上海智能交通卡口式电子警察系统应用案例

　　
目前，上海本地号牌车辆约240万辆，据统计，高峰时段上海高架道路上行驶的车辆有8%挂着

外地牌照，若在高峰时段能够减少8%的汽车，将大大有利于城市交通压力的缓解，均衡高架和地面的车流量。在2011年上海市两会上，上海市副市长沈骏在参加闵行代表团的分组审议时提及，上海将加强对早晚高峰期间外地牌照车辆随意上高架的整治。不同于完全依赖于人工的传统方式，后续的治理将结合科技手段，采用卡口式电子警察系统，对车辆进行控制。
　　
项目现场
　　
本项目建设包括对原30套入口匝道闯红灯电子警察设备的改造和47套入口匝道卡口式电子警

察的新建，其中63套布署闯禁令功能。卡口式电子警察系统兼具卡口系统的功能、闯红灯电子警

察系统和闯禁令电子警察系统功能，集成融合，应用于城市快速路入口匝道。本项目卡口式电子

警察系统不仅能够实现闯红灯电子警察违章抓拍的功能，并能对违章车辆进行自动识别，通过车

牌识别结果判断并抓拍闯禁令驶上高架的外省市车辆，实现闯禁令电子警察功能，提高工作效率

，避免因交警现场执法可能对交通造成的影响，是对新的电子警察纠违机制的探索。
　　
整体设计原则和理念
　　
项目针对用户的实际业务需求，新建及改造原有系统，尽量节约用户的投资，同时在进行该

系统建设时也遵循以下原则：
　　
充分利用现今主流的尖端科技水平和设计思想，系统设计具有较高水平，保持若干年不落后

；充分考虑用户的业务需要，从务实的角度出发，保证系统功能的实用性；
　　
充分考虑未来城市规模的扩展和用户的需求容量，做到用户近远期利益整体优化，保证系统

可以在一定时期内方便扩展；
　　
充分考虑构建开放式结构，方便其它系统的集成，为用户的多方位产品选择提供基础。
　　
项目需求及期望效果
　　
项目的基本需求以及期望效果分别有以下几点。
　　
基本功能需求
　　
对进入快速路的所有车辆进行图像抓拍和号牌识别；对匝道关闭时进入快速路的所有车辆进

行闯红灯违章抓拍；对工作日早晚高峰进入快速路的外省市牌照车辆进行违章抓拍。
　　
设备接入需求
　　
把卡口式电子警察设备、以及全景摄像机均接入交警总队（监控中心），交警总队按照不同

的应用要求接入不同的业务系统。
　　
实时性指标要求
　　
数据采集本地写库的时间小于60ms，中心写库的时间小于50ms；用户对中心内存储数据、图

片信息的直接访问时延时间小于5s；用户对外场存储的图片信息访问，要求其平均时延控制在10s之内。
　　
准确性指标要求
　　
车辆捕获率和号牌捕获率：在正常的车速范围0~120km/h情况下，系统断面车辆捕获率在99%

以上，断面车辆号牌捕获率在95%以上。
　　
车辆号牌自动识别正确率：（包括文字、字母、汉字等）白天全识别率应达到90%以上，晚上

全识别率应达到85%以上。
　　
摄像机采集的图像信息采用光纤传输，保证信息传输信噪比不小于70dB。
　　
信息存储要求
　　
外场卡口式电子警察前端处理器对采集的每辆车的交通数据和图片信息要求保存时间不少于

30天；中心平台数据在线存储容量要求图片数据保存不少于30天，流量数据保存不少于90天，报表数据保存3年；中心平台离线存储容量的要求：考虑对在线存储信息内容的十年完整备份容量；每个入口的全景图像接入现有公安视频专网（图像存储系统）集中存储和管理，要求硬盘录像机能保存14天以上的图像。
　　
系统架构
　　
为实现交通违法自动记录及处罚管理，根据项目的要求，系统设计从结构上划分，可由入口

匝道卡口式电子警察设备、通讯网络及中心数据管理系统（位于控制管理中心）以及交通违法处

罚系统（位于违法处罚中心）组成，外部与其相关联的系统为车管和驾管系统，向上接入交警总

队控制中心的总平台。
　　
按照项目的需求，在快速路各入口匝道安装卡口式电子警察主机设备以及与其配套的摄像设

备、立杆、线圈等。设备通过点对点光端机将视频信息与闯红灯违法信息、早晚高峰外地车违法

信息、牌照识别信息上传至控制管理中心，同时实时全景视频图像与控制管理中心通过通讯线路

相连，可以在控制管理中心查阅路口实时交通状况和历史交通信息，以便迅速反应，保持路网的

畅通。
　　
该系统满足原来需要三套系统实现的三大业务需求，与其它业务系统互相配合，能够最大程

度地节约资源：
　　
实时上传牌照识别信息，为车辆号牌识别应用系统提供基础数据，使得分类车辆流量统计、

行程时间计算和预测、单车和小区OD（起讫点）统计计算、区域集散统计计算等功能成为可能；自动检测匝道开放/关闭状态，因主线拥挤或突发事件而关闭匝道时，按闯红灯要求抓拍并识别违章闯红灯车辆，并实时上传违法信息，使匝道控制系统运作更高效；工作日早晚高峰期间，按高架闯禁令要求抓拍并识别违禁驶入匝道的外省市车辆，并实时上传违法信息，能够在不影响交通的前提下，对高架闯禁令车辆实施纠违，逐步达到均衡高架和地面车流量的目的。
　　
项目特点
　　
该项目建设包括对原30套入口匝道闯红灯电子警察设备的改造和47套入口匝道卡口式电子警

察的新建，其中63套布署闯禁令功能。原电子警察设备只具有违法抓拍功能，年代较为久远：前

端处理器为普通型工控机，采用Window98操作系统，CPU主频和内存容量都偏低；采用早期的LED补光灯产品，仅对交通违法车辆补光；线圈检测板无法满足车辆捕获率的要求；下位抓拍软件不

适用于车牌识别，前端设备无车牌识别软件。为满足系统要求，原电子警察的前端处理器、补光

设备、车检设备和抓拍设备均进行了更换，与新建设备保持一致。
　　
在项目建设过程中，不管是改造还是新建，系统需要实现卡口、闯红灯电子警察、闯禁令电

子警察三个系统的功能，对数据准确性和实时性提出了高要求，通过补光提高图片抓拍质量成为

项目建设难点，而系统融合和实时上传成为本项目的最大特点。
　　
抓拍补光
　　
车牌识别的精度在一定程度上依赖于抓拍图片中车牌区域的亮度，而电子警察要求对车辆轮

廓清晰可辨，为了提高图片质量，项目在补光设备的选用经历了多次变更。项目初期选择在每个

高清特写相机内置LED补光灯，对车牌部位补光比较理想，但夜间车辆轮廓辨别较为困难；后在匝道情报板下方加装泛光灯，以增强对车辆轮廓的补光，基本能够同时满足车牌识别和闯红灯电子警察的要求；而早晚高峰闯禁令电子警察功能的增加，进一步增加了违章抓拍的频度，对图片质量的要求也进一步提高，将内置LED补光灯改为大功率的外置LED补光灯，不仅对车牌补光，同时能加强车辆整体轮廓补光，进一步改善夜间抓拍效果，保证违法图片清晰度。
　　
系统融合
　　
系统融合主要指现场级融合。现场前端设备直接对违法车辆生成可作为执法依据的违法记录

、并对所有车辆记录通行数据。在硬件方面，由于卡口、闯红灯电子警察、闯禁令电子警察具有

较大的一致性，本项目中将1套设备完全复用达到3套设备的效果。在软件方面，前端处理软件实

时监听相机数据端口、对相机抓拍图片快速完成识别、不断检测红灯信号、工作日早晚高峰实时

判断车牌类型，根据不同的信号和车牌类型，分别抓拍1张全景（卡口）、2张全景（闯禁令）、3张全景（闯红灯），并根据各自特点进行匹配、合成处理后分别上传到监控中心数据库服务器的不同数据库表，以1套软件完成了3套软件的功能。
　　
数据到达中心服务器后，卡口、闯红灯和闯禁令不同的应用或管理系统分别从各自对应的数

据库表内获取数据，违法图片通过人工确认后开处罚单。
　　
从电子警察的角度，传统电子警察只需抓拍，不需识别车牌，因而对于本项目中根据车牌属

地对高架闯禁令车辆实施纠违的功能，传统电子警察是无法实现的。
　　
实时上传
　　
该项目卡口式电子警察系统与传统的电子警察系统最大的不同之处在于，除了融合多个系统

的功能之外，在数据的保存和上传方式上也有较大的区别。传统电子警察的违法图片和信息存储

在本地，往往通过拷贝方式到达监控中心，中心无法实时获取违法数据。本项目中77套电子警察

设备24小时实时向中心上传高清抓拍和违法信息，实时响应中心命令、为中心提供高清抓拍和违

法图片，使中心管理系统能够及时获取数据并进行人工确认。
　　
由于中心接收数据量大，而且有大量图片数据，因而数据压力很大，可能导致本地设备上传

数据因网络阻塞而失败。为了保证中心数据的完整性，系统在本地设备的前端处理软件设计了每

小时补传当天上传失败的数据、零点补传30天内上传失败数据的功能，而且不同设备都设置了不

同补传时间点、早晚高峰不补传的功能。
　　
维护计划
　　
为了保证整个系统能提供稳定、高效的服务，工作人员可对系统的运行状态进行监控和管理

，并设计了运维子系统，包括基础数据管理、定时任务管理、数据管理和设备运维管理四个部分

。基础数据管理用于管理基础数据的增、删、改、查等操作；定时任务管理提供定时任务管理功

能；数据管理对数据进行存储管理，以及其他数据处理相关的管理，包括：数据分区管理、应用

业务数据表维护管理、内外网数据交互管理配置界面；设备运维管理提供设备运行状态的监测管

理，同时提供运管人员设备检测操作，用户可根据相关设备状态监测界面所展示的设备状态信息

，快速定位设备异常、故障发生位置等，找到故障原因，及时排除问题，从而保证了系统的高效

运行。