数码连拍闯红灯自动记录系统设计方案

数码连拍闯红灯自动记录系统设计方案内容摘要：

系统组成 JL680VCI 系统由 3 个单元组成，依次为前 端路口 单元 、 网络传输 单元 、中心管理 单元。 整套系统结构图如下所示。 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（公安交警）数据中心或局端机房。 JL680VCI 型 系统结构图 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 三个部组成。 前端路口设备连接示意图（单个方向） 前端路口连接示意图（单个路口 4 个方向） 网络传输部分 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 传输 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。 中心管理部分 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： 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计算机为核心，采用数码相机作为拍照主体，运用地感线圈检测，数码照相拍照及数字 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计算机，由工控主机控制数码相机对违法闯红灯车辆进行连续拍照 3 张图片，图片均存储在工控主机的硬盘内，然后由系统定量（当照片数量达到指定的数量）、定时（设定一个时间段）、实时（传输网络性能良好）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。 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。 如图所示。 双线圈防逆行方式示意图 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： 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，控制软件在摄像机的视频流当中截取越线前、压线、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；数码相机拍摄越线后的全景图片。 车辆闯红灯过程示意图 违章照片的信息包括了停车线、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，如图所示。 数码相机图片（ 记录车辆在位置 3 的 3 张图片 ） 夜间数码相机图片（ 车辆通过位置 3 时的图片） 在夜间光照不足时，系统自动测光并启动闪光灯控制线路，在数码相机拍照时、由数码相机控制闪光灯进行同步补光，同样可以获得车牌号码清晰的图片（数码相机），如上图所示。 由于采用的数码相机的分辨率在 1000 万像素以上，拍照范围广，因此被监测的车道数量可大于 3 条车道。 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到，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。 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。 照片全部为数码相机拍摄； 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。 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。 9) 数据录入：系统提供机动车闯红灯信息录入软件。 录入的信息存入数据库表中。 数据库格式符合 GAt4962020(公安部行业标准文件 )。 10) 远程管理功能：系统通过远程管理软件在数据中心对前端设备进行设置与管理； 11) 户外全天候工作：系统所使用的全部设备均能在各种天气情况下正常工作。 系统所有设备和室外防护罩都进行 了 防锈、防腐蚀处理。 系统内部的电路板 也将 进行防潮、防腐和防雾等处理， 保证 系统 正常 运行 ； 12) 后台管理软件功能强大：对图像质量、保存图像的大小、保留天数、传输设置等参数的设置。 可以实时显示路口线圈和红绿灯的状态。 红灯总秒数，抓拍时的红灯秒数，即记录拍摄点； 13) 防逆行误拍功能：系统可以智能判断车辆行驶方向，对逆向行驶的车辆系统将不予抓拍； 14) 抓拍逆行：主 要是指抓拍违反规定在单向行驶的车道上逆向行驶的行为。 此功能为可选项。 系统 特点 1) 记录车辆违法闯红灯全过程：数码相机 抓怕违章车辆 3 个不同位置的 3张照片 ，可完整 清晰地 记录车辆越线闯红灯的全过程； 2) 检测主机适用于多种类型的红 绿 灯信号机； 3) 检测主机采用 DSP 芯片技术，检测速度快、精度高，振荡频率50MHz100MHz，检测周期≤ 1ms，检测灵敏度高 0~16 级可调 ； 4) 检测主机内部设置保存在 EEPROM 内，系统掉电不遗失； 5) 检测主机多达 6 路的地感线圈输入可以满足多相位、多车道路口监控的需要； 6) 检测主机工 作模式多样：可根据需要任意设置延迟时间、检测区域参数、组合参数、检测方法、红绿灯检测、车道与红绿灯逻辑关系等参数的设置； 7) 工控主机 内置硬件看门狗，系统死机可自动重启； 8) 工控主机 采用嵌入式低功耗主板，适合户外全天候的使用环境； 9) 系统采用模块化设计，易于维护，连线简洁。 10) 本系统控制软件可依据现场实际环境实时调整摄像机的参数； 11) 本系统通过 SDK 开发包控制数码相机，不对数码相机作任何改造，可保证相机的可靠性以及原厂的售后服务； 12) 闯红灯捕获率高：稳定、准确的地感检测能够保证大于 98%的闯红灯捕获率，对于 在 红灯 信号之 前 进入停车线的车辆，系统能够智能判断而不予拍照。 系统主要技术参数 1) 适用范围：多相位信号灯及防逆行道路 2) 监测速度： 5 Km/h≤ V 车≤ 180Km/h 3) 检测和记录的最多车道数： 6 车道 4) 拍摄距离（拍照设备与被拍车辆的距离）： 540M 5) 检测方向停止线与信号灯最大水平距离： 100 米以上 6) 数码相机拍照速度：≤ 50MS 7) 数码相机最大像素：≥ 1000 万像素 8) 图片格式： JPEG 9) 地感检测周期：≤ 1MS 10) 地感灵敏度： 16 级可调 11) 测速计时误差：≤ 2MS 12) 工控主机硬盘容量：≥ 40G 13) 闯红灯捕获率：≥ 98%(在部标标注的 适用条件下 ) 14) 抓拍照片可用率：≥ 90%(在部标标注的适用条件下 ) 15) 工作温度范围： 20℃ 70℃ 16) 工作湿度范围： 20%～ 95% 17) 工作电压范围： 176264VAC 50Hz 18) 瞬间抗电电压： 1500VDC 19) 绝缘电阻：大于 10M 欧姆 20) 系统无故障运行的时间不少于 3000 小时 工程设计要点说明 检测单元设计要点 对于具体的工程项目，当需要监控的车道数大于 4 条时，则需要增加检测主机的数量。 当然，其他设备也要相应地增加。 拍照单元设计要点 方案设计采用的是“数码连拍”的方式对车辆进行记录， 因此数码相机的选择直接影响到图片的质量和整个系统的可靠性。 1) 数码相机 采用日本 OLYMPUS 的 E410 型 单反 数码相机，该相机为日本 OLYMPUS 目前应用于交通监控系统的主流产品。 ⑴ 工作原理 在单反数码相机的工作系。