高速公路区间测速系统设计文件vB.docx

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高速公路区间测速系统设计文件vB

区间测速系统设计方案

北京思特亚文豪科技有限公司

2016年6月

1区间测速卡口系统

1.1概述

长期以来，机动车超速行驶一直是导致交通事故的主要原因之一。

由于车速快，驾驶人对路面情况、前方车辆、行人等各种情况的反应时间短，同时由于车速快导致发生紧急情况时制动距离长，轻者造成“追尾”，车辆受到损坏，重者导致人身伤亡，为社会和家庭带来很大损失。

据统计，高速公路交通事故中约有80％是由于大货车超速而引起的。

因此，必须采取有效手段，严肃治理违法超速行驶现象，使驾驶人严格按道路限速规定要求行驶，减少由于超速引起的交通事故与违法现象。

目前，国内高速公路大多数是单点测速，其具体分为移动测速和定点测速。

移动测速是将测速设备安装在车辆上或使用便携式可移动测速设备，用雷达微波信号打到车上，根据其反射时间来测算车辆的行驶速度。

定点测速是将测速设备固定在某一个点，使用地感线或雷达测速。

使用地感线测速的原理是在路面埋设2条压力感应器，根据车辆前轮压过感应器的时间来判断速度;使用雷达测速与流动测速原理相同。

目前，高速公路上普遍使用的都是雷达定点测速方式。

无论是移动测速还是定点测速，其测量的是车辆的瞬时速度，这些方法都争议较大，也容易躲避，只要驾驶人知道测速点在什么位置，在车辆经过测速点前，踩下刹车，降低车速，就可以避开测速设备的抓拍，驶过测速点后又可以继续超速行驶。

目前，对高速公路上的单点测速抓拍的超速违法行为，大多数地方采取非现场执法处罚，违法行为得不到实时纠正处罚，在一定程度上削弱了对超速违法行为的及时、有效管理。

区间测速是在总结、吸取单点测速成功经验和教训的基础上研发的，与单点测速相比，高速公路区间测速具有以下几个方面优势：

（一）原理简单

在道路上设置前后两个固定测速点，当车辆通过前一个测速点时，测速设备的车辆识别系统就会立即采集该车的通行信息，包括车辆号牌、通过时间、车辆特写及全景图片等。

当该车通过后一个测速点（即区间出口处）时，识别系统再次收集该车的通行信息。

然后，系统可以通过公式轻松计算出这辆车在单位时间内，走完这段定长的区间所用的速度。

（二）监控范围大

区间测速系统由于对监控路面进行长距离监控，对该区间内行驶的机动车进行全程监控，扩大了超速监控的范围，控制了区间内整体的行车速度。

（三）精确度高

区间距离为两个测速点之间的距离，测速范围为全区间，通过激光测量标定，距离误差几乎为零。

且所测车速为区间内的平均车速，而不是某一段路程的车速，更容易被驾驶人接受。

（四）防止“反测速”

为逃避“电子警察”抓拍，有些车主在车辆上安装了“电子狗”，能在固定测速、移动测速甚至智能治安卡口等“电子警察”系统前方发出语音提示，提醒驾驶人降低车速，实现“反测速”功能。

使用区间测速系统后，可以让“电子狗”等一切反测速高科技设备“无所作为”，提高有效打击违法行为的能力。

（五）测速效率高

单点测速设备取证系统中，如果有超过一辆车在图像中出现，因系统不能分辨出是哪辆车超速，该图像就是无效数据，不能作为有效证据使用。

而区间测速提供的图像即使有其他车辆出现，也可以根据某辆车在区间内行驶的时间，计算出该车的行驶速度，图像是有效证据，这样就避免了单点测速因图像问题带来的矛盾。

（六）处罚及时

利用区间测速，区间后一个测速点处的执勤民警可以通过测速系统及时掌握车辆行驶速度，加大了对车辆超速交通违法行为的管理。

1.2设计依据

依据国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行本设计，具体如下：

1、《中华人民共和国交通安全法》

2、《中华人民共和国交通安全法实施条例》

3、《公安交通指挥系统建设技术规范》（GA/T445-2010）

4、《畅通工程评价指标体系》（2012年）

5、《机动车区间测速技术规范》（GA/T959-2011）

6、《道路交通标志和标线》（GB5768-2009）

7、《道路交通事故现场图形符号》（GB11797-2005）

8、《计算机信息系统安全保护等级划分准则》（GB17859-1999）

9、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-1994）

10、《城市道路交通规划设计规范》（GB50220-1995）

11、《道路交通事故案卷文书》（GA40-2004）

12、《道路交通流量调查》（GA/T299-2001）

13、《道路交通堵塞度及评价方法》（GA/T115-1995）

14、《城市道路交通秩序评价方法》（GA/T175）

15、《城市警用地理信息系统分类与代码》（GA/T491-2004）

16、《城市警用地理信息系统图形符号》（GA/T492-2004）

17、《城市警用地理信息系统建设规范》（GA/T493-2004）

18、《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T497-2014）

19、《城市交通信号控制系统术语》（GA/T509-2004）

20、《交通电视监控系统验收规范》（GA/T514-2004）

21、《公安交通指挥系统工程设计制图规范》（GA/T515-2004）

22、《公安交通指挥系统工程建设程序与要求》（GA/T651-2006）

23、《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）

24、《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）

25、《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）

26、《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-94）

27、《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）

28、《机动车号牌图像自动识别技术规范》（GA/T833-2009）

29、《公安交通指挥系统设计规范》（GA/T515-2011）

30、《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）

31、《公路网运行监测与服务暂行技术要求》

1.3系统设计

1.3.1设计综述

本设计的高清智能卡口以机动车过车记录和测速为核心，同时具备逆行违法抓拍的功能。

1.3.1.1系统结构

本设计采用的硬件架构是智能摄像机+前端管理主机的模式。

智能抓拍一体机抓拍车位，对违法行为进行检测并取证。

本项目中高速公路为双向八车道，单一断面为3条行车道和1条应急车道，本设计采用一台300万卡口摄像机覆盖两条车道的方式，完成覆盖所有行车道和应急车道。

系统由高清智能抓拍一体机、LED补光灯、闪光灯、控制主机和情报板等组成，如下图：

1.3.1.2区间测速功能设计

本系统测速功能分为点测速和区间测区两种，点测速通过前端雷达设备完成，区间测速通过计算机动车通过两个卡口点的时间和两个卡口点之间的距离计算完成。

系统对所有通过检测区域的车辆采集1张高清图片。

图片能清晰反映路况信息、车辆特征信息，并在图片上叠加时间、地点和车辆信息,对于超速车辆将叠加超速信息。

整个测速区间分为三个部分，区间测速起点、超速提醒点和测速终点。

根据实现路线，可将单个测速区间设置在10~15公里。

如下图：

1.车辆通过区间测速起点时，起点情报板会提示该处为区间测速起点，并显示最高限速和车辆瞬时速度（瞬时车速由视频检测，不可作为执法依据）；

2.车辆通过区间测速超速提示点时，系统会计算车辆在区间测速起点和超速提示点之间行驶的平均车速，在情报板上显示车速信息，如车辆超速，此处仅提示，不做处罚；

3.车辆行驶到区间测速终点时，系统会重新计算车辆在区间测速超速提示点和终点之间行驶的平均车速，在情报板上显示车速信息，如车辆超速，系统将超速信息推送到高速收费站卡口系统，当车辆由某出口驶出高速时，系统会将车辆信息、超速违法信息、出口车道编号等信息推送到该出口附近交通检查站LED显示屏和执勤民警的手持终端中。

4.区间测速指示牌作为指示标志，沿路为司机提示区间测速，加强司机的速度控制意识。

整个区间测速过程当中，包括如下指示牌：

∙在进入区间测速之前，将提示前方区间测速的长度。

如：

“前方区间测速长度30km”

∙在区间测速起点，提示测速的开始:

“区间测速起点”

∙在区间测速路段之中，每3公里将有指示牌提“区间测速进行中”。

按照车速100~120km/h，司机就每90~108秒看到一个指示牌，加强司机的意识，提高区间测速的震慑作用。

∙在区间测速终点，提示测速的结束：

“区间测速终点”

1.3.2系统组成

1、高清智能抓拍一体机

高清智能抓拍一体机含高清智能摄像机，电源、网络防雷模块和摄像机护罩等组件，具有以下特点：

⏹内置高清智能摄像机

本系统采用300万像素卡口智能摄像机，单台300万摄像机覆盖单项2条车道。

高清智能摄像机是整个系统中非常重要的设备，它负责完成视频采集、图像抓拍和检测处理等核心工作。

要能够在复杂的外场环境下拍摄出最优图像，具有高清晰度、高灵敏度的要求。

同时具有高速电子快门、背景光补偿、自动白平衡、自动增益控制、数字信号处理、同步等功能，以应对高速车辆、夜间车辆大灯眩光、夜间低照度、强烈日光等问题应用中常见的各种情况。

本设计采用的高清智能摄像机内置具有智能分析软件，通过对实时视频流进行检测，运用先进的视频流检测和图像检测技术，驱动摄像机进行图像抓拍、完成车辆特征识别功能。

高清智能摄像机内置偏振镜模块，智能算法通过对环境的明暗度来控制偏振的开启和关闭，保证在任何光照条件下都可以拍摄清晰的图片。

⏹摄像机护罩

为保证系统长时间稳定运行，系统的摄像机护罩采用了特殊的设计。

摄像机护罩内置散热铝板，摄像机通过热传导和热辐射方式进行散热，散热效能不低于风扇散热的80%。

采用无风扇配置，既可以减小设备功耗，又可以避免因风扇损坏带来的维护成本。

摄像机护罩在前部设采用圆柱形遮光筒和遮阳罩设计，有效的遮挡一部分杂光、强光等。

从而保证了相机成像的效果。

另外其内、外壁均进行了独有的镀膜处理，能够有效隔离由于空气对流产生的灰尘。

同时遮光筒上配置了光学镀膜镜片，采用双面多层增透设计，有效避免灰尘、雾气和冰霜的吸附，并能够过滤紫外线与红外线，在滤除干扰光的同时，透光度可达98.5%，确保图像的清晰度。

⏹一体化设备布局，节省项目实施组装调试时间

高清智能抓拍一体机含高清智能摄像机，电源、网络防雷模块和摄像机护罩等组件,一体化设备布局，高度集成。

2、补光设备

补光设备用于在环境照度不满足检测需求时提供辅助照明，补光灯所拍摄的夜间图片，应能够还原车身、道路标线颜色。

同时补光灯不能对驾驶人造成直接强光刺激、肉眼观察补光灯不应有闪烁，不能影响驾驶安全。

本方案选用的LED灯和闪光灯为辅助照明产品，使照明在达到照明效果的同时极大地减少了能耗，降低了光能源浪费。

通过在实际监控点位的配置方案，使系统最终能够拍摄出满足使用要求的图片。

补光灯自带的遮光罩采用吸光材料制成，将照明光亮进一步控制在检测区域中，不会影响到行人、司机等。

补光灯外壳采用高导热率的铝型材，表面氧化处理，优良的散热性能，确保LED节温低，光衰小。

优良的密封设计，密封圈全部采用硅橡胶胶材质，不另外涂抹硅胶,保证任何温度条件下的密闭性。

3、控制主机

控制主机能够实时将摄像机采集的数据上传中心，单台控制主机可接入8台抓拍一体机。

控制主机配置2TB硬盘，可满足30万张过车图片、3万条违法记录（包括文本信息、图片和违法视频）和5天视频数据的存储，各类数据存储空间可事先分配，确保各类数据不相互挤占。

控制主机支持断网存储和联网续传功能，在通信中断时，能完整保存相关信息，一旦通信恢复正常，设备能自动恢复上传信息的功能。

控制主机采用嵌入式Linux操作系统，以SSD硬盘方式存储，开机运行释放到内存，具有速度快、资源利用率高、稳定可靠、无病毒、防侵入的优点，并且在断电恢复后能够迅速自启动。

为保证野外高污染、多尘、高低温的恶劣环境下长时间可靠工作，控制主机采用高可靠、低功耗的嵌入式工业计算机，功率不大于50W。

无金手指接插件，机壳表面散热形式（无风扇设计）。

1.4系统功能

1.4.1目标捕获记录功能

采用视频触发检测方式，一台高清抓拍摄像机覆盖2条车道，可检测车道内的机动车，同时具备对检测区域内出现的两轮车和行人抓拍的功能，可区分两轮车与行人类型。

前端采集部分对通过断面的车辆采集1张高清图片。

图片能清晰反映路况信息、车辆特征信息，同时将车辆通过时间（精确到秒）、地点、路段信息、车速、限速信息、通行方向、车牌号码、车牌颜色，车身颜色及车标等信息叠加在图片上。

在白天的模式下，通过测光控制单元，摄像机可自动进行调整，确保在太阳强光、逆光和车辆前挡风玻璃镀膜等情况下，抓拍图片能清楚地反映完整的车辆前部信息、牌照信息；在夜间或者光线不足的情况下，通过配备智能补光灯，抓拍清晰图片，系统能够在各种复杂环境（如：

雨雾、弱光照、夜间，等）下均能拍摄出清晰图片。

1.4.2车辆区间测速功能

系统通过计算机动车通过两个卡口点的时间和两个卡口点之间的距离实现对机动车区间平均测速的检测，一旦车辆速度超过设定的速度值，系统将做超速提示、或记录为超速违法。

1.4.3违法逆行检测抓拍功能

系统可以判断车辆行驶方向，自动记录的三张不同位置的图片用以反映机动车逆行过程，其中至少一张图片能清淅辩别车辆号牌、车辆特征等信息。

并对违法逆行的车辆地点、时间、车辆特征、行驶方向进行记录。

1.4.4车牌识别功能

系统可以识别车牌种类包括民用车牌、武警、外交等类型的牌照以及2002式牌照等；并可识别车牌颜色、车牌结构。

1.号牌结构识别

（1）单排字符结构的号牌，如军队用小型汽车号牌、GA36-2007中的小型汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌、武警用小型汽车号牌、警用汽车号牌。

（2）双排字符结构的号牌，如军队用大型汽车号牌、武警用大型汽车号牌、GA36-2007中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌等。

2.号牌字符识别

系统具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌自动识别的能力，所能识别的字符包括:

（1）阿拉伯数字：

0～9；

（2）英文字母：

A～Z；

（3）省、自治区、直辖市简称：

沪、京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝；

（4）军牌用汉字：

军、海、空、北、沈、南、兰、广、成、济、京；

（5）号牌分类用汉字：

警、学、领、试、挂、港、澳、超、使；

（6）武警号牌特殊字符：

WJ、00～34、练。

3.号牌颜色识别

系统能识别蓝、黄、白、黑四种底色的机动车号牌。

1.4.5厂商标志识别功能

系统可识别近百种国内外主流汽车厂商的标志。

1.4.6车身颜色识别

系统可识别不少于10种的车身颜色，包括：

白色、灰色、黑色、红色、紫色、蓝色、黄色、绿色、棕色、粉红色。

1.4.7车型判别功能

系统具有利用拍照颜色和图像分析技术来区分车辆类型的功能。

1.4.8假套牌分析功能

系统通过记录车辆颜色、车型、厂商标志等特征，通过和车驾管数据匹配，分析出假套牌车辆。

系统通过测速区间后，系统应在测速起点、超速提示点和测速终点均可捕获到该车辆，如系统检测到某车辆缺少某处卡口的通行图片，则根据车辆特征（车型、车身颜色、车标等综合信息）查找该车辆，在查找到该车辆后判断：

如某卡口点位识别车牌错误，则修正错误；如该车辆通过各测速卡口点的车牌号码不同，则判定该车辆存在涉牌违法行为。

1.4.9布控报警

针对超速及被盗抢车辆和交通肇事逃逸车辆能实时布控报警。

对于预交费车辆，可实时进行查询确认。

当通过车辆与用户事先输入的被盗抢车辆或交通肇事逃逸等车辆的牌照号码及车型等信息特征相符合时，系统在现场可以立即以声光进行报警，提醒值班人员有可疑车辆通过；同时系统将报警信息传输到监控中心，与110或122系统结合进行抓逃。

报警信息中包括车牌号码、车速、车型、车辆通过时间、车辆图片等。

具备与交警或公安数据中心进行数据交换功能，并可实时将报警车辆的有关信息上传。

1.4.10车辆动态信息采集

系统能够获取断面车流量、车速、时间占有率等基本交通参数。

交通流参数输出的时间间隔可调：

从1分钟至15分钟，最小间隔为1秒。

系统可对交通数据进行统计分析，分析的结果可以以多种形式的统计图输出，如柱状图、折线图、饼图，也可以导出到EXCEL文件中。

1.4.11断点续传功能

系统支持前端缓存和断点续传。

前端控制主机配置硬盘（硬盘大小可选），若网络中断，数据无法上传至管理中心时，可暂时将数据存储在前端主机中，待网络恢复后前端存储设备自动上传网络中断期间的数据至管理中心，防止数据丢失。

1.4.12远程维护功能

系统具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作。

具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测摄像机单元运行状态功能。

1.4.13图像防篡改功能

采集的图片在摄像机里进行防篡改处理，保证源头加密无死角，通过加入原始防伪信息，防止原始图片在传输、存储和校对过程中被人为篡改，保证数据的有效性。

1.5主要设备技术指标

1.5.1300万高清卡口抓拍单元

⏹含300万像素智能CCD摄像机，摄像机护罩（内置电源防雷器）、镜头

⏹高清300万像素智能CCD摄像机：

1/1.8＂CCD；/2048X1536分辨率;/内置DSP芯片,内置偏正镜

⏹22寸室外防护罩：

配置电源网络防雷器；/配置电源/UV镜、遮光罩、偏振镜等

⏹300W镜头：

规格：

2/3＂/焦距：

根据现场情况确定/光圈：

F1.4/聚焦：

手动

1.5.2LED补光灯

⏹覆盖单车道

⏹补光距离为：

16-23米

⏹光源效率：

120lm/W

⏹总光通量：

6000Lm

⏹角度：

10度/8度

⏹峰值功率：

150W

⏹平均功率：

15-30W

⏹工作电压：

AC22V～50Hz

⏹同步触发：

5VTTL电平信号

⏹尺寸规格：

220*200*95（mm）

⏹材 料：

铝合金、钢化玻璃

⏹防护等级：

IP65

⏹工作温度：

-20°C～70°C

⏹整灯重量：

3.0Kg。

1.5.3闪光灯

⏹覆盖单车道

⏹总输出能量（J）200

⏹曝光指数（1m@ISO100）42/32

⏹色温K≥5500

⏹回电时间（ms）70

⏹最小闪光间隔（ms）65

⏹闪光持续时间（s）1/1200

⏹触发方式短路触发（默认）

⏹同步速度（建议）1/1000s

⏹工作环境（温度）-25-70℃

⏹工作环境（湿度）20-90%

⏹覆盖范围单车道

⏹适合拍摄条件卡口及超速抓拍

⏹电源AC220V±10%

⏹建议拍摄距离（F2.0）16-22m

⏹充电峰值电流2.0A

⏹耗电1度电/1.5万次

⏹爆闪亮度自动切换白天/晚上

⏹闪光寿命/质保1000万次以上/三年。

1.5.4LED显示屏

⏹发光亮度：

红色：

大于5000cd/㎡且小于15000cd/㎡；绿色：

大于5000cd/㎡且小于15000cd/㎡； 

⏹LED发光角度：

30°±5°； 

⏹防护等级：

IP54； 

⏹高架实线变道信息显示屏（3块）：

像素点间距：

25mm；有效像素点为：

64点×48点，可显示标准汉字每行4个汉字，共3行12个汉字，每行文字之间增加１行像素点阵；外形尺寸：

1600mm*1250mm*145mm（屏体净尺寸）； 

⏹客货分道信息显示屏（20块）：

像素点间距：

25mm；有效像素点为：

96点×72点，可显示标准汉字每行4个汉字，共3行12个汉字，每行文字之间增加１行像素点阵；外形尺寸：

2400mm*1850mm*145mm（屏体净尺寸）。

⏹像素点构成：

6颗φ5高亮度LED组成，其中3颗为红色，3颗为绿色； 

1.5.5控制主机

⏹单台控制器支持8路卡口

⏹具有系统故障检测功能，能实时检测摄像机等前端设备的故障状态，并实时回传中心系统。

机壳表面散热形式，可以在野外高污染、多尘、高低温的恶劣环境下长时间可靠工作；采用IntelAtom高性能处理器；标配4GBDDR3笔记本内存；提供2个USB通用接口和3个RS232或RS485通用串口；提供1个VGA或DVI视频输出显示接口；提供4个IO输出和输入接口；提供2个10/100/1000M自适应以太网接口；支持3.5寸，盘位。

⏹支持1TB/2TB/3TB/4TB/8TB/16TB大硬盘存储。

配置1TB硬盘。

2后台系统概述

IVAP智能车辆信息应用管理平台（IntelligentVehicleinformationApplicationPlatform）作为道路卡口和交通电子警察的综合信息应用管理系统，不仅能够实现卡口电警系统以及其他交通管控业务无缝对接，并全面兼容公安部PGIS警用地理信息系统平台。

前端智能车辆监测点（卡口或电警）全天候、自动、不间断、无遗漏对过往车辆予以识别、抓拍、特征提取和事件检测，并将生成的车辆检测信息实时上传IVAP，由IVAP完成进一步的存储、分析、处理和应用，从而实现车辆信息综合查询、车辆行驶轨迹跟踪、嫌疑车辆布控报警、异常事件检测预警、车辆出行关联性分析、交通流量统计分析等一系列与公安部门和交管部门业务需求紧密结合的应用功能。

一方面，IVAP可以为公安部门的安全监管提供机动车辆的动态信息，帮助预防和打击违法犯罪，维护社会治安稳定；另一方面，也可配合交管部门管理交通违章信息，嫌疑和套牌车信息，交通道路机动车辆流量信息，为交管部门执法或决策提供基础数据支持。

IVAP支持道路目标的分类信息管理（机动车、非机动车、行人），支持基于PGIS警用地理信息系统的电子地图展示和操作，支持面向第三方的车辆信息共享和发布。

2.1总体架构

IVAP平台总体架构示意图

如上图所示，IVAP平台具备4类系统服务器，可部署9类软件功能组件。

分别描述如下：

1）IVAP接入服务器：

捆绑接入服务基本包，具体包括数据通讯服务和数据存储服务，实现外部信息的有序接入、解析、转换、入库和存储。

●可选配第三方设备接口包，帮助用户整合已建的第三方卡口或电警系统。

2）IVAP数据库服务器：

捆绑数据库服务基本包，实现卡口或电警信息的基础库表管理，以及便于第三方共享访问的数据视图服务。

●加配其他软件扩展包时，数据库服务器需要做相应的库表扩展和业务叠加。

3）IVAP支撑服务器：

捆绑支撑服务基本包，实现实时比对、标准信息发布、时钟同步、运维监控等功能，实现IVAP平台的后台管理和实时信息处理功能。

●可根据需要加载第三方数据交互集成包，实现第三方数据库系统或信息系统的数据接口集成。

4）应用服务器：

包含应用服务基本包，提供实时监看、布控报警、数据查询、数据统计、vms3.0视频整合，以及系统管理、用户管理、日志管理等最为基本的用户应用功能。

●Vms3.0为数字视频管理平台，IVAP客户端能够实现视频的基础功能。

●可根据需要选配数据分析扩展包和地图应用扩展包，以满足用户深层次的实战业务需求。

●可加配第三方视频调阅集成包，第三方数字视频系统提供完整的视频客户端SDK包，IVAP定制开发，实现第三方视频客户端的基本功能嵌入集成。

另外，IVAP系统还应按需配置：

IP-SAN磁盘阵列，用于存储海量车辆抓拍图片和事件视频；FC-SAN磁盘阵列，如需实现数据库服务器双机