高速公路重點路段卡口建設(shè)交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)

山西廣播電視無線管理中心 田向東

1.項目需求

1.1 總體需求

通過本項目建設(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、針對性明顯增強，漏管失控路段大幅下降，道路交通安全預(yù)警更加及時，應(yīng)急響應(yīng)更加迅速，重點車輛交通違法行為現(xiàn)場查處率、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”。各級部門能夠直觀、實時掌握路網(wǎng)交通實情，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”。通過違法取證設(shè)備及管理系統(tǒng)，實現(xiàn)交通違法行為的檢測、取證、預(yù)警、審核、傳遞以及即時攔截查處。

3）“破得了”。通過監(jiān)控視頻、卡口系統(tǒng)等回放、檢索事故過程，提取特征信息，獲取破案線索，鎖定嫌疑車輛。通過系統(tǒng)實時追蹤車輛軌跡，實施布控攔截。

4）“聯(lián)得動”。通過信息匯聚和平臺集成，實現(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)資源的有機融合和分析應(yīng)用，實現(xiàn)與駐地消防、急救、路政、收費、養(yǎng)護等部門的信息聯(lián)網(wǎng)，實現(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，實現(xiàn)隧道異常情況下的設(shè)備聯(lián)動控制和協(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罕?，能提供及時有效的信息服務(wù)。通過路段誘導(dǎo)屏、交通廣播、短信平臺、交通執(zhí)法服務(wù)站等多種手段，及時發(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)機動車有序、規(guī)范、安全通行。

1.2 業(yè)務(wù)需求

1）道路通行狀態(tài)實時監(jiān)測

科學(xué)布設(shè)各類交通技術(shù)監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)道路交通狀況全天候監(jiān)測，重點危險路段全覆蓋監(jiān)測。

2）突發(fā)交通事件智能化檢測

基于視頻圖像檢測、氣象檢測以及后臺數(shù)據(jù)分析等手段，實現(xiàn)對高速公路路面各類交通事件的實時智能檢測。①實現(xiàn)交通事件“智能檢測”；②交通違法“自動取證”。

3）交通違法行為及時查糾

針對機動車超速行駛、不按規(guī)定車道行駛、遮擋號牌、超速、違停、倒車、逆行，以及行人上高速公路和夜間大貨車、客運車和危險化學(xué)品運輸車闖禁行等重點交通違法行為，實現(xiàn)交通違法行為的實時發(fā)現(xiàn)、取證和預(yù)警，能夠通過語音進行提示和勸離，并能依托緝查布控系統(tǒng)、指揮中心、交通安全服務(wù)站、巡邏警車實現(xiàn)及時預(yù)警處理、攔截處置。

4）動靜態(tài)數(shù)據(jù)綜合研判預(yù)警

匯聚路網(wǎng)實時交通路況、交通流量、異常車速信息、氣象信息等各類動態(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。

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管轄路段交通事故，維護良好的道路通行秩序為目的。

通過高速四支隊重點路段卡口建設(shè)項目的建設(shè)，將使高速四支隊轄區(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，漏管失控路段大幅下降，跨轄區(qū)、跨部門協(xié)調(diào)聯(lián)動能力顯著提升，道路交通安全預(yù)警更加及時，應(yīng)急響應(yīng)更加迅速，指揮調(diào)度更加高效，重點車輛監(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)布三個層面，并與省交管局、高速公路管理公司相關(guān)平臺進行信息交互，詳細框架如圖1所示：

圖1 四支隊公安交通指揮系統(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、各高速交警支隊用戶、各高速交警大隊用戶及執(zhí)法服務(wù)站用戶。

其中，高速公安交通集成指揮平臺集中部署于省交管局指揮中心，實現(xiàn)“集中部署、分級應(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；支隊、大隊用戶分別依托支隊指揮分中心、大隊指揮室實現(xiàn)平臺功能遠程調(diào)用；中心應(yīng)用平臺、基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)、交管局指揮中心、支隊指揮分中心、大隊指揮室等依托視頻專網(wǎng)、公安網(wǎng)兩類通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交互；系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用“集中--分散”組合存儲模式。

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，便于及時掌握交通動態(tài)，在國內(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的直觀性、實時性和可逆性，使得它在交通事故處置、交通疏導(dǎo)、及時響應(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。

本期項目利用高速交警二、三、四指揮中心系統(tǒng)建設(shè)項目已建的交通視頻管理系統(tǒng)（NVR）實現(xiàn)前端視頻資源接入、存儲、管理和應(yīng)用，與省交管局已建的視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進行互聯(lián)，實現(xiàn)高速大隊、高速支隊、省交管局的多級視頻應(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監(jiān)控視頻等。

傳輸層：主要針對不同系統(tǒng)的視頻來源設(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)、交通違法檢測系統(tǒng)等。

存儲層：主要包括前端監(jiān)控視頻的存儲和視頻預(yù)處理兩部分。

應(yīng)用層：主要針對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、視頻服務(wù)、存儲管理和系統(tǒng)管理等。

用戶層：主要包括省交管局、高速支隊、高速大隊以及省公安廳等。

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、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)控攝像機，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/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、雨刷和電源開關(guān)控制、自定義輔助開關(guān)控制、監(jiān)控前端設(shè)備鎖定與解鎖、云臺/快球控制器的參數(shù)設(shè)定。

4.2.3.2 視頻畫面點擊變焦功能

可通過鼠標(biāo)從左上向右下畫框，自動控制鏡頭和云臺聯(lián)動，對目標(biāo)進行放大并顯示在畫面中心，捕獲細節(jié)；反方向畫框則對畫面進行縮小。

4.2.3.3 視頻目標(biāo)跟蹤控制功能

操控鼠標(biāo)點擊監(jiān)控目標(biāo)可將目標(biāo)顯示在畫面中心，可通過此功能對運動物體進行跟蹤。

4.2.3.4 前端控制方案選擇功能

1）圖像切換

能通過手動和編程實現(xiàn)，將圖像信號在指定的監(jiān)視器上進行固定或時序顯示，也可以進行圖像混合、畫面分割、字幕疊加等處理。

2）自動輪巡

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

3）默認預(yù)置位

針對所有主線卡口、出口下匝道、收費站出口匯合匝道、服務(wù)區(qū)入口匝道等點位處，設(shè)定前端監(jiān)控攝像機初始預(yù)置位、默認預(yù)置位以及前端控制動作完成后恢復(fù)預(yù)置位與卡口攝像機方向相反，與卡口攝像機視角形成互補形式，覆蓋點位兩個方向的監(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)限和實際使用情況（如行進路線）進行分組；

2）攝像機信息設(shè)置

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

3）字符疊加

可在圖像的任意位置疊加名稱、時間、場地等字符信息；

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

可在中心通過軟件遠程設(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 手動違法取證功能

系統(tǒng)支持通過瀏覽實時或歷史視頻對車輛交通違法行為（不包括超速違法行為）進行取證。系統(tǒng)取證機動車交通安全違法行為原動態(tài)視頻記錄幀中包括精確的時間、地點、方向、號牌號碼等信息。

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)控攝像機，跟蹤路口違法車輛，對車輛違法行為連續(xù)跟蹤錄像或抓拍圖片。也可以從連續(xù)錄像中對路口的交通違法行為進行確認，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間5～20秒。

在機動車發(fā)生上述違法行為時，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)志抓拍時間（精確到毫秒）、地點信息、車牌號碼、車牌顏色以及抓拍設(shè)備編號等詳細信息自動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)違法信息自動疊加到違法證據(jù)上。視頻前端圖像OSD顯疊加的攝像機位置、日期、時間等信息。

4.2.4.3 圖像防篡改功能

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

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)控存儲設(shè)備，不需要經(jīng)過任何服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)前端設(shè)備出現(xiàn)故障時，用戶能夠正常調(diào)取其歷史視頻錄像。對于24小時錄像視頻，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。

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 視頻點播功能

可通過客戶端軟件或IE瀏覽器顯示實時或歷史的監(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。歷史視頻回放時可以進行暫停、播放、停止、快放、慢放、單幀步進、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／對比度／色調(diào)等操作。

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

4.2.5.4 移動終端訪問功能

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

在移動終端包括智能手機、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3G或者4G的通訊網(wǎng)絡(luò)，獲取實時視頻。

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等主流手機操作系統(tǒng)。

系統(tǒng)可將視頻監(jiān)控資源開放和擴展，在實現(xiàn)與其他系統(tǒng)和業(yè)務(wù)部門中進行資源共享、信息互通的基礎(chǔ)上，通過承包商提供的轉(zhuǎn)碼庫將系統(tǒng)中的視頻碼流轉(zhuǎn)為手機專用的3GPP碼流格式，在普通市民登錄后點播視頻進行實時瀏覽，提供便民交通信息查詢服務(wù)，與社會公眾進行視頻共享。

4.2.5.5 斷點續(xù)傳功能

在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時，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)自動執(zhí)行斷點續(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。

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、報警轉(zhuǎn)發(fā)、集中存儲檢索等統(tǒng)一Web訪問配置服務(wù)功能，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供統(tǒng)一遠程監(jiān)視查詢B/S訪問服務(wù)功能。

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

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)器認證下訪問所有監(jiān)控設(shè)備。

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

4.3 視頻存儲要求

高速公路路面交通視頻監(jiān)視采集實時視頻，根據(jù)本次項目建設(shè)情況，共接入5路視頻，每路視頻存儲單位4M/秒，存儲不少于30天時間。

視頻存儲容災(zāi)機制應(yīng)采用RAID5模式，每臺設(shè)備至少配備1塊熱備盤，滿足單硬盤損壞后的及時校驗和數(shù)據(jù)恢復(fù)，同時考慮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重點路段前端卡口IP地址

6.對接聯(lián)調(diào)

對接調(diào)試是指交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)與集成指揮平臺對接，交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)開放系統(tǒng)接口，提供對接協(xié)議，與集成指揮平臺專網(wǎng)擴充版進行對接，主要調(diào)試內(nèi)容在集成平臺部分，交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)作功能測試配合。

7.結(jié)束語

本項目的建設(shè)對提高公路交通管理的快速反應(yīng)能力起著重要的作用。本人參與了整個項目的方案設(shè)計、論證與驗收。