公路视频监控可视化综合解决方案 (一)

公路视频监控可视化综合解决方案

正文目录

第一章系统简介.....................................................8

1.1系统设计原则和标准.......................................8

1.1.1设计原则.............................................8

1±2设计标准..............................................9

1.1.3系统架构............................................10

1.2公路行业视频监控系统特点................................11

1.2.1证据链完整可靠....................................11

1-2.2数据存储调用方便...................................11

1.2.3适应车载环境......................................11

1.2.4系统可操作性强......................................12

13已建图像资源整合设计.....................错误!未定义书签。

1.3.1己建监控设备接入....................错误!未定义书签。

1.3.2己建监控平台联网....................错误!未定义书签。

第二章固定监控系统详细设计........................................13

2.1高清视频监控子系统......................................13

2.1.1子系统结构..........................................13

2.1.2系统数据流向........................................14

2.1.3外场监控设计........................................14

2.2高清卡口系统............................................16

2.2.1系统架构............................................16

2.2.2系统组成............................................16

2.2.3系统功能............................................18

2.2.4硬件设备配置原则....................................21

2.3道路监控子系统..........................................21

2.3.1设计目标............................................21

2.3.2设计思想.............................................22

2.3.3子系统结构...........................................23

2.3.4系统数据流向.........................................24

2.3.5具体监控设计.........................................26

2.4公路安防子系统..........................................30

2.4.1设计目标.............................................30

2.4.2设计思路.............................................30

2.4.3系统架构.............................................31

2.4.4系统组成.............................................32

2.4.5系统功能.............................................33

2.5人脸抓拍比对系统........................................34

2.5.1系统架构.............................................34

2.5.2系统功能.............................................36

2.5.3摄像机架设要求.......................................39

2.5.4性能指标.............................................39

2.6视频质量诊断系统........................................40

2.6.1系统架构.............................................41

2.6.2支持功能.............................................41

第三章移动车载取证系统设计........................................43

3.1取证前端设计............................................43

3.2前端选型原则............................................44

3.3前端存储................................................46

3.4车载安装................................................47

第四章移动手持执法仪前端设计......................................49

4.1选型原则................................................49

第五章智能交通综合管控平台概述....................................51

第六章智能交通综合管控平台技术描述................................52

6.1平台整体架构.............................................52

6.2平台服务体系............................................54

6.2.1平台功能模块.........................................54

622平台业务支撑..........................................55

6.3平台各级联网............................................56

6.3.1平台内部联网结构.....................................56

6.3.2平台级联与国标设备接入...............................57

第七章智能交通综合管控平台业务应用................................59

7.1平台基础应用............................................59

7.1.1视频监控.............................................59

7.1.2交通监控.............................................64

7.1.3系统管理.............................................74

7.1.4运维管理.............................................82

7.1.5流媒体管理...........................................84

7.1.6存储管理.............................................85

7.1.7报警管理.............................................87

7.1.8电视墙管理...........................................89

7.1.9跨网域访问...........................................90

7.1.10指挥管理功能........................................91

7.1.11事件管理............................................92

7.1.12勤务管理功能........................................94

7.1.13环境监测系统........................................95

7.2平台增值应用............................................98

7.2.1车辆布控.............................................98

7.2.2道路管控...........................................101

7.2.3电子地图............................................102

7.2.4视频质量诊断........................................109

7.2.5短时流量预测........................................Ill

7.2.6智能研判...........................................112

7.2.7交通信息分析.......................................120

7.2.8交通事件监测........................................122

729智能行为分析.........................................124

7.2.10移动违法集成......................................126

第八章网络分系统设计.............................................127

8.1需求分析................................................127

8.1.1基本要求............................................127

8.1.2网络带宽需求........................................127

8.1.3网络质量要求.......................................128

8.2网络整体架构设计.......................................128

8.3接入传输网络设计.......................................129

8.3.1前端接入网.........................................129

832EPON技术优势......................................130

8.3.3接入线路选择.......................................131

第九章二级监控指挥中心设计......................................132

9.1市局指挥中心设计.......................................132

9.1.1指挥中心布局........................................132

9.1.2系统架构设计.......................................134

9.1.3综合控制系统.......................................134

9.1.4图像显示系统........................................142

9.1.5音视频多媒体接入...................................147

9.1.6监控工位设计.......................................147

9.1.7网络设备部署........................................148

9.2区县监控中心设计.......................................148

9.2.1系统架构设计........................................148

9.2.2解码控制系统.......................................149

9.2.3图像显示系统........................................149

9.2.4音视频多媒体接入...................................155

9.2.5监控工位设计........................................155

9.2.6网络设备部署........................................155

表格目录

表1市局监控中心视频综合平台配置表...........................136

表2视频综合平台大屏系统应用特点表...........................136

表3区县局级监控中心视频综合平台配置表.......................149

图片目录

图1.视频编码设备兼容接入.......................错误!未定义书签。

图2.模拟矩阵整合示意图........................错误!未定义书签。

图3.移动车载单兵设备接入.......................错误!未定义书签。

图4.非标平台升级改造示意图（联网网关方式）..........错误！未定义

书签。

图5.存储利旧架构示意图........................错误!未定义书签。

图6.违法多发分布研判.........................................120

图7.市局指挥中心系统结构示意图...............................134

图8.图像综合控制显示系统示意图...............................135

图9.视频综合平台双交换构架.................................137

图10.区县监控中心系统结构示意图..............................148

第一章系统简介

针对公路监控系统的上述现状和问题，本文设计了一套【公路综合监控系

统】。

1.1系统设计原则和标准

1.1.1设计原贝I]

以保护公路、促进畅通为出发点，紧紧围绕公路运营管理业务与出行服务业

务，并在秉持下述原则的基础上，进行系统设计。

1）先进性

系统的设计应该具有技术先进性，所采用的理念、技术应当是业内领先的，

并能代表未来的发展方向。

2）稳定性

监控系统是一个系统牵涉面多、运行环境恶劣、不间断使用的复杂系统。系

统设计时要统筹考虑所用设备和控制系统，符合当前技术和运营管理部门的工作

发展方向，同时系统选用成熟的技术，减少系统的技术风险。

3）集成化

一方面系统高度集成可以有效减少系统故障点；另一方面系统集成可以有效

实现信息共享。以适应高速公路视频监控系统的业务发展要求。

4）可拓展性

不同客户的诉求是不同的，这就要求我们的核心架构具有足够的灵活性，具

有良好的分层、模块化设计。针对不同的应用场景可以实现灵活、快速的定制，

及时响应客户需求。

系统应采用灵活、开放的模块化设计，赋予结构上极大的灵活性，为系统扩

展、升级及可预见的管理模式的改变留有余地。

5)易用性与易维护性

系统从实战出发，围绕当前运营管理部门的核心诉求进行设计，采用简洁、

友好的人机界面，具有多媒体化操作设计，在出现系统故障时，能够简便快捷的

进行处理。前端设备支持远程升级和远程故障排除功能，维护便捷，降低系统运

维管理成本。使用稳定易用的硬件和软件，即降低了对管理人员进行专业知识的

培训费用，也节省了日常频繁地维护费用。

2设计标准

【公路综合监控系统】参考下述标准设计：

《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》

《高速公路监控技术要求》

《高速公路通信技术要求》

《路网运行监测与服务暂行技术要求》

«GB/T28059-2011公路网图像信息管理系统平台互联技术规范》

《全国道路交通管理系统数据交换格式》

《预防道路交通事故“五整顿”“三加强”实施意见》

《道路交通标志和标线》(GB5768­2009)

《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)

《民用闭路电视系统工程技术规范》(GB50198-2011)

《中华人民共和国行政区划代码》(GB/T2260­2007)

《高速公路隧道监控系统模式》(GB/T18567-2001)

《安全防范监控数字视音频编解码技术要求》(GB/T25724)

《公路网图像信息管理系统平台互联技术规范》(GB"28059-2011)

《机动车登记信息代码》(GA24•2005)

《中华人民共和国机动车号牌》(GA36-2007)

《LED道路交通诱导可变信息标志》(GA/T484-2010)

《车载式道路交通显示屏》(GA"742-2007)

《机动车号牌图像自动识别技术规范》(GA/T833-2009)

《公路交通标志板技术条件》(JT/T279-2004)

《LED车道控制标志》(JT/T597-2004)

《ATMS智能交通管理平台软件集成接口规范集》(EIISA2.0)

《公路交通气象观测站网建设暂行技术要求》(2012)

《高速公路LED可变限速标志》(GB23826-2009)

《道路交通信息显示设备设置规范》(GAfT993-2012)

《GB24726-2009-T交通信息采集视频车辆检测器》

«GB/T28789-2012视频交通事件检测器》

LL3系统架构

城市道路枳水检测站

“”机以种用材《电,机

出•・£&&钮&钮

____________环境Me.兀

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猖

M

桥梁/隧道/山区公路保护检测公路道路监控

1.2公路行业视频监控系统特点

121证据链完整可靠

动态取证系统能够提供完整并且可靠的证据链，以便在处理现场问题时提供

准确、清晰、合法的证据。

动态取证系统证据链具备以下特点：

1）准确记录事件发生的时间、地点等各种基本信息；

2）能同时客观公正的记录事件整体行为过程和事件关键点；

3）取证资料在编码存储时己经被加密，任何人不能随意篡改录像资料；

4）取证资料中的各种数据准确、可靠，同时具有一定的权威性。

5）智能化技术通过设备对违法目标特征信息进行智能化分析和处理（如车

牌识别、车辆稽查），可大大节约人力资源，减少现场执勤人员的工作量，提高

工作效率及工作质量。

122数据存储调用方便

动态取证系统的取证数据是直接存储在前端设备硬盘中，存储的容量最终还

是有限的，而在取证工作中，很多数据是需要长时间保存甚至归档管理的。因此

动态取证系统将取证数据在前端稳定存储后，还要保证可以很方便的导出到后台

数据库中心进行校对和归档管理，以便日后随时核对和调用。

123适应车载环境

移动车载取证系统满足车载环境下高可靠性的要求；能在振动、颠簸、高温

等恶劣环境下长时间无故障运行；能实现全天候取证工作；环境适应性和电磁兼

容等项目应符合国家相关技术标准。

车载电源电压变化范围很大，取证系统电源应满足宽幅电压输入、抗冲击等

性能；存储硬盘需满足较长时间连续记录、颠簸振动条件下正常读写的要求；由

于前端取证系统安装车辆上，且其靠汽车电瓶供电工作，所以本系统设计时功耗

较低。

124系统可操作性强

现场人员在现场处理过程中遇到的很多事件都具有突发性和瞬时性，对目标

事件的信息采集必须做到快速有效，因此一套优秀的无线取证系统不仅要做到功

能全面，同时在操控上也要简单、方便、实用，以保证现场人员在发现事件时可

迅速采集到有效数据。

第二章固定监控系统详细设计

2」高清视频监控子系统

2.1.1子系统结构

前端控制/存储显示

光墙机

财品摄像机光端机

向

11DSDI光纤快球

Q光端机光端

高清数字摄像

机

〜光端机

高清数字快球

■产一

料络高清摄像

2.1.2系统数据流向

,

高清数字前端

图1.高清视频监控系统数据流程图

1）网络前端输出网络视频信号，一路码流进网络磁盘阵列存储，一路码流

进软件平台转发给客户端桌面预览，一路进视频综合平台供切换上墙显示；

2）网络磁盘阵列同时保存标清和高清视频录像，同时提供录像检索与回放

功能。

2.1.3外场监控设计

前端监控点主要分为两类，一类是室内监控点，一类是户外监控点。

2.131室内监控点

室内监控点安装简单，主要考虑室内装潢美观和夜间成像，选择与天花板

色彩相近的红外网络半球，供电线和视频线走吊顶桥架和管槽。

合平台

视频综

室

内

红

外

半

球

UPS

线图

控点连

室内监

图2.

点

监控

2户外

2.13

光

需考虑

装，

或壁

吊装

选择

环境

物理

现场

根据

杂，

对复

装相

点安

监控

户外

柜。

杆机

外抱

和户

接地

防雷

考虑

同时

线，

线走

电源

纤和

型连

控点典

室外监

图3.

防雷

同时需

等。

扇等

、风

发器

纤收

、光

电源

开关

器、

防雷

包含

内部

机箱

抱杆

接地。

2.2高清卡口系统

2.2.1系统架构

图4.卡口系统架构

222系统组成

高清智能卡口前端子系统主要由以下功能单元组成：

＞车辆检测、图像采集识别单元：含卡口抓拍单元和补光灯：卡口抓拍单

元内设置虚拟线圈，完成车辆检测功能；

＞车速检测单元：雷达；

＞前端数据处理及上传单元：含终端服务器；

＞网络传输单元：含路口交换机和光纤收发器

2.221车辆检测、图像采集识别单元

车辆检测、图像采集识别单元由卡口抓拍单元加补光灯组成。

卡口抓拍单元选用的高清摄像机采用高清CCD+高清ISP+高性能嵌入式

DSP

一体化架构设计，集高清视频采集、高清视频处理等核心功能于一体。200像素高

清抓拍相机有效像素达到1600*1200,所拍摄的图片能清晰的分辨车牌号码、车牌

颜色、车辆类型、车身颜色。

卡口抓拍单元集成视频检测功能，采用视频检测算法完成车辆检测及过车抓

拍，同时输出高清照片和车牌识别数据，具备强光(逆、顺)抑制功能，减弱白天

日光对卡口抓拍单元和夜间车灯对卡口抓拍单元拍照的影响，从所拍照片上能清

晰呈现机动车正面全貌和车牌特征。

车速检测单元

本设计采用雷达作为系统的车速检测设备，为每条车道配置1台细剑窄波雷

达用于检测车辆速度。利用都卜勒效应(DopplerEffect)原理：当目标向雷达天线

靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射

信号频率将低于发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的

相对速度。

当车辆进入探测区域的时刻，测速仪通过连接器输出第一个触发信号，同时

输出具有相同作用的电压脉冲信号。车辆离开探测区域的时刻，测速仪通过连接

器输出第二个触发信号，同时脉冲电压下降。输出第二个触发信号之后，测速仪

输出被测车速和车长信息。

前端数据处理及上传单元

前端数据处理及上传单元由终端服务器加相关软件组成。终端服务器采用嵌

入式低功耗无风扇设计，能够在室外恶劣环境下正常工作，采用大容量工业级硬

盘作为存储介质，能够保存大容量车辆信息记录，当超出最大存储容量时，自动

对车辆信息和图片进行循环覆盖。

卡口系统前端数据可以在终端服务器内就地备份存储，并上传中心管理平台。

当网络传输通道故障情况下，终端服务器可以暂存车辆通行数据，当通信恢复以

后，临时存储的数据能自动续传，补录到中心管理平台集中存储。续传策略有两

种可选：历史数据优先上传、最新数据优先上传。

网络传输单元

网络传输单元主要由路口工业交换机、光纤收发器以及光纤等资源组成，实

现卡口前端子系统与中心平台之间的互联互通。

2.2.3系统功能

车辆捕获功能

系统通过视频检测方式实现车辆捕获功能，能对所有经过车辆进行捕获，除

了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外，还具备捕获跨线行驶及逆向行驶车辆的

功能，并且具有自动选择有效图片（有汽车牌照）、删除垃圾图片的功能。在正

常车速（5km/hs200km/h）范围内的监控区域规范行驶的车辆图像捕获准确率达

95%以上（白天、正常天气条件下）。

车辆速度检测功能

系统在进行抓拍的同时测定车辆的行驶速度。测速范围在10km/h-250km/h

（10km/h-18km/h范围为调试用），测速获得率不小于90%,绝对测速误差不大于

±2km/ho

系统具备分车型分别设置标志限速和执法限速值的功能。

2.23.3车辆图像记录功能

系统能够准确捕获、记录通行车辆信息。记录的车辆信息除包含图像信息外,

还包括文本信息，如日期、时间（精确到秒）、地点、方向、号牌号码、号牌颜

色、车身颜色（白天有效）等。车辆信息写入关联数据库，并将相关文本信息叠

加到图片上。

智能补光功能

系统综合考虑了车辆前挡风玻璃对光线的反射特性、贴膜情况、环境光线照

射情况，采用了特殊的滤光镜头、专门的成像控制策略和补光方式，同时安排了

合理的设备布设方式，使得系统全天候对各类车型都能有效解决前挡风玻璃反光

和强光直射等问题，确保车身、车牌都清晰可辨。

采用补光灯和摄像机成像控制模块之间的反馈控制技术，满足夜间拍摄要

求。采用强光抑制技术，避免强逆光、强顺光环境下对拍摄造成的影响。

车辆牌照自动识别功能

系统可自动对车辆牌照进行识别，包括车牌号码、车牌颜色的识别。

1）车牌号码自动识别

在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对民用车牌、警用车牌、军用车

牌、武警车牌的车牌计算机自动识别能力，包括2002式号牌。所能识别的字符

包括：

同粒俗皎字“0”90个

英文字母“ArZ”卜六个

京.津.H.».IX、吉.别・苏.斯・基.K.

脓ft.ft.克，和、学.注,项、川.费.云、a.度.首、

的、丁.新.渝、港、戏.台；

军.文.海、枇、犹、生、济.两.广、成

04大二用车牌

汉彳

ZKHBSLJNGC

12式军用不“

汉字

警.学.便、俊、就.堰

T

町样式的字件数字

07大武警车力

字管

2）车牌颜色自动识别

系统能识别黑、白、蓝、黄四种车牌颜色。

3）前端识别技术

车辆牌照自动识别算法（车牌识别、车牌颜色识别）集成在卡口抓拍单元

中，

识别结果由卡口抓拍单元直接输出。

车身颜色识别功能

系统可自动对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行

车辆，为交通管理和刑侦案件侦破提供了科技新手段。

系统可自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆并识别出沁种常见车身颜

色，10种颜色包括：白，灰（银），黄、粉、红、绿、蓝、棕、黑、紫。

采用LED补光，满足白天深浅分类准确率大于80%、10种常见车身颜色识

别准确率大于70%。

车型判别功能

系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆类型进行判别。

前端备份存储功能

系统前端采用大容量工业级硬盘作为存储介质，能够保存100万条车辆信息

记录，当超出最大存储容量时，自动对车辆信息和图片进行循环覆盖。

数据断点续传功能

系统支持断点续传功能。网络传输通道故障时，终端服务器能在一定时间内

临时缓存完整的数据信息，当通信恢复以后，临时存储的数据能自动续传，补录

到中心管理平台集中存储。续传策略有两种：历史数据优先上传、最新数据优先

上传。

223.10图像防篡改功能

系统记录的原始图像信息具备防篡改功能，避免在传输、存储、处理等过程

中被人为篡改。

1网络远程维护功能

卡口前端子系统预留了时间校正接口、参数设置接口、运行情况的诊断接口

和恢复接口，可对前端设备进行设置、调试及维护。管理员可以实时查看前端设

备的运行状态。可通过网络实现远程维护、远程设置和远程升级等功能。

2.2.4硬件设备配置原则

1）每个车道配置1台卡口抓拍单元，进行视频虚拟线圈触发，用于采集行

驶车辆的完整外形图片和实时数据处理；其中视频触发、ISP成像控制、补光灯

联动信号输出、车牌号码识别等关键技术均集成在卡口抓拍单元中；

2）每个车道配置一台闪光灯作为辅助光源，确保抓拍图片能够清晰识别车

牌号码及车辆正面特征；

3）每个车道设置一台测速雷达，用于检测通行车辆速度；

4）每个卡点（W12车道）设置一台终端服务器，用作前端信息备份存储;

在单个卡点车道数大于12个时，需要根据增加的车道数量增加终端服务器，单

台终端服务器最多可支持12个车道；

5）每个卡点配置一个落地机柜，机箱安装在立杆的适当位置，机箱内安装

配电设备、安装支架和线槽，并提供维护电源插座。

23道路监控子系统

231设计目标

1）在城市主干道建设若干个高清监控点位实现对城市主干道路的7*24无

缝监控，满足公路管理部门对车辆进入城市主干道后全程监控管理需求；

2）协助公路管理部门对主干道的交通秩序管理，通过技术手段减轻工作人

员的工作负担，减少工作人员工作量；

3）前端使用200W像素高清摄像机，满足监控画面视频图像清晰度高、延

1网络远程维护功能

时小监控要求；

4）建设若干个高清智能监控点位，通过高清红外智能分析球机完成对城市

主干道岔道口的全天候监控，并在特殊时段内敏感区域设立警戒区完成对路段的

视频封锁和视频警戒；

5）系统能够实现城市主干道的全天24小时录像实现高清视频录像资料的

回放、查询；

6）系统支持多层级联网，并可满足系统进行灵活的扩展的要求。

232设计思想

从道路监控对车辆及人员管控实际要求出发，拓展更加丰富更具智能化的道

路监控业务应用，解决目前监控画面过多，信息量巨大带来的后期视频图像资源

难以管理与维护、难以有效删选冗余信息等实际问题。道路高清监控系统本着以

下思想进行设计：

1）主干道沿线每隔500米建设一个高清视频监控点位，前端采用高清数字

快球或高清数字枪机完成对主干道的无缝视频监控覆盖，实现7*24小