测速系统技术方案大华.docx

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测速系统技术方案大华

测速抓拍系统

设

计

方

案

浙江大华技术股份有限公司

2010年1月

一、概述

1.1前言

近年来，随着城市机动车数量的不断增长，在带来诸多便利的同时，也存在着一些问题。

车辆违法行为层出不穷，交通事故频频发生，都给城市交通管理造成了一定的难度。

在“向科技要警力、向科技要效率”的今天，充分利用高科技手段，开发和研制出可以纠正遏制交通违法行为，有效实现交通管理，提高交通运输效率的产品显的十分必要。

目前国内外虽有类似产品先后被研发出并面世，但都或多或少存在着不足之处。

产品大多采取工控机＋视频采集卡的方式实现对违法车辆的记录，虽然价格低廉，但稳定性欠缺，故障率较高，增加了维护成本和工作量。

国外产品较为稳定，但功能相对比较单一，价格十分昂贵，不适宜全面推广，大多只应用在一些要求非常严格的高端智能测速抓拍领域。

大华机动车测速系统DH-HWS200+是具有车辆测速、图片抓拍、车牌自动识别等功能的嵌入式产品。

产品紧密结合公安交通业务需求，综合吸收了国内外产品的优点，采用全嵌入式一体化设计和高性能窄波雷达，系统测速精度高、捕获率高、稳定可靠、功能强大、安装使用方便，适宜全面推广。

该系统的推出，将真正的解放警力，提高交警的工作效率，真正实现“科技强警”。

1.2设计依据

1.《中华人民共和国道路交通安全法》

2.《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》

3.《公路交通安全实施设计技术规范》（JTJ074-2003）

4.《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2009）

5.《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》（GA/T651-2006）

6.《公安交通管理外场设备基础施工通用要求》（GA/T652-2006）

7.《公安交通指挥系统工程设计制图规范》（GA/T515-2004）

8.《安全防范工程技术规范》（GB50348—2004）

9.《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T670-2006）

10.《交通电视监视系统工程验收规范》（GA/T514-2004）

11.《机动车超速自动监测系统》（JJG527-2007）

12.《机动车雷达测速仪》（JJG528-2004）

13．《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）

14.国家和地方相关标准的规定

二、系统组成

2.1系统构成

超速抓拍系统由前端采集系统、网络传输系统和中心管理系统构成。

系统整体结构如下：

系统组网结构图

2.2前端采集系统

测速抓拍系统主要是由CCD图像采集单元、液晶显示屏、平板测速雷达、电源模块、锂电池、大容量存储硬盘、报警模块以及最主要的嵌入式抓拍主机等组成，并有USB2.0、RS232、以太网等各种丰富的数据接口，锂电池一次充电可连续工作8小时以上，完全可以满足正常的测速抓拍需求。

2.2.1摄像单元

采用日本索尼逐行扫描2/3"CCD机芯，具有1600×1200的图像分辨率。

当检测到有超速车辆经过时，摄像单元拍摄到2张高清图片照片，并在前端本地进行存储。

摄像单元集成了最新的镜头设计技术，在偏振镜的帮助下，通过特殊的光学镀膜处理可使得在同一个照片中清晰的显示司机面容和车辆牌照。

2.2.2雷达单元

系统对车辆的图像抓拍是指系统运用各种触发方式对机动车辆进图像拍摄，选择可靠的抓拍触发方式是系统具有高抓拍率的保证。

浙江大华技术股份有限公司自主研发的CSR-68平板雷达，具有自主产权，测速精度高。

2.2.3显示单元

高清晰高亮度的显示单元保证了在阳光照射下仍可以看清系统操作界面，采用密封面板使得系统具有可靠的防尘、防潮性能；触摸屏设计使得在野外实际操作时简单方便；平均无故障工作时间3万小时充分保证质量的稳定性。

轻触式操作按键，可对亮度、对比度、色度等项目进行调整以满足各种使用要求。

在非现场处罚使用条件下，调试完成后可按轻触式电源开关关闭显示器电源，以便节省电量。

2.2.4照明单元

在环境光线较弱或者夜晚时，要使数码相机拍摄到清晰的照片，需使用辅助光源进行补光，通常辅助光源可以选择恒定照明灯或者闪光灯。

在夜间，闪光灯还可以有效抑止汽车大灯对成像质量的影响，在强光照射下（例如晴天正午），系统会自动调整摄像机的成像模式，抑止强光影响，保证图片曝光正常，成像清晰。

2.3网络传输系统

网络传输子系统主要包括交换机、光收发设备等，实现前端采集子系统与中心管理子系统的数据和图像信息的传输。

可以选择的传输方式有以下几种：

（1）光纤：

如果线路可到达，且施工成本可以承受，可修建光纤链路作为前端与中心的数据传输连接通道，其好处是带宽能够保证，应用广泛，为最常见的传输方式。

（2）无线接入：

使用GPRS、CDMA、3G等无线数据传输方式，其好处是不需要架设线路，但其网络带宽小，信号易受天气、地形影响，适合少量数据的传输。

（3）运营商线路：

使用运营商的专用线路，以ADSL/ISDN等方式接入。

以上方式中，只有光纤链路能够较好地满足卡口型电子警察系统大量高分辨率图片、高清视频等数据的网络传输带宽需求。

2.4中心管理系统

中心管理系统主要实现对超速抓拍前端路口设备进行远程管理、网络监控、抓拍图像和数据的处理，以及违章车辆的处罚等工作，并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题。

三、系统功能

3.1系统采用工业化设计

系统设备采用工业化设计，产品化程度高，结构合理，使用方便，性能稳定可靠，设备具有隐蔽性，可在不同路段进行固定、移动两种方式进行执法拍摄。

3.2车辆图像抓拍功能

根据用户设定的限速值等参数（测速范围为20km/h～250km/h），系统能自动测量通过车辆的瞬时速度，可自动区分车辆行驶方向。

根据不同路段规定设置限速值，准确拍摄超速车辆全景图片，所抓拍的图片能清晰显示车辆的车牌号码、车辆颜色、通行时间、地点、车速、限速、超速百分比以及行驶方向等。

3.3系统自动调节相机曝光功能

系统能够根据光线变化自动调节相机曝光,在环境无雾包括雨雪天、晚间无路灯照明等情况下，采用频闪辅助光源进行补光，保证系统可在多种条件下清晰的抓拍违章车辆图像，包括车牌颜色、车辆类型及驾驶人员的面貌特征等。

3.4违法车辆数据的保存

系统对违法车辆进行抓拍时，每次拍摄2幅图片，拍摄形成的图像文件以JPEG格式本地保存，可存储上万条数据信息。

3.5系统抓拍范围

系统抓拍车道范围达到3车道以上，测速范围为20km/h～250km/h，抓拍捕获率99%，并支持双向车道超低速车辆测速。

3.6多种人机交互接口

为便于操作使用，系统提供遥控器和触摸屏两种人机界面，采用全中文人性化的操作界面，界面设计简介易懂。

为配合户外复杂的工作环境，设备采用触摸屏设计，并且可以通过液晶屏实时的观看到抓拍到的违法车辆图像及超速车辆通过的时间、速度等违法信息，也可通过LCD显示屏实时监控车道的动态信息。

3.7大、小车型设置及报警功能

系统可以根据路段情况及大、小车型设置超速限值，当通过车辆的速度超过设定限值时，系统可现场报警，如配备无线传输模块也可远程报警。

3.8本地存储功能

系统配备8G大容量SD卡，可存储上万张违法数据图片。

3.9违法数据统计检索功能

系统提供超速车辆统计功能，可统计出某一时间段内的超速违法车辆数量，并以报表的形式输出，为交通的有效管理提供依据，提高交通通行效率。

同时提供信息检索功能，按不同权限对数据库进行操作，并提供模糊查询、数据备份。

3.10日志查询功能

为便于用户进行设备维护和管理，DH-HWS200+系统提供多达1000条的关键日志记录，要户可通过查询相关日志信息进行故障诊断等。

3.11自动维护功能

系统具备自动维护功能，自动维护周期可根据需要进行配置，自动维护时对设备的参数重新初始化后可恢复到之前工作状态。

3.12软件升级功能

系统提供主机软件远程升级和本地升级功能，当升级完成后系统能自动复位。

3.13USB备份功能

考虑到违法数据的获取方便，系统除具备通过网络的方式下载违法车辆图片或者视频文件外，还设计了USB下载功能，用户可根据需要方便的下载违法图片或者视频文件到USB移动硬盘或者U盘。

3.14数据传输和远程维护功能

通过以太网、CDMA/GPRS及3G等技术实现数据传输、远程访问和远程系统维护功能，可观察设备内部温度、关键部件运行状态。

3.15用户管理功能

对用户权限进行等级划分，并可根据用户级别增加、删除和修改用户权限，不同等级的用户拥有不同的操作权限。

在进行系统参数设置、图片删除、系统升级等关键操作时，必须进行用户权限校验。

四、系统特点及性能指标

4.1系统技术特点

4.1.1全嵌入式结构，无需工控机，系统更稳定

目前国内大多数测速抓拍系统采用工控机＋高清网络摄像机的方式实现图像的抓拍，这种方式在研发上较为便捷，容易实现，但稳定性欠缺，体积庞大，使用不便，此外，计算机病毒以及操作系统的漏洞等都将会给系统的稳定性造成不良后果。

而DH-HWS200+的系统设计充分利用大华公司在视频图像监控领域的技术优势，主机硬件上采用大华公司已在安防领域有成熟应用的硬件平台，并根据测速抓拍实际应用的需要，对硬件电路进行了改进和优化，在元器件选择上全部采用工业级或军工级芯片，降低了功耗，确保了系统在恶劣条件下的长时间可靠运行。

DH-HWS200+采用LINUX操作系统，并专门针对抓拍功能需要对代码进行了裁减和优化，软件功能较为“专一”，提升了CPU的工作效率和整机的工作稳定性，而且采用软硬件双重看门狗技术，避免了系统死机，保证了系统长时间全天候的运行。

传统模式与嵌入式对比

系统在硬件电路设计上采用工业级器件，整机功耗低、性能可靠，锂电池工作时间可达8小时。

在连接器件的选择上，系统采用进口高可靠性接插件，如采用雷莫接插件和航空连接器件，进一步保证了设备的可靠性和较长的使用寿命。

高可靠性接插件

4.1.2内置专用工业级图像存储器

DH-HWS200+系统充分考虑了数据安全性及便携式测速抓拍仪的需要，内置一块大容量存储，满足了短时间本地存储及数据备份的要求，同时系统还可根据需要实时将图片上传到中心服务器进行存储、备份和查看，实现了本地存储与中心存储的双备份功能。

4.1.3高清2幅图像连拍记录

DH-HWS200+系统采用200万像素高清摄像机，能准确拍摄超速车辆全景图像，并满足GA/T832-2009规范技术要求，可实现每车2幅图片快速连拍，图像分辨率1600*1200，并将图像以JPEG格式存储到嵌入式一体化主机中，同时在图像中标明车辆通行数据，主要包括通过时间、地点、车速、限速等。

4.1.4窄波束雷达，捕获率高，测速精准

DH-HWS200+测速系统采用大华公司自主研发的高性能窄波平板雷达，捕获率高，测速精准，同时窄波束保证了测速仪不易被“电子狗”侦测到。

系统还可同时监测来向和去向车辆，实现低速车辆和高速车辆同时抓拍功能。

窄波束雷达工作示意图

4.1.5超低功耗，内置锂电池，适合太阳能供电

主机正常工作（液晶屏显示屏屏保）情况下平均功耗10W左右，功耗较低，节能环保，配备的锂电池供电市场可达8小时以上。

如果采用固定式安装，在供电不便的区域，更适合使用太阳能供电，投入成本小。

太阳能供电使用案例图

4.1.6一体化设计，便携、固定式转换方便

DH-HWS200+测速抓拍仪将高清抓拍摄像机、测速雷达、控制主机、触摸式液晶显示屏、电源、存储单元等设计为一体，整个系统结构紧凑，安装、维护方便，同时触摸液晶显示屏，操作更加方便，系统只需配备三角架即可实现便携式抓拍。

另外，如果配备防爆机箱，进行路侧安装，就可方便的实现固定测速。

系统一体化的设计可使用户方便的在固定式和便携式间相互转换。

4.1.7模块化设计、故障自检和自动恢复功能

系统具有综合管理与远程维护功能，可以通过网络对系统进行远程故障自动诊断、故障报警和修复，真正减少了用户的维护工作量。

4.1.8图片防篡改

系统从测速仪摄像主机内置DSP上对图片添加水印，也就是从数据的源头加密，防止在传输、存储、处理等过程中被人为修改，断绝了数据篡改的可能性。

系统通过图片加水印的方法来实现图片防篡改功能。

摄像主机抓拍图片，由主机内部直接对原图加水印（水印在图片上不显示），图片通过网络传输到中心管理服务器，中心管理软件自动对每一张图片进行水印验证，在图片查询中列出正常图片、被篡改图片等信息。

我们也提供单独的验证工具软件，可以前端单独拷贝出来的图片进行手动验证。

4.2系统技术指标

4.2.1嵌入式抓拍主机

◎车辆捕获率：

≥99%；

◎车辆测速范围：

（20—250）km/h

◎专用摄像机的曝光时长：

7档调节；

◎存储器容量：

8G；

◎抓拍图片分辨率：

1600*1200；

◎视频分辨率：

VGA（640*480）；

◎传输方式：

TCP/IP，FTP可选；

◎图片压缩方式：

JPEG；

◎图片记录数：

2张

◎记录模式：

图片

◎报警输入：

2路；

◎报警输出：

1路；

◎数据接口：

RS232串口1个，USB2.0接口1个，10/100M以太网口1个，CDMA/GPRS/3G

可选；

◎平均无故障时间：

MTBF≥30000h；

◎平均修复时间：

MTTR≤30min；

◎锂电池平均工作时间：

8h；

◎工作电压：

DC19V±10%；

◎接地电阻：

≤4Ω；

◎平均功耗：

＜15W；

◎工作温度：

-30℃—+70℃；

◎相对湿度：

＜95%，无冷凝；

◎防水等级：

IP54；

◎高清镜头接口类型：

C类型；

◎尺寸：

185.6*160*132（长*高*宽，单位：

mm）；

◎重量：

8kg；

◎满足7×24小时工业环境全天候连续工作要求；

◎满足JJG527-2007《机动车超速自动监测系统》的要求；

◎满足JJG528-2004《机动车雷达测速仪》的要求；

◎满足GA/T832-2009《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》的要求；

4.2.2窄波平板雷达

◎测速范围：

20~250km/h；

◎测量精度：

±1km/h；

◎作用距离：

>120m；

◎振荡频率：

24.150GHz；

◎发射功率：

≤10mW；

◎天线波瓣宽度：

水平5度（-3dB）、垂直7度（-3dB）；

◎反应时间：

≤0.1S；

◎电源电压：

直流10.5~14.5V；

◎功耗：

额定电压为12V时，电流小于700mA；

◎工作温度：

-30℃~70℃；

◎外壳：

高强度工程塑料；

4.2.3频闪闪光灯

◎频闪光源寿命：

≥10万次；

◎回电时间（全光）：

≤2S；

◎色温：

5500K±200K；

◎照射角度：

≥55°；

◎频闪能量：

150J；

◎闪光灯防护等级：

IP54；

◎接地电阻：

≤4Ω；

◎工作温度：

-30℃—+70℃；

◎相对湿度：

＜95%；

◎工作电压：

AC220V±20%或DC12V±10%；

五、系统安装方式

5.1固定式安装方式

系统固定式安装使用方式示意图如下：

5.2便携式安装方式

系统便携式安装使用方式示意图如下：

5.3固定便携相互转换

固定便携式转换示意图

六、实拍效果图

白天抓拍效果图：

夜间抓拍效果图：