太阳驹治安卡口系统
技术方案
新乡市龙盛科贸有限公司
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第一章系统总体设计 (1)
1.1需求分析 (1)
1.2系统简介 (1)
1.3设计依据 (2)
1.4设计原则和目标 (2)
1.5系统构成 (4)
1.5.1卡口前端系统组成 (4)
1.5.2中心系统组成 (7)
1.6技术特点及指标 (8)
第二章子系统设计 (10)
2.1系统硬件设计 (10)
2.1.1前端子系统构建的关键点 (10)
2.1.2主要功能和特点 (11)
2.1.3系统设备选型 (11)
2.1.4系统的优越性 (15)
2.1.5系统设备清单（以一个卡口双向4车道为例） (15)
2.2系统软件设计 (16)
2.2.1系统软件的主要功能 (16)
2.2.2提供数据共享 (18)
2.2.3应用扩展说明及数据备份 (19)
2.2.4软件系统设计和实施中采用的国家标准 (19)
第三章系统的安装调试 (20)
3.1施工安装总原则 (20)
3.2管路和布线施工 (20)
3.3卡口设备安装 (27)
3.4避雷与接地安装 (28)
3.5软件的安装 (29)
3.6系统设备调试 (29)
3.6.1卡口设备调试 (29)
3.6.2中心设备调试 (30)
3.6.3软件调试 (30)
治安卡口抓拍车牌识别管理系统技术方案
第一章系统总体设计
1.1需求分析
通过建立卡口监控和超速布控系统，实现对公路上监控区域内通行的车辆进行实时监视、抓拍、识别、报警、记录保存车辆通行的信息和车流量数据并进行集中有效的管理，为公安部门打击盗抢和黑名单机动车犯罪、查缉交通肇事逃逸案件、分析交通状况、加强治安管理提供有效的技术支持。
每处双向4--6车道全天侯记录出卡口车辆牌照及车辆全景特征图像，检测范围50米，捕获率99%，识别率95%以上，车速0-200公里/小时，图片显示汉字、字母、数字清晰可辨。
采用先进的DSP数字芯片处理技术，以及基于硬件识别作为视频测速算法的运行平台，集成照明、镜头、摄像头和DSP电路形成嵌入式的结构，设备无需计算机即可实现车牌图像的采集、识别和测速，可实时记录经过监测区域汽车的图像、牌号，并进行存储、处理、传输。对运行车辆的流量情况进行常年不间断的自动记录、分析和存储。
同时要求卡口系统能全天候自动抓拍并自动识别出通过路口的汽车的号牌，实时声光报警、设防。
1.2系统简介
该系统的核心:卡口车牌自动识别测速系统，自动采集车辆信息并完成车辆测速、车牌字符和颜色的自动识别功能，并通过管理软件实现相应的功能模块。
卡口车牌自动识别系统采用基于IP的网络接口或其它数据接口方式，易于与其它设备接口。系统控制中心管理计算机与各监控点设备的连接采用星形拓扑结构，每个监控点均可与控制中心直接连接，传输车辆通行数据和监控图像数据。网络互联采用光纤方式。
整个系统的设计目标是利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别等技术，对监控路面过往的每一辆机动车的前部特征图像和全景图像进行连续全天候实时记录，计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别并可对嫌疑车设防自动
报警。
1.3设计依据
系统设计将依据国家和部门的相关标准和规范实施，具体列表如下：
●GB50198-94《民用闭路监控电视系统工程技术规范》
●GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
●GB6510-86《30MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统》
●《工业企业通讯接地设计规范》
●GA308-2001《安防系统工程验收规范》
●GA/T70-94/T74-94《中华人民共和国公共安全行业标准》
●GA/T95-94《安全防范工程程序与要求》
●JCJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
●《安防系统工程质量检验实施细则（试行稿）》
●YD5003-94《电信专用房屋设计规范》
●GB/T 8567-1988《计算机软件产品开发文件编制指南》
●GB/T 9385-1988《计算机软件需求说明编制指南》
●GB/T 9386-1988《计算机软件测试文件编制指南》
●GB/T 11457-1995《软件工程术语》
●GB/T 12504-1990《计算机软件质量保证计划规范》
●GB/T 12505-1990《计算机软件配置管理计划规范》
●GB/T 14394-1993《计算机软件可靠性和可维护性管理》
●GB/T 15532-1995《计算机软件单元测试》
●GB/T 16680-1996 《软件文档管理指南》
1.4设计原则和目标
在系统设计中，力求满足以下要求，以最优的性能价格比保护投资，我们将遵循以下设计原则：
1、合理性：严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，使系统的各部分合理
配置，有机融合和并尽可能地发挥设备潜力和软件功能，最大限度地提高系统性能价格比。
2、先进性：采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，
在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。
3、实用性：系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管
理、维护和扩展。
4、可行性：系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及
上级管理部门的管理制度相适应，用户在经济能力方面的实际情况相吻合。
5、可靠性：采用高集成设备，采用自动监测、自动监控和容错等技术来保证可
靠性。
6、安全性：系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，
同时提供数据备份、恢复功能。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。
本系统要达到以下目标：
1、合理配置辅助支架、车辆拍摄装置和辅助光源等。可全天候、不间断地对
所有通过卡口点的车辆进行自动拍摄，使用视频检测技术，只有当车辆通过时才拍摄；准确地记录并存贮车辆（全景和近景特写车头或车尾部位）、车牌、速度、流量、日期、时间、地点和行驶方向等信息，能自动识别车辆类型（大、小）、车牌（含汉字、字母及数字和车牌颜色），实现车辆超速、嫌疑车辆（交通违章或事故逾期未处理、逾期未参加法定检验、被盗抢和肇事逃逸等等）车牌自动比对与实时报警功能。
2、辅助光源采用高效、长寿命的高亮度金属卤化物光源。光束与地面或水平
线夹角不小于60度，抓拍时无闪光，避免影响行车安全。辅助光源由光线自动调节设备可根据环境光线变化自动控制开启和关闭，最大限度地节约能源。
3、车辆感应采用视频检测方式，保证99％的准确抓拍。
4、选用高清晰度、低照度、稳定性好的摄像机，其配套的镜头应选用大孔径、
快速可控光圈、快门调整的专业镜头。防护罩采用自动温控调节的IP66级防水外壳，保证摄像机配置能保证在零下60摄氏度到70摄氏度的劣天气条件下正常工作，能保证无论在白天还是夜晚以及各种光线条件下其所拍摄的车辆图像均须既能看清车辆全貌，又能看清车辆号牌。
5、嵌入式视频识别设备，核心处理器（CPU ）为高速多通道DSP ，其处理能力强大，
同时配置了精简的操作系统、专用的设备驱动程序和高效的TCP/IP 协议栈。
6、视频、电缆线到位，接、插件连接可靠，电源线、控制线分开。所有线缆
应有明显可辨的编号或标识，其隐蔽部分要求用镀锌钢管套护，裸露或弯曲部分要求用金属软管套护。卡口系统的强弱电部分均合理配置防雷装置。
线缆及管线的连接、排列、走向、弯曲与接地处理等符合国家有关规范要求。
7、机箱、设备的防护等级不低于IP66要求，并具备防尘、防潮、防热、防雷、
防鼠虫、抗干扰等功能。
8、中文界面，简单直观，操作方便。采用视频触发技术，保证车辆及车牌的
抓拍率和识别率符合客户要求的技术指标。各功能模块（包括运行参数等）可根据实际需要进行灵活配置与管理，能够按照车型、车牌、速度、流量、时间、地点、行驶方向、报警类别等相关条件进行单一或组合方式的信息查询、统计、打印等。
9、可存贮不少于100万辆汽车图像信息，实现全自动刷新，循环存储。具备
完善的系统管理（包括用户操作权限管理、黑客与病毒防治等）功能。10、卡口系统的设计、生产、施工、检测、运行、维护和培训等工作严格依照
ISO9000系列质量保证体系的规定与要求进行实施。
1.5系统构成
1.5.1卡口前端系统组成
由全景摄像机、特写摄像机、辅助照明组成，无需在卡口前端安放工控机、铺设地感线圈、车辆检测器，减少了前端设备使得系统更易于维护。
整个系统结构框架见下图（单点）。
多点车牌识别系统示意图：
数据、视频光端机 LED 照明灯
数据、视频光端机 全景摄像机 特写摄像机
监测点
监测点
监测点
监测点监测点监测点
1．视频模块：
利用车辆车牌特征点在摄像机视野范围的运动轨迹，采用独有的光学畸变校正算法，可以很方便的计算出车辆运动状态。
2．车牌识别模块
卡口抓拍车牌识别模块以数字信号处理芯片作为算法运行的硬件平台，所有算法固化在硬件之中，可以脱离计算机独立运行，集成了所必须的所有硬件和软件，不再需辅助的设备即可完成其功能。
由车牌定位算法和车牌识别算法组成，本采用的车牌定位技术具有极高的车牌定位准确率，在各种不同的图像亮度、对比度、均匀度下均能很好地定位出车牌，大大增强了系统的适应性；用于识别车牌字符的OCR技术以通用OCR算法为基础，并针对车牌字符特征进行了优化，具有很高的应用价值。
3．灯光控制模块
针对天气和时间变化的需要，灯光和光圈控制模块可以根据环境变化自动调节摄像头的光圈，并控制对准车辆的灯光的开启和关闭。
1.5.2中心系统组成
指挥中心通过视频识别设备把视频信号转化为数字信号(车牌识别结果),这个识别结果传输给管理工控机,在工控机的管理软件中就可以看到车牌的识别结果和车辆图片,从而建立管理数据库。
1.车牌识别模块
前端传输到中心的视频在进入计算机之前，接入视频识别设备，通过DSP 芯片和识别算法转化成数字信号再传给计算机。把本来应该由计算机进行大量运算的工作都交给了DSP模块处理，从而大大减轻了计算机的CPU和内存资源占用率，提高了系统稳定性。
3．管理软件应用模块
a、界面包含：一个全景窗口，一个车前部大图，一个车牌结果，通行记录（车牌、时间、车型、车速、车牌颜色、行驶方向）。
b、软件业务接口模块
该系统提供的软件业务接口模块允许其它公安业务系统与该系统接口，调动所有的业务资源为社会治安管理服务，包括车辆归属的查询、车主身份的查询、其它关联业务调度等。
c、数据库业务接口模块
该系统提供数据库业务接口，可以将系统的数据库资料提供给其它业务软件，供它们调用，实现数据共享。
1.6技术特点及指标
1.技术特点
（1）高可靠的车牌号码识别
实时检测和记录通过车辆的有关信息，自动识别车牌号码。在黑天和雨雾天气也能够正常识别。
系统在实时记录通过的车辆图像时，能够识别0～9十个阿拉伯数、A～Z 二十六个大写字母以及相关的汉字－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、2002个性化车牌、2004新式军牌、警、学、特、使、领、港、澳等。
（2）视频触发
避免线圈触发的弊端（断路施工、线圈因道路变形而变化）。
（3）高速数据处理和控制
有能力处理大流量情况，不会影响业务。
（4）实时数据传输
通过IP接口，中心计算机能够对监控点的设备进行设置。
（5）数据库管理
●按大型车、小型车两类对车辆进行查询。
●设定查询起止时间查询车辆通行记录。
●对某一特定牌号进行查询，包含对特定字符的模糊查询。
●对设定车速范围的车辆通行记录的查询。
●对特定路段车辆通行记录的查询。
●对流量的统计查询
管理软件可定时对车辆通行记录进行统计，得到不同路口平均车流量、小时平均车流量、日平均车流量、月平均车流量等统计数据以供管理人员参考。●记录的自动处理
管理软件使用数据库系统保存和管理车辆通行记录，历史记录保存时间可根据计算机存贮容量大小由用户决定，超过保存时间的车辆通行记录由管理软件自动删除，无需人工干预。
（7）系统报警
比对系统黑名单数据库，发现可疑车辆自动报警，并记录相关数据。
（8）系统远程管理维护
通过网上任意一台经过授权的计算机，对系统进行维护。这也有助于我公司对用户提供及时的技术支持。
2.主要技术指标
（1）车牌识别率
在正常城市车牌清洁程度情况下，平均字母和数字识别率可达到95%以上。汉字识别率90%以上，并通过针对系统应用地区加强模板，可实现平均汉字识别率达到95%以上。
（2）卡口抓拍车牌识别系统技术参数
●车牌定位正确率 > 98%
●捕捉车辆成功率 > 95%
●车牌识别率：白天> 95% 夜晚>88% （整牌含汉字）
●识别速度 < 0.5秒(从捕捉到车辆至输出识别结果)
●适应车速范围： < 200公里/小时
●JEPG存储数据格式，分辨率768*576，压缩比10％～100％
●每幅图像最大字节数： <200KB
●图像象素： 768 × 576
●最低照度： 0.08 LUX(彩色)
●最低照度： 0.01 LUX(黑白)
●图像灰度等级： 256级
●图像彩色等级： 24位真彩色
●清晰度： 480线
●平均无故障时间： > 100000小时
●适应环境温度范围：-60℃－+70℃；工作湿度：0 ～ 95%
●工作电压： 176VAC ～ 243VAC， 50Hz±5Hz
第二章子系统设计
2.1 系统硬件设计
2.1.1前端子系统构建的关键点
建立起无人职守的全天候、全自动卡口监测系统，系统做到不死机，即使出现死机现象，也可以极短的时间内重启，不影响系统正常运行，自动侦测设备运行状态，系统运行状态及时上报指挥中心，使得在网络连同时指挥中心可以随时查阅前端各子系统状态；在网络出现问题时，指挥中心通过检查前端子系统的运行日志，可以直接判断是否为网络故障，减少现场检查设备的次数。
1.车牌识别系统的稳定运行：本产品是基于嵌入式系统平台开发的电子产品，
在正常工作条件下、可以保证连续100000小时的无故障运行。
2.数据传输和共享的安全性：基于对公安系统网络安全的考虑，本公司在软件
开发时已经采用了通讯程序协议加密、数据加密、网络端口扫描监测等技术，不会出现由于软件自身缺陷造成可能的外部入侵，同时在。
2.1.2主要功能和特点
由前所述，由于我们有构建卡口系统的丰富经验，以及长期积累的卡口可能出现的各种问题的解决方法，所以使得整个前端系统具有了以下特点：
1.稳定性：长时间无人职守的状态下稳定运行，可全天候、不间断地对所有
通过卡口点的车辆进行自动拍摄，且只有当车辆通过时才拍摄；准确地记录并存贮车辆（全景和近景特指车头或车尾部位）、车牌、流量、日期、时间、地点和行驶方向等信息，能自动识别车辆类型（大、小）、车牌（含汉字、字母及数字和车牌颜色）。
2.安全性：数据传输和共享加密，所有数据传输和共享均采用本公司自行开
发的软件实现，不采用Windows网络系统的计算机直接访问，有效防止外部入侵。
3.数据实时性：采用网络数据传输保证了数据实时传输至指挥中心，保证了
数据的实效性。
2.1.3系统设备选型
1．卡口监控车牌识别系统
本系统的核心产品是一种以计算机视觉和模式识别科学为理论依据，并辅以多种工程学标准，开发的最新型的光、机、电一体化的高科技产品。由于有科学的理论指导并采用了众多的新技术使其具有科学上的先进性，合理的设计使其具有全天候野外工作能力。
抓拍单元
双路嵌入式视频识别设备
2．卡口监控车牌识别系统专用光线调节模块
此产品是我公司针对卡口抓拍车牌识别系统的抓拍效果，而特定研制的摄像机控制模块，可以根据拍摄图像中车辆特征的效果自动调整快门速度和曝光强度，并可自动控制补光照明设备的开启和关闭，可以适应清晨、正午、傍晚、夜晚、夕照、车辆大灯等各种不同光照条件。
专用光线调节模块（安装在前端摄像机护罩内）如上图
3．卡口监控车牌识别系统专用摄像机的防护外壳
考虑到我国城市道路特点、气候条件和卡口路段的道路交通情况以及用户需求。因为冬天的室外最低温度可能会接近零下40摄氏度，而夏天在日照强烈的条件下，路面温度可能会高达50摄氏度，如此恶劣的环境变化，会使一般的工业级电子产品无法正常工作，要保证前端卡口的室外设备全天候地自动地正常运行工作，首先要解决的是对设备内部温度的自动调控，所以我们对龙门架上的设备采用高品质的IP66级防水、恒温防护外壳。
防护罩指标
●采用小型全天候摄像机防护罩，主要由铝合金构成，可安装摄像机
和摄像机的控制电路板及电源模块。
●技术指标
●输入电压：220VAC 50HZ
●输入功率：40W 220VAC
●机械构造：铝合金，聚脂粉涂层
●环境标准：IP66
●认证：CE
●电缆入口：2处护罩底部密封口，通过最大电缆直径（1.2cm）
●窗口：?5.4cm
●护罩盖锁：不锈钢
●加热：内置自动加热器，加热器供电220VAC 25W，加热器在8℃时
自动打开，在37℃时自动关闭。
4．卡口抓拍车牌识别系统专用摄像机
采用日本JVC公司生产的低照度彩色摄像机。经我公司的长期应用和测试，此产品具有安装调试方便、故障率低、信噪比高、低照度等多项优点。
型号：TK-C1480EC
技术指标：
●1/2英寸行间转移式（IT）CCD，单片44万像素
●提供480电视线的水平分辨率
●0.2Lux的超低照度（25%视频，F1.2，AGC功能开启）
●0.005Lux的最低照度（慢速快门状态）
●超大的动态范围
●图像动态探测及自动报警输出功能
●提供RS-422A/RS-485控制接口
●瞬时自动设定/全时自动跟踪两种自动白平衡方式
●可设定区域的超强逆光补偿功能
车牌识别系统前端专用摄像机产品图示
5．光源
采用美国LUMILEDS生产的大功率白光LED灯（每个LED灯的功率为1W），特点是高亮度与寿命长，由摄像机控制板通过固态继电器控制频闪，与摄像机场同步信号同步，可大大减少灯的总输出功率和减少灯的发热，可延长灯的寿命。
●输入电压：220VAC 50HZ
●输入功率：20W
●输出功率：9W/12W 9或12个LED灯
●高亮度LED灯单位光通量 >120流明
●可以保持极高的光通量
●长寿命连续工作时间>100小时
●低压支流电即可工作
●冷光源，无炽热感
●反应快捷(点亮时间<100ns纳秒)
●高效的静电放电保护
卡口抓拍车牌识别系统专用LED光源产品外观如上图
2.1.4系统的优越性
本产是基于嵌入式系统平台开发的电子产品，不同于普通的计算机软件识别系统。本公司的视频识别设备以高性能的数字处理芯片作为算法运行的硬件平台，所有算法固化在硬件之中，因此可以脱离计算机实现其功能，使产品自身具有极高的系统稳定性。
2.1.5系统设备清单（以一个卡口双向4车道为例）
2.2系统软件设计
2.2.1系统软件的主要功能
2.2.1.1接收数据
接收下端检测设备上传的数据，并将车辆速度、车辆牌照识别数据、流量检测数据，写入系统本身数据库。对于接收的数据，我们将采用先并行处理的方式进行处理，所有数据的保存将在后台数据库服务程序中完成。以保证数据的实时有效性。
2.2.1.2数据处理
A.对车辆牌照识别数据进行有效率统计(有效率有两个方面，一是指在单位时间内一个检测断面的车辆牌照识别数据与同一道路上检测断面的车辆牌照识别数据比对成功的数据和本断面得到的车辆牌照识别数据之比，另一指单位时间内本断面得到的车辆牌照识别数据与流量之比)，并建立数据库。
B.对车辆牌照识别数据与黑名单数据库进行对比，判断是否黑车，如果系统认为是黑车，将自动启动警报装置。
C.对流量检测数据计算检测点、检测断面的小时流量、高峰小时流量等流量统
计。高峰小时流量为实际检测的高峰小时流量，以10分钟为间隔。即前后一个小时内流量检测为最大的小时流量。
2.2.1.3对数据进行存储、统计、查询。
对数据的存储应考虑统计、查询的速度。对实时原始数据、计算数据及这些历史数据进行存储，按照天、周、月、年、地点的形式统计、查询、对比、打印。
A.原始数据、计算数据存储13月，超过13月数据以半年为周期转存。提供软件功能设置。
B.对有效统计数据自动生成折线图。包括车辆牌照自动识别的有效率，车辆牌照识别数据对比成功的有效率。
C.对流量数据按照天、周、月、季、年的形式，分别自动生成实时及与历史数据对比的折线图。
①实时折线图。将C中列出的数据按照天(以小时为单位)、周(以天为单位)、月(以天为单位)、季(以周为单位)、年(以月为单位)的形式自动生成折线图。(单位时间可以人工修改)
②与历史数据对比的折线图。将 C 中列出的数据按照天(以小时为单位)、周(以天为单位)、月(以天为单位)、季(以周为单位)、年(以月为单位)的形式与历史时间同期数据在一个图内自动生成折线图。(单位时间可以人工修改)
D.可以进行简单和综合的数据查询。包括流量、车速、通行记录等所有本系统内数据的查询功能，当然对于查询的权限，我们将通过密码、硬件加密等措施。
2.2.1.4黑名单管理。
对黑名单可以进行实时监控报警和历史查询报警，并提供黑名单的外部导入更新功能。
A.黑名单实时监控报警。在中心设置黑名单，在中心对上传的检测数据与黑名单实时对比，发现黑名单中的数据时，通过颜色变换、闪烁或声音报警，并显示数据出现的地点、车道、行使方向、时间。并显示黑名单车辆的详细信息，其报警方式可设置。
2.2.1.5检测、控制、管理下端设备、通讯线路。