闯红灯卡口抓拍及录像系统技术方案线圈检测.docx
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1、闯红灯卡口抓拍及录像系统技 术方案线圈检测NDC2000-补光灯路口机柜RJ45网络由传输系统将嵌入式工控机视频和图片储存前端设备构成图本方案中的200万高清摄像机采用北京先导视觉公司的高清摄像抓拍一体 机,型号为AVA200D03。AVA200D03是专门为电子警察闯红灯抓拍系统设计的一款基于CCD传感器的 高清图像处理设备,分辨率高达200万像素。CCD图像传感器(Sony)与高性能FPGA图像处理核心配合使用,使图片压 缩过程与传感器图像输出同步进行,最高可达15帧/秒。控制CPU控制I/O模块与外部设备(红灯信号转换器、闪光灯、LED显示屏 等)连接,组成各类专用自动/联动控制系统。内
2、置大容量SD卡作为本机的存储介质,可将抓拍的图片以及时间信息、标 注信息组成的文件在本机存储。FPGA将CCD采集到的位图进行各类图像处理后,压缩成连续的JPEG文件输 出。FPGA与DSP间具有高速数据通道,可供DSP内嵌入的图像处理软件截取FPGA 图像处理各步的中间结果,使得图像处理速度和效率大大的提高。AVA200D03的频闪控制与采集图像同步,使LED灯的频闪频率与输出图像帧 数相同,由于采用CCD传感器图像采集的曝光与存取步骤是分离的,所以闪光 灯的占空比可调,以降低拍摄时对驾车人员的干扰。能够同步外部路灯和红灯等交流信号,高清视频中不会因电源不同步而使视 频产生闪烁的现象。版权所
3、有第10页共36页AVA200D03 一体机控制图如下:千兆/百兆网络送口前端存储设计本案设计在前端放置低功耗工控机作为存储设备。该工控机独特的 铝型材模具,无风扇散热设计,同时具有紧凑,坚固,牢靠的架构设计, 抗震动和抗冲击能力卓越。无风扇低功耗运行,整机功耗小于45WO工控机硬盘的大小和实际的通行车辆数量以及录像文件的大小有一 定的关系。以一台AVA200D03监控两个车道实现24小时录像,抓拍机拍 摄的图片大小于300K,每条车道每天通行辆为3000为例,硬盘容量为: 2(车道)*300(图片大小K)*3000(车流量)/1024 + 24(小时)*60(分 钟)/5(分钟)*30 (5
4、分钟录像文件为30M)= 10398Mo如果存储15天,硬 盘容量为15(天)* 10398 (每天需要的存储空间,单位兆)/1024 = 153G。工控机CPU的数量由其连接相机的个数和实现的功能决定。一台双 核工控机可以实现两台AVA200D03的录像功能。为了保证录像的实时效 果,工控机CPU主频不小于2. 26,内存不小于2G,硬盘不小于500G。前端设备布局在双车道和三车道的设备布局中,每一台AVA200D03需要一台闪光灯补光, 在布局图中为了更清晰的体现设备的区别,不再画出闪光灯。下图中的补光设 备为LED补光灯。版权所有第11页共36页双车道抓拍设备布局图如下:双车道抓拍设备在
5、路口方向上的布局图三车道抓拍设备布局图如下:曲三车道抓拍设备在路口方向上的布局图5.L 3前端设备安装及固定A、立杆结构路口电子警察设备固定杆采用伸臂式(L型杆)。根据各个路口的实际情况 悬臂长度可分为8米、10米、12米和14米。版权所有第12页共36页立杆选用无缝钢管制作,壁厚28mm,直径C,219,经过浸锌喷塑防腐处理 (符合标准GB2694-81中有关规定)。上部为安装横臂,在横臂部分设计焊接避 雷针,将恶劣天气对设备的伤害降到最低。防护罩与立柱横臂使用手动万向云 台连接,可以垂直、水平自由转动,以调整相机的最佳安装位置及角度。下部 采用法兰盘与混凝土基础联接。B、基础与管线立杆基础
6、采用明挖法施工,基底应先整平、夯实;基础采用C25碎现场浇 注,基础深大于1. 5米,钢筋保护层厚度大于25毫米,基础顶面预埋A3法兰 盘及地脚螺栓,预埋时其方向应与底座法兰盘保持垂直。基础施工完毕,地脚 螺栓外露长度控制在5080以内,并对外裸露部分加以妥善保护。施工基础时要注意预埋穿线管(100PVC管),基础按设计要求进行养护后 方可进行立杆安装。引取或新做地线的接地电阻4欧姆。在路口尽量选用预埋 管道,由数据集中控制器向三个方向过路,各有一根6 50管道即可。在管道转 弯处设工作手井。C、路口机箱路口电子警察机柜采用壁挂式。壁挂式机柜用于放置嵌入式工控机及附件、交换机、光收发器、信号灯
7、转 化器和避雷器等设备,安装时将其固定在各个方向固定摄像机L杆的垂直立柱 上,外形尺寸为80cmxl00cmx30cni。D、防雷接地要求防雷接地的接地电阻小于4欧姆。空旷路口在立杆顶端设避雷针, 单独引下接地线与杆下的接地体相连。E、抓拍设备安装立杆示意图版权所有版权所有第13页共36页is*J外酬设普布设示意图前端系统主要采用AVA200D03作为拍照主体,运用地感线圈检测、摄像机 抓拍图片及数字通讯等多种先进技术,实现对被监测城市交通路口机动车辆的 记录以及对违法闯红灯行为的自动记录。5.1.4 前端检测抓拍原理A、违法、卡口抓拍和录像流程:红色信号灯状态下工作流程:AVA200D03检
8、测到有效的红灯信号时,当车辆 检测器检测到有机动车辆进入车道线圈时,车辆检测器输出一个高电平信号, AVA200D03检测到的上升沿信号后,DSP从FPGA中获取一张JPEG的高清图片,并 在文件尾部标明车道和抓拍信息,该图片做为闯红灯抓拍的第一张图片;在车 辆离开车道线圈时,车辆检测器输出低电平信号,AVA200D03检测到下降沿后, DSP从FPGA中获取一张JPEG的高清图片,并在文件尾部标明车道和抓拍信息,该 图片做为闯红灯抓拍的第二张图片;AVA200D03根据检测器的电平保持的时间, 延时该时间后进行抓拍,取得第三张图片。非红灯状态下工作流程:AVA200D03检测到有效的绿灯信号
9、时,当车辆检测 器检测到有机动车辆进入车道线圈时,车辆检测器输出一个高电平信号, AVA200D03检测到的上升沿信号后,DSP从FPGA中获取一张JPEG的高清图片,并 在文件尾部标明车道和抓拍信息,该图片做为卡口抓拍的图片。可通过调试软 件设置为上升沿或下降沿抓拍。闯红灯抓拍流程示意图如下:版权所有第14页共36页昭八、片1昭I号口录像策略:放置于路口机柜中的嵌入式工控机可实时采集AVA200D03输出 的数字视频,并将该视频压缩为h.264编码格式的AVI录像,再由上传软件将 高清录像上传至中心服务器,录像帧速以及压缩率均可通过参数调整,在正常 情况下,录像帧速为12帧/秒,单位小时内录
10、像文件数据总量小于500M字节。 B、防逆行工作原理:该单元包括检测主机和埋设在路面的地感检测线圈。地感线圈采用耐高温的单芯多股镀锡电缆绕制而成,截面积为2. 076mm2,通 常绕4匝,线圈尺寸通常为80cmX250cin,埋设在停车线与斑马线之间,每一个 车道埋设一组。本方案的地感线圈采用双线圈防逆行的埋设方式。如下图所示。线圈组1斑马线双线圈防逆行埋设方式版权所有第15页共36页采用双线圈防逆行埋设方式时,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,当车辆在红灯状态由左向右通过该组线圈时, 系统将进行拍照;如果是由右向左方向触发该组线圈,系统将不予拍照。 线圈检
11、测原理:当车辆(金属物体)经过埋设在路面的地感线圈时,将导致地感线圈电感值 减小。电感值的变化,使得车辆检测器的LC振荡电路的振荡频率变化。通过公式/=7=式/=7=可以看出,在车辆检测器中,。值是一定的,来自线圈的L值 是随着有车辆(金属物体)经过而变化的,则/值变化,因此有 V = j=-式中心为无车辆(金属物体)经过时线圈的电感量, 心为有车辆(金属物体)经过时线圈的电感量,车检器通过精确检测LC振荡电 路的频率变化可以准确判断是否有车辆经过。地感线圈检测具有检测稳定可靠、检测速度准确,进林科技自主研发的6通 道环形线圈车辆检测器可以在1ms内检测到线圈中任一线圈发生的0.01%的电感
12、量变化,从而可以检测到车速200公里/小时以上的车辆,并且可以准确的检测 到经过线圈的摩托车、轿车、卡车、工程车等各种车辆。红绿灯检测原理:信号转换器内置红绿灯检测电路,220V的红绿灯交流信号被转换为低电压, 通过光耦器件送至内部的数字逻辑门电路,从而完成红绿灯信号的检测。检测电路的特点:1)具有独立的零线,避免与检测主机电源零线共线而产生的红绿灯检测结 果的逻辑混乱。2)检测电路内置光耦隔离,保护检测主机内部电路。3)检测电流小于10毫安,不会影响红绿灯信号机的正常工作。4)采用交流检测方式,无检波电容带来的延时,实时性强。5.1.5 前端业务处理流程及功能业务处理流程固定电警的主要业务流
13、程如下图:版权所有第16页共36页固定电警前端子系统通行库(号牌、车道、车速)、黑名单车辆视频录像实时上传-视频存储.法辆片传II违车图上电警数据库固定电警业务处理流程固定电警前端处理子系统主要负责识别每辆通过路(卡)口的车辆信息,包 括车牌号、过线时间、过线状态等,并判别是否有闯红灯等违法行为,以及能 及时将各路口车辆流量、视频录像、通行信息、违法车辆图片、黑名单车辆图 片等数据,通过传输网络上传中心平台,支持断点续传。车辆抓拍在检测区域,200万像素的高清摄像机抓拍的高清图片在任何环境光下,全 景图像中可以清楚的分辨车辆颜色、特征、车牌的号码、颜色,特征图像可以 清楚分辨车牌号码,晚上能克
14、服车辆远光灯的眩光问题,图片按JPEG格式进行 压缩,全景图像分辨率为1600*1200,特征图像分辨率不低于720*288,图像文 件应具有防篡改功能。 闯红灯处理 1、图片记录要求图片格式应采用JPEG格式,JPEG图片编码应符合ISO/IEC 15444:2000的 要求,分辨率1600*1200。图片具有防篡改功能。记录的原始图片数量不超过四张,且每张图片应包含时间信息,至少应精 确到0. Iso记录的最终图片由闯红灯的3张原始图片加一张车辆号牌特征图片合成为 一个图片文件,包含:时间、地点、车道等信息。版权所有第17页共36页图片记录在本地存储并向后端中心平台上传,要求将原始3张图片
15、及合成 后的图片一并上传。2、闯红灯捕获率满足GA/T 496-2009规定,本案设计闯红灯捕获率不小于95%。 通行库1、车辆图像捕获率在检测区域内对5km/h120km/h行驶的车辆图像捕获率在95%以上。2、通行信息系统自动捕获所检测区域的通行车辆,包括车辆的图片、车牌号码、车辆 经过时的时间、经过的地点、车速、车道等,所保存的图片为24位真彩色图片, 图片分辨率为1600X1200像素,JPEG压缩格式;保存图片可以采取循环覆盖方 式自动覆盖旧图片;车牌号码为系统自动识别的结果,所有车辆的信息及图片 均可保存在本地。本地支持保存30天的通行库数据。3、通行库上传每天的通行信息非常可观,
16、对系统处理能力的压力很大,考虑到通行库上 传给后端中心平台,主要用于监控车辆行踪及流量统计,并不需要本地保存的 图片数据,因此前端向后端上传的通行信息包括车牌号码、车辆经过时的时间、 经过的地点、车速、车道,不含图片。也可根据项目要求上传图片,但是对中 心存储空间要求较高。通行库实时或定时进行上传。黑名单车辆图片上传后端中心平台自动对前端上报的通行库信息进行黑名单比对,当发现属于布 控车辆时,会向前端相应的工控机下发黑名单车辆,前端工控机接到请求后, 将该布控车辆的全景图片、通行时间、车道等信息进行上传。也可下发黑名单信息到前端工控机,由前端对通行信息进行黑名单比对,当 发现属于布控车辆时,将
17、该布控车辆的全景图片、通行时间、车道等信息进行 上传;这种方式可以减轻中心服务器工作压力。流量统计为满足交通管理的需要,对检测区域内车辆按车道、时段统计车辆通过总 数。版权所有第18页共36页流量检测以5分钟为单位,按00:00:00开始每5钟统计一次。流量统计结果实时向后端中心平台上报。视频监控前端数据采集合成前端数据采集合成数据上传数据接收及处理视频监控处理流程数据保存200万像素的高清全景摄像机提供全天24小时的高清录像,视频压缩为 H. 264编码格式的视频,录像帧速以及压缩率均可通过参数调整,在正常情况下, 录像帧速为12帧/秒,单位小时内录像文件数据总量小于500M字节。高清视频数
18、据在本地保存,不受网络带宽限制,在需要视频回放时,从前 端提取。白天晚上录像资料清晰,对事故情况的回查提供有力的证据。时钟同步固定电警前端子系统记录的闯红灯违法时间、车辆通行时间、时段流量统 计等信息,对时间的精度要求很高,因此必须保证与后端中心平台同步,要求 前、后端每天至少进行一次时钟同步操作。前端系统24h计时误差应不超过3so数据存储及上传系统可以自动保存闯红灯、车辆通行、流量统计、黑名单等数据,要求在 本地存储30天的数据,本地数据向后端中心上传时,支持断点续传功能。 安全性要求前端设备运行安全机制如下图所示:版权所有第19页共36页智能电子警察抓拍系统技术方案版权所有笫2页共36页
19、硬件平台电子警察前端系统安全机制架构图鉴于电子警察系统设备的特殊应用环境和24小时无人值守的工作特点。系 列设备采用以下技术,保证系统安全、可靠的进行全天候工作。1、定时自检功能前端设备每天定时启动自检程序,对设备重要部件的工作状态进行预定流 程检查,如有异常,设备复位排除故障。2、基于消息系统的软件激活技术正常情况下,设备各软件功能模块在电子警察系统管理模块调度下正 常启动、运行、停止。如果某一软件功能模块出现异常,则电子警察系统管 理模块运用软件激活技术使之恢复正常。3、看门狗技术在电子警察系统管理模块发生异常,乃至操作系统发生异常时,硬件 看门狗则自动系统复位,重新系统加载,重启电子警察
20、系统管理模块,恢复 正常。5. 2传输系统传输系统提供路口与控制中心的通讯传输O版权所有第20页共36页1、信号传输方式因为位于路口的高清晰度摄像机的图像输出端口为网络接口,所以要求与 中心的传输为以太网网络方式。在路口设小型以太网交接机,连接路口各方向 的网络信号后,通过传输设备上传中心2、介质路口与中心的通信有各种方式:专用光纤网络与中心相连、租用电信或网 通的光缆与中心相连、租用电信与网通的ADSL与中心相连等。介质可以是光纤 也可以是普通电话线。光纤数字传输是目前技术成熟、性能指标优异的方案, 由于路口距离中心一般都较远,所以采用单模光纤方式。系统配备10M/100M自 适应的单模光纤
21、收发器,传输距离为20km和40km两种。3、带宽要求如果每个路口提供光纤接口,通过光收发器与中心相联接,则带宽能达到 100M以上,能够传输图片和视频。如果为联通或电信提供的ADSL租用线路,则 每一个路口租用一条线路,带宽要求为2M以上,只能传送抓拍的图片。5. 3中心系统5. 3.1数据处理流程后端中心平台主要数据处理流程见图:福字萩一 :J薛审心中百固定电警前端系统固定电警前端系统I-一闯先灯违法数战f -黑名单车辆图片一 T一车辆通行库数据一 -;车流量数据一 -I 视频数据A 1黑名通乍辆数据一数据收发.黑名单车辆图片布器据A布控车辆告警 / 闯红灯违法数掂超速违法数据一黑名单车辆
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