高速公路重點(diǎn)路段卡口建設(shè)交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)

山西廣播電視無(wú)線管理中心 田向東

1.項(xiàng)目需求

1.1 總體需求

通過(guò)本項(xiàng)目建設(shè)，全省高速公路交管基礎(chǔ)條件明顯改善，勤務(wù)管理科學(xué)性、針對(duì)性明顯增強(qiáng)，漏管失控路段大幅下降，道路交通安全預(yù)警更加及時(shí)，應(yīng)急響應(yīng)更加迅速，重點(diǎn)車輛交通違法行為現(xiàn)場(chǎng)查處率、交通肇事逃逸案件偵破率明顯提升，惡劣氣候引發(fā)的交通事故大幅減少，全省高速公路交通事故事故率、死亡率明顯下降并趨于平穩(wěn)。具體需求如下：

1）“看得見(jiàn)”。各級(jí)部門能夠直觀、實(shí)時(shí)掌握路網(wǎng)交通實(shí)情，為后續(xù)業(yè)務(wù)處置、創(chuàng)新勤務(wù)模式提供信息支撐。

2）“抓得住”。通過(guò)違法取證設(shè)備及管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交通違法行為的檢測(cè)、取證、預(yù)警、審核、傳遞以及即時(shí)攔截查處。

3）“破得了”。通過(guò)監(jiān)控視頻、卡口系統(tǒng)等回放、檢索事故過(guò)程，提取特征信息，獲取破案線索，鎖定嫌疑車輛。通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)追蹤車輛軌跡，實(shí)施布控?cái)r截。

4）“聯(lián)得動(dòng)”。通過(guò)信息匯聚和平臺(tái)集成，實(shí)現(xiàn)高速公路網(wǎng)交通安全信息以及其它交通管理業(yè)務(wù)資源的有機(jī)融合和分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)與駐地消防、急救、路政、收費(fèi)、養(yǎng)護(hù)等部門的信息聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)突發(fā)交通事件下的跨區(qū)域、跨路網(wǎng)、跨部門的聯(lián)控指揮和快速管控處置，實(shí)現(xiàn)隧道異常情況下的設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制和協(xié)調(diào)指揮。

5）“服務(wù)優(yōu)”。面向高速公路行車駕駛?cè)思吧鐣?huì)群眾，能提供及時(shí)有效的信息服務(wù)。通過(guò)路段誘導(dǎo)屏、交通廣播、短信平臺(tái)、交通執(zhí)法服務(wù)站等多種手段，及時(shí)發(fā)布安全警示和誘導(dǎo)信息，提供交通信息人性化服務(wù)，引導(dǎo)機(jī)動(dòng)車有序、規(guī)范、安全通行。

1.2 業(yè)務(wù)需求

1）道路通行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

科學(xué)布設(shè)各類交通技術(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)道路交通狀況全天候監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)危險(xiǎn)路段全覆蓋監(jiān)測(cè)。

2）突發(fā)交通事件智能化檢測(cè)

基于視頻圖像檢測(cè)、氣象檢測(cè)以及后臺(tái)數(shù)據(jù)分析等手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路路面各類交通事件的實(shí)時(shí)智能檢測(cè)。①實(shí)現(xiàn)交通事件“智能檢測(cè)”；②交通違法“自動(dòng)取證”。

3）交通違法行為及時(shí)查糾

針對(duì)機(jī)動(dòng)車超速行駛、不按規(guī)定車道行駛、遮擋號(hào)牌、超速、違停、倒車、逆行，以及行人上高速公路和夜間大貨車、客運(yùn)車和危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車闖禁行等重點(diǎn)交通違法行為，實(shí)現(xiàn)交通違法行為的實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)、取證和預(yù)警，能夠通過(guò)語(yǔ)音進(jìn)行提示和勸離，并能依托緝查布控系統(tǒng)、指揮中心、交通安全服務(wù)站、巡邏警車實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警處理、攔截處置。

4）動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)綜合研判預(yù)警

匯聚路網(wǎng)實(shí)時(shí)交通路況、交通流量、異常車速信息、氣象信息等各類動(dòng)態(tài)信息，結(jié)合道路基礎(chǔ)信息、警力裝備信息、修路占道信息、重點(diǎn)車輛及駕駛?cè)诵畔⒌褥o態(tài)交通管理信息，綜合分析研判高速公路交通事故隱患和路網(wǎng)交通安全態(tài)勢(shì)。

2.建設(shè)目標(biāo)

按照公路交通安全防控體系建設(shè)要求，圍繞高速公路管控業(yè)務(wù)，以提高全省高速公路交通管理指揮調(diào)度能力、事故防控能力、秩序維護(hù)能力、協(xié)調(diào)管理能力、服務(wù)保障能力、應(yīng)急處置能力、信息化應(yīng)用能力，有效預(yù)防和減少高速四支隊(duì)管轄路段交通事故，維護(hù)良好的道路通行秩序?yàn)槟康摹?/p>

通過(guò)高速四支隊(duì)重點(diǎn)路段卡口建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)，將使高速四支隊(duì)轄區(qū)路段交管基礎(chǔ)條件明顯改善，勤務(wù)管理科學(xué)性、有效性明顯增強(qiáng)，漏管失控路段大幅下降，跨轄區(qū)、跨部門協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)能力顯著提升，道路交通安全預(yù)警更加及時(shí)，應(yīng)急響應(yīng)更加迅速，指揮調(diào)度更加高效，重點(diǎn)車輛監(jiān)管能力大幅提升，交通違法行為查處力度有效提升、交通肇事逃逸案件偵破率明顯提升。

3.系統(tǒng)框架

根據(jù)公安交通指揮系統(tǒng)邏輯關(guān)系搭建的系統(tǒng)框架包含信息采集、數(shù)據(jù)分析處理、信息控制與發(fā)布三個(gè)層面，并與省交管局、高速公路管理公司相關(guān)平臺(tái)進(jìn)行信息交互，詳細(xì)框架如圖1所示：

圖1 四支隊(duì)公安交通指揮系統(tǒng)框架圖

系統(tǒng)用戶包括高管處、指揮中心、事故處、秩序處等省交管局用戶、各高速交警支隊(duì)用戶、各高速交警大隊(duì)用戶及執(zhí)法服務(wù)站用戶。

其中，高速公安交通集成指揮平臺(tái)集中部署于省交管局指揮中心，實(shí)現(xiàn)“集中部署、分級(jí)應(yīng)用”；各類基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)布設(shè)于京昆高速山西段沿線重要節(jié)點(diǎn)；支隊(duì)、大隊(duì)用戶分別依托支隊(duì)指揮分中心、大隊(duì)指揮室實(shí)現(xiàn)平臺(tái)功能遠(yuǎn)程調(diào)用；中心應(yīng)用平臺(tái)、基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)、交管局指揮中心、支隊(duì)指揮分中心、大隊(duì)指揮室等依托視頻專網(wǎng)、公安網(wǎng)兩類通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交互；系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用“集中--分散”組合存儲(chǔ)模式。

4.交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)

4.1 概述

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)利用安裝在高速公路沿線的視頻監(jiān)控設(shè)備，可以為交通管理指揮人員提供直觀地反映道路交通信息與交通狀況的圖像信息，便于及時(shí)掌握交通動(dòng)態(tài)，在國(guó)內(nèi)外交通管理領(lǐng)域已被廣泛的應(yīng)用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集的圖像具有很強(qiáng)的直觀性、實(shí)時(shí)性和可逆性，使得它在交通事故處置、交通疏導(dǎo)、及時(shí)響應(yīng)交通突發(fā)事件、偵破刑事案件等方面發(fā)揮重要的作用。

本期項(xiàng)目利用高速交警二、三、四指揮中心系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目已建的交通視頻管理系統(tǒng)（NVR）實(shí)現(xiàn)前端視頻資源接入、存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用，與省交管局已建的視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)高速大隊(duì)、高速支隊(duì)、省交管局的多級(jí)視頻應(yīng)用。

4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.2.1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

圖2

本期項(xiàng)目高速公路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示：

圖3 交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖

高速公路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)主要包括五個(gè)方面，即采集層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層。

采集層：主要包括多種視頻來(lái)源，包括匝道/主線監(jiān)控視頻，公路卡口視頻資源和交通違法檢測(cè)監(jiān)控視頻等。

傳輸層：主要針對(duì)不同系統(tǒng)的視頻來(lái)源設(shè)置不同的數(shù)據(jù)傳輸接口，包括交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通違法檢測(cè)系統(tǒng)等。

存儲(chǔ)層：主要包括前端監(jiān)控視頻的存儲(chǔ)和視頻預(yù)處理兩部分。

應(yīng)用層：主要針對(duì)視頻使用的功能模塊，其中包括前端控制、違法取證、事件檢測(cè)、視頻服務(wù)、存儲(chǔ)管理和系統(tǒng)管理等。

用戶層：主要包括省交管局、高速支隊(duì)、高速大隊(duì)以及省公安廳等。

4.2.2 系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端攝像機(jī)、視頻傳輸、中心系統(tǒng)設(shè)備等組成。本次建設(shè)的前端系統(tǒng)主要為部署在高速公路沿線的路面監(jiān)控?cái)z像機(jī)，中心系統(tǒng)設(shè)備利用高速交警二、三、四指揮中心系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目已建的交通視頻管理系統(tǒng)（NVR）。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4

4.2.3 前端控制

4.2.3.1 方向、鏡頭控制功能

可通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤經(jīng)瀏覽器或客戶端軟件控制接入的任一監(jiān)控前端設(shè)備，控制包括監(jiān)控前端設(shè)備切換、云臺(tái)/快球控制器方向控制、焦距調(diào)節(jié)、鏡頭縮放、光圈調(diào)節(jié)、預(yù)置位設(shè)置、雨刷和電源開(kāi)關(guān)控制、自定義輔助開(kāi)關(guān)控制、監(jiān)控前端設(shè)備鎖定與解鎖、云臺(tái)/快球控制器的參數(shù)設(shè)定。

4.2.3.2 視頻畫面點(diǎn)擊變焦功能

可通過(guò)鼠標(biāo)從左上向右下畫框，自動(dòng)控制鏡頭和云臺(tái)聯(lián)動(dòng)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行放大并顯示在畫面中心，捕獲細(xì)節(jié)；反方向畫框則對(duì)畫面進(jìn)行縮小。

4.2.3.3 視頻目標(biāo)跟蹤控制功能

操控鼠標(biāo)點(diǎn)擊監(jiān)控目標(biāo)可將目標(biāo)顯示在畫面中心，可通過(guò)此功能對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行跟蹤。

4.2.3.4 前端控制方案選擇功能

1）圖像切換

能通過(guò)手動(dòng)和編程實(shí)現(xiàn)，將圖像信號(hào)在指定的監(jiān)視器上進(jìn)行固定或時(shí)序顯示，也可以進(jìn)行圖像混合、畫面分割、字幕疊加等處理。

2）自動(dòng)輪巡

可在設(shè)定的間隔時(shí)間內(nèi)對(duì)全網(wǎng)的監(jiān)控前端進(jìn)行巡檢，參與輪巡的對(duì)象可任意設(shè)定，輪巡間隔時(shí)間可設(shè)置。

3）默認(rèn)預(yù)置位

針對(duì)所有主線卡口、出口下匝道、收費(fèi)站出口匯合匝道、服務(wù)區(qū)入口匝道等點(diǎn)位處，設(shè)定前端監(jiān)控?cái)z像機(jī)初始預(yù)置位、默認(rèn)預(yù)置位以及前端控制動(dòng)作完成后恢復(fù)預(yù)置位與卡口攝像機(jī)方向相反，與卡口攝像機(jī)視角形成互補(bǔ)形式，覆蓋點(diǎn)位兩個(gè)方向的監(jiān)控區(qū)域。

4.2.3.5 視頻前端設(shè)置功能

1）監(jiān)控前端分組

支持按照監(jiān)控區(qū)域、管理權(quán)限和實(shí)際使用情況（如行進(jìn)路線）進(jìn)行分組；

2）攝像機(jī)信息設(shè)置

可設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)所有攝像機(jī)的位置、IP、別名、所在區(qū)域、場(chǎng)所等信息；

3）字符疊加

可在圖像的任意位置疊加名稱、時(shí)間、場(chǎng)地等字符信息；

4）圖像屏蔽

可在圖像的任意位置疊加圖片和黑屏框以屏蔽需隱藏的圖像區(qū)域；

5）視頻編解碼器設(shè)置

可在中心通過(guò)軟件遠(yuǎn)程設(shè)定和調(diào)節(jié)音視頻編解碼器的各種參數(shù)，如碼率、品質(zhì)、分辨率、制式、幀頻、色彩等。

4.2.4 違法取證

4.2.4.1 手動(dòng)違法取證功能

系統(tǒng)支持通過(guò)瀏覽實(shí)時(shí)或歷史視頻對(duì)車輛交通違法行為（不包括超速違法行為）進(jìn)行取證。系統(tǒng)取證機(jī)動(dòng)車交通安全違法行為原動(dòng)態(tài)視頻記錄幀中包括精確的時(shí)間、地點(diǎn)、方向、號(hào)牌號(hào)碼等信息。

系統(tǒng)可由中心操作人員或網(wǎng)上授權(quán)用戶控制路口交通監(jiān)控?cái)z像機(jī)，跟蹤路口違法車輛，對(duì)車輛違法行為連續(xù)跟蹤錄像或抓拍圖片。也可以從連續(xù)錄像中對(duì)路口的交通違法行為進(jìn)行確認(rèn)，選擇符合有效證據(jù)要求的錄像或圖片，違法錄像片段記錄時(shí)間5～20秒。

在機(jī)動(dòng)車發(fā)生上述違法行為時(shí)，操作員能操縱系統(tǒng)錄下違法車輛、車牌、周圍環(huán)境等視頻片段信息，并附有時(shí)間、路口信息作為違法證據(jù)。

4.2.4.2 字符疊加功能

系統(tǒng)具有字符疊加功能，能夠把違法禁令標(biāo)志抓拍時(shí)間（精確到毫秒）、地點(diǎn)信息、車牌號(hào)碼、車牌顏色以及抓拍設(shè)備編號(hào)等詳細(xì)信息自動(dòng)疊加到每張圖片邊緣預(yù)留的空白區(qū)域上，可將人工錄入的相關(guān)違法信息自動(dòng)疊加到違法證據(jù)上。視頻前端圖像OSD顯疊加的攝像機(jī)位置、日期、時(shí)間等信息。

4.2.4.3 圖像防篡改功能

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)抓拍的圖片進(jìn)行防篡改處理，通過(guò)加入原始防偽信息，防止原始圖片在傳輸、存貯和校對(duì)過(guò)程中被人為篡改，篡改了圖像內(nèi)容實(shí)體后能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)被損傷，從而達(dá)到防篡改功能。

4.2.4.4 視頻錄像功能

系統(tǒng)具有1080P以上高清視頻錄像功能，視頻采用H.264編碼格式，分辨率可調(diào)，不低于25fps，違法視頻能夠直接寫入高清視頻監(jiān)控存儲(chǔ)設(shè)備，不需要經(jīng)過(guò)任何服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)前端設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，用戶能夠正常調(diào)取其歷史視頻錄像。對(duì)于24小時(shí)錄像視頻，要求能夠清晰辨別違反禁令標(biāo)志車輛的車輛號(hào)牌。

4.2.5 視頻服務(wù)

4.2.5.1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣功能

系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)字矩陣功能，支持包括電腦操作在內(nèi)的多種模擬矩陣的控制，支持系統(tǒng)權(quán)限等級(jí)。

4.2.5.2 視頻轉(zhuǎn)發(fā)功能

系統(tǒng)具有視頻轉(zhuǎn)發(fā)管理和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制管理功能，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供視頻瀏覽服務(wù)，單機(jī)最大支持并發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)150路1080P高清圖像。

4.2.5.3 視頻點(diǎn)播功能

可通過(guò)客戶端軟件或IE瀏覽器顯示實(shí)時(shí)或歷史的監(jiān)控視頻圖像，具有1、4、6、9、16、全屏以及自定義等多種畫面分割顯示模式。歷史視頻回放時(shí)可以進(jìn)行暫停、播放、停止、快放、慢放、單幀步進(jìn)、單幀后退、循環(huán)播放、精確定位到某幀、打印、縮放、備份、調(diào)節(jié)音量、調(diào)節(jié)亮度／色度／對(duì)比度／色調(diào)等操作。

畫面抓拍：系統(tǒng)可在歷史圖像回放時(shí)將任意一副畫面存放成JPEG或BMP格式的圖片。

4.2.5.4 移動(dòng)終端訪問(wèn)功能

在應(yīng)急指揮的特殊情況下，指揮中心和現(xiàn)場(chǎng)外，可異地查詢現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像進(jìn)行緊急指揮決策。

在移動(dòng)終端包括智能手機(jī)、PDA，或者帶網(wǎng)卡的筆記本電腦中安裝有監(jiān)控軟件的客戶端，通過(guò)3G或者4G的通訊網(wǎng)絡(luò)，獲取實(shí)時(shí)視頻。

該功能模塊部署在互聯(lián)網(wǎng)視頻信息系統(tǒng)中，支持Android、iPhone、Windows Phone等主流手機(jī)操作系統(tǒng)。

系統(tǒng)可將視頻監(jiān)控資源開(kāi)放和擴(kuò)展，在實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)和業(yè)務(wù)部門中進(jìn)行資源共享、信息互通的基礎(chǔ)上，通過(guò)承包商提供的轉(zhuǎn)碼庫(kù)將系統(tǒng)中的視頻碼流轉(zhuǎn)為手機(jī)專用的3GPP碼流格式，在普通市民登錄后點(diǎn)播視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽，提供便民交通信息查詢服務(wù)，與社會(huì)公眾進(jìn)行視頻共享。

4.2.5.5 斷點(diǎn)續(xù)傳功能

在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，系統(tǒng)能將數(shù)據(jù)、圖片等保存在路口前端，待故障排除后系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行斷點(diǎn)續(xù)傳，將數(shù)據(jù)、圖片等上傳到系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)匯聚平臺(tái)。

4.2.5.6 Web視頻服務(wù)功能

系統(tǒng)具有系統(tǒng)管理、流媒體、報(bào)警轉(zhuǎn)發(fā)、集中存儲(chǔ)檢索等統(tǒng)一Web訪問(wèn)配置服務(wù)功能，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供統(tǒng)一遠(yuǎn)程監(jiān)視查詢B/S訪問(wèn)服務(wù)功能。

網(wǎng)絡(luò)授權(quán)用戶可以瀏覽多路實(shí)時(shí)或歷史圖像。多個(gè)不同用戶可根據(jù)授權(quán)同時(shí)瀏覽同一實(shí)時(shí)或歷史圖像。

4.2.5.7 業(yè)務(wù)終端瀏覽功能

支持在系統(tǒng)管理服務(wù)器認(rèn)證下訪問(wèn)所有監(jiān)控設(shè)備。

授權(quán)業(yè)務(wù)終端用戶可以瀏覽多路實(shí)時(shí)或歷史圖像。多個(gè)不同終端用戶可根據(jù)授權(quán)同時(shí)瀏覽同一實(shí)時(shí)或歷史圖像。

4.3 視頻存儲(chǔ)要求

高速公路路面交通視頻監(jiān)視采集實(shí)時(shí)視頻，根據(jù)本次項(xiàng)目建設(shè)情況，共接入5路視頻，每路視頻存儲(chǔ)單位4M/秒，存儲(chǔ)不少于30天時(shí)間。

視頻存儲(chǔ)容災(zāi)機(jī)制應(yīng)采用RAID5模式，每臺(tái)設(shè)備至少配備1塊熱備盤，滿足單硬盤損壞后的及時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)恢復(fù)，同時(shí)考慮40%的冗余空間。

5.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

山西高速交警四支隊(duì)重點(diǎn)路段前端卡口IP地址

6.對(duì)接聯(lián)調(diào)

對(duì)接調(diào)試是指交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)與集成指揮平臺(tái)對(duì)接，交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)放系統(tǒng)接口，提供對(duì)接協(xié)議，與集成指揮平臺(tái)專網(wǎng)擴(kuò)充版進(jìn)行對(duì)接，主要調(diào)試內(nèi)容在集成平臺(tái)部分，交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)作功能測(cè)試配合。

7.結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)提高公路交通管理的快速反應(yīng)能力起著重要的作用。本人參與了整個(gè)項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)、論證與驗(yàn)收。