新一代高清电子警察系统的应用解决方案

电子警察系统应用解析

    随着机动车辆大规模普及应用，各种涉车违法事件开始滋生蔓延，以此衍生的道路交通安全问题日益成为社会经济发展中的一个重要制约因素。在收集、统计和分析道路交通事故后发现，大部分交通事故都是由于机动车违法行驶而引起，尤以在交叉路口或路段上机动车闯红灯、逆行、压线、不按车道行驶等造成的事故所占比例最大。建设电子警察系统，对机动车违法行驶行为进行不间断自动检测和记录，并对其进行相应处罚，是遏制机动车违法行驶行为的重要手段。

　　正是由于电警系统有如此重要的作用，因此全国各地都一直非常重视对电警系统的建设，但是很多地方由于建设时间较早，受限于当时的科学技术水平，已建的电警系统存在诸多问题：

　　首先，图像质量差、视野窄，严重影响了系统的整体性能。模拟摄像机约40万像素的图像质量，限制了抓拍图片的视野以及清晰度。当需要拍清车牌时，无法拍到整个车身；而拍到了整个车身却看不清车牌，因此单个相机最多只能负责一个车道，往往造成一根杆子上需要架设多个摄像机，引起施工安装以及设备维护的不便；同时模糊的图像也对案件侦破或者违章处罚的事后取证带来了不便；

　　其次，现有的电警系统检测模式多还停留在采用地感线圈检测车辆以及使用独立的红绿灯检测器来检测交通信号。这两种行为不仅会对路面造成破坏，增加施工成本与难度；同时受限于日后因道路破损造成的线材损坏等，将会给系统的正常运行带来许多不确定因素。同时采用地感线圈仅能单一地识别闯红灯行为，而无法应对逆行、压线、不按规定车道行驶等违法驾驶行为；

　　此外，现有的电警系统功能较为单一，对各类数据的分析和应用能力不足。仅仅具备过车抓拍、识别与闯红灯记录的系统已不能满足现代化的警务工作需求。

　　为此，很多地方希望建设新一代高清电子警察系统，并要整合接入原有点，新建的电警系统除了要实现卡口功能、违法记录等功能之外，还要预留相应接口，可与上级电警平台、警综系统、PGIS系统等关联对接，实现车辆信息的共享，布控信息的接收与响应等。

　　新一代高清电子警察系统由前端子系统、传输网络、中心管理平台以及现有的电警系统组成。

　　前端子系统包含高清特写摄像机、高清全景摄像机、补光设备、智能电警主机等设备：

　　高清特写摄像机用于对过车的实时抓拍，并将抓拍图片上传给智能电警主机。相较于40万像素的标清摄像机，每台高清特写摄像机最多可以覆盖三个车道，且抓拍图片可详尽展示车牌、车型等车辆细节与整个违法过程。抓拍摄像机同时也可为视频检测提供图像基础，采用视频检测可省去地感线圈、车辆检测器以及交通信号检测器，这样就避免了对路面的破坏，也节约了建设成本与维护成本；

　　高清全景摄像机用于对道路的实时视频监控。可根据实际应用的路口环境，采用枪机或球机，方便用户全方位根据需要查看该监控点附近的情况。全景视频主要反映整个卡口断面的宏观情况；

　　两者相结合可为取证提供更丰富、更准确的信息。

　　补光设备包括频闪灯以及长明灯。频闪灯用于视频检测补光以及车辆抓拍补光，长明灯用于全景录像补光。每个车道配一台频闪灯，每个方向配一台长明灯；

　　随着视频检测技术的不断发展，电子警察系统已逐渐告别了线圈设备，离开了线圈，如何触发抓拍摄像机进行准确地抓拍成为了一个技术难点。视频检测技术，顾名思义，是通过摄像机所采集到的视频图像来进行智能分析，从而进行后续处理。摄像机要能够采集到理想的图像资源，就离不开外部光照的配合，在白天，自然光照够理想，便完全不需要额外的光照，到了夜晚，通过配置智能频闪灯即可解决光照问题。智能频闪灯可通过现今的智能频闪技术，完全自适应摄像机的帧率，既当每次摄像机打开它的快门的时候，频闪灯总能提供一次足够光照，来满足摄像机对图像的采集。这样就可支持视频检测算法准确地定位车辆、车牌等的位置，进行精确的抓拍触发。

智能电子警察系统功能

    智能电警主机用于车辆信息（车身颜色、车型、车牌、车牌颜色等）的智能识别，并负责将前端的抓拍图片、车辆信息等汇聚上传给中心平台。每个特写摄像机配置一台智能电警主机；早先的电警主机还依赖于工控机，现在基本已用嵌入式设备所取代，嵌入式设备相比于工控机拥有更稳定、高效、防病毒、耐高低温等特点。

　　系统各前端与平台间采用光纤传输的方式，如果前端与平台不在一张网内，例如前端在视频专网，平台在公安专网，那么就要考虑安全接入等设备。带宽大小设计不小于并发传输多路视频码流与图片的带宽，同时预留20%冗余，以保证数据传输的流畅性，一般，采用200万像素的摄像机，单张抓拍图片大小在400KB左右，格式为JPEG；720P的视频采用最新的H.264编码格式，需要2Mbps左右的带宽。

　　中心管理平台包含视频管理服务器、IPSAN存储磁盘阵列、应用服务器、WEB服务器、数据库服务器等设备：

　　IPSAN存储磁盘阵列可提供大容量、高性能、高可靠的视频录像以及图片集中存储。本设备支持RAID5等数据安全技术，可确保录像数据的安全可靠；

　　应用服务器：用于接收来自前端数据采集部分的数据并对其数据进行比对处理，处理后的信息和图片保存到数据库服务器内；

　　WEB服务器：响应用户远程请求，提供用户在线数据查询、在线数据统计、远程维护管理等远程服务功能；

　　数据库服务器：提供数据库管理软件的安装平台，控制对数据库管理系统数据访问权限、为数据查询、统计及运算等数据操作提供内存空间。

　　通过前端所传输来的各类图像及车辆信息，后台管理系统可实现多项业务功能：

　　实时监控：实时监控包括实时过车抓拍图片以及监控录像的监控。对于正常过车，系统具备卡口功能，即对每辆过车进行抓拍识别，对于违法车辆，系统可抓拍多张图片，记录车辆的违法过程；同时，监控录像可记录车辆路过路口的整个过程。

　　图像关联：在传统的电警系统当中，抓拍图片与监控录像间是没有任何关联的，这样，整个取证的操作将变得非常的繁琐。新一代高清电警系统可实现由抓拍图片直接关联获取监控录像的功能，从而使得取证操作更简便，取证内容更丰富。

　　违法处罚：通过采用视频检测技术，新一代的高清电警系统除了可记录闯红灯、逆行、超速等之外，还可识别压线、违法变道等行为。此外，通过系统平台与相关数据库之间的对接分析，系统可识别是否有车辆驶入专用车道，例如私家车或其他车辆驶入公交专用车道。对于以上种种违法行为，系统均可将记录信息提交给处罚系统，用作处罚依据，进而有效遏制违法驾驶行为。

　　统计分析：系统可对车流量、车辆旅行时间、报警车辆、车辆违法率、车辆识别率等进行统计，帮助交警部门获得准确的道路车辆信息以及某个路口或者区域的道路公共安全情况。

　　布控管理：智能电警系统均具备卡口功能，因此可通过布控管理，来快速获取涉案车辆或盗抢车辆的最新位置等情报，帮助有关部门侦破涉车案件。

　　综合查询：系统提供精确查询、模糊查询、复合条件查询等多种数据查询功能。可查询信息类型包括：车辆信息查询、布控信息查询、违章车辆查询、异常牌照查询等。查询结果可以以报表形式输出。

　　系统管理：系统可实现用户信息的添加删除以及根据用户的级别、业务种类、不同的区域等分配其对不同资源的不同操作权限。此外系统可远程实现对主要设备的入网设置、设备参数配置、远程控制、工作状态检测、设备重启、故障诊断处理等，为用户全面掌握各种设备运行情况和网络传输状态等提供有力的检测手段。

　　此外，平台通过共享数据库的方式接入原有的电警系统，实现无缝整合。同时平台可提供友好的外部接口，可与上级电警平台、警综系统、PGIS系统等关联对接，实现更大范围的业务功能。

电子警察系统应用优势

    应用优势

　　通过以上的设计，新一代高清电子警察系统除了可以实现实时监控、车辆捕获、闯红灯记录、统计查询等基本功能外，还拥有如下应用优势。

　　全天候高清晰图片拍摄

　　系统采用200万像素以上的高清摄像机进行过车图像的抓拍，图像质量可达1600*1200像素以上。同时通过先进的自动成像控制技术配合智能补光灯，可实现在强顺光、强逆光、夜间等各种光照条件下，对机动车车牌、车型等进行全天候有效识别。单台摄像机可完美覆盖三车道，有效减少了摄像机数量，降低了施工以及维护难度。

　　先进的视频检测技术

　　系统采用视频红灯检测，能精确区分红灯、黄灯、绿灯，包括箭头标识。无须接红绿灯信号，消除了施工困难。同时采用视频车辆检测，无须地感线圈。能精确跟踪车辆轨迹，判断车辆直行、逆行、左右转方向，车辆在停车线前、压线、越线情况，以及车辆压车道分隔线行驶情况。既避免了对路面的破坏，又加强了系统记录违法驾驶行为的能力。

　　强大的系统整合能力

　　系统可进行多级级联部署，满足建设覆盖全省的电警系统的需求，同时具有友好的接口，可与其他系统实现无缝对接：一，可整合多厂商的电警系统，使现有资源得到充分利用，节约建设成本；二，可整合路口周边的监控资源，实现电子警察与道路监控相结合的智能交通管理；三，可将数据信息提供给其他公安信息系统，实现信息共享。

　　强大的数据分析能力

　　系统可根据前端获取的各类资源以及与其他系统的关联，挖掘获取等多的业务。例如可根据历史车流量统计数据，预测实时道路拥堵情况，提前实现交通疏导；根据历史路口间通行时间，预测到达目的地时间；根据车辆违法分布情况，针对重点路口加大警力查处；根据全方位掌握区域车辆情况，快速定位车辆违法点，给快速破案提供技术支撑，实现区域管理等。

　　未来发展方向

　　新一代电警系统在成像质量、车辆捕获率、违法识别率等方面较之前的电警系统已有了质的飞跃，但是相信随着科学技术的不断发展，采用更高像素的摄像机（500万甚至更高）也是必然，同时抓拍摄像机与全景摄像机合二为一也将是业界的一个趋势。另外，伴随智能技术的不断提高，对于车辆“行为”的识别将不仅仅停留在闯红灯、逆行、压线等等，对车辆抛洒物、交通事故、车辆排队拥堵等“事件”的检测也是近在咫尺的了。

　　此外，无论电警或是卡口系统，如何对前端获取的原始数据进行深入分析，挖掘各种有助于破获涉车案件、加强道路管理的信息已成为智能交通系统的必然发展方向。