CN108492586A - 一种基于分布式的道路区间监测系统及其测速方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分布式的道路区间监测系统及其测速方法，该系统基于分布式管理和测速的设计方法，采用分层结构，包括前端子系统、传输子系统和后端管理子系统。前段子系统用于监控设备的搭建和数据的采集，通过传输子系统将数据发送到后端管理子系统，后端管理子系统按照不同职能部门和不同的监控工作需要分为监控管理中心和业务应用中心，并且本发明以自建路口局域网、专用接入网、中心视频专网、现有公安光纤网络资源为传输通道，构建网络传输子系统，实现卡口前端子系统与后端管理子系统之间的互联互通，系统实用性强。

Description

一种基于分布式的道路区间监测系统及其测速方法

技术领域

本发明属于区间雷达测速，具体涉及一种基于分布式的道路区间监测系统及其测速方法。

背景技术

雷达卡口系统以机动车图片抓拍、车辆号牌识别等车辆特征数据采集，布控比对报警，查报站出警拦截为主要目的，对道超速违法情况进行常年不间断的自动记录，为快速纠正超速违法行为提供重要的技术手段和证据。目前，在卡口测速系统中，主要有以下几种手段：

(1)利用环形线圈传感器作为超速检测手段，加上摄像机取证系统，测速精度可以保证，但是这种方式需要破路，维护成本高；

(2)采用图像虚拟线圈作为超速检测手段，加上摄像机取证系统，这种方式由于安装的非一致性，测量手段无法进行“标的”；

(3)利用激光测速仪作为超速检测手段，加上摄像机取证系统，这种方式测量精度较高，但是设备成本很高，目前进行广泛的应用还有一定的困难。

发明内容

发明目的：针对上述单点测速手段的不足，本发明提供一种基于分布式的道路区间监测系统及其测速方法，该系统是建立在定点测速系统和车牌识别基础上的测速系统，其主要是通过固定区间车辆的通过时间来测量在固定区间的平均速度，实现对隧道的某些区段实施全天候区间测速并进行智能化管控。

技术方案：一种基于分布式的道路区间监测系统，所述系统基于分布式设计的区间测速和监测，所述系统包括前端子系统、传输子系统和后端管理子系统，所述前端子系统包括补光灯、雷达、卡口抓拍单元、摄像机、交换机、光纤收发器和终端服务器，补光灯、雷达与卡口抓拍单元连接，所述卡口抓拍单元、交换机和光纤收发器依次连接，所述的交换机还与摄像机和终端服务器连接，所述传输子系统包括无线网络和专线网络，所述的后端子系统包括中心管理平台、存储系统和部门监控平台。

进一步的，所述雷达与卡口抓拍单元之间采用RS-485串口通信，所述雷达通过485信号将车辆速度信息传递给卡口抓拍单元；

进一步的，所述摄像机为高清CCD网络摄像机；

进一步的，所述的中心管理平台由搭载平台软件模块的服务器组成，包括管理服务器、应用服务器、Web服务器、图片服务器和数据库服务器；

进一步的，所述卡口抓拍单元供电方式包括采用外部供电和设有一台UPS电源供电。

一种基于分布式的道路区间测速方法，包括如下步骤：

(1)监测区间设置：在监测点设置卡口抓拍单元、雷达、补光灯和摄像机，包括雷达测速位置点和摄像机的拍摄位置点，所述雷达测速位置点和摄像机的拍摄位置点非同一位置，记录测速位置点和拍摄位置点之间的距离；

(2)图像采集：通过摄像头识别车辆信息，所述的车辆信息包括车辆颜色、车辆种类和车辆号牌，所述车辆号码包括车牌号码和车牌颜色，并且获取摄像机拍摄时间点；

(3)车辆测速：车辆通过卡口抓拍单元时通过雷达进行对单个车道内的行驶车辆发射窄波束雷达信号，根据反射回波获取车辆的瞬时速度，并且获取雷达测速时间点；

(4)车辆监控：根据步骤(2)获取的图像信息经过数字处理，识别该车辆，然后通过步骤(3)获取车辆通过雷达测速位置点的瞬时速度，并且根据车辆通过摄像机拍摄位置点的时间和雷达测速位置点的时间以及两者位置点之间的距离计算通过该段距离的平均速度，将处理结果通过传输网络发送到中心管理平台、存储系统和部门监控平台。

进一步的，所述方法包括设置两个及其以上监测点，所述监测点包括卡口抓拍单元、雷达、补光灯和摄像机，根据每两个监测点之间的距离计算车辆通过该路段的平均时速，最后将获得车辆信息和速度传输到后端子系统。

有益效果：本发明相比现有技术其显著的效果在于，本发明采用的卡口抓拍单元充分考虑系统的高可靠性，选用高集成设备，采用自动检测、自动监控、自动报警、单点自愈、冗余配置、负载均衡等技术来有效地保证系统的高可用性和可靠性；另一方面，本发明提供的系统组建便捷，组网方式灵活，方便后期的扩展和维护，并且能够具备动态调整资源的能力，根据业务系统实际运行状况及时地调整和分配有限的系统资源，提高资源的利用率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了详细的说明本发明公开的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例做进一步的阐述。

本系统的设计基于分布式系统的集中管理策略，采用分层结构设计，从逻辑关系上看主要分为三层：前端子系统—传输子系统—后端管理子系统。

后端管理子系统构建时，按照职能重点的不同分为“监控管理中心”和“业务应用中心”，根据具体的单点应用、区县级应用、地市级应用、乃至全省规模大范围联网应用灵活部署，强化上级部门的管理职能、突出实战部门的应用职能，做到全网资源的统一管理。以自建路口局域网、专用接入网、中心视频专网、现有公安光纤网络资源为传输通道，构建网络传输子系统，实现卡口前端子系统与后端管理子系统之间的互联互通。

一种基于分布式的区间测速监测系统，该系统基于分布式设计的区间测速和监测，该系统包括前端子系统、传输子系统和后端管理子系统，前端子系统包括补光灯、雷达、卡口抓拍单元、摄像机、交换机、光纤收发器和终端服务器，补光灯、雷达与卡口抓拍单元连接，卡口抓拍单元、交换机和光纤收发器依次连接，交换机还与摄像机和终端服务器连接，传输子系统包括传输网络，所述的后端子系统为中心管理平台。

雷达卡口系统由卡口前端子系统、网络传输子系统和后端管理子系统组成。实现对通行车辆信息的采集、传输、处理、分析与集中管理。在每2/3条车道或者单条车道配置1台卡口抓拍单元，用于采集行驶车辆的完整外形图片和实时数据处理；其中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；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和前排驾驶室人脸；每个卡点(≤12车道)包括设置一台车辆检测处理器，用作车辆检测及线圈状态检测；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车辆检测处理器，单台车辆检测处理器最多可支持12个车道；每个车道设置一台雷达，用作车辆速度检测；每个卡点(≤12车道)设置一台终端服务器，用作前端信息备份存储；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。每个卡点配置一台UPS电源，在外部供电突然停止的情况下，能够保证持续供电。

(1)前端子系统

前端子系统主要由卡口抓拍单元、补光灯、雷达、终端服务器、外场工业交换机、光纤收发器、开关电源、防雷器等设备组成，采用雷达作为测速单元，其中的摄像机为高清全景摄像机，并且优选CDD网络摄像机，负责完成车辆综合信息的采集，包括车辆特征照片、车牌号码与车牌颜色等。终端服务器完成图片信息识别、数据缓存以及压缩上传等功能。

系统采用窄波束雷达测速的方法对车辆进行速度检测，雷达的有效测量范围，只限定在一个车道，有效的避免了相邻车道的车辆速度干扰，雷达根据多普勒原理，换算出车辆行驶速度，将对应的速度信息传输至卡口抓拍单元。与卡口抓拍单元之间采用RS-485串口通信，雷达通过485信号将车辆速度信息传递给卡口抓拍单元。卡口抓拍单元与补光灯安装在同一根立杆挑臂上，减少立杆数量和投资费用，减少后期设备污物清理难度。

(2)传输子系统

传输子系统负责系统组网，包括路口交换机和光纤收发器，其作用是完成数据、图片的传输与交换。网络传输子系统由路口局域网、接入网和中心视频专网三部分组成。路口局域网采用独立网段，完成对卡点多只高清网络抓拍摄像机、终端服务器的互联，包括使用无线网络进行数据传输和通讯。

因卡口系统的安全性需要，一般通过租用运营商光纤链路组建专线网络，每个前端点位到中心一条裸光纤，对于市区较密集的点位可通过EPON方式组网，对于偏远地区也可采用无线方式组网。终端服务器的上联端口、高清网络全景摄像机采用接入网IP地址，专用接入网完成路口数据汇聚至中心机房。中心视频专网完成平台服务器、专用图像客户端等中心设备互联。其中，终端服务器是路口局域网与接入网的边界设备，带网关功能。三个网既互联互通，又安全可靠。

(3)后端管理子系统

负责实现对辖区内相关数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享，由中心管理平台和存储系统组成。中心管理平台由搭载平台软件模块的服务器组成，包括：管理服务器、应用服务器、Web服务器、图片服务器和数据库服务器等。

对于车辆号牌等动态数据信息，因其所需存储容量相对较小，且需要确保数据绝对安全及高速读写，因此选用协议效率、性能、稳定性、安全性、兼容性和可扩充性能都很好、同时价格也较高的FC SAN进行数据信息的存储，同时可以选择系统级冗余热备。FC SAN是从九十年代末即开始发展的存储网络技术，将SCSI指令在FC包中进行封装，包头和包尾以及校验码所占比例非常低，因此其效率非常高。其发展已经历至少三代：1Gb、2Gb以及目前的4Gb。其应用已将近十年，是非常成熟和可靠的技术，其采用和认可的广泛程度可以说是遍布几乎各类机构，大中小型企业的数据中心里。

对于车辆图片信息，采用JPEG编码格式储存，因其所需存储空间相对较大，需要在保障数据稳定、满足存储速度和安全需求的条件下，以降低单位容量存储成本为主要目标，因此选用系统稳定性较好，性能、安全性、兼容性和可扩充性较高且价格相对便宜的IP SAN存储图片。IP—SAN/NAS在SAN结构下使用的iSCSI协议，作为在IP网络上访问数据块级(Block-level)的新的Internet SCSI标准，在SAN和NAS之间架设了一道桥梁。

对于车辆视频信息，因其所需存储空间相对很大，需要在保障数据稳定、满足存储速度和安全需求的条件下，以降低单位容量存储成本为主要目标，因此选用稳定性较好，性能、安全性、兼容性和可扩充性较高且价格便宜的NVR存储视频。

根据本发明所提供的一种基于分布式的道路区间监测系统的测速方法，具体如下：

(1)监测区间设置：在监测点设置卡口抓拍单元、雷达、补光灯和摄像机，包括雷达测速位置点和摄像机的拍摄位置点，雷达测速位置点和摄像机的拍摄位置点非同一位置，记录测速位置点和拍摄位置点之间的距离；

(2)图像采集：通过摄像头识别车辆信息，车辆信息包括车辆颜色、车辆种类和车辆号牌，车辆号码包括车牌号码和车牌颜色，并且获取摄像机拍摄时间点；

(3)车辆测速：车辆通过卡口抓拍单元时通过雷达进行对单个车道内的行驶车辆发射窄波束雷达信号，根据反射回波获取车辆的瞬时速度，并且获取雷达测速时间点；

(4)车辆监控：根据步骤(2)获取的图像信息经过数字处理，识别该车辆，然后通过步骤(3)获取车辆通过雷达测速位置点的瞬时速度，并且根据车辆通过摄像机拍摄位置点的时间和雷达测速位置点的时间以及两者位置点之间的距离计算通过该段距离的平均速度，将处理结果通过传输网络发送到中心管理平台、存储系统和部门监控平台。

Claims (7)

1.一种基于分布式的道路区间监测系统，所述系统基于分布式设计的区间监测和测速，其特征在于：所述系统包括前端子系统、传输子系统和后端管理子系统，所述前端子系统包括补光灯、雷达、卡口抓拍单元、摄像机、交换机、光纤收发器和终端服务器，所述补光灯、雷达与卡口抓拍单元连接，所述卡口抓拍单元、交换机和光纤收发器依次连接，所述交换机与摄像机和终端服务器连接，所述传输子系统包括无线网络和专线网络，所述的后端子系统包括中心管理平台、存储系统和部门监控平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式的道路区间监测系统，其特征在于：所述雷达与卡口抓拍单元之间采用RS-485串口通信，所述雷达通过485信号将车辆速度信息传递给卡口抓拍单元。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式的道路区间监测系统，其特征在于：所述摄像机为高清CCD网络摄像机。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式的道路区间监测系统，其特征在于：所述的中心管理平台由搭载平台软件模块的服务器组成，包括管理服务器、应用服务器、Web服务器、图片服务器和数据库服务器。

5.根据权利要求1所述的一种基于分布式的道路区间监测系统，其特征在于：所述卡口抓拍单元供电方式包括采用外部供电和设有一台UPS电源供电。

6.一种基于分布式的道路区间测速方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)监测区间设置：在监测点设置卡口抓拍单元、雷达、补光灯和摄像机，包括雷达测速位置点和摄像机的拍摄位置点，所述雷达测速位置点和摄像机的拍摄位置点非同一位置，记录测速位置点和拍摄位置点之间的距离；

(2)图像采集：通过摄像头识别车辆信息，所述的车辆信息包括车辆颜色、车辆种类和车辆号牌，所述车辆号码包括车牌号码和车牌颜色，并且获取摄像机拍摄时间点；

(3)车辆测速：车辆通过卡口抓拍单元时通过雷达进行对单个车道内的行驶车辆发射窄波束雷达信号，根据反射回波获取车辆的瞬时速度，并且获取雷达测速时间点；

(4)车辆监控：根据步骤(2)获取的图像信息经过数字处理，识别该车辆，然后通过步骤(3)获取车辆通过雷达测速位置点的瞬时速度，并且根据车辆通过摄像机拍摄位置点的时间和雷达测速位置点的时间以及两者位置点之间的距离计算通过该段距离的平均速度，将处理结果通过传输网络发送到中心管理平台、存储系统和部门监控平台。

7.根据权利要求6所述的一种基于分布式的区间测速方法，其特征在于：所述方法包括设置两个及其以上监测点，所述监测点包括卡口抓拍单元、雷达、补光灯和摄像机，根据每两个监测点之间的距离计算车辆通过该路段的平均时速，最后将获得车辆信息和速度传输到后端子系统。