随着我国综合实力和国民收入水平的提高，机动车每年以15％～20％的速度迅猛增长，道路建设步伐不断加快，全国城市化水平也在不断提高，交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，与交通相关的刑事和治安案件也逐年上升，特别像肇事或作案后驾车沿公路逃逸、盗抢机动车辆、车辆违章行驶等。针对上述问题，公安部相继开展了创建平安大道活动和实施畅通工程，其目的是提高交通管理水平，向科技要警力，适应我国现代化建设需要。
YSL720智能道路监控系统（以下简称YSL720卡口系统）是安装在公路任意断面上，包括城市出入主要道路口、收费站、省际公路和市际公路等处。它使用数字摄像技术结合现代智能化信息处理技术对公路运行车辆的构成、流量分布、违章情况进行常年不断地自动记录，为交通规划、交通管理、道路养护部门提供重要的基础和运行数据，为快速纠正交通违章行为、快速侦破交通事故逃逸和机动车盗抢等提供重要的技术手段和证据，对平安大道（国道）的平安运行和提高公路交通管理的快速反应能力有着十分重要的意义。
2 系统功能
为了使指挥中心能迅速获得各独立公路车辆监控点的报警信息，完成监控点数据的采集、分析、统计、转递和对各个监控点的控制，发挥指挥中心的集中指挥、统一调度功能，所以在东莞市公安交通指挥中心建立公路车辆监测记录系统的管理系统。在指挥中心设立中心数据库服务器、WEB服务器、设备监测工作站。
指挥中心软件包括控制软件、数据管理软件、设备监测软件等，各个用户端为具有一定权限的公安网内部用户，中心实行分级管理，整个系统采用B/S的结构模式。
2.1 各监控点的功能
监控点设备符合公路车辆智能监测记录系统 GA/T 497 通用技术条件的要求。
系统应对所有经过车辆进行捕获，在正常车速(5km/h～180km/h)范围内的监控区域内行驶的车辆图像捕获准确率应达99%以上（含沿车道线行驶的车辆）。
系统在进行拍照的同时，应测定车辆的行驶速度，在5～180km/h的测速范围内，测出的速度值与实际速度值的误差应在±3%之内；
在车辆通过时，系统能准确拍摄车辆前部特写图像和整个车辆全景图像各一张,并将图像存储到磁盘相应目录下,车辆通过的信息写入相关数据库,并在全景图像中标明车辆通行数据,如时间、地点、车速、方向等。
在环境无雾包括雨雪天情况下,对监控区域内的行驶（含沿车道线行驶的车辆）的特写车辆图像包含车辆头部所有特征,车辆全景图像要能看清车辆类型、颜色和所载货物。
每辆车分别按特写和全景存贮成两张照片，单套系统至少要存储80万辆车。当超出80万辆车时，自动对最前面的图片数据依次进行覆盖，整个系统始终保留至少40万辆车的图像，并采用通用的“JPEG”压缩图像。
对于每辆拍摄的车辆照片，系统应进行自动的识别，车辆识别包括车牌识别、车辆类型识别。
Ø 牌照自动识别
在实时记录通行车辆图像的同时，还应具备对民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌计算机自动识别能力。所能识别的字符包括:
1)“0～9”十个阿拉伯数字;
2)“A～Z”二十六个英文字母;
3)省市区汉字简称(京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、港、澳、台);
4)军用车牌汉字(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥);
5)号牌分类用汉字(警、学、领、试、农、挂、拖、境) ;
6)武警车牌字符(“WJ”、“0～9”)。
在环境无雾、车牌挂放规范和无缺损且不含五小车辆下,系统白天车牌识别结果与实际车牌有四位以上相符的车牌识别率应在90%以上，晚上车牌识别结果与实际车牌有四位以上相符合车牌识别率应在80%以上。
Ø 车型和颜色识别
系统应能区分大小两种车型和识别常见黄白蓝三种车牌颜色。
车辆的自动报警包括车速报警和车牌的报警。
Ø 车速报警
用户可以根据具体路面在系统菜单中分大小车设置超速限值，当通过车辆速度超过该值时，能以两种形式进行报警：
1)在现场立即以声音进行报警，提醒值班人员有超速车辆通过；
2)自动将超速报警信息传输到下一个值班点或指挥中心，报警信息应包括车速、车型、车辆通过时间、车辆图片等，传输方式不限。
Ø 牌照报警
用户可以将盗抢车辆、交通肇事逃逸车辆或其他的特定彻辆的模糊车牌号码录入系统报警数据库中，当系统识别出来的车辆牌照符合条件时，能以两种形式进行报警：
1)在现场以音响进行报警，提醒执勤人员有嫌疑车辆通过；
2)自动将车牌报警信息传输到下一个执勤点或指挥中心，报警信息应包括车型、车辆通过时间、车辆图片等，传输方式不限。
系统应提供多种的报警方式和报警范围，用户可以通过设定决定以何种方式报警，报警的对象范围等。
路口监控点应提供超速车辆等信息的自动上传和盗抢车辆、可疑车辆、特定车辆等信息的自动下载功能，该功能也可在监控控制中心中实现。
3 设计依据及设计原则
根据本次招标中采购人对交通指挥中心系统设备的总体要求、及国家公安部和有关部门对交通指挥中心系统设备的相关要求，本方案主要依据以下标准进行设计。
² 公安部《交通管理信息系统建设框架》
² 《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/T 497—2004
² 《彩色电视图像质量主观评价方法》（GB 7401-87）
² 《民用闭路监控电视系统工程技术规范》GB50198－1994
² 《视频安防监控系统技术要求》(GA/T 367-2001)
² 《城市公安指挥中心技术系统设备配置建议》GA099-1996
² 公安部《关于公安交通指挥中心建设与发展的若干意见》
² 公安部《公安计算机信息系统 “九五”规划》
² 公安部《交通管理信息系统建设框架》
² 公安部、建设部决定2000年在全国实施以提高城市交通管理水平为中心 的“畅通工程”的要求
² 《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-92
² 《计算机软件开发规范》GB8566-88
² 《电子计算机机设计规范》GB50174-93
² 《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
² 《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-92
² 《中国电器装置安装工程安装机验收规范》GBJ232-90.92
² 《通信电源设备安装工程验收规范》YD5079
² 《以太网10BASE-T标准》IEEE802.3
² 《以太网10BASE-T标准》IEEE802.3U
² 《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54-83
² 《面板、架和柜的基本尺寸》GB30471-82
² 《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87
² 《远端图像与环境监控系统技术规范》
² 《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-92
² 《无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范》EIA/TIATSB67
² 《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
² 《电子计算机机房施工及验收规范》SJ/T30003-93
² 《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000
² 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）
² 《公路工程施工安全技术规范》JTJ076-95
² 《中华人民共和国道路交通管理条例》1988.3.9
² 《计算机病毒防治管理办法》
² 本次采购文件
上述规范以外，遵循国家现行的规范和标准要求。
我们认真阅读了本次招标的具体要求，综合标书的各项技术指标，我们提出以下设计原则，并在投标书中加以体现。
当今的世界是高科技的时代，通信和计算机技术的发展可谓日新月异。所以我们的方案应适应新技术发展的潮流，在系统设计和产品的选择时，既考虑到技术和产品的先进性，又考虑到其成熟性，以满足信息化建设的业务应用需求。也就是，选用先进且成熟的国内外知名品牌设备组成先进成熟的系统，使之在若干年之内不落后，且有升级、扩容、系统扩展的功能。
在方案设计中，根据以往得到的经验和教训，我们还改进了一些传统的设计思路，使系统体现出了与众不同之处。
在我们的方案设计过程中，系统的可用性一直被摆在非常重要的地位。为了避免因为设计原因而造成系统出现没有使用意义的情况，我们对方案中的每一个环节都做了严格审查，绝对不凑合。在设备选型上，争取选用性价比高的设备。
此项目是一个具有延续性的工程，其系统配置应充分考虑将来根据应用及科技发展情况，并能够针对事件发生后采用高科技手段进行分析、研究、取证，系统能方便的进行扩容或升级，因此目前系统应尽可能地选用模块化的系列产品，并保留一定的余地，使今后的扩充不仅能充分保护原有投资，而且具有较高的综合性能价格比。所以，在方案的设计过程中，既要考虑在现在的投资情况下使系统达到应有的效能，又要考虑到今后系统可能需要扩展时的需要，保护投资者利益。
在系统设计的整个过程中，为了保证系统的可扩展性和与其它系统的互联需要，各方面都需要考虑到开放性的要求。
然而开放的同时也要考虑到相关系统的安全性问题，必须对系统进行一定的安全防范措施设计，采取一定有效的密级分布管理。
系统的可靠性在方案设计和实施中始终是要放在第一位的。系统的方案设计必须要做到在出现异常中断的情况下，系统能否快速恢复到正常使用状态，并尽可能的对数据采取冗余措施，将可能造成的损失降低到最小。在选用设备时，使用具有较高标准的专用设备也可以起到较好的作用。
对于系统设计，还要提出可行性的要求。在保证完成设计要求、成功实现各项功能的原则下，确定每一项都是可行而且可操作的，不去盲目追求较高的技术指标和效果。
4 系统原理及结构
4.1 系统工作原理及网络结构
工作原理是：SD720车辆智能监测记录（SD720卡口）系统是利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，当被监控路面有车辆经过时，相映传感器检测到相关信号，触发对应设备进行工作，对监控路面过往的每一辆机动车的前部物征图像和车辆全景图像进行连续全天候实时记录，计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别，并能进行车ů, 42;动态布控，对超速、逆行等违章以及被盗抢、肇事逃逸、作案嫌疑车辆进行报警，通过公安网络将各个监控点信息传送到公安交通指挥中心，实行信息共享。
(2) 卡口设备组成及结构
YSL720前端卡口设备一般由辅助照明单元、车辆检测单元、摄像机单元、图像采集单元、图像处理和传输单元等组成。
图3-2是典型的单一卡口设备结构示意图，它描绘了YSL720卡口的（单方向两车道）主要设备联接关系。反方向车道的设备与此是对称的，图中没有详细绘制。其中，通信机、交换机、UPS 等设备是两个方向车道共用的。
图3-2 单一卡口设备结构图
SD720前端卡口设备分为六个模块，图3-3描绘了这六个模块及数据在这六个模块之间的流向，由此，我们可以得知系统的大致工作流程如下：
- 车辆检测模块检测到车辆通过，并输出触发信号。
- 车速、车长测量模块计算出车辆行驶速度和车辆长度。
- 抓拍与识别模块同时发送抓拍指令给成像与控制模块，然后再由抓拍与识别模块采集车辆图片，并识别车辆牌照信息。
- 车辆信息管理模块接收图片、牌照、车速、车长等信息，进行判断、存储等工作。
通信模块将处理过的车辆信息（时间、地点、图片、牌照、车速、车型、报警信息等）通过适当手段传输到指定地点。
图3-3 数据流程图
4.2 前端卡口系统设计要点
4.2.1 设计思想及原则
前端设备在一个行车方向（两车道）上设置两台特写相机，中间设置一台全景相机，也就是说在一个行车方向（两车道）上使用了3台摄像机。
采用视频摄像机（PAL制）+ 图像采集卡 + 计算软件控制方式进行数字化车辆图像的采集，整个主机采用高集成度的嵌入式、低功耗结构。
采用双线圈方式。当车辆到达线圈时，给出信号，使主机控制拍摄。并可进行车辆速度测定及车型分析。
采用LED闪光方式照明，以解决汽车大灯对拍摄效果影响问题，使拍摄图像无眩光。选用的照明灯具光效高，既节省能源，又不改变拍摄照片上物体的色调。
1）选用高性能、低功耗的嵌入式工控机作为控制主机。
2）软件具有错误自检和出错自动复位功能。
3）采用UPS不间断电源供电。
4）摄像机防护罩选用室外型产品，有雨刷、加热、风扇等设施。
5）装备防雷保护装置。
4.2.2 设备安装布局设计（双向双车道）
图3是现场俯视图，图4是现场侧视图，它们描绘了现场的设备安装位置及主要尺寸。
4.2.3 主要功能模块设计说明
本系统采用地感线圈检测车辆。车辆检测系统由地感线圈、线圈检测器组成。每个车道前后埋设两个线圈，其中，前线圈称“测速线圈”，后线圈称“抓拍线圈”。线圈外形呈封闭的“W”状，有“V”形切口的一边面向来车方向。实践证明，这种线圈形状有利于提高线圈的灵敏度，减少误触发。线圈的外形及尺寸如图6所示。
车辆检测器的输出信号分两路，分别提供给识别工控机和车速车长测量模块。识别工控机负责采集图片和识别牌照信息。车速车长测量模块负责计算车速和车长。
车速、车长测量系统由专用单片机组成。它独立于其他系统，专门用于测量车辆行驶速度和车辆长度。
单片机接收车辆检测器输出的信号，计算车辆经过两个线圈之间路程的时间和压线圈的时间，然后再根据两线圈之间的距离，计算出车辆行驶速度和车辆长度。最后，通过串口将计算结果传送到识别工控机。
采用独立的硬件测量有利用提高测量精度，简化识别工控机的工作流程。
成像与控制系统由专用摄像机、闪光灯、立柱等组成。在系统配置中，每个行车方向设计有3台摄像机，其中两台为牌照特写摄像机和一台全景摄像机。
摄像机的视场示意图如图7所示。可以看到，三台牌照特写摄像的视场相互至少有1个牌照宽度（约44CM）的重合，它们的视场结合起来就覆盖了整个车牌可能出现的地方。在抓拍图像的时候，系统对每辆车至少要采集两幅牌照特写图片：对应主道的图片和中间的辅助图片，然后，由识别软件判断选择一幅牌照特写图片输出。选择图片的标准是根据识别结果来选择的，哪幅图片识别结果好就输出那幅图片。这种选择标准是符合人的习惯的。在采集牌照特写图片的同时要采集一幅车辆全景图片。
通常，特写摄像机要求牌照宽度和视场宽度比是1：5，因此，每个特写摄像机的视场宽度大约是220CM。具体的视场覆盖范围视车道宽度和现场情况需要作调整。
4.3抓拍处理主机功能描述
“嵌入式智能交通视频抓拍处理系统”是智能交通中治安卡口系统中前端分系统，与后端的主控机（通常采用工控机）共同组成完整系统。
4.3.1本系统的工作模式：
将经过卡口所有车辆的图片抓拍下来，抓拍图片的数量是两张，其中一张全景图片，一张车牌特写，每张图片大小为768×288像素点，两张拼接成768×576像素点的图片，图片上叠加路口名、日期、时间以及车辆速度信息。
4.3.2拍系统完成的主要功能有：
（1） 检测路口埋设的车辆感应线圈信号，根据触发条件进行图像抓拍；
（2） 与主控机通过以太网通信，传递图片和车辆信息，主控机可以通过网络对本抓拍系统的工作参数进行配置；
（3） 根据车辆感应线圈信号计算行驶车辆的车长和车速信息；
（4） 记录每辆经过路口车辆的时间（年、月、日、时、分、秒）；
（5） 共有12个视频输入端；
（6） 通过USB接口扩展移动硬盘的方式保存捕获的图片；
（7） 将捕获的图片进行JPEG压缩
4.3.3硬件组成
“嵌入式智能交通视频抓拍处理系统”采用完全的嵌入式设计理念，系统的硬件由嵌入式核心板、视频捕获卡、系统主板以及开关电源四个部分组成。
（1）嵌入式核心板
本系统选用的嵌入式微处理器是ATMEL公司的AT91RM9200，该CPU是一款性能优良、功能较齐全、工作稳定的嵌入式微处理器，它具有如下特点：
l 32位微处理器工作主频达到180MHz，处理能力满足一般应用的要求；
l 内部具有MMU、数据和指令CACHE；
l 内部集成SDRAM控制器，支持100MHz 的总线频率；
l 一个10/100M以太网接口，在网络通信应用上具有独特的优势；
l 内部集成五个UART异步串口，速率可达115.2KBps；
l 内部集成了符合USB2.0标准的USB HOST和USB DEVICE接口；
l 该微处理器功耗很低，无需风扇降温，满足工业环境下（-40℃至80℃）长期稳定工作。
嵌入式核心板由CPU，Flash存储器，SDRAM存储器以及以太接口等电路组成，存储器容量如下：
l Flash存储器容量为2M字节；
l SDRAM存储器容量为64M字节；
嵌入式核心板通过两条2.0毫米间距的双排针与主板相连，并有铜支架固定；核心板将CPU的地址和数据总线引到底板上，便于视频接口的扩展。
（2）视频捕获板
视频捕获板的功能是实现模拟视频信号的A/D转换。本系统中我们采用的视频捕获芯片是Bt829，该芯片与SRAM存储器、可编程逻辑器件一起实现视频信号的捕获和暂存。
视频捕获卡通过一条2.0毫米间距的双排针与主板相连，引脚上的信号包括数据总线和控制信号，其中捕获的控制信号由主板上的单片机产生。视频捕获卡上的可编程逻辑器件接受到捕获信号以后，在下一场视频信号到来后控制Bt829将模拟视频信号转变成4:2:2的数字信号，保存在SRAM存储器中，嵌入式主板会在适当时机将SRAM存储器中的数据取走处理。
采用这种硬件抓拍视频数据的方式具有极强的实时性，避免了操作系统由于进程调度的原因产生丢失图片或抓拍时机不当等弊端。存储器容量为512K字节，完全可以保存一副768×288像素点的图片。
每一路视频捕获卡有三个视频输入接口，主板上共有四个视频捕获卡的插槽，故本系统最多可以实现12路视频的输入。
（3）系统主板
系统主板由三部分电路组成：嵌入式主板、视频捕获卡的插座；以单片机为核心的信号采集处理电路；电源、复位等系统电路。主要实现功能如下：
（1） 为嵌入式主板和视频捕获卡提供母板接插件；
（2） 实现系统复位、电源等系统电路功能；
（3） 采用AT89C52单片机完成需要实时信号采集、图像捕获控制、开关量信号产生等功能；
（4） 提供可以扩展大容量存储硬盘（或U盘）的USB接口；
（5） 提供车辆感应线圈触发信号的输入接口；
（6） 提供信号灯信号接口；
（7） 提供控制闪光灯的开关量信号；
（8） 提供高速通信的以太接口
（9） LED指示灯电路。
嵌入式主板运行Linux操作系统，无法满足实时信息的处理，为提高系统对实时信息的处理能力，本系统采用嵌入式与单片机相结合的设计结构，各取所长，降低成本。单片机所实现的主要功能有：
（1） 检测车辆感应线圈的触发信号，并根据一定的规则确认触发信号的合法性；
（2） 产生控制闪光灯的开关量信号；
（3） 根据车辆感应线圈的触发信号计算车辆的速度和长度；
（4） 根据车辆感应线圈的触发信号、工作模式以及特定的算法控制视频捕获卡实时抓拍图像；
（5） 初始化视频捕获芯片，对其进行参数配置；
（6） 控制实时时钟电路，提供准确、非易失的日期和时间数据；
（7） 与嵌入式主板通信，通知系统搬移图像数据并获取车长、车速以及时间信息。
（8） 控制看门狗电路，在系统不正常工作时复位。
（4）设备图片（实际产品外观可能会有差异）如下：
4.3.4系统的软件组成
本系统中嵌入式平台的系统软件采用Linux操作系统。Linux操作系统具有性能稳定、资源丰富、功能强大、适合于各种硬件平台的优点，更重要的是该系统软件是自由的、免费的、源代码开放的操作系统，我们通过对其内核的重新配置、修改和移植，可以将其裁剪成体积精巧、功能强大、性能稳定的嵌入式操作系统。
“嵌入式智能交通视频抓拍处理系统”的软件有下三部分组成：
（1） Linux操作系统软件：实现进程调度、内存管理、文件管理、网络通信等系统功能；
（2） 硬件驱动程序：包括视频捕获卡的驱动程序，与单片机通信的驱动程序、扩展大容量存储器的USB驱动程序、网卡驱动程序等等；
（3） 应用程序：包括JPEG压缩程序、文件存储、数据传输等功能。
系统采用多任务的工作方式，进程与进程之间通过管道通信，这样使得软件的结构清晰、可读性强。在任务的处理上，我们按照处理事件的轻重缓急将任务分为实时事件和非实时事件两类。其中CPU搬移视频捕获卡中数据的事件实时性要求最高，所有进程中该任务优先处理，每当嵌入式微处理器得到单片机发送的进行图像数据搬移通知，立即放下正在处理的任何任务，立即进行图像数据的搬移，从而保证图像捕获时机的实时性。
根据实验得知，本系统搬移、压缩并传输一幅768×576像素点图片的时间大致为1秒钟，为防止由于短时间内较多车辆通过路口发生图片丢失现象，本系统在软件上构建50个内存缓冲区用于暂时存储从视频捕获卡中搬移的数据，即系统探知车辆经过路口后，先搬移图像数据至内存缓冲区暂存，没有立即压缩和传输，等系统空闲后才进行相关处理。这样大大增加了系统对实时数据的及时处理能力，保证每张图像不丢失、并且抓拍时机及时。
4.3.5系统性能指标
（1）系统硬件指标
l 嵌入式32位微处理器，工作主频为180MHz；
l 存储器为<, ;, /, SPAN>2M字节Flash和64M字节SDRAM；
l 通信接口采用10/100M自适应以太网接口，采用R45接口；
l 16路TTL电平的车辆感应线圈触发输入接口，采用两个DB9(Female)接口；
l 8路TTL电平的信号灯输入接口，采用一个DB9(Female)接口；
l 4路开关量输出接口，用于控制闪光灯；
l 最多12路视频输入接口，接口类型为K9插座1Vpp/75Ω，信号为PAL制信号。
l USB接口可以扩展大容量存储设备；
l 输入电源为AC220V±10%；
l 整机功耗小于15瓦；
l 工作环境：温度-20℃至65℃，工作湿度5%~95%
l 连续无故障运行时间大于3000小时
（2）系统软件指标
本系统采用双线圈触发方式。
l 抓拍图片数量为2张，其中一张车牌特写，一张全景图片；
l 车牌特写抓拍的是车辆前部的车牌图片，抓拍时机为车辆进入第二个线圈的时刻；
l 全景图片抓拍时刻与车牌特写同时；
l 每张图片大小为768×288像素点，两张图片拼接成768×576像素点的图片；
l 在全景图片上叠加路口名、日期、时间以及车速信息；
l 抓拍规则为对每辆经过路口的车辆都进行抓拍，本地暂存，并通过网络传输；
l 最多提供6个视频输入端口，同时满足两个方向、四个车道的图片抓拍任务。
（3）系统处理容量
l 由于本系统采用嵌入式微处理器为核心，其处理速度受到CPU主频的制约，经过测试发现本系统从接收到触发信号起1秒钟内可以捕获、压缩、传输完成一路768×576像素点的图片（完成一次卡口模式的处理）；0.5秒钟内可以捕获、压缩、传输完成一路384×576像素点的图片（完成一次混合模式的处理）；
l 根据如上数据，本系统最大处理容量为每小时可以不丢失地捕获3600～4000张车辆闯红灯记录模式和治安卡口模式下的图片信息；每小时可以不丢失地捕获7000～7500张车辆混合模式下384×576像素点的图片。
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l 由于本系统采用内存缓冲区临时暂存数据的策略，可以保证短时间内大量车辆来临时图片不会丢失。经过计算得知，车辆闯红灯记录模式和治安卡口模式下在本系统满足每分钟处理经过115辆不丢失数据；混合模式下满足每分钟处理经过175辆不丢失数据。
4.3.6系统优势
与传统的采用工控机实现图片抓拍的系统相比，“嵌入式智能交通视频抓拍处理系统”具有如下优势：
（1） 车辆特写图片的实时性极大提高
传统的视频抓拍系统采用在工控机的PCI插槽上扩展视频捕获卡的方式实现图片抓拍功能，基于PCI总线的视频捕获卡不具备自动抓拍和存储的功能。同时，传统的工控机运行Windows操作系统，无论CPU速度多快它都是个分时系统，即系统在处理一个任务时另一个更实时的任务来临，系统不能够自动放弃正在处理的任务，这样如果出现几辆车同时经过路口时只能满足有一辆车捕获的时机正确，其余车辆的捕获时刻都会滞后，有的还会出现车牌冲出了图片区的情况，更有甚者还会出现漏拍的现象。
本系统在硬件上采用自主研发的带有临时存储功能的视频捕获卡，每一路车辆经过路口时视频捕获卡自动将图片保存在临时存储器中，嵌入式系统仅负责从该临时存储器中将图片数据搬移到内存进行处理，所以如果若干辆车同时经过路口，本系统也能够实时抓拍，并且抓拍时机十分精确，更不会出现漏拍现象。
本系统中图片的抓拍由单片机控制，单片机实时检测车辆感应线圈的触发信号，一旦检测到一个合法的触发信号立即同时视频捕获卡上的EPLD芯片进行捕获，EPLD器件检测Bt829视频捕获芯片的下一场同步信号，同步信号一到立即启动视频数据捕获过程，将Bt829视频捕获芯片产生的数据保存在临时存储器中。这样在硬件级别上实现了捕获时刻的实时性。
（2） 系统的稳定性、可靠性有了质的飞跃：
本嵌入式视频抓拍系统的另一个巨大的优势就是系统的稳定性、可靠性极高。首先本系统采用自主研发、生产的嵌入式软硬件平台，其核心采用ARM9结构的嵌入式微处理器，功耗低、满足工业领域应用，整个系统无需风扇降温，内部采用5V输出的开关电源，实际整机电流小于1.3A，整机功率小于10W。这种性能是工控机无法比拟的。其次，系统软件采用稳定性较高的Linux操作系统，可以在没有人工干预条件下长期运行。为防止外界干扰造成系统死机，我们还设计的各种条件下的系统复位功能，包括硬复位、软复位、网络复位等诸多手段确保系统连续运转。
5中心管理系统设计
中心系统结构如下图所示。
1）WEB查询
WEB车辆查询系统就是远程访问前端的“卡口”系统，把过往车辆信息、布控信息及报警信息通过Intranet进行Web发布。
由于本系统建设采用单芯光纤从现场直接送到指挥中心，因此对应各前端的数据库服务器均放在中心。并挂接在指挥中心的局域网上。这样一来便于数据库的统一管理，并可对前端设备运行状况进行监控。数据库服务器实时获取前端“卡口”系统采集的过往车辆数据，当网上任一用户使用IE访问浏览时，中心WEB服务器和对应前端的各数据库服务器根据用户的输入内容选择相应的数据库服务器，并获取用户需要的车辆信息等数据，由中心WEB服务器送给用户，完成用户的操作。
2）远程布控和报警
远程布控和报警系统就是把违章和嫌疑车辆牌号写入到数据库服务器上的“黑名单”数据库，由前端对这些车辆进行监控。一旦这些车辆从此路过，系统通过拍照、识别、比对，发现后立即向中心报警。提醒值班人员通知巡逻警察追踪或堵截。
3）远程布控
系统的布控过程实际上就是对“黑名单”数据库进行车辆数据的添加。“黑名单”数据库可以根据不同的布控性质分为三类：
- 各地被盗抢的机动车信息库；
- 最近发生的案件并且与车辆有关的数据库；
- 本地违章拒罚车辆信息库和没有通过年检、过期没有年检的。
车辆数据库，该数据库根据地方处罚软件的不同而进行不同的定义，但在系统中所要求的属性都应该在相应的数据库中找到。
由于“黑名单”数据库在整个系统中的意义重大，在系统设计中把“黑名单”数据库的详细资料保存在本地的服务器上，而把相应的车辆特征（主要是车辆牌照及车型）下发到各数据库服务器中进行比对。系统可以对“黑名单”数据库进行添加、修改、删除布控信息，布控信息和报警信息的查询可以通过Web方式在公安内部网上进行查询。
4）远程报警
所谓报警就是把抓拍的车辆信息与“黑名单”数据库进行模糊匹配比较，如吻合，则向指挥中心及所有登录到布控单位服务器上的网络用户进行声音和图片的报警提示。
所有的报警信息都可以通过Web方式进行查询。
SD720卡口系统车辆信息报告单
拍摄地点：宁马高速卡口 到达时间：2004.01.06 10:20
行使方向：出城 行使速度：77Km/h
5）盗抢车辆、可疑车辆、布控车辆、特定车辆的信息管理功能
系统提供两种方式的盗抢车辆、可疑车辆、布控车辆、特定车辆的信息（即：黑名单信息）管理功能：
n 在基于WEB的B/S结构的卡口中心管理系统的特殊管理功能的黑名单管理功能。使用该功能操作员可以添加新的黑名单、修改已有的黑名单和删除黑名单纪录，从而实现黑名单信席管理功能，在管理黑名单纪录的时候可以输入该黑名单纪录的事由等详细信息。
l 在卡口管理席中有对黑名单信息的紧急管理功能，如下图。该功能可以对系统紧急添加、删除黑名单纪录。图示窗口的上部分就是紧急黑名单管理功能，下部分是数据管理功能和系统报警日志部分。
特定监控点信息的提取功能
可与车辆管理库进行连接，从车辆管理库中提取有关信息。
4）系统管理和诊断功能
本功能可以对全市国、省道监控点的系统进行管理和诊断和分析，以了解和掌握各监控点的使用情况。
系统提供远程系统维护工具：VNC，该工具可以以B/S或者C/S方式运行。使用该工具用户可以在中心对各监控点的拍摄设备、感应监测设备、控制机等设备的参数以及报警方式等进行设置，以及管理监控电工控机的运行情况，对其进行维护等功能。
除此之外，系统还提供设备运行故障报警功能，当系统某部分出现故障的时候能够自动通知中心，提示出现故障的计算机的有关故障信息。
6 设备选型,
6.1 设备选型主要技术要点
1）系统主机内存不少于128MB,CPU为奔III以上,硬盘80GB以上；
2）操作系统WINDOWS 95以上,前端数据库任意,中心数据库为ORACLE；
3) 彩色图像CCD:1/2”Extra HAD CCD；
4) 快门可调:1/50～1/100,000s；
5) 最低照度不高于0.01 lux；
6) 自动背光补偿；
7) 图像分辨率不低于768x576像素点；
8) 夜间车辆大灯眩光抑制或强光电平反转。
6.2 主要设备选型及配置
（1）特写摄像机
摄像机选用 三星2307 道路监控专用摄像机
详细规格：
性能 超低照度抢光逆转功能
规格参数
扫描系统 PAL 标准：625行， 25帧/秒
摄像元件 1/3英寸，EX-view HAD CCD,470，000像素 
有效像素 752(H)×582(V)
同步系统 内同步/电源同步（V 相位控制）
扫描方式 2：1隔行扫描
分辨率 彩色：500线；黑白：530线
视频输出幅度 VBS 1.0Vp-p(75欧,复合视频)
信噪比（S/N） 大于52分贝（自动增益关）
最低照度 彩色模式：0.2Lux（感光度X128：0.001Lux） 黑白模式：0.03Lux（感光度X128：0.0002Lux）
γ校正（加玛） 0.45
镜头架（Lens Mount） CS/C（带镜头垫圈）
电源指示灯 发光二极管
电源 AC220V/AC24V(SCC-B2307P)
耗电量 5W
尺寸（宽×高×深） 65（宽）×55（高）×128.5（深）mm
重量 450g
镜头安装 CS
（2）全景摄像机
摄像机选用 三星2303 道路监控专用摄像机
详细规格：
性能 超低照度抢光逆转功能
规格参数
扫描系统 PAL 标准：625行， 25帧/秒
摄像元件 1/3英寸，EX-view HAD CCD,470，000像素
有效像素 752(H)×582(V)
同步系统 内同步/电源同步（V 相位控制）
扫描方式 2：1隔行扫描
分辨率 彩色：500线；黑白：530线
视频输出幅度 VBS 1.0Vp-p(75欧,复合视频)
信噪比（S/N） 大于52分贝（自动增益关）
最低照度 彩色模式：0.2Lux（感光度X128：0.001Lux） 黑白模式：0.03Lux（感光度X128：0.0002Lux）
γ校正（加玛） 0.45
镜头架（Lens Mount） CS/C（带镜头垫圈）
电源指示灯 发光二极管
电源 AC220V/AC24V(SCC-B2307P)
耗电量 5W
尺寸（宽×高×深） 65（宽）×55（高）×128.5（深）mm
重量 450g
镜头安装 CS
（3）全景镜头
全景镜头选用日本SPACECOME H12GCS
1/2" 12mmF1.4
自动光圈DC驱动F1.4-360
（4）特写镜头
特写镜头选用日本SPACECOME H851VGCS 
1/2" 8.5-51mmF1.6
自动光圈DC驱动F1.6-360
广角：41.3＊31.5 望远：7.2*5.4 至近：0.8m
尺寸：59＊48＊72.6mm
型号：SD720-F
线圈输入：插卡式，每卡2路
信号输出：每卡2路
检测灵敏度：8档可调
输出信号传输距离：用485信号，可超过300米
环型线圈电感范围：20uH至2000uH
车辆检测率：≥99%
车速范围：10-150公里
电源：AC220V±10%、50Hz±10%
功耗：≤5W
系统连续运行时间：≥10000小时
环境温度：-10℃至+40℃
环境湿度: < 90%
采用YAAN或同等类型的全天候防护罩。
铝合金制造，有12、15、18、22、23、29英寸多种选择；
可按现场需要选择安装风扇、加热器、除霜器、遮阳罩、雨刷等；
选用遮阳罩可降低内部温度3° C。
处罚计算机使用DELL系列
处 理 器 Intel® Pentium® 4 Processor 2.8GHz
内 存 256MB DDR
硬 盘 40GB/5400转速
显示器 商用深灰17"彩显
软 驱 1.44MB
光 驱 48速CD-ROM
网卡 集成10/100M网卡
I/O接口 1串＋1并＋2PS/2+4USB2.0（2个前置）＋2组Audio
扩展槽 3PCI＋1AGP
电 源 180W
机 箱 立式MICRO-ATX机箱
UPS选用四通在线互动式UPS
交流输入： 154-286Vac 50Hz±30%
交流输出：
- 电压 220 V
- 稳压率 5%
- 频率 50Hz ±1%（电池模式）
- 动态反应 ±3%
- 过载能力 140% UPS自动关机
- 电池寿命 3年以上
- 效率： > 90
- 噪音： <40dbA
EPC75-40B同轴信号过电压保护器（同轴信号避雷器）
EPC同轴信号过电压保护器（同轴信号避雷器）主要用于闭路电视监控系统的视频信号过电压保护（视频信号避雷器）以及通信基站传输专线保护。
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避雷器型号 |
通流量
(8/20μs)kA |
接口标准
英制(公制) |
阻抗(Ω) |
频宽(MHz) |
信号
电流 |
动态残压
1kV/μs |
|
EPC75-40B |
10 |
BNC |
75 |
40 |
200mA |
＜16V |
EPP40S系列电源过电压保护器（电源避雷器）
EPP系列电源避雷器具有以下特点：
→符合IEC和GB18802.1-2002、GA173-2002等电涌保护器检测标准；
→持续耐压440V（每路），符合中国电网波动大的实际（欧洲多用275V）；
→独特的内部热脱扣装置更加安全可靠，玻纤聚碳酸脂塑壳可避免明火燃烧等故障；
→标准模块化设计，35mm标准导轨安装，简单方便。
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避雷器
型 号 |
三相 |
EPP100T |
EPP80T |
EPP65T |
EPP40T |
EPP20T |
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单相 |
EPP100S |
EPP80S |
EPP65S |
EPP40S |
EPP20S |
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每路通流量
(8/20μs) |
100kA |
80kA |
65kA |
40kA |
20kA |
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每路最大持续耐压Uc |
~440V rms
~550V rms |
~440V rms |
~440V rms |
~440V rms |
275 V rms
~320V rms |
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保护电压Up |
2.0kV/ 2.5kV |
2.0kV |
2.0kV |
1.8kV |
1.0kV |
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响应时间 |
＜25ns |
＜25ns |
＜25ns |
＜25ns |
＜25ns |
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功能特点 |
可视告警
（视窗） |
可视告警
（视窗） |
可视告警
（视窗） |
可视告警
（视窗） |
可视告警
（视窗） |
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保护空开
（串接模块前） |
25A曲线C |
16A曲线C |
10A曲线C |
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最大接线尺寸 |
接线：16mm2多股线或25mm2单股线
接地：35mm2多股线或50mm2单股线 |
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外形
尺寸 |
三相 |
90mm×144mm×69mm |
90mm×72mm×69mm |
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单相 |
90mm×72mm×69mm |
90mm×36mm×69mm |
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安装部位 |
变压器低压母排或总配电屏 |
配电屏 |
分配电箱 |
设备侧 |
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保护级别 |
I类建筑 |
II类建筑 |
III类建筑 |
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B级
（首级防护） |
C级
（次级防护） |
D级
（末级防护） |
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EPL系列双绞线信号过电压保护器（信号避雷器）
EPL系列双绞线信号过电压保护器（信号避雷器）适用于通信系统、计算机系统以及自动控制回路系统（如RS232、RS422、RS485等），三级保护，具有放电电流大、输出残压低、使用寿命长、安装方便（35mm导轨）等特点。
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避雷器型号 |
EPL-12 |
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额定电压 |
12VDC |
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标称导通电压 |
18 |
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动态电压
(1kV/μs) |
≤30V |
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最大放电电流
(8/20μs) |
10kA |
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频 宽 |
≤2MHz（≤0.5dB） |
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工作电流 |
300mA |
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外壳材料 |
V0级自动阻燃塑料 |
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外形尺寸 |
90mm×18mm×67mm |
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最大接线尺寸 |
4mm2 |
6.3 系统软件选型及特点
操作系统WINDOWS 2000
中心数据库为ORACLE
抓拍软件
识别软件
数据库软件
处罚软件
通信软件
6.4 前端设备安装杆（立杆）设计
根据实际安装路段安装点路面状况的不同，设备安装杆有三种不同的方式，即：“F型”方式、“T型”方式和“龙门架型”方式。
6.4.1 “F型”方式安装设计
“F型”杆安装图（NB002F-2）
6.4.2 “T型”方式安装设计
“T型”杆安装图
6.4.3 “龙门架”方式安装设计
“龙门架”杆安装图
6.5 前端设备的供电
设备采用集中方式供电，电气原理如下图所示：
图8-9 电气原理图
考虑到布线方便，在同一地点不管安装几套系统，室外照明部分从稳压器输出端接线、采用一根YZ 2x2.5线供电，且要求采用光控开关与手动开关互补的方式控制照明灯的开关。 摄像机、车辆检测器、雨刷从UPS输出端接线、采用一根YZ 4x1.0线供电。
电源接线板的每个插孔配独立开关，以便分别控制。
以单向双车道系统为例，室外线路连接如图3-10所示。
图3-10 室外线路连接图
6.7车辆检测器安装
车辆检测器的安装包括检测线圈、信号处理机以及信号处理机与主控计算机之间的通讯线路安装等三部分。
其中检测线圈包括感应线圈和馈线两部分，线圈及馈线均采用高纯度无氧铜线，截面积3平方毫米。
感应线圈的几何尺寸,如下附图。
采用这种尺寸的线圈其感应高度大约为1米，能够可靠地检测各种车辆，而且可以防止车载货物的干扰。
两个感应线圈间距为5米。
每个线圈要求敷设3圈。
线圈的施工要求。环形线圈安置在路面切割出的槽里，要求宽度为8毫米，深度为4厘米。在将线缆放入之前应将槽中杂质彻底清除并使槽内干燥。封口原料：混凝土路面，采用还氧树脂或903建筑胶；沥青路面，采用加沙沥青。当环形线圈是被放置于钢筋混凝土的钢筋之上时，线圈务必在钢筋之上至少6厘米。小于6厘米会造成信号减弱。安置线圈的槽内除了线圈本身外不得有其它任何导体。安置的线圈应当离任何可移动的金属物品（如门）至少1.4米以上。施工中线圈及馈线只允许有一处接头，接头焊接可靠，并做防水绝缘处理。整个线圈要求对地绝缘电阻在500伏电压时测量大于10MΩ，串联电阻小于10Ω。<, /P>
车辆检测器采用符合IP65外壳防护等级的机箱。
车辆检测器安装在灯杆上距地3米以上的位置。
车辆检测器与主控计算机的信号线可采用埋地敷设，采用PVC管保护。
线圈馈线应与车辆检测器可靠连接，敷设中应避免与硬物直接接触。
线圈现场示意图
线圈埋地示意图
6.8.1 摄像机支架、灯杆的安装
- 摄像机支架、灯杆应安装在易于监视车辆，同时不影响机动车通行的地方；根基要牢固。
- 摄像机支架应距车辆检测线圈16米，灯杆距摄像机支架8米。
- 摄像机支架材料、规格为Φ273镀锌T形杆，高度为6米，横悬梁长度为9米。
- 由于是双方向设备所以采用双T形杆安装摄像机和辅助照明设备。
- 照明灯总功率不超过300瓦。
安装图如下：
6.8.2 摄像机安装
摄像机安装的好坏直接影响到监视抓拍效果、车牌照识别精度。通常，摄像机的安装应遵循以下原则：
- 摄像机安装在摄像机防护罩内，防护罩应具有低温自动加热和高温自动散热功能，具体的说防护罩有温度传感器，同时安装有加热电阻丝和散热风扇。
- 摄像机安装角度避免了平行照像，以防图像模糊或有光晕。
- 摄像机电源保证在可靠的供电条件，如果电压不稳尤其电压过高，考虑加装稳压电源。
- 摄像机视频电缆采用75欧姆同轴电缆，128编Φ5的电缆。
综上所述，卡口工程施工在遵循相关操作规范、标准的同时，应与土建施工密切配合，避免不同专业施工时造成设备损伤，预留管线与保证充分的余量。
6.9 前端设备防雷措施
6.9.1 设计说明
工程中各设备防雷设施的建设非常重要，完善一套雷电防护体系，可以使各项运行设备能安全可靠地工作，避免雷电造成的损坏。
现代防雷技术强调全方位防护，综合治理，建立一套完整防雷系统，并把防雷看作一个系统工程。除建筑防雷要符合要求外，对电源系统、信号系统、地电位反击等各个方面，要有严格的雷电防护措施；并且要确保安装防雷器件后对供电、控制及通信设备的正常使用不造成任何影响。因此，治安监控系统的防雷要进行合理设计，提供高质量完整的防雷设备，通过有效措施防止雷电波侵入设备，形成层层保护结构，确保治安监控系统设备安全，使其在雷电环境中安全可靠工作。
根据中华人民共和国国家标准GB50057-94《建筑物防雷设计规范》及中华人民共和国气象法中的有关防雷法规，为避免雷击事故发生，确保系统设备的正常工作、国家财产和人民生命的安全，结合现场实际情况，特设计如下方案。
6.9.2 设计方案
6.9.2.1直击雷的防护
摄像机安装在6米的立杆上，在空旷地，要考虑避免直击雷侵入。本方案考虑分别在每根立杆顶端安装高1.5米直径为Φ22的镀锌避雷针一支，并用15mm²铜编辑线作引下线（加套PVC管）。
避雷针接地是必不可少的环节，具体方案是：在立杆基础下端做接地网，用2根1.5米50×5镀锌角钢砸入地下，并与40×4热镀锌扁钢焊接成的1米×1米田字形地网连接（作防锈处理）。下引线与地网接点用铜铁转换器连接，其接地电阻小于10Ω（接地网埋于立杆基础下），以保护路口设备。
直击雷防护示意图见图3-14。
图3-14 立杆及避雷安装示意图
6.9.2.2 感应雷的防护
为了使所有的系统设备能正常运转，路口前端的供电线路的电源防雷（感应雷）也尤为重要，本方案中在前端各路口总配电处（交流净化稳压电源前）加装电源防雷器EPP30S。
在视频线间加装信号防雷器EPC75-40B。
现场布局
摄像机 泛光灯
白天牌照特写图片 白天车辆全景图片
晚上牌照特写图片 晚上车辆全景图片
中线行驶牌照特写图片 中线行驶车辆全景图片
单向双车道卡口车辆综合处理系统路面部分
双向双车道卡口车辆综合处理系统路
