地感视频闯红灯自动记录系统设计方案

地感视频闯红灯自动记录系统设计方案内容摘要：

还具备数据备份、停电后自动恢复功能，系统还为用户提供用户分级及操作权限管理，减少人为因素对系统的不必要干扰。 第 8 页 共 49 页 设计依据  《中华人民共和国道路交通安全法》  《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》  《 公路交通安全设施设计技术规范 》 （ JTJ 0742020）  《闯红灯自动记录系统通用技术条件》 GA/T4962020  《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》 GA/T4972020  《预防道路交通事故 “ 五 整顿三加强 ” 实施意见》公通 字 [2020]33 号  《关于进 一步加强路面行车秩序整顿工作的通知 》 公交管 [2020]110 号  《民用闭路电视系统工程技术规范》 GB5019894  《安防视频监控系统技术要求》 GA/T 3672020  《中华人民共和国公共安全行业标准》 GA3892  《中国电气装置安装工程施工及验收规范》  《机动车、驾驶员及违法管理等相关数据库规范》 2020 版  《建筑物防雷设计规范》 GB5005794  《民用闭路监视电视系统工程技术规范》 GB5019894  《工业电 视系统工程设计规范》 GBJ11587  《电信专用房屋设计规范》 YD500392 第 9 页 共 49 页 系统技术方案 JL680VCⅣ地感＋视频闯红灯自动记录系统 是结合地感检测和视频抓拍两项先进技术 的优势 ，组成“地感＋视频 闯红灯自动记录系统 ” 本 系统 主要由埋设在每车道下的地感线圈（每个方向最大支持 3 车道）、地感线圈检测主机、各方向路口摄像机（全景、特写）、 工控主机 （运行抓拍软件和存储抓拍图片）、视频图像卡、 I/O 卡（用于读取路口交通指示红绿灯信号）、连接电缆组成。 当有车辆 经 过 埋设有 地感线圈 的路面 时，线圈发送信号到检 测主机，检测主机将信号从串口送到 工控主机 ， 工控主机内的 抓拍软件根据当前红灯的 状态 ， 按照系统控制 逻辑 关系瞬间做出判断 ， 只 对 闯红灯违章 车辆进行抓拍处理。 地感线圈 +视频 闯红灯自动记录系统 按使用功能分为两种： 1）带卡口功能的卡口型 闯红灯自动记录系统 ， 2）不带卡口功能、只抓拍闯红灯车辆的 闯红灯自动记录系统。 两种闯红灯自动记录系统使用的车辆检测主机 不同， 分别为：卡口型检测主机、压线拍检测主机。 本方案针对上述第二种系统进行设计，使用的车检器为压线拍检测主机。 系统组成 JL680VCⅣ 地感线圈 +视频 闯红灯 自动记录 系统由前端路口单元、网络传输单元和中心管理单元构成。 系统拓扑图 见下图所示。 1） 本系统可以直接通过公安网路由接入到（公安交警）数据中心；也可以先经过其他网络运营商的传输网络、局端机房，再到（公安交警）数据中心。 2） 前端光传输设备安装于前端设备箱；中心的传输设备安装在局端机房或（公安交警）数据中心。 第 10 页 共 49 页 系统 网络 拓扑图 系统 前端路口 单元 路口部分由 红绿灯检测、违法闯红灯车辆的地感检测、图像采集处理 三个部分组成。 第 11 页 共 49 页 系统前端 示意 图 单套系统前端拍照设备 支持一个路口 四个方向 、 总计最多 12 条需监控车道的安装；而当某个方向需要监控的车道大于 3 条、需监控总车道数大于 12 条时可通过增加检测主机和 工控主机 等设备的配置及数量来实现。 该单元主要包括特写摄像机、全景摄像机、防护罩、补光灯、工控主机及相应的控制软件。 如下图示，特写摄像机、全景摄像机、补光灯分别安装在横杆上（ L 型立杆，高 6 米、横臂长度要根据现场实际确定），立杆安装位置通常在停车线后 15～ 20米左右，从车辆尾部方向对车辆进行拍照。 检测主机和工控主机被放置在户外设备箱内，设备箱通常侧挂在立杆 米高处。 第 12 页 共 49 页 系统前端路口设备布 置示意图 数据传输单元 前端数据的获取有两种方式：一是利用人工现场将数据下载到存储介质中带回数据中心，如笔记本电脑现场下载、换取活动硬盘、大容量 U 盘等方式均可；二是通过网络将图片传送至指定的数据中心，传输网络可以是光纤、 ADSL 或其他有线 /无线网络。 数据传输单元主要包括网络交换机、远程传输设备及线路等。 该单元主要完成将前端获得的车辆违法信息传输到交警数据中心的任务，同时操作人员在交警数据中心应用远程管理软件通过该网络可对前端控制设备进行远程管理及设备参数设置。 联网数据传输时，如果遇到网络故障 导致传输失败，系统具备断点续传功能。 第 13 页 共 49 页 数据 中心管理 单元 该单元的组成包括计算机硬件和操作软件两部分： 1) 计算机硬件： 此部分包括数据库服务器、计算机工作站、网络设备、打印设备以及电源设备等。 2) 操作软件 后台管理系统软件采用基于网络的程序设计。 由服务端程序集中处理和管理数据，在客户端则实现用户的各种应用需求如查询、统计、处罚等工作。 这种结构体系也可实现多用户、多任务的操作，从而大大提高工作效率并进行有效的数据管理。 为了适应不同的用户需求，操作软件分为 C/S 和 B/S 两个版本。 C/S 版本：即客户端 /服务器模式。 服务端程序安装运行在服务器上，终端用户则需要在工作站上安装客户端软件。 该版本的主要优点在于运行速度较快。 B/S 版本：即浏览器 /服务器模式。 客户端程序和服务端程序都安装运行在服务器上。 终端用户只需要通过浏览器就可以实现各种应用需求，该版本的优点对于终端用户而言不需要在工作站上安装任何软件。 对于开发人员而言方便维护，节省程序部署时间，可以快速响应用户需求。 3) 在数据库系统方面，系统可支持主流的数据库系统。 如 Sqlserver 20Sqlserver 20 Oracle 等。 示意图如下 ： 第 14 页 共 49 页 数据中心拓扑图 系统工作原理 系统工作流程 本系统以高性能的工控主机为核心，采用摄像机作为拍照主体，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，实现对城市交通路口机动车辆闯红灯进行自动记录。 具体工作流程： 在红灯状态下由检测主机检测是否有机动车辆闯红灯，检测主机将检测到的信号送到工控主机，由工控主机控制摄像机对违法闯红灯车辆进行拍摄、并从摄像机视频流当中截取图片，图片均存储在工控机的硬盘内，然后由系统实时将工控机内的图片通过网络传回至远端的数据中心的计算机服务器；也 可通过人工利用存储介质到现场下载图片并带回数据中心的服务器，最后运用后台管理软件由各个计算机工作站完成图片的数据录入、存储、公告、处罚以及查询等工作。 参见下面的流程图。 第 15 页 共 49 页 系统工作流程图 检测单元工作原理 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 ,通常绕 4匝，线圈尺寸通常为 80cm 250cm，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。 第 16 页 共 49 页 双线圈防逆行 埋设 方式 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 12f LC，可以看出，在车辆检测器中， C 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 f 值变化，因此有211122f L C L C  ，式中 1L 为无 车辆（金属物体）经过 时线圈的电感量，2L 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， 莱安 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 %的电感量变化，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。 莱安线圈检测技术的优势： 第 17 页 共 49 页 1) 有效地解决了线圈之间的串扰； 2) 具有更短的车检器响应时间； 3) 可检测高底盘车。 红绿灯检测原理 检测主机 内置红绿灯检测电路，将被检测车道的红绿灯信号引入到 检测主机 ， 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。 闯红灯车辆 捕获过程 当检测主机检测到某车道在红灯状态下有车辆通过时，检测主机通过 RS232发送信号至工控主机。 工控主机触发系统对违法车辆进行抓拍。 下图反映的是车辆 通过线圈的过程。 第 18 页 共 49 页 车辆闯红灯过程示意图 控制软件在全景摄像机的视频流当中截取越线前、压线中、越线后的三个位置的过程图片，还可以提供 2～ 4s 的闯红灯过程录像；系统按同样的方式通过特写摄像机获取一张违章车辆的特征图片。 通过全景摄像机获得的 3 张图片可以充分反映车辆闯红灯的违法过程；通过特写摄像机获得的图片包含了标准中规定的全部违法信息， 信息包括了停车线、红灯信号、车牌号码、车辆类型、车身颜色、 红灯开始时间、闯红灯时间、红灯结束时间、 违章日期时间（年、月、日、时、分、秒），违章车道等情况。 违章照片被系统记录的 同时，系统抓拍控制软件会自动对其进行加密处理。 经过加密的违章照片可以进行公告和公证，可作为执法的法律依据，如 下 图所示。 第 19 页 共 49 页 闯红灯车辆图片（白天） 在夜间光照不足时，系统自动测光并启动补光灯控制线路，同样可以获得良好的图片效果，如下图所示。 闯红灯车辆图片（夜间） 车流量统计原理 不管信号灯处于何种状态，凡通过地感线圈的车辆，检测主机都能实时检测，并把检测数据发送给工控主机，工控主机统计在一定时间段内通过某个方向各条车道（线圈）的车辆的数量可以得出车流量统计数据。 拍照及图像采集单元工作 过程 来自摄像机的视频图像经过视频采集卡进入工控主机，该单元一直处于实时拍摄状态（每秒 25 帧）。 无车辆通过或无违章行为时，系统并不记录任何图像信第 20 页 共 49 页 息；而当系统判定有车辆闯红灯违章行为时，检测主机马上发抓拍指令给工控主机，工控主机立即按照系统设定的参数，从当前视频流中截取图片。 控制软件从特写摄像机视频流中取得 1张 JPEG 格式的特写图片存储在工控主机硬盘内；与此同时，控制软件也在此时的全景摄像机视频流当中按照设定步长截取 3幅图片并与特写图片一起存储下来。 3张全景视频图片分别反 映车辆越线前、压线中、越线后 3个位置。 违法车辆的其他信息如时间、地点、红灯总秒数、闯红灯时的红灯秒数等叠加在特写图片上面，该特写图片可清晰辨别时间、号牌号码、车辆类型、红灯信号以及车辆越过停车线的情况。 系统功能和特点 系统功能 1) 闯红灯行为记录：机动车在红灯状态时越过停车线将被记录，而机动车在其对应的黄灯或绿灯相位时越过停车线，闯红灯自动记录系统不记录。 2) 闯红灯自动记录的内容：系统能记录机动车闯红灯过程中三个位置的信息以反应机动车闯红灯违法过程。 特写视频照片 1 张，全景视频照片 3张，以及 2～ 4 秒过程录像。 3) 闯红灯自动记录系统能的图片格式采用 JPEG 格式， JPEG 图片编码符合ISO/IEC 15444： 2020 的要求。 视频文件格式为 AVI。 4) 闯红灯捕获率：在部标标注的适用条件下，闯红灯捕获率不小于 98％。 5) 记录有效率：在部标标注的适用条件下，机动车闯红灯记录有效率不小于 90％。 6) 本系统具备联网数据传输和现场数据下载功能。 7) 联网数据传输：通过网络将机动车闯红灯信息传输到指定数据中心。 传输方式有实时传输和非实时传输两种方式，用户可以任意选择一种方式进行数据传输。 传输时，当遇到网络故障导致传输失 败，系统具备断点续传功能。 8) 现场数据下载：现场将机动车闯红灯信息人工下载到存储介质中后带回数据中心。 第 21 页 共 49 页 9) 数据录入：系统提供机动车闯红灯。