公路智能综合监控项目解决方案Word格式文档下载.docx
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系统通过对海量的视频数据进行及时准确的分析和理解，实时获取交通基本数据，对交通拥堵和交通事故进行预测，实现道路交通中异常行为的智能识别、提前发现和自动报警，从而减轻交管监控人员的工作负担，提高监测准确度，使城市道路交通管理工作更加有效。
2.需求分析
目前公路监控已经具备了基本的视频监控系统。
从安全防范角度来说，公路监控自身具有交警等“人防”体系，加上智能视觉监控系统的“技防”体系，“人防”与“技防”密切结合，发挥各自优点。
建立较完善的保安监控体系。
根据客户需求，严密监控区域的前端系统的核心是“发现可疑行为”和“摄像”。
尤其以“发现可疑行为”作为设计基础。
只有在发现了可疑行为的基础，摄像才有更加实际的意义。
在传统的闭路电视监控模式下，保安人员需要监视太多的视频画面，远远超出人的接受能力，导致实际监控效果低下。
实验结果表明，在盯着视频画面仅仅22分钟之后，人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见。
因此我们需要智能视觉监控来改善监控效果，同时减轻保安人员的负担。
这样才能真正让控制中心人员从繁杂的监控工作中解脱出来，以便有更多的资源应对可疑现场。
智能交通功能需求分析：
●违章或故障、事故停车
在车道上或禁止停车区域出现停车现象，不论是因车辆故障停车或违章停车，都或属于极为危险的事件，或属于易引起交通阻塞的违章行为，需要及时进行处理，而事故停车也需要管理部门及时知晓尽快处理以恢复交通，视频分析技术可以及时发现停车行为，提醒交通管理部门及时处理。
●违章左转右转
在某些道口，是不允许进行左转或右转，否则不但容易引起交通阻塞，也容易引起交通事故导致生命财产的损失，通过视频分析技术自动检测违章左转或右转行为，可以对这些违章行为进行有效处罚，以提高交通监测系统的威慑力，从而减少违章行为的发生。
（使用双警戒线规则）
●违章变线
在某些路段（如隧道内），正在高速行驶的机动车辆随意变线是一种违章行为，容易导致交通事故的发生，应该及时发现和处理。
视频分析技术通过监测车辆的行驶轨迹，并与车道线进行比较，可以发现违章变线行为。
（利用单警戒线规则）
●违章逆行
在交通法规中，逆行是一种很严重的违章行为，不但容易引起交通的混乱，也很容易引起交通事故的发生，应当及时发现及时制止及时处理。
视频分析技术通过监测车辆的行驶方向，与正常行驶方向比对，可及时发现违章逆行行为并及时报警，提醒交通管理部门进行处理。
（利用单警戒线有方向识别的功能进行判断）
●遗洒物体
正在行驶过程中的车辆不慎遗洒物体，容易引起交通的阻塞，特别是在机动车辆高速行驶状态下（如高速公路，隧道内），前车出现遗洒现象极易导致后车的严重交通事故，当发现这种事件时，需要道路管理部门及时尽快地处理，以避免严重后果的发生。
视频分析技术通过对监控视频的分析，可及时发现物品遗洒的事件，及时在情报板上公布提醒后车，并及时派出人员进行处理。
（利用弃置规则）
●行人横穿公路
在非人行横道线区域，行人横穿公路是很危险的行为，很容易导致交通事故的发生，而且很容易出现人员的伤亡，应当及时制止。
视频分析技术通过分析行人的运动轨迹，能及时发现违章横穿公路的行为。
（利用智能行为分析技术可以区别人和车以及其他物品）
●高速公路内出现行人或自行车
高速公路属于机动车辆高速行驶的专用封闭交通网络，不允许有无关的行人进入，也不允许自行车进入高速公路，否则在车辆高速行驶的情况下，很容易造成严重的交通事故。
视频分析技术通过监测高速公路区域内的运动个体，并进行简单的分类，能够及时发现出现在高速公路封闭区域内的行人或自行车，通知高速公路管理部门进行处理，避免严重后果的发生。
（利用智能行为分析技术可以区别人和车以及其他物品）
●车辆拥挤度
利用密度检测功能可以检测道路上的交通拥挤度情况。
●车流量监测
利用流量统计功能可以检测各路段的实时车流量。
●超速检测
利用速度检测功能可以检测道路上速度超过规定值的汽车。
●追尾事件检测
遇袭规则
●人员非法进入遂道
人员非法进入遂道会给遂道车辆安全运行和遂道自身安全带来隐患，利用智能行为分析技术可以区别人和车以及其他物体。
防止人员进入遂道的行为。
3.设计原则
系统设计严格遵循“规范性、可靠性、安全性、可扩展性、易用性、经济性”等原则。
（一）、规范性
加强系统建设、管理的规范性，系统的各种软件、硬件均应符合相关的国家、行业标准。
组网方式、管理模式统一，从而达到系统功能、内容的统一化和标准化。
（二）、可靠性
系统能满足7x24小时不间断运行，满足峰值业务量处理的需要。
系统重要数据应能及时备份和恢复；
对紧急情况应有相应的应急处理措施，使其不影响其它正常的业务开展。
（三）、安全性
系统应在网络传输、数据存储、应用程序等方面具有严格的权限控制、抗非法入侵、日志跟踪等能力，以保证系统的安全性。
（四）、可扩展性
系统应能灵活扩充，能够方便拓展新业务和接入各类信息系统及新设备；
系统应能实现与外部系统之间的数据转换和交换。
（五）、易用性
系统应具有清晰、简洁、友好的人机界面，准确、详细的在线帮助，灵活、便捷的输入方式切换，智能的数据输入提示，准确、及时的数据合法性检查，方便、详细的常见错误修改说明；
系统应能灵活配置不同数据参数和报表。
（六）、经济性
在满足系统功能及性能要求的前提下，尽量降低系统建设成本。
采用经济实用的技术和设备，利用现有设备和资源，综合考虑系统的建设、升级和维护费用。
4.公路智能综合监控解决方案
4.1方案总体设计
4.1.1系统总体目标
公路智能综合监控系统作为智能交通实施的一部分，将进一步改善公路交通管理的社会效果，使得各个交通子系统更好的协调工作，达到人、车、路协调运行的目的，提高道路利用率，改善交通秩序，加强交通管理者的执法力度和管理。
公路智能综合监控系统采用了先进的信息技术，实时监控公路上的交通情况，并对汽车驾驶员提供秒级的交通信息，达到以下目标：
（1）提高道路安全，减少交通事故，缩短由于交通事故（包括车辆故障）所引起的延误；
（2）提高高速公路的通行能力，优化交通流量，提供一个更有效的的交通道路系统；
（3）提高车辆通行的速度，降低机动车车辆排气污染，改进行驶环境对汽车驾驶员产生的感受，提高交通运输效率。
4.1.2系统功能定位
●提供实时的交通信息
提供前进方向的交通状况或者事故警告。
在进入高速公路之前，以及在高速公路出口前的路段，驾驶员能够接收到实时前方的最新交通资料，允许在必要时改变行驶路线。
如果不改变路线，至少能掌握所选择路线上延误的原因和情况。
●对交通事故的快速响应
对监控的道路进行24小时检测，可以对交通事故地点进行快速定位并报警，交通控制中心可以快速派出处置人员到达事故现场，在最短时间内使交通再次恢复正常通行。
●将交通拥挤减少到最低限度
因为该系统能在交通事故发生的初期就有响应，大大缩短从事故检测到事故处理完的时间，使交通拥挤减少至最低限度。
同时，及时提供交通信息，使驾驶员有机会避开事故地点，选择其他道路行驶，从而进一步降低交通拥挤。
●对异常事件快速响应与处置
对车辆超限、超载、货车抛洒杂物等违规违章行为及时发现并处置，对公路道路及周边环境异常情况及时发现并处理。
●提高道路安全性
汽车驾驶员在道路上遭遇困难时即可引起系统的注意，可以以最快的方法移去道路上的障碍并清理事故现场，直到保持交通自由畅通，享有更安全的行驶环境。
4.1.3系统组成
公路智能综合监控系统由热备份中央管理控制中心和前端传感系统组成，主要包括如下子系统：
●交通状态监测子系统
交通状态监测子系统监测公路上到的交通流量、速度、道路占有率等实时交通信息，采用先进的算法，处理检测到的交通数据，判断是否有交通事故以及道路拥挤情况和程度。
同时，通过交通信息发布子系统发布各种动态交通信息，也可发布市政施工等交通静态信息。
●车辆监测子系统
车辆监测子系统包括若干个图像处理系统和视频检测点，安置在公路、桥梁、隧道的关键位置。
主要完成交通数据采集（如车辆总数、车辆分类、速度、车辆出现排队的长度等）、切换视频检测电视图像到中央控制中心，便于证实交通情况以及交通事故检测（回放事故前十二个画面）等功能。
●异常事件检测子系统
异常事件检测子系统采用两层检测方法来检测交通事故。
第一层运用设在现场的视频检测设备，根据检测到的区域交通情况进行判断；
第二层设在中央控制室，通过交通数据分析，运用人工智能算法，对视频检测区域外的道路情况进行判断，分析是否有交通事故发生。
来自视频检测和电视监控的数据和图像通过传输网络送到中央管理控制中心，系统对交通事故报警信号自动检测。
交通管理控制中心管理人员只需关心受到交通突发事件影响的路段，在派遣处置人员到达事故现场之前，管理控制中心可事先利用视频监控系统确认事故性质，从而在规定时间内拖走事故车辆或救护伤员。
●交通信息发布子系统
交通信息发布子系统可通过广播、短信或者设置在位于公路关键位置的显示面板显示当前相关路段的交通信息，通知驾驶员前方的交通情况和行驶时间，实时通知驾驶员前面的交通拥挤状况。
同时，公众可以通过Internet观察到实时监控系统视频图象。
4.2方案详细设计
公路智能综合监控系统是基于目前快速发展的计算机视频内容识别技术，用户可设置某些特定的规则，视频监测系统会识别目标行为是否符合这些规则，由此判断是否需要做出反应，例如联动报警等。
如果认为目标行为没有违反规则，系统将不作出反应。
这样可有效减轻监控人员的工作负荷，提供工作效率。
部署于监控区域的摄像机将采集到的现场图像通过视频线、光纤或者IP网络传送到区交管分中心，区交管分中心会将这些图像数据经过视频矩阵或者视频矩阵输出到电视墙上，同时进行录像备份。
区交管分中心采集到的数据也可以经过专网上传给上一级的交管部门，上一级交管部门可实时查看现场图像或者提取存储资料。
形成一个分层级的、分布部署和集中管理的监控体系。
公路智能综合监控系统拓扑结构图
4.2.1系统架构设计
系统架构
整个系统采用三级架构模式，前端、区交通管理分中心、省市级交通管理总中心，每级之间的权限都不相同。
前端主要是智能设备、编码器、报警服务器、网络摄像机等设备，设备的架构模式如上图所示，整个只需要网络的支持。
智能设备主要是负责前端重要路口、收费站、重要路段的一些异常分析，并触发报警和上传信息；
编码器和网络摄像机是负责视频信号的采集、数字编码以及网络输出的使用；
报警服务器主要是用来接收其它报警设备I/O输出信号或智能设备的报警网络信号，实现报警信息处理和转发功能。
区交通管理分中心主要是对其管辖范围内的路段进行监控、设备管理、报警处理等，各区交通管理中心之间相互独立。
省市交通管理总中心是负责其管辖下的各区交通管理中心管理，以及其下的所有设备管理和监控管理。
省市交通管理总中心的权限最大。
4.2.2系统模块描述
（1）管理服务器模块
管理服务模块是系统的核心，是整个系统的主服务器，桥接了其他的各个服务模块。
主要用于管理系统平台所有的设备和与其它的管理服务器进行通讯和同步。
可以实现对远程数字视频设备的机构、人员、设备、任务、报警、日志等的配置、设备巡检和实时访问权限控制等管理。
（2）流媒体转发模块
流媒体服务模块分为实时流媒体服务模块和回放流媒体服务模块。
实时流媒体服务模块用于对本地的实时视频流进行转发。
回放流媒体服务模块用于对本地的回放视频流进行转发。
（3）报警管理模块
通过串口或网络通讯的方式，将分散在各个地方的独立的报警子系统进行联网，报警管理中心可对任何一个子系统进行报警控制，如：
报警布防、撤防、旁路、清除报警、报警输出的打开、关闭等。
当任何一个报警子系统有报警发生时，报警管理中心能快速准确的显示出报警的详细信息，如：
报警地点、名称、类型、子系统号、防区号等，并会自动根据预先设置的报警预案进行联动操作，如：
视频弹出播放、播放指定声音、视频群组播放、视频群组沦陷、联动报警输出、报警布撤防、电视墙切换、联动云台预置位、巡航、发送手机短信、LED屏显示、打印机打印等。
（4）电子地图模块
支持多级多层多文件电子地图，通过电子地图可以直接对监控点进行调看、设置、报警联动操作，让使用者更加形象地感受与应用，可以通过电子地图编辑器编辑生成地图，原始地图可以来源于jpg、bmp、png、gif或wmf矢量地图。
（5）集中存储模块
集中存储服务对于前端没有存储功能、或者不适合在前端进行录像文件存储的情况尤为适用。
也适用于一些重要的录像文件在前端不适合保存的，可以集中存储在后端集中存储主机上。
该功能可以设置集中存储计划，从而在集中存储服务器上实现定时文件存储功能。
（6）数字矩阵模块
通过虚拟数字矩阵实现对电视墙的视频画面切换及云台控制等动作。
网络虚拟数字矩阵和传统模拟矩阵不同，它以视频压缩模块（或视频编码软件）代替模拟矩阵中的视频输入模块，以视频解压缩模块（或视频解码软件）代替模拟矩阵中的视频输出模块，以网络视频服务器代替模拟矩阵主机，以基于TCP/IP协议的IP网代替模拟总线（或模拟视频总线结合IP控制总线），以数字高速处理芯片代替模拟电开关，运用高速处理芯片的运算完成视频从输入到输出的切换，将视频信号传输至电视墙。
（7）WEB功能管理模块
用户可在任何地点通过IE方式接入平台软件进行操作和管理，使用时不需修改IE的安全限制即可正常使用，不受IE参数设置局限，和正常使用客户端软件是一样的，较普通的用控件实现WEB功能的方式更为先进实用。
（8）模拟量采集模块
可对市场主流的模拟量采集设备进行管理，实现对前端的温度、湿度、电压、电流等模拟数据的采集和实时数据值显示，并可通过预设的报警上限和下限值进行自定义的报警处理。
（9）客户端模块
客户端模块是最终呈现在用户面前，供用户操作使用的模块，客户端通过与各个服务组件进行通讯，用于实现电子地图、显示实时视频和回放录像、视频分析参数配置、报警联动管理、控制云台镜头动作、控制报警输入输出等监控操作，以及配置电子地图、外部设备及用户权限等管理功能。
（10）应急预案模块
用户可以预先设置多种应急处理预案，在同一个预案里可以设置一系列要执行的操作。
在必要时，例如有报警信息触发时，就可以直接调用某些预案及时对事件做出反应，采取必要的手段和措施，切实发挥出高速公路监控系统的实用效果。
4.2.3系统功能描述
4.2.3.1系统软件的基本功能
公路智能综合监控平台基于开放式平台，用户界面友好，功能丰富，操作简便，接口灵活，主要包括视频管理、告警管理、设备管理、系统管理和增值功能5大功能模块。
所有功能提供C/S和B/S两种实现方式，用户既可以使用专用的客户端软件实现，也可以通过IE浏览器实现。
（1）视频管理功能
公路智能综合监控平台提供视频的实时浏览、存储、检索、回放。
实时浏览：
同时显示16路视频，提供单画面、4画面、9画面、16画面及全屏显示方式。
提供自动轮巡列表，在用户指定窗口进行切换，设置画面停留时间。
控制管理：
可在本地或通过网络远程控制云台和镜头，包括对云台上、下、左、右和自动旋转等控制；
镜头的缩放、聚焦、光圈调整以及自动巡航等控制，并可对其他可控外部设备进行操作控制。
远程视频传送：
采用“点播”方式，只有中心需要的视频数据才在网络上传送，减少带宽的占用，提供个性化的播放列表，登录时自动播放。
视频存储：
可采用分散存储、集中存储、混合存储的方式，可在远端多业务接入单元端和监控中心流媒体服务器同时存储，提供按时间段、按告警触发、按时间段告警触发等多种存储方式。
抓拍管理：
管理员设定存储图片路径后，使用者可以抓拍实时图片、也可以抓拍回放图片，管理员可自行更改图片的存放路径。
图片可进行打印，作为线索证据，文档素材等资料。
视频文件检索及回放：
多条件组合方式查询。
可按现场监控摄像机名称、日期时间作为条件进行查询，供用户从中选取需要的录像进行回放。
对查询到的录像文件提供完整的回放功能，包括播放及暂停、显示录像时间、抓拍图像、画面全屏等功能。
用户也可以拖动播放滑块，对视频进行手工的快速搜索。
重要的录像资料可以另行分类保存。
导出查询录像：
系统提供导出录像功能，把重要的录像文件，按录像类型、日期时间、摄像机IP、摄像机名称等条件导出来，转储（备份）到硬盘、光盘等储存介质，并可通过专用播放器回放。
（2）告警管理功能
根据告警来源分为移动侦测和外部系统接入。
多达8个可设置区域和敏感度的移动侦测区域，可以分别设置有效时间。
提供短信、告警箱、实时打印等等多种告警提示和告警输出以及灯控等告警联动手段。
告警与视频联动，包括告警时自动切换视频、自动保存视频、自动抓拍。
设置视频与告警量关联，查询该告警时，系统自动查找告警时间段内保存的对应视频文件。
（3）设备管理功能
各监控设备可按名称、IP地址等分组进行管理。
远程管理：
具有对监控前端进行远程配置、远程复位、远程升级以及IP地址更改等功能。
可配置视频图像的对比度、亮度、饱和度、色度、编码帧率、帧数、信号制式和图像格式（QCIF、CIF、DCIF、D1）等参数。
摄像机管理：
可远程调用摄像头菜单，实现对摄像头参数的远程设置。
对于远端多业务接入单元、多媒体交换单元、摄像头以及其他设备的配置、启用/停用、故障进行管理。
提供设备故障和视频丢失告警。
（4）系统管理功能
公路智能综合监控平台用户权限分为3级：
系统管理员、管理人员、值班人员，系统管理员为最高权限。
根据用户对设备的操作权限系统分为5级权限：
无权限、浏览、查询、控制、删除视频记录权限。
日志管理：
系统可以记录用户的操作，形成日志，方便日后查询。
4.2.3.2智能视频功能分析
该方案中的智能视频分析技术，包含以下功能：
（1）车牌识别
车牌识别模块是智能交通最基本的组成构件之一，目前应用已经非常成熟，是高速公路收费系统的一个重要组成部分，识别系统以自动车牌号码识别为基础，可以对通过的车辆进行自动登记、验证、监控、报警。
通过车牌识别系统，高速公路入口收费系统可以在通行卡（票）上保存系统识别车牌号码及车牌图片二值化信息，在高速公路出口利用车牌识别系统对车牌号码或车牌图片二值化信息进行匹配，判断通行卡（票）代表的入口车辆是否为出口车辆，可以有效地发现和避免换卡行为。
同时系统所定位出的车牌图片和识别出的车牌号码成为管理、查询通行车辆的重要途径，可以有效地加强收费管理，限制和发现舞弊行为。
系统采用视频实时触发方式进行检测抓拍，能够自动侦测、准确识别及验证行驶或停泊中车辆的整车车牌号码。
可对已抓拍图像与数据库资料及时进行比对，当发现应拦截车辆时，系统能在本地机和中心机上及时报警。
系统采用先进的模糊图像处理技术，通过程序能很好的实现对于车牌的整体倾斜、车牌的文字倾斜、车牌的污损和模糊等的处理，将人眼都很难辨别的车牌号识别出来。
车牌识别的流程可分为车牌定位、车牌预处理、字符分割和字符识别四个步骤。
（2）事件检测分析
公路用视频监控路段运行，监控人员不可能长时间不间断盯着屏幕监视，如果依赖于回放检索，会导致时间处理滞后。
因而，事件检测分析系统在公路监控系统中得到广泛的应用。
事件检测分析系统在图像覆盖范围内，能够进行各种交通车辆、事故进行自动检测。
系统在每个类型车道（超车道、行车道、紧急行车道、紧急停车带、三角地带）和一般交通状况下能自动检测下列状况：
车辆停驶、车辆减速、车辆超速、车辆低速、车辆逆行、车辆排队长度超过阈值、交通拥堵、行人、车龙、遗撒遗弃物、烟雾和火灾等。
并且提供相应的交通数据实时测量：
流量、速度、占有率、车头间距、队列长度、车辆分型等。
当发生交通车辆事故时系统能够快速自动报警和录像，为道路的交通安全管理和道路运营提供帮助。
而在隧道监控中，事件检测分析系统检测到有烟雾超过警戒报警，系统启动应急预案，指挥通风系统、照明系统和消防系统立刻联动，对监控信息自动采集，通过智能视频分析技术分析、判断并输出结果。
检测流程如下：
与车相关的事件检测：
●遗留物检测：
为防止从车辆上滚落的物品或施工过程中遗留的物件影响道路情况，使用遗留物检测模块，当有遗留物事件发生时通过光标、音频及联动三种报警方式同时报警。
●非法停车检测：
在特定或一段道路上，设定一防区，车辆停留时间超过一定时间或位置时，产生报警。
●车辆拥堵：
监控一些路口或易拥堵的路段，当车辆密度达到某一值时，发生报警。
●车辆逆行：
防止车辆逆向行驶而带来交通堵塞或交通事故，当有车辆逆行时，设备也产生报警。
●抛洒物检测
与路相关的事件检测：
●防护栏、广告牌、标志牌被盗发出报警。
●桥梁坍塌、路面出现较大破损时发出报警。
与人相关的事件检测：
●行人检测：
防止机动车道行人行走，发现目标立即报警。
（3）交通状态检测
当前在一些交通流量很大的高速公路中，尤其在许多大城市的绕城高速公路中，出入口匝道经常发生堵车，如何有效疏导交通是一个亟需解决的问题，视频交通状态检测系统结合交通诱导系统提供了解决办法。
交通状态检测模块通过对道路沿线的监控摄像机传回的视频信号进行分析和处理，自动识别出路段的交通状态（交通状态分为：
畅通、拥挤、堵塞三种状态）；
当检测到道路交通发生拥挤或堵塞时，系统通过语音报读、文字闪烁等方式进行报警，提示交通管理员及时对交通拥堵事件进行交通疏导处理，并可通过对交通拥堵数据的统计分析，为交通管理提供决策依据，把过去的被动式交通管理上升为主动式的交通管理，从而保证道路交通的畅通运行，提高交通管理水平提供有力的技术手段。
同时，与交通诱导等系统进行联动，在事件发生时，通过交通诱导系统发布交通信息，
升级会员 