡取走图片，NDC350还支持本地图片下载操作。采用1.0G的SD卡，约能存储300万像素的图片2000幅。
外接硬盘
NDC350配有硬盘接口，当存储需要时可扩展外接硬盘（需定制）
抓拍图片自动上传
设备在抓拍图片后，可直接将图片上传至指定的FTP服务器。
灵活的信息叠加
抓拍图片时，可将文字信息、时间信息检测器检测到的车辆信息叠加在图片上，叠加位置可由用户设定。信息还将追加到图片文件尾部，文件上传后可方便用户录入至其它分类数据库。
多路补光灯驱动
具有两个同步补光灯接口，支持连拍时，设备交替触发补光灯。
方便的参数查询与设置
通过参数设置软件可方便的对NDC350各项参数进行现场及远程的查询修改和设置。参数包括：网络参数，抓拍参数，图像参数，视频参数，系统参数。
智能化的触发逻辑处理
在监控多车道车辆时，支持触发端口与图片的多种逻辑映射，用来确定事件和车道及车辆间的关系。
外部接口
NDC350，前端留有镜头接口。所有接线端口均位于设备后盖板之上，每一端口处均有清晰的指示标志。
设备前端面图：
设备后端面图：
带有串行接口
镜头选择
NDC350前端采用CS型镜头接口，可安装各种2/3英寸CCTV FA（工业自动化）镜头。要求镜头中心和边缘分辨率达到100线对/mm以上，以保证图像高清晰解析力。推荐采用高线对、低变形的定焦镜头，以达到最清晰的图像抓拍效果。焦距范围的选择需根据拍摄目标距离设备的位置和拍摄所需视角范围进行选择。推荐选用COMPUTAR 或TAMRON等公司镜头产品（本次选用COMPUTAR公司的镜头）。NDC350其CMOS传感器标称规格为1/2"，理论感光面尺寸为6.4×4.8mm，实际的感光面尺寸为6.554×4.915mm，可选用大于等于1/2"规格的镜头。
电源提供
NDC350供电采用单一DC12V直流电源供电，随机配备有12V直流适配器。网络接口
网络端口采用标准的RJ45接口，当设备上电后，如果网络连通，网络端口上的绿色指示灯将点亮，如果网络未连通，则绿色指示灯不能点亮，根据设备上网络接口指示灯的状态可以判断网线接口是否连接牢固。当网络有数据传输时，则NDC350网络端口上的红色指示灯将闪烁，表示网络上有数据正在传输。
输入输出接口
NDC350具有12路输入输出端子，其定义如下：
其中补光灯接口为输出信号接口，FC为外接补光灯的公共地端，F1为第一路补光灯同步控制端，F2为第二路补光灯同步控制端；若只接一路补光灯，请将F1和F2端并联后接到补光灯的触发端。
IN0~IN5如上图所示，分别对应3组拍摄使能/触发的输入信号，输入INx 信号在外接电平5~12V输入时有效，0V为无效。
串行接口
NDC350提供一个标准为RS485/232的串行接口，允许通过异步通讯协议与
具有串行接口的外部设备通讯。
（六）分中心系统功能
分中心系统功能分为三类
·设置功能
·运行功能
·维护功能
a、设置功能
设置功能是指对系统主要设备：NDC抓拍机、V8722分布式I/O以及系统运行参数等进行的设置。
V8722设置可以通过运行在分中心系统上安装的V8722分布式I/O设置程序对：
工作模式、逻辑关系、关联映射、时延距离、线圈距离等进行设置。
除V8722设置以外，设置程序还提供对其它功能的设置：
通讯设置：该设置允许V8722点对点及点对多点的通讯参数设置，在本系统中，V8722的通讯是通过DNC的串口进行的。所以，对V8722的通讯设置是建立V8722与NDC之间的串行通讯的联接。V8722还可以透过网络与中心进行通讯。
V8722提供了良好的人机设置菜单的界面，而分中心系统将其整合在一个统一的应用平台上，并且完全中文化。
NDC系列抓拍机亦提供了对抓拍机各类工作模式和工作参数的设置功能见下图示：
可设置的参数有：
图像显示锐度；图像颜色饱合度；白平衡背景红、蓝色差调整；图像的亮度、是否自动白平衡、图像质量（指JPEG压缩比例）；图像尺寸：2048×1536、1600×1200、1024×768、800×600、640×480，缺省的设置为2048×1536（330万像素）；除上述图像设置之外，还具有对超速抓拍等的专门设置：快门设置；自动快门设置；触发延时设置；触发定长距离设置；牌照识别窗口设置；车头特写窗口设置；上位机通讯IP地址设置；通讯模式设置；车道编号设置；叠加字符串设置；存储方案设置；新增功能按钮设置。
分中心系统除了对主要设备V8722和NDC提供上述的设置以外，还需对系统进行配置。
它们是：VLD-B4（线圈检测器）与NDC关联的编号设置；状态报警参数设置；新增站点配置；网络参数设置；通讯循环设置。
b、运行功能
系统安装和设置完毕，系统的使用功能在系统运行时提供。
1、系统提供车流量检测信息：
系统提供检测断面和车道的实时车流量、车型、平均车速、道路占有率、平均车头距等车流量信息，并保存供使用者日后查询。
车流量信息的显示可以以曲线和直方图方式表现。
单位车流量可以设置为每秒、5秒、每分钟、每5分钟等不同的时距。
2、车辆抓拍功能：
当检测器检测到车辆时，自动抓拍功能可将该车自动抓拍。抓拍后的图片可以遵循全景、局部特写和车牌部分设定的窗口自动变换后保存，或者用于不同的分析处理。
系统同时允许手动抓拍，手动抓拍后系统将自动回到自动抓拍状态。
当系统设定超速值后，系统将启动超速抓拍，并将在捕捉区捕捉的图片与检测区每车抓拍图片同时保存在违章库中，提供超速车辆更准确的图片证据，用此减少违章处理时的纠纷。
可以在检测的区域内设置逆行判断检测，并启动该类违章事件的抓拍，同时可在禁停、禁行区设置运动检测用来启动压黄线，乱停车等违章行为的抓拍。
所有违章抓拍均可设置声光报警，用此提醒值勤人员。
当检测器故障时，系统还可以启动检测区域内的运动检测，利用该运动检测暂时替代检测器的功能，用软件触发的方式触发抓拍。
连续抓拍方式：NDC系列抓拍机采用连续抓拍方式时，每一个触发动作可以最多设置连续抓拍3幅高清晰（300万像素）的图像，且每幅图像间隔小于0.2秒，此类方式可用于违章过程的细节分析。
3、摄录像功能
NDC系列抓拍机可以设置摄像方式，在摄像方式下图像的尺寸为800×600（约50万像素），分中心系统软件具有网络录像（NVR）功能，和实时监视功能，摄像时可通过系统抓拍进行高清晰图片的抓拍，抓拍后的高清晰图片可自动的存入硬盘。
NDC350抓拍的每条车道、每辆车的图片包含的图像信息为百万以上像素的JPEG文件,约占200K字节，10万张图片存储需要30G以上的存储设备，每台NDC350可外加30G以上的硬盘，以满足30天以上存储要求。
NDC350使用补光灯（＜400W）进行补光，可以清楚的捕捉前排司乘人员的
图像。
4、车辆识别功能
①车牌自动识别
一台NDC抓拍机可以抓拍2条车道的特写图片，保证捕获车牌区大于110点（横向），图片中将每条车道分区，由触动信号驱动软件自动对应分区对车牌进行识别。
由于是高清晰图片，所包含的图像信息丰富，所以，定位和识别较传统设备简单。
本方案自动识别在后台计算机中由识别软件完成
②车型和颜色识别
车辆检测器可检出至少3种车型，同时与车牌自动识别比对；能自动识别常见红、白、蓝、黄四种颜色。
5、自动报警功能
①超速报警：
本系统设置的超速报警有两种：
外场报警：速度标志显示速度的颜色由绿变红。
分中心报警：超速违章在检测到超速时，同时上报分中心，透过控制系统网络该报警还可进行上报的远传。
②布控缉查车辆报警
分中心系统可以通过：人工手动、上层中心自动下发，两种方式设置布控缉查车辆，并将其车牌输入到系统中。
系统在完成车牌识别时，将自动提取布控缉查车辆的车牌进行比对，符合比对条件时,将立即报警，并同时远传至上一级系统。
6、信息传输
本系统可设置自动/手动上传信息和下载信息，使用FTP、TFTP、UDP等协议进行信息交换。
传输内容包括：违章车辆信息上报；
普通车辆基本信息上报；
布控缉查车辆信息下载。