试析高速公路高清卡口系统的实际应用

试析高速公路高清卡口系统的实际应用

张国龙

博康云信科技有限公司上海分公司上海200051

摘要：近年来，随着我国交通行业的迅速发展，高速公路建设规模不断扩大，而在高速公路运营管理中仍存在着逃费现象。随着收费区间的增加，逃费行为也变得越来越多，有些司机由于利益驱使，在过收费站时甚至会直接冲卡逃费，这种行为直接影响了高速公路的正常运营和管理，并且随着车流量的不断增长，这种情况还会越来越严重。因此，如何利用技术手段来确保高速公路的正常经营管理，成为了目前公路管理人员首先需要解决的问题。

关键词：高速公路；高清卡口系统；实际应用

1系统简介

高清卡口系统，是一套利用当前先进的计算机技术、网络技术、图象媒体处理技术、数据库技术，实现车辆信息自动采集，并能及时进行路况信息分析、通行车辆管理的综合性系统平台。作为高速公路运营单位，高清卡口系统功能主要包括车辆捕获功能、车辆测速功能、高清照片抓拍功能、高清全景视频录像功能、高清车牌自动识别功能、车身颜色自动识别功能、光线自适应功能、图像和视频防篡改功能、数据传输和存储功能、断点续传功能、实时监控功能、数据查询功能、统计分析功能、布控比对报警功能、电子地图功能、数据挖掘功能、Web访问功能、车驾管库对接通信功能、权限管理功能、远程维护功能、系统自检功能、自动校时功能等等。整个系统分为外场系统、传输系统、管理平台三部分。

1.1.外场系统

外场系统由车检器(含地感线圈)、高清摄像机、补光灯、外场处理设备、路口交换机、光纤收发器、室外报警打拒及相关管线、辅材组成。其中，高清摄像机内鬓毅是拟线圈(虚拟线圈作为地感线圈的备份)、车牌识别算法、车身颜色识别算法;补光灯既可采用闪光灯又可采用正I7xT;外场处理设备既可采用光接口。高清摄像机实时拍摄现场视频，车检器(含地感线圈)实时捕获通行车辆，触发高清摄像机抓拍(同步补光灯)，由高清摄像机完成车牌识别和车身颜色识别，将高清照片、车牌识别结果、车身颜色识别结果、过车信息组成一份关联记录输出至外场处理设备，外场处理设备一方面缓存这份关联记录，一方面将信息实时上传至管理平台。

1.2传输系统

传输系统包括路口交换机、外场至中心的通信链路和中心交换网络。其中，路口交换机选择工业级交换机适应外场恶劣环境;外场至中心的通信链路多采用光纤收发器加裸光纤方式构建星型传输网;中心交换网由接入层交换机和核心交换机构建双核心双链路组网模式，接入层交换机用于连接外场系统，核心交换机用于连接平台服务器。

1.3管理平台

管理平台由服务器安装平台软件模块组成，包括数据库服务器、管理服务器、应用服务器、Web服务器和时钟服务器，照片存储设备支持IPSAN或FCSAN。其中，数据库服务器安装数据库软件保存系统各类数据信息;管理服务器安装管理模块负责系统综合管理;应用服务器安装应用处理模块负载布控、比对、报警转发、上下级通信等;Web服务器安装WebServer负责向BlS用户提供访问服务;时钟服务器安装GPS加NTP校时软件负责全网设备统一校时。

2高清卡口系统组成及功能

2.1系统组成

高清卡口系统主要由终端服务器、传输网络和中心平台三个部分组成。其中，终端服务器用于采集数据，并通过光纤网络传输系统将数据传输给中心平台。系统网络结构如图1所示。

图1高清卡口系统网络结构

2.2系统功能

在高速公路的收费车道处设置高清卡口系统，通过高清抓拍摄像机来识别车牌、抓拍图片、进行车道视频录像等等，并满足高速公路“一张网”联网收费规划要求。同时，为了降低施工难度，节省施工成本，高清卡口系统采用地感线圈进行触发抓拍。

2.2.1功能模块

（1）车牌识别模块：车牌识别模块的功能是实时抓拍车辆图像，并通过数字识别技术和图像处理技术对抓拍的图像中的车牌进行有效的识别与分析。（2）通信模块：通信模块是根据通信协议，对模块和设备进行识别和数据交互。一般来说，通过线圈检测模块触发，可以检测到车辆逃费的具体情况，并将相关信号传输给识别系统，显示当前时间，同时通过应用程序将车牌、冲卡图片传输到数据库，并做好记录，保存好前后时间段的录像。（3）应用模块：应用模块按照车辆管理要求，对车辆信息进行迅速分析、存储、查询、黑名单等，以方便工作人员掌握好车辆通过卡口的信息。（4）后抓拍模块：考虑到在高速公路运营管理中难以实施车辆情况的抓拍，因此增设了后抓拍模块，此模块作为前抓拍的补充模块，一般安装于收费雨棚灯后面。

2.2.2视频、图片传输方式

一般情况下，每一个高速公路收费站数据采集点都要配置一台高清卡口数据采集服务器，内置大容量存储硬盘，主要应用于车辆视频和图片的存储，确保高清卡口系统可以独立完成收费车道的管理工作，在没有通信网络的情况下，该系统还可正常进行监控、存储作业，避免网络中断时卡口工作中断，而待通信恢复正常以后，系统能够自动将存储未上传的视频和图片上传到计算机。目前，一台高清卡口主机配置多个RJ45网口，以方便其他车道高清卡口摄像机的接入及原系统的功能需要。将高清抓拍摄像机安装于车道上，并通过双绞线将抓拍图片和视频汇聚到车道高清卡口主机，通过交换机、光纤收发器将抓拍的图片和视频传输至收费站机房管理服务器，收费站利用交换机或光收发器将相关信息汇集到分中心，再利用骨干网将数据传输至公路监控中心。

2.2.3监控中心接入方案

在高速公路路段监控中心，一般对高清卡口设备进行统一管理，并建立一套视频管理系统，以便后续工程改造系统接入。

2.2.4技术要求

（1）摄像机要采用地感线圈检测触发技术，能够迅速检测到每个车辆通行情况，避免出现误检、漏检等问题。（2）每个车道配置一台两百万像素高清摄像机，其覆盖宽度不能小于车道宽度，采用双码流输出方式，这种方式能够确保拍摄的车辆图像的清晰度，并可以显示出车辆前部号码以及司机的面部特征。（3）每个车道高清抓拍摄像机均能识别到车牌，确保车牌识别的可靠性。（4）每个车道均设置闪光灯和补光灯，做到全天候适用。

2.2.5高清图像抓拍、拦截防逃费方案

高清卡口系统在入口设置高清图像抓拍系统，对高清车辆图像进行抓拍，同时将抓拍到的现场图像转换成数字信号传输到监控服务器，服务器通过录像方式，将各类车辆信息传输至中心服务器，以方便工作人员查询和存储；高清视频通过解码上传至电视墙，以方便工作人员实时监控；另外，在车道出口处，通过高清车辆图像的抓拍与车辆信息数据库和通行卡内记录的入口车辆信息等各类信息进行对比，一旦发现有黑名单的车，或者卡内的车辆信息有误，车道系统软件就会自动弹出警告提示。对入口车辆黑名单进行拦截，并自动发出警报，以防止车辆中途出现倒卡、阻塞等问题。同时，自动举报黑名单车辆，以高清车辆视频作为处罚依据，实施对车辆逃避车费、冲卡等现象的处理，以实现进出收费站车辆实时监控的目标。

3结语

根据高速公路“一张网”联网收费中各种项目的要求，大部分高速公路出口车道都设置了计重收费设施，收费系统能够对来车进行图像抓拍和车牌识别处理。目前，高速公路各个路段均采用数字化高清摄像机，实现了车辆智能化、自动化管理目标。

参考文献

[1]吴剑辉.基于高清卡口的高速公路综合监控系统应用研究[D].华南理工大学,2013.

[2]许伟.高清卡口监控系统设计[D].武汉科技大学,2012.

[3]王继骥.基于高清卡口的高速公路隧道行车安全管理系统[J].中国交通信息化,2016,06:88-89.

[4]侯伶.高清卡口系统在金丽温高速公路的应用[J].中国交通信息化,2012,01:83-85.