一、系统概述

　　1、概述

　　随着我国国民经济的持续快速增长，城市机动车辆保有量及道路交通流量大幅增加，使城市交通日益拥挤。在城市交通的关键点——道路交叉口，由于汇聚了多个方向的交通流量，加上等待红灯的时间损失、机非混行等因素，成为城市路网中交通拥堵发生的重点地段。而车辆闯红灯等违法现象，更是加剧了路口的拥堵，并成为引发道路交通事故的主要诱因之一。

　　为有效地查处闯红灯行为，改善城市交通环境与安全，提高道路交通管理的自动化水平，云南金隆伟业科技有限公司在基于对数码相机和视频摄像机的充分了解下，经过对数码相机控制和视频控制的巧妙技术融合，采用先进的计算机控制和网络技术、CCD及DC成像技术，于2005年底成功开发出具有自主知识产权的一体化高清抓拍设备——AG-400IC高清一体抓拍机，并以此设备构建高清闯红灯抓拍系统（以下简称系统）。

　　系统对每个违法闯红灯行为提供3张高达400万像素（2304×1712）的违法图片。且每张图片都能够清楚反映违法信息以及执法依据——停车线、红绿灯、车牌号码等要素，3张连续的图片即可反映车辆的违法过程，为惩治交通违章行为提供强有力的证据。该系统于2008年1月14日通过国家公安部交通安全产品质量监督检测中心检测。

　　系统前端由检测单元、抓拍单元、网络传输单元以及补光单元组成；后端主要由系统应用管理软件、管理计算机、彩色打印机组成。

　　2、设计原则

　　（1）实用性原则

　　方案设计在满足用户对电子警察系统的技术要求和使用要求的情况下，充分考虑系统的实用性，使系统的功能尽可能地完善并充分加以利用。

　　（2）可靠性原则

　　系统设计、设备选型、施工及调试等环节都严格贯彻质量条例，完全满足系统的招标要求，符合国家及行业的有关标准，确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。

　　（3）先进性原则

　　在系统设计和设备选型方面，在考虑系统的实用性前提下，尽量采用国际上先进的视频图像与数字通讯技术，确保系统在国内的领先地位。

　　（4）开放性原则

　　为了便于用户的使用，系统将公开各种通讯协议接口。

　　（5）经济性原则

　　在满足以上各个原则的基础之上，同时应考虑系统建设的经济成本，力争提高系统的性价比。

　　（6）可操作性原则

　　系统应操作简便、人机界面友好，易于维护。

　　（7）安全性原则

　　系统具有防计算机病毒的能力，有较强的抗干扰能力，同时还具备数据备份停电后自动恢复功能，系统还为用户提供用户等级及操作权限，减少人为因素对系统的不必要干扰。

　　二、系统功能

　　●抓拍:AG-400IC闯红灯自动记录系统通过地感线圈感应车辆,结合信号灯的状态对违法车辆进行自动抓拍。可对闯红灯、超速、逆行的车辆进行有效捕获，以供车辆违章处罚取证。

　　●线圈检测车辆，可以有效提高系统的抗干扰和防误拍能力。

　　●一次闯红灯连续抓拍，图片再现车辆违章过程，且车辆违章闯红灯时在停车线前就已经被抓拍下违法图片证据，可以有效避免违法纠纷，加大违章证据图片的有效性。

　　●字符叠加:可以将抓拍地点、违法时间、违法类型信息(闯红灯、超速、逆行)、车道编号、红灯走时信息叠加在照片上。

　　●支持Web设置、操作功能：系统联网时，计算机通过IE浏览器可以打开系统的WEB页面，可对AG-400IC相机进行手动抓拍、变焦、照相地址、日期时间、网络参数（IP、网关、端口号等）、照相间隔、快门下限设置等。

　　●系统支持自动快门、自动光圈、自动增益控制等自动曝光控制功能，光线不足时自动启动补光装置。

　　●系统获取的图像照片是标准的JPEG文件。

　　●系统捕获的图片文件以相机IP地址及拍摄日期为文件名，图片文件内包含设备地址、图片抓拍的日期时间、违法类型、相机软件版本、是否逆行、车道编号、实测车速、车辆限速值、超速百分比、红灯状态、车流量等信息。

　　●系统支持联网和脱网两种工作方式。

　　●系统支持故障自动重启功能。

　　●照片循环存储：抓拍的照片均以标准JPEG格式文件的形式存储在内置硬盘中，存储采用循环存储方式，硬盘存储满后，新抓拍的照片将覆盖最先抓拍的照片。

　　●照片下载：通过配套的下载软件，使用者可以通过网络将存储在内置硬盘上的照片，按照时间索引的方式下载到本地计算机上。

　　●照片传输：在系统联网时，抓拍的照片可以通过FTP的方式，主动发送到指定的FTP服务器上。具有FTP断点续传功能，具有闯红灯违法类型单张照片过滤功能。

　　●软件在线升级：设备具备远程在线升级功能。

　　●信号灯和违章方式自动逻辑判断。系统自动对信号灯状态、车检信息进行逻辑判断。

　　三、系统特点及优势

　　1、嵌入式一体化系统架构

　　本系统中的核心设备——AG-400IC高清一体抓拍机为嵌入式设计，该设备采用高性能DSP芯片来控制其工作，这使得以该设备为核心构建的整个系统彻底摆脱了工控主机及操作系统，整个系统构建更简单，系统稳定性更高，并且维护方便，维护成本低廉。

　　2、双线圈检测，多种抓拍功能

　　目前使用的各种车辆检测方式中，只有地感线圈检测方式可以满足大于90%的闯红灯捕获率的要求。

　　本系统采用双线圈检测方式，除了具有很高的车辆捕获率之外，在抓拍闯红灯行为的同时，可实现抓拍超速以及逆行车辆，并可以做平均车速统计、车流量统计以及车道占有率统计，这使得本系统成为一个多功能化的路口违章抓拍系统。

　　3、高清晰CCD成像单元，夜间效果同样优秀

　　AG-400IC高清一体抓拍机采用Sony400万像素CCD感光元器件，提供400万像素（2304×1712）高清图片。每一张图片均能清楚反应车辆的违法信息——停车线、红绿灯、车牌号码等，连续3张图片可以清晰反映车辆的违法过程。设备内嵌64MB高速缓存，可对连续闯灯违法行为进行高速连续抓拍，避免了连续违章闯红灯行为的漏拍。

　　以AG-400IC高清一体抓拍机构建的闯红灯抓拍系统与传统视频电子警察系统相比，能够提供更清晰的违法图片，并且在抓拍功能上具有明显的优势。

　　视频电子警察为了获得清晰的车牌图片，需要在每条被监控的车道设置一台车牌特写摄像头。由于摄像头的分辨率有限，最大只能提供分辨率为768x576的图片，车牌特写图片一般只包含车尾部分，如果车辆不按车道行驶，很难拍到完整的车牌

　　另外视频电子警察的全景摄像机所拍摄的违法过程图片因为分辨率的限制是很难看清红绿灯的状态的（尤其是夜间），如果使用的信号灯采用的是箭头指示方式，则根本无法分辨。

　　这个缺陷给各地的执法部门带来了很多的争议。由于车流量及警力配备的原因，导致夜间违章频率将比白天要高,造成事故的破坏程度更大，因此，电子警察在夜间的表现情况至关重要。本系统设计了两套工作模式，即：白天模式、夜间模式。AG-400IC高清一体抓拍机可根据外界光强，对光圈、感光度、快门速度进行自动适应，以保证最佳效果。根据不同的天气条件，自动判断是否开启补光单元（闪光灯）。由于这一特性，本系统具备了对白天、夜间以及不同恶劣天气情况的适应能力，夜间抓拍效果同样优秀。

　　四、系统实拍照片

　　五、系统构成及工作原理

　　1、系统构成

　　该系统由AG-400IC高清一体抓拍机、车辆\信号检测单元、补光单元和后台管理单元构成

　　2、系统工作原理

　　2．1闯红灯抓拍

　　埋设于车道的环形线圈由车辆检测器进行供电，因而形成一个磁场，众所周知，当有金属物体经过磁场时，磁场的磁通量将发生一系列的变化，而机动车可被视同金属物体。

　　在红灯信号时，当车辆经过线圈时（压上及离开），线圈所产生的磁场的磁通量将发生相应的变化，车辆检测器将会快速地检测到这些变化，并通过对这一变化进行分析处理来判断是否有车辆通过，当检测到在红灯状态下有车辆通过时，车辆检测器将立即触发AG-400IC高清一体抓拍机对违法车辆进行连续抓拍。

　　具体检测抓拍过程：

　　1、在红灯信号时，当车辆进入线圈A时，车辆检测器发第一个触发抓拍信号给抓拍机，拍摄车辆在停车线前的图片

　　2、当车辆进入线圈B时，车辆检测器发第二个触发抓拍信号给抓拍机，拍摄车辆压在停车线上的图片

　　3、当车辆离开线圈B时，车辆检测器发第三个触发抓拍信号给抓拍机，拍摄车辆越过停车线的图片

　　可根据实际应用需要来决定是否需要过滤停车线前的图片。而车辆如果有闯红灯行为，不论车行速度是快还是慢，都能完整的获取符合GA/T496-2004标准中闯红灯行为的图片。

　　2．2超速抓拍

　　汽车行驶先经过线圈A再经过线圈B，检测器检测到车辆先压到线圈A，然后随即压到线圈B的时候，检测器通过计算A，B线圈中间的距离以及车辆通过A，B线圈的时间，以路程除以时间就是车辆的速度。

　　可以根据实际情况在检测器内部设定一个速度值，当检测器检测到车辆的速度超过设定值时,即触发抓拍机进行抓拍，同时检测器会将当前车辆的速度值传输给抓拍机，并在抓拍图片上反映出来。

　　2．3逆行抓拍

　　汽车行驶先经过线圈A再经过线圈B，检测器检测到车辆先压到线圈A，然后随即压到线圈B的时候，检测器通过相位判定，为正常行驶，不视为违章，当车辆从B线圈到A线圈时，则判定为逆行。

　　2．4网络传输

　　主要设备包括网络端口设备和网络交换机。系统抓拍到车辆违法图片后，向中心进行传输。图片的获取有两种方式，一是通过网络将图片传送至指定的数据中心，传输网络可以是光纤、ADSL或其他有/无线网络；二是利用人工现场将图片下载到存储介质当中带回数据中心，如笔记本电脑现场下载等方式均可。

　　2．4.1直接使用光纤传输

　　网络状况：良好★★★★★

　　工作模式：如道口至中心有光纤直接连接，则模式为交换机(4口/8口)---光纤收发器----光纤----光纤收发器----交换机[视前端抓拍机数量而定，选配交换机口数]----至违章数据存储服务器，工作站将存储服务器上取出图片，通过违章处罚软件，打印违章处罚通知书。

　　网络状况：基于光纤介质传输为最佳理想传输方式，金属导线传输的信号会随着传输距离而有较大的衰减,有效传输距离较短。而光在光纤中传输的衰减较低,能保证信号传输较远距离，而保持的强度与稳定性，在实时性方面，得到保障。

　　2．4.2使用ADSL网络传输

　　网络状况：较好★★★★

　　工作模式：在电信IDC机房进行服务器托管，在服务器上做好相关防范>安全防范措施后进入公网internet,路口处申请一条包年ADSL，前端相片将违章图片通过公网传输至服务器，中心存储服务器通过ADSL进入公网，连接至服务器上将违章图片取下，最后通过PC工作站连入中心存储服务器，通过违章处罚软件，打印违章处罚通知书。

　　网络状况：基于ADSL公网传输，只需要在IDC机房进行服务器托管，就可以实现多个路口网络组建，克服了光纤不能到中心，而组建的稳定，实时的网络传输。

　　2．4.3使用CDMA1X网络传输

　　网络状况：良好★★★

　　工作模式：在电信IDC机房进行服务器托管，在服务器上做好相关防范>安全防范措施后进入公网internet,路口处使用CDMA，无线网络，将前端相片将违章图片通过公网传输至服务器，中心存储服务器通过ADSL进入公网，连接至服务器上将违章图片取下，最后通过PC工作站连入中心存储服务器，通过违章处罚软件，打印违章处罚通知书。

　　网络状况：基于无线网络传输，只需要在IDC机房进行服务器托管，路口使用CDMA无线网络传输就可以实现多个路口网络组建，克服了光纤不能到中心，路口无ADSL情况下,组建的良好的，实时的网络传输。

　　2．4.4使用电信E1网络传输

　　网络状况：最佳★★★★★

　　工作模式：通过租用电信E1网络,两端加上以太/E1协议转换器,使路口与中心相连,将前端图片传至违章数据存储服务器，工作站将存储服务器上取出图片，通过违章处罚软件，打印违章处罚通知书。与光纤传输模式基本一样,只是两端加了以太/E1协议转换器。

　　网络状况：如路口离中心较远,无法拉置光纤,ADSL等情况下,不考虑无线传输的话,可考虑租用电信E1网络,专线网络可保证网络的稳定性,网络传输情况为最佳,但是不足的地方运维造价方面较高。

　　六、系统核心设备

　　1、AG-400IC高清一体抓拍机

　　1．1AG-400IC高清一体抓拍机融合了“数码+视频”的技术特点，采用DSP控制技术，无需工控机及操作系统，设备具有高集成度，高稳定性，安装、调试、维护都更加简便。单部AG-400IC即可准确反映车辆违法过程，同时可以清晰分辨红绿灯状态（包括箭头式红绿灯）、停车线、车牌颜色、车牌号码、车型以及车身颜色等，保证违法证据的充分可靠；

　　1．2高清晰成像，AG-400IC高清一体抓拍机采用400万像素CCD感光元器件，抓拍图片尺寸高达2304*1712像素，图象分辨率达96像素/英寸，而图片大小经过自主图像压缩算法处理每张仅500k左右；

　　1．3快速连拍，AG-400IC高清一体抓拍机抓拍速度最快可达3张/秒，根据实际使用情况一般采用3张高速连拍、高清晰成像的方式来反映违法全过程，为执法提供有利证据；

　　1．4超大视场宽度，AG-400IC高清一体抓拍机采用三倍光学变焦镜头，使视场宽度可根据不同环境需要进行设置，可同时对1～4车道进行抓拍；

　　1．5自控多网络传输，设计简单，根据不同的环境条件进行选择，如ADSL、CDMA、GPRS、LAN和光纤进入等；

　　1．6中心本地分布存储，AG-400IC高清一体抓拍机自带80GB的IDE硬盘，在将违法数据实时传输到中心的同时本机仍然保留近15万张违法数据；

　　1．7断点续传，在遇到网络故障的时候，设备抓拍的违法图片先保存于本机的硬盘中，待网络恢复后会自动将没有上传的数据上传至中心。

　　1．8全面稳定的工业级设计，保障设备在恶劣的工作条件下工作可靠。

　　2、车辆检测器AG-W4

　　AG-W4通过检测地感线圈振荡频率的变化，来判断是否有车辆通过，并通过RS485总线接收红绿灯信号状态，当确认有车辆在红灯状态下触发了线圈，就输出触发信号给抓拍装置。

　　AG-W4具有自适应功能，能根据线圈和环境的变化自动调节灵敏度。同时，也提供了手动设置的途径：通过在AG-400IC高清一体抓拍机的设置界面上线圈设置一栏，来进行灵敏度以及检测方向等参数的设置，该设置在整个系统的网络传输畅通的时候也可在中心通过网络进行远程设置。

　　在对过往车辆进行检测的过程中，可以通过调节地感线圈的线圈灵敏度来实现对不同类车型的检测，可以同时满足对大型车、中型车以及载客三轮摩托车的检测。

　　3、信号灯检测器AG-SD

　　AG-SD过检测交通灯中的红、绿灯信号，将此信息通过485通信总线传递给线圈检测器（AG-W4），供AG-W4判断是否车辆在红灯状态下触发线圈。

　　目前路口使用的交通信号机大多是多相位红绿灯，因此，信号灯检测器将分别对每一个车道应遵循的信号灯进行检测，即分别将直行，左转、右转的红灯信号、绿灯信号和黄闪信号（220V交流电压信号）送至信号灯检测器，配合信号灯与车道地感线圈的逻辑关系，可以确保系统只对红灯状态下越过地感线圈的车辆进行拍照，比如在红灯信号消失、黄闪时间段内通过停车线的车辆，系统将不予拍照。