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    公安交通警务车载信息平台系统研究与应用

    2012-06-29 15:16:00 来源: 作者:解晨波 叶加圣 评论:
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      一、概述


      近年来,我国公安交通管理部门以信息化为突破口,全面推动交通管理科技建设和应用,在建立了较为完善的公安交通管理信息系统,交通管理主要业务工作基本实现信息化的基础上,如何重点解决移动信息化的问题,即交通警察在路面巡逻中执法手段的信息支持,可以直接有效遏制交通违法数量和交通事故总量发展的上升趋势,预防道路交通状况日益恶化,解决道路交通影响经济发展这一难题。目前,路面基层交通管理工作压力大,难度大,工作日益繁重,警力不足问题十分突出。路面是交通警察的主战场,警车是交通警察最主要的交通工具,巡逻是交通警察的主要勤务方式,解决警车信息化问题必然是交通警察执行公务,履行职责的重要而又不可或缺的信息支持手段。


      "车载信息平台"是应用于公安交通管理部门基层执法交警路面巡逻的成套执法设备,该装备以巡逻警车为载体,以"移动警务数据处理平台"为核心,通过集成一系列软、硬件关键技术,实现对包括交管信息实时查询与移动警务办公、实时违法抓拍、GIS/GPRS、现场违法处罚、实时视频监控与录像、多功能LED信息发布、交通事故处理等基层交通管理业务的计算机化、自动化和智能化,为公安交通管理部门在整顿道路行车秩序、降低道路交通违法行为、遏制道路交通事故、侦破肇事逃逸事件、打击机动车盗抢案件提供了新思路和新手段,同时也为基层交通民警提供一种新型的技术装备,乃至为公安其它警种移动执法提供信息平台。


      本项目技术研究主要解决以下四个方面重点问题开展工作:


      1、解决基层交通管理工作压力大,难度高,工作日益繁重,警力不足问题。


      2、提高路面的管控能力,对交通违法现象形成高效的威慑作用。


      3、增强一线执法交警快速反应能力和现场值勤执法水平。


      4、提高和强化交警警务信息移动处理能力,改变传统功能单一型车载执法设备为多功能集成型车载移动执法系统。


      二、国内外现状


      过去,公安交通管理部门主要通过人工方法来判断和识别道路违法行为,开展车辆稽查等,这种方法需要投入大量人力、物力,效率低下,还存在取证不足等诸多问题。针对这种情况,近年来,全国公安交管部门逐步启用一些现代科技设备取代传统的交通违法取证、车辆稽查和事故勘查和采集等手段,以此遏制交通违法的发生、提高交管执法效率。此外,随着交警对勤务管理科学化、现代化要求的不断提高,对警用执勤车辆的科学化管理十分必要,很多警务车辆配备了GPS设备用于警车的调度和管理。然而,随着交警各种科技装备的使用,日常执勤所需要携带的车载装备越来越多,如GPS设备、移动电子警察、通信与传输设备、事故处理设备等,这些设备往往是单一系统独立运行,从技术角度来说,还存在多应用系统各自独立、操作系统类型和数据库类型不同等异构问题,仅仅实现某个方面的功能,特别是车载设备、应用只是简单地集成,并没有形成车载信息统一控制与管理,没有规范设计与后台公安信息数据库的关联与应用,系统之间不能实现信息的无缝交换和关联共享,。车上的各种应用设备没有直接与交警业务系统关联,系统间相互不兼容,不能达到真正意义上的警车信息化。


      在国外,发达国家在研究智能化、集成化的交通管理警用装备方面也开展了相当多的成功研究。在英国,伦敦市为了有效管理驾车人乱停车这一问题,专门推出一种被称为"聪明汽车"的新型交通稽查车,它配备了全套的数字交通稽查系统,除了数码相机、数字摄像机等取证设备外,还包括GPS全球卫星定位系统以及无线宽带上网装置,在发现违章车辆之后,"聪明汽车"可以迅速将车牌号码等信息直接传送到交管部门的电脑系统,交管部门则依据"聪明汽车"提供的情况对违章司机进行处罚。伦敦市交管部门对"聪明汽车"的表现感到十分满意,他们准备进一步完善相关技术,然后在整个伦敦推广使用。在美国,巡逻警车上则配备有便携式计算机、电台、摄像系统、录音系统、警报系统,这些装备可以通过先进的通信系统实现与交通管理中心的信息联动,提高突发事件的处理能力,录音系统还能对警察办案过程中的一举一动进行全程录像录音,从而提高警察执法的公正性和透明性,遇到起诉事件时还可作为呈堂公证,美国交通警察车载装备如下图1所示:

      因此,发达国家警车普遍具有的一个显著特点是车载有一套与后台数据库连接的信息化系统,实现路面与后台各项业务系统的关联与共享应用,这是交通警察执行公务不可或缺的信息支持手段,是智能交通技术发展的必然趋势。

      三、系统目标

      "车载信息平台"总体目标是:实现警车信息化。即在一个统一的标准信息平台上提供一整套移动式交通警务信息采集和处理工具,完成公安交管部门对交通警务现场各类信息的实时采集、处理及与后台数据中心的实时数据交换的车载计算机系统。从而达到提高道路交通路面管理水平、提高基层交管民警的执法效率的目的。

      四、总体技术设计

      "车载信息平台"的总体技术设计工作包括:系统功能设计、总体网络结构设计、配置体系设计、结构设计、硬件设计、接口标准设计六个主要部分。

      (一)系统功能设计

      根据交通管理基层单位路面执法工作的实际需要,"车载信息平台"应具备十二项基本功能,功能结构如图2所示:

      1、功能概述

      系统采用当前各种成熟先进的软硬件架构实现其功能,系统各子系统功能如下:

      (1)交管综合信息查询子系统

      基于GPRS/CDMA无线数据传输子系统,通过人工输入或号牌识别,提供对机动车、驾驶人、交通事故、交通违法等信息的实时查询与显示。

      (2)基层勤务管理子系统

      基于GPRS/CDMA无线数据传输子系统,采用B/S数据访问,提供对基层民警勤务情况的登记管理,包括:违法处罚、事故处理、巡逻里程、纠正违法、宣传教育等工作量的记录、查询统计,有效提高基层勤务状况的管理水平。

      (3)车辆稽查子系统

      采用实时视频采集技术、车牌自动识别技术及黑名单数据快速比对技术,实现动态稽查。系统还可以通过人工手动输入车牌号码,比对稽查数据库,完成车辆稽查。

      (4)联网布控子系统

      基于GPRS/CDMA无线数据传输子系统,实现发送布控信息至后台或友邻车车辆进行布控;接收后台或友邻车车辆传输来的布控信息进行布控等。

      (5)违法取证子系统

      实现超速检测和手动违法抓拍或录像,手动抓拍可以对对逆行、压黄线、违法停车等违法行为进行手动抓拍或录像并保存。

      (6)违法处罚子系统

      基于GPRS/CDMA无线数据传输子系统,采用B/S数据管理与访问技术,提供对违法车辆的现场处罚,包括违法信息输入、处罚(记分、暂扣、暂管)、打印、解卡。

      (7)视频监控与录像子系统

      采用实时视频采集技术,可对车外场景进行实时视频录像、保存、回放,在网路带宽允许下,还可适当传输照片或视频等。

      (8)交通事故现场处理子系统

      采用先进的计算机矢量图形技术,提供用户丰富的图形绘制工具(手绘图工具、水平线工具、任意折线工具、任意曲线工具、方型工具、圆形工具等),灵活的图形库功能(机动车辆库、非机动车辆库、人体库、动物库、安全设施符号库、土地植被地物库等),辅助用户快速便捷的绘制交通事故现场图,且可将事故现场图保存、打印等;

      事故信息录入、简易流程处理、一般流程处理等;

      基于GPRS/CDMA无线数据传输子系统,将事故现场图、事故现场照片传输至后台事故信息处理中心。

      (9)LED诱导信息发布子系统

      采用硬件存储技术,实现LED诱导信息脱机管理及发布,包括:信息内容管理:本地可定制信息内容,也可接收后台传输来的信息内容;

      播放节目管理:对信息内容可定制节目方案;

      发布管理:将定制的节目按预设的规则、方式发布至LED屏。

      (10)GIS/GPS警车勤务管理子系统(可选)

      基于GPRS/CDMA无线数据传输子系统,与信息中心联网,采用GIS/GPS技术,实现对警车的GIS实时定位与显示,且可对警车的巡逻情况进行管理,还可将路况、巡逻等信息发送给中心。

      (11)车载设备管理子系统

      通过硬件接口技术,对车载各种设备进行统一管理及信号指示,并提供一套多功能键盘输入设备,实现软件功能的快捷按键化操作。

      (12)GPRS/CDMA无线数据传输子系统

      基于GPRS/CDMA无线数据传输设备,提供前端移动警车与后台数据中心的实时数据交换,并使用防火墙技术加强数据传输的保密性等。

      十二项系统功能的开发,主要基于车载信息平台核心控制系统的标准和接口以及通信,与后台业务数据库系统的标准和关联应用。

      2、系统数据流组织

      系统数据流组织如图3所示:


      (二)总体网络结构设计

      "车载信息平台"应用依赖公安无线专用网络、移动通信中心至公安主干网的专用通信网以及公安内外网交换平台,其总体网络结构如图4所示:


      (三)配置体系设计

      为适应不同地区、不同单位的使用,"车载信息平台"将从系统的总体功能结构上采用模块化设计,应用单位可以根据自身的业务需要、投入能力等,自行选择适应本单位应用的模块配置。成套技术装备设计十种基本配置和五种可选配置。十种基本配置包括:

      (1)车载信息平台核心控制系统专用计算机及外围控制装备。

      (2)视频监控、图像抓拍与数字录像装备。

      (3)测速雷达装备。

      (4)云台及和镜头控制装备。

      (5)事故现场信息采集和实时处理装备。

      (6)无线通信装备。

      (7)LED屏多功能信息发布、警示装备。

      (8)现场打印等输出装备。

      (9)现场环境温度检测装备。

      (10)夜间抓拍补光、车顶新型照明装备及备用照明电源。

      五种可选配置包括:

      (1)移动型夜晚现场新型照明装备及照明电源。

      (2)警示装备。

      (3)车载移动电台、手持PDA的数据传输装备。

      (4)事故现场车辆驾驶室内空气酒精度检测装备。

      (5)高清晰视频监控、现场抓拍摄像装备。

      (四)结构设计

      1、总体结构设计

      系统总体结构如下图5所示:

      "车载信息平台"主要有两大部分组成:硬件平台和软件平台。硬件平台由车载前端设备和车载后端控制柜构成。车载前端设备主要有:数字摄像机、车用雷达、LCD液晶显示器、车后背LED诱导屏和车顶升降照明设备等;车载控制机柜主要有:车载式专用工业计算机、车载式硬盘录像机、DC/DC电源变换器、电源管理器、无线路由器、100M网络交换机、设备控制板。软件平台含前述十二个功能模块。

      2、"车载信息平台"功能结构布局和设备结构布局

      (1)功能结构布局和设备结构布局如图6、图7所示:




      (2)车顶装备部分功能结构布局设计

      车顶及部分外部设备布局如图8所示:

      (3)车内装备工作平台型式设计

      提供良种平台型式方案,一种是采用后置式车内装备工作平台型式,副驾驶室后门不封死,保留汽车原设计方案,便于设备维护。工作平台面板集成功能示意

      如图9所示:

      另一种平台形式方案是取消固定式平台,直接在副驾驶座位上安装触摸式液晶显示屏,通过触摸输入完成对所有装备的控制。

      (五)硬件设计

      硬件设计实现该成套技术装备所必需的硬件部分的功能设计,主要包括如下九项设计内容:

      1、车载信息平台核心控制系统专用计算机设计。

      为满足"车载信息平台"对主控计算机系统的要求,针对移动警务工作对抗震性、可靠性、体积小等特别需求,与台湾有关厂商合作设计了一款专用于移动执法的小型计算机系统KL350。其主要性能特点如下:

      (1)集成支持16通道视频复合输入。

      (2)极高的防震动、防碰撞、无风扇密封式结构设计,使其工作可靠性大大加强。

      (3)主板上集成了4颗视频采集芯片。

      (4)基于x86架构更有利于应用软件开发和集成。

      (5)支持TV-out输出及无线网络数据传输。

      (6)宽电压范围输入:9~30VDC。

      2、总体控制电路设计

      采用CAN总线技术实现对各功能接口的控制电路设计。

      3、与视频监控和违法抓拍相关云台、摄像镜头等运动控制设计

      通过视频控制接口和云台控制电路实现对云台和视频摄像机的集中控制。

      4、测速雷达选型及集成设计

      通过与测速雷达的控制接口中间件实现对雷达的集中控制。

      5、车载型多功能LED实时信息发布屏设计

      通过与LED控制器的连接接口实现对车载LED的计算机管理。

      6、LCD集中显示硬件控制电路整合技术设计。

      采用软件关键技术,实现通过LCD触摸显示电路状态并实现对电路的集中控制。

      7、视频监控与数字录像设备选型及集成设计

      在车载信息平台核心控制系统中实现视频监控与数字录像设备的集中管理与控制。

      8、新型电光源照明装备选型及集成设计

      通过车载信息平台核心控制系统直接控制车载照明装备。

      9、供电系统电气设计

      (六)电源设计

      由于"车载信息平台"车内未配备发电机,为了保证车内设备正常工作,考虑到设备使用的时间段不同,整车设备最大功耗不超过1000W,我们采用车电加备电同时供电方式,车用电瓶为一节DC12V60AH,备用电瓶为二节DC12V65AH电瓶并联,通过"电流控制器"与车用电瓶并联,保证在无市电充电的情况下,汽车发电机给车用电瓶充电时,保证汽车正常启动前提下,同时给备用电瓶小电流补充,有效地延长设备使用时间。

      (七)接口标准设计

      1、硬件接口标准

      (1)采用VGA接口标准的有:LED、LCD显示部分;

      (2)采用RS232接口标准的有:测速雷达接口,操控板、自动车距仪等;

      (3)采用USB接口标准的有:GPS/GPRS,车载打印机;

      (4)视频采集卡采用BNC输入接口,通过PCI局部总线接口与计算机相连;

      2、软件接口标准

      软件接口标准遵从公安部相关信息系统接口标准。

      六、主要技术路线及创新设计

      "车载信息平台"以公安交通管理部门警用巡逻车辆为载体,集光、机、电等多项高科技产品为一身,具有"信息无缝交换,需求集成应用"及"设计人性化、

      装备一体化、功能智能化、警种多样化、系统实用化"等特点,在装备上集成了先进的信息技术、视频压缩技术、图像识别技术、雷达测速技术、GIS/GPRS技术、中间件和数据仓库技术等。产品研发在如下技术路线上进行了创新设计。

      1、在集成技术方面,采用接口标准化方法实现多业务类型设备的无缝集成。成套技术装备的各业务系统在当前独立运行的各业务系统的基础上实施集成性修改设计。

      2、在接口技术和通信标准方面,设备之间主要采用RS-232、CAN总线以及USB通信接口技术标准,远程网络通信采用TCP/IP通信技术标准。

      3、在车载计算机平台方面,自主创新研发了体积小、运算能力强、可扩展接口的工业控制计算机系统,显示系统采用可触摸式液晶显示器。

      4、在系统支撑软件方面,业务软件平台选用Microsoft2000/XP操作系统,本地数据库系统采用MicrosoftSQLServer存储警务信息和其它临时信息,本地计算机设置相应的客户端接口远程访问中心数据库系统。

      5、在通信网络方面,本地有线通信部分采用局域以太网技术,无线通信部分采用GPRS/CDMA无线接入公安网技术。

      6、在操作方便性方面,部分功能切换采用硬件化设计,直接通过硬件实现软件功能切换,方便应用。

      7、在系统安全方面,采用统一用户管理模式保证车载系统的使用安全,公安网访问纳入公安PKI论证体系。

      8、在光机电一体化设计方面,系统设备与警车完美结合,简洁舒适的车厢环境,流线型造型的机柜,让用户操作使用舒适方便。

      9、在电源供电方面,采用功率大、功耗低的设备,并采用车电加备电同时供电的方式,从而实现车载设备长时间有效运行。

      七、主要性能指标

      1、图像及违法抓拍

      (1)拍摄图像水平解析度≥480TV线;

      (2)拍摄记录能力:硬盘记录30万张以上违法图像,每次可记录1-10幅图像(车牌号码、目标车速、违法时间、违法地点、图像编号等;

      (3)图像抓拍方式:自动抓拍车尾,手动抓拍车头或车尾;

      (4)牌照识别、号码识别准确率≥90%;

      (5)车辆捕获率≥90%。

      2、雷达测速

      (1)测速量程:静态测速范围15km/h~220km/h,动态测速范围30km/h~220km/h;

      (2)雷达测速精度≤2km/h,雷达测速误差:±1km/h。

      3、云台/镜头控制器

      X、Y、Z三维调节:X≤150°、Y≤120°、Z≤90°。

      4、车载计算机

      车载专用工业级计算机;

      5、事故现场信息采集和实时处理部分

      激光测距:测程≤200m,测量误差:1.5mm~2mm,内置蓝牙科技,内置望远镜瞄准器(用于长距离精确测量);

      6、新型电光源照明装备及电源

      (1)光源亮度:3500lm,色温:4000k-10000k,寿命:2000-3000h;

      (2)低压电源:DC12V,持续供电时间≥4h。

      7、信息实时发布部分

      (1)可翻屏显示中文简体和英文字符;

      (2)外型尺寸:1000×664×60(mm);

      (3)高亮度大角度发光管。

      (4)通过RS485总线方式与主控计算机与LED诱导屏控制单元相连。

      (5)通过主控计算机能够下载99条信息预存(断电后不丢失信息),并通过自带的LCD显示屏显示出来。

      (6)利用按键翻页功能调出欲显示的信息,发送至LED诱导屏显示。

      (7)预存信息导航功能。



     (解晨波 台州市公安局交通警察支队,叶加圣 安徽省智能交通(ITS)工程研究中心)

  • 关键字: 交通管理 车载信息 平台系统
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