移动测速仪电子警察方案

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浙江大华技术股份有限公司浙江大华 DH-HWS200+测速抓拍系统设计方案浙江大华技术股份有限公司2009 年 12 月浙江大华技术股份有限公司目录一、概述 ............................................................................................................................................41.1 前言 .....................................................................................................................................41.2 设计依据 .............................................................................................................................41.3 设计原则 .............................................................................................................................5二、工作原理及系统结构 ................................................................................................................62.1 雷达单元 .............................................................................................................................82.2 摄像单元 .............................................................................................................................92.3 显示单元 .............................................................................................................................92.4 照明单元 ...........................................................................................................................112.5 遥控器 ...............................................................................................................................11三、系统功能 ..................................................................................................................................123.1 车辆捕获功能 ...................................................................................................................123.2 车辆图像抓拍功能 ...........................................................................................................123.3 系统自动调节相机曝光功能 ...........................................................................................123.4 违法车辆数据的保存 .......................................................................................................123.5 系统抓拍范围 ...................................................................................................................123.6 多种人机交互接口 ...........................................................................................................133.7 大、小车型设置及报警功能 ...........................................................................................133.8 本地存储功能 ...................................................................................................................133.9 违法数据统计检索功能 ...................................................................................................133.10 日志查询功能 .................................................................................................................133.11 自动维护功能 .................................................................................................................133.12 软件升级功能 .................................................................................................................133.13USB 备份功能 ...................................................................................................................133.14 数据传输和远程维护功能 .............................................................................................143.15 用户管理功能 .................................................................................................................14四、系统特点 ..................................................................................................................................144.1 全嵌入式结构，极稳定可靠 ...........................................................................................144.2 内置专用图像存储器 .......................................................................................................154.3 高清图像及 2 张照片取证记录方式 ...............................................................................154.4 窄波束雷达测速更准，杜绝电子狗侦测 .......................................................................154.5 工业级器件及高可靠性接插件 .......................................................................................164.6 模块化设计、故障自检和自动恢复功能 .......................................................................164.7 多种组网方式 ...................................................................................................................174.8 锂电供电，超低功耗 .......................................................................................................174.9 固定式和便携式可相互转换 ...........................................................................................174.10 图片防篡改 .....................................................................................................................194.11 实点及虚点结合的方式节省造价 .................................................................................19五、系统性能指标 ..........................................................................................................................195.1 嵌入式超速抓拍仪 ...........................................................................................................195.2 频闪闪光灯 .......................................................................................................................20六、测速抓拍系统现场实景案例图片 ..........................................................................................21浙江大华技术股份有限公司一、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。针对上述情况，浙江大华技术股份有限公司推出了新一代嵌入式一体化测速抓拍取证系统 DH-HWS200+。它相对大华第一代测速仪有了很大的改进，像素从原来的 140 万提高到 200 万，操作从原来单一的遥控器操作变为遥控器加触摸屏两种方式，操作起来更加简便明了。同时二代测速系统设计更加简单轻便，更加灵活，并且增加了一些智能调节功能。该系统紧密结合公安业务需求，综合吸收了国内外产品的优点，采用全嵌入式结构，系统稳定可靠、功能强大、安装方便，适宜全面推广。系统的设计还充分利用了公司在安防监控行业的技术优势，实现了安防监控与智能交通的完美结合，随着该系统的推出，将真正的解放警力，提高交警的工作效率，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）浙江大华技术股份有限公司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1.3 设计原则1、标准化：测速抓拍系统按照公安部相关标准规范规定的技术要求进行设计，同时，在采用高清摄像技术方面又进行了功能和性能上的扩展。2、可扩展性和兼容性：由于用户以后的需求会不断增加，系统建设的规模将随之扩大，在设计上，既要在功能上推陈出新，又要兼容旧的系统，以保护用户的投资，因此我们采用模块化设计，模块间数据传输均采用标准的传输协议，任何一个模块的升级短期内都不会影响到其它模块的正常应用。 3、可用性：我们的方案在充分考虑用户实际情况，针对大多数用户的需要，设计出可满足各种需要的方案，并充分考虑了人为不可抗拒的其他因素造成故障的可能性；同时，也必须摒弃已经安装应用的老的测速系统出现的各种影响系统稳定性的技术。 4、易用性：测速仪采用嵌入式一体化设计，模块化的设计使安装使用非常方便。用户只需简单的接线，并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果。所有超速抓拍、实时上传等工作，均为完全智能控制，不用单独设置。5、合理性：严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，使系统的各部分合理配置，有机融合并尽可能的发挥设备潜力和软件功能，最大限度地提高性能价格比。浙江大华技术股份有限公司6、先进性：充分利用科技进步成果，采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。7、实用性：系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。8、可行性：系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济承受能力方面的实际情况相吻合。9、可靠性：采取选用高集成设备，采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性。10、安全性：系统具有防病毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。二、工作原理及系统结构测速仪的工作原理为多普勒雷达原理：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度。DH-HWS200+测速抓拍系统主要由 CCD 图像采集单元、液晶显示屏、平浙江大华技术股份有限公司板测速雷达、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。系统组成结构图如下：嵌入式抓拍主机液晶显示屏测速雷达电源模块锂电池模块D C 1 9 V固态硬盘报警输入摄警输出U S B 2 . 0 接口R S 2 3 2 接口E t h e r n e t 接口C C D 图像采集单元系统组成结构图DH-HWS200+实物图 1浙江大华技术股份有限公司DH-HWS200+实物图 22.1 雷达单元测速仪工作原理为雷达所发射的高频信号从处于在其作用范围内的移动目标反射时改变频率值（多普勒效应） 。这种多普勒频移正比于移动目标的速度。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 CS R-68 平板雷达，具有自主产权，测速精度高，能提供狭窄的辐射场型，保证狭窄的探测区域。被监控的目标车进入狭窄的探测区域之后，雷达测速仪发送触发信号。在 90%的情况下雷达在发送触发信号的时刻，对应的车辆所在的位置会在±1.5m 的狭窄的探测区域之内。当被监控的目标车离开探测区域的时候，该雷达测速仪会确认目标车已离开探测区域，并发送目标车的速度和车长。这种工作模式保证触发信号和速度值属于同一辆车，保证了测速仪的捕获率。CS R-68 平板雷达技术参数如下：浙江大华技术股份有限公司CSR-68 平板雷达外形振荡频率：24.150GHz发射功率：小于 10mW无线波瓣宽度：5 度（-3db）雷达反应时间：小于 0.1 秒电源电压：直流 10.5-14.5V功耗：DC12V 时，电流小于 700mA外型尺寸：200*90*150mm重量：1.4kg工作温度范围：-20~60 摄氏度相对湿度范围：0~90%（非凝结状态）2.2 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 2 张高清照片，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。2.3 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。浙江大华技术股份有限公司显示单元技术参数如下：■ 前面板：防尘航空铝面板★安装方式：面板式安装★输入信号：VGA★控制：前面板 OSD★电源供应： DC 12V 电源★系统支持：MS DOS, Linux Windows 98/SE, Windows NT4.0, Windows 2000, Windows XP★尺寸（宽 X 高 X 厚）：222X150X72mm★视角：+75～-75°(H), +75～-60°(V)★工作温度：0℃～60℃（32°F～140°F ）★储存温度：-20℃～60℃（-4°F～140°F）★储存湿度：10%～95%@40℃★振动：10～150Hz ，0.15mm 10 循环 1G★冲击：30G 锋值加速度（11 毫秒，周期）★防水：前面板 IP65 认证■ LCD★低工作电压和低功耗★显示尺寸：8.4" TFT★亮度：350cd/㎡浙江大华技术股份有限公司■ 触摸屏★类型：类比式★分辨率：连续★透光率：79%以上★控制：USB★功耗：<5V@100Ma★驱动：支持 Linux windows 98/NT/2000/ME/XP★寿命：100 万次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。2.5 遥控器遥控器键盘分布示意图按键名称 按键操作说明POWER电源键，开启/关闭 LCD 显示器电源、正常 /待机工作模式切换。按下一次关闭 LCD 电源，长按进入待机模式。DEL 删除键，在“查询结果”界面中，选中单条记录，按下此键后，可以删除选中记录数字键 0-9 数字键确认键 确认当前操作，保存设置数据取消键 取消当前操作；返回前一级菜单试拍键 快捷键，实现手动抓拍功能浙江大华技术股份有限公司菜单键 进入一级主菜单方向键 横向/纵向移动光标上一页 翻页键，翻到上一页下一页 翻页键，翻到下一页返回键 返回前一级菜单测速键 快捷键，直接进入测速抓拍界面监控键 快捷键，直接进入道路监控界面设置键 快捷键，直接进入系统设置界面备份键 快捷键，直接进入图片备份界面查询键 快捷键，直接进入图片查询界面三、系统功能3.1 车辆捕获功能系统设备采用工业化设计，全嵌入式一体化结构，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。200 万高清图片，满足单台设备同时抓拍 1-4 车道的需求。采用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 5km/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 2 张全景图片，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。浙江大华技术股份有限公司3.5 系统抓拍范围系统抓拍车道范围达到 4 车道以上，测速范围为 5km/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-HWS100 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浙江大华技术股份有限公司位。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4.1 全嵌入式结构，极稳定可靠目前国内大多数测速抓拍系统采用工控机＋视频采集卡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，绝对避免了系统死机。浙江大华技术股份有限公司4.2 内置专用图像存储器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 SD 卡，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。4.3 高清图像及 2 张照片取证记录方式DH-HWS200+系统采用高清摄像机，能准确拍摄超速车辆全景图像，每车2 张照片，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。4.4 窄波束雷达测速更准，杜绝电子狗侦测系统采用大华公司自主研发的窄波平板雷达，测速精度完全符合国标要求，窄波束保证雷达不易被“电子狗”侦测到，并可同时监测来向和去向车辆。窄波束雷达之所以被称之为窄波雷达，是因为其自身雷达发射波瓣角非常窄，也被称之为单车道雷达测速仪，是从其运用的角度而言，因其波瓣角比较窄，雷达有效测量范围，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，所以被称之为单车道雷达，而其又被称之为平板雷达，是用户从外观上给出的直观的名称，普通雷达的发射天线是喇叭型，而窄波束雷达测速仪的发射天线是平板型的，比起普通的宽波雷达，其优越性在于其能有效的避免相邻车道车浙江大华技术股份有限公司辆的速度干扰，确保执法取证的正确性、严肃性、唯一性。4.5 工业级器件及高可靠性接插件功耗低，连接可靠，保证了系统在恶劣条件下全天候无故障运行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8h。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。4.6 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。浙江大华技术股份有限公司4.7 多种组网方式系统可以采用有线网进行组网，并可以使用 CDMA/GRPS/3G 等无线网络组建网络，最大程度的减少了对安装位置的依赖。下载数据方便，支持光纤有线无线及 U 盘等方式4.8 锂电供电，超低功耗整机正常情况下平均功耗 10W 左右，标配 2 块锂电可正常使用 15 小时以上。超低功耗，完全支持使用太阳能供电，配合 3G 无线传输完全解决了施工取电组网问题，是真正意义上的完全“无线”4.9 固定式和便携式可相互转换DH-HWS200+测速抓拍仪将高清抓拍摄像机、控制主机、液晶显示屏、电源、测速雷达、存储固态硬盘等设计为一体，整个系统结构紧凑。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。浙江大华技术股份有限公司移动转固定式使用浙江大华技术股份有限公司4.10 图片防篡改系统采用 200 万像素高清 CCD 摄像抓拍单元对违法车辆进行抓拍取证，图片上记录车辆速度、抓拍时间、抓拍地点等信息；并且图片内嵌水印功能，任何对图片的篡改都可以被检测到，最大程度的保证了图片的有效性。4.11 实点及虚点结合的方式节省造价根据国际上测速仪的使用经验，实点及虚点的合理比例为 4：1，平均 25 公里布置一个实点，平均 5 公里布置一个虚点，在每个箱体前后 500 米各立一块警示牌，一年之内就可以治理好该路段的超速问题，降低事故。全嵌入式一体机在任何一个箱体内轮换都非常方便，为整个项目大大的节约了成本，提升了效果。同时配套使用简单实用的车流量统计分析系统，通过分析触发信号生成的 log 文件中记录的经过监测点的所有车辆的时间、速度等信息，能够统计分析出详尽的总流量、违法流量等统计图表和报表。了解这些信息为设备在实点虚点轮换提供决策依据，最大可能的用现有设备扩大警示范围，发挥利用效能。五、系统性能指标5.1 嵌入式超速抓拍仪 抓拍捕获率：≥99%； 测速范围：5—250km/h； 测速误差：＜100km/h 时，误差不超过-6km/h～0km/h，≥100km/h 时，误差不超过-6%～0%； 雷达精度：±1km/h； 雷达震荡频率：24.150GHz； 雷达发射功率：≤10mW； 无线波瓣宽度：5 度（-3dB） ； 雷达反应时间：＜0.1 秒； 摄像机：200 万 CCD 逐行扫描； 快门速度：1/50 秒～ 1/10000 秒；浙江大华技术股份有限公司 镜头接口：C 类型； 监控车道：1～4 车道； 抓拍延时：0.2 秒； 记录模式：2 张/车； 存储图像容量：8G； 抓拍图片分辨率：1600*1200； 支持功能：增加测距（距离抓拍点的位置） 、测车长的功能。 图片压缩方式：JPEG； 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 2 个，10/100M 以太网口 1个， CDMA/GPRS/可选； 传输方式：TCP/IP，FTP 可选； 主机功耗：＜15W ； 工作电压：DC19V； 平均无故障时间：MTBF≥30000h； 平均修复时间：MTTR ≤30min； 接地电阻：≤4Ω； 工作温度：-30℃～+70℃； 相对湿度：＜95%，无冷凝； 尺寸：185.6*160*132（长*高*宽，单位：毫米） ； 重量：9kg；5.2 频闪闪光灯 闪光灯光源寿命：300 万次； 回电时间（全光）：≤0.1s ； 色温：5500K±200K； 照射角度：≥55°； 闪光灯防护等级：IP65； 接地电阻：≤4Ω；浙江大华技术股份有限公司 工作温度：-30℃— +70℃； 相对湿度：＜95%； 工作电压：AC220V±20%；六、测速抓拍系统现场实景案例图片浙江大华技术股份有限公司