智能城市道路监控系统设计方案secret.docx

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智能城市道路监控系统设计方案secret

道路监控系统

　　概述

　　交通电视监控系统是公安指挥系统的重要组成部分，提供对现场情况最直观的反映，是实施准确调度的基本保障，重点场所和监测点的前端设备将视频图像以各种方式（光纤、专线等）传送至交通指挥中心，进行信息的存储、处理和发布，使交通指挥管理人员对交通违章、交通堵塞、交通事故及其它突发事件做出及时、准确的判断，并相应调整各项系统控制参数与指挥调度策略，通过对视频图像进行数字化编码与压缩，交通电视监视系统支持局域网乃至广域网内的授权用户终端对数据和图像资源的调用以及对前端设备的实时控制，实现网络用户的监视、切换和控制功能，并提供对地理信息系统（GIS）等相关系统的支持。

　　智能城市道路监控系统设计方案

　　一、概述：

　　近几年来，基础设施投资力度越来越大，道路建设便是其中之一。

由于道路建设期一般较长，其增长速度远远跟不上车辆的急剧增长，使得交通状况日益恶化，这几乎是所有城市的通病。

因而在城市交通管理部门建立功能完善的交通监控系统是改善目前交通现状的有效解决方法。

通过交通监控系统，可以加强交通管理，提高现有道路的通行能力，协调处理突发性交通事件，缓和交通阻塞，从而改善交通状况。

　　功能完善的交通监控系统包括交通信号控制系统、电视监控系统、交通管理信息系统、通信系统及交通诱导系统等。

欲有效管理交通，须利用监控系统对城市的交通信息进行采集、整理与分析，并针对这些资料提出交通控制的策略。

因此，交通信息的采集在交通监控中占有非常重要的地位。

　　改革开放的深入，交通拥挤已经成为限制各行各业发展的主要因素之一。

造成交通拥挤的原因主要为：

路面窄、车辆多、违章行驶及警力不足。

现代化的城市需要现代化的管理手段，城市的繁荣，对城市的综合管理提出了更高的要求。

向科技要警力，用现代科学技术监督、疏导交通以减少违章已成为国内交通管理部门的一个急需解决的课题。

　　在进行该闭路监控（CCTV）系统工程设计的时候，依照客户对道路监控系统的基本要求，本着架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量作为出发点，并依此为客户提供先进、安全、可靠、高效的解决方案。

易于集成、性能可靠、操作简便、技术先进、扩展性强、维护方便是我们的设计思想；为用户着想，使业主的投资更合理是我们的宗旨。

　　二、系统设计

　　系统设计依据

　　本安全防范系统设计完全符合中华人民共和国公安部有关条例和规

范，包括：

　　1安全防范工程程序GA/T75-94

　　2安全防范系统通用图形符号GA/T74-94

　　3安全防范工程费用概预算编制办法GA/70-94

　　4电子设备安装工程费用定额HYD41-01-1999

　　5风险等级和防护级别的规定GA/T38-92

　　6民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-94

　　7防盗报警控制器通用技术条件GB12663-90

　　8民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92

　　9中国电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-82

　　10建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范CECS72.95

　　11系统接地的形式及安全技术要求GB14050-93

　　三.系统需求

　　1.摄像部分

　　摄像部分是电视监控系统的是整个系统的“眼睛”。

它布置在被监视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。

有时，被监视场所面积较大，为了节省摄像机所用的数量、简化传输系统及控制与显示系统，在摄像机上加装电动的（可遥控的）可变焦距（变倍）镜头，使摄像机所能观察的距离更远、更清楚，同时还把摄像机安装在电动云台上，通过控制器的控制，可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的旋转，从而使摄像机能覆盖到的角度、面积更大。

总之，摄像机就象整个系统的眼睛一样，把它监视的内容变为图象信号，传送给控制中心的监视器上。

　　2.传输部分

　　传输部分就是系统图象信号、声音信号、控制信号等的通道。

目前电视监控系统多半采用视频基带传输方式。

如果在摄像机距离控制中心较远的情况下，也有采用射频传输方式或光纤传输方式。

一般酒店要求传输的距离都比较近，可采用基带传输方式，也就是75欧姆的视频同轴电缆。

对图象信号的传输重点要求在图象信号经过传输系统后，不产生明显的噪声、失真（色度信号与亮度信号均不产生明显的失真），保证原始图象信号（从摄像机输出的图象信号）的清晰度和灰度等级没有明显下降等。

　　3.控制部分

　　控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。

控制部分主要由总控制台（有些系统还有副控制台）组成。

总控制台中主要的功能有：

视频信号放大与分配、图象信号的校正与补偿、图象信号的切换、图象信号的记录等；对摄像机、电动变焦镜头、云台等进行遥控，以完成对被监视场所全面、详细的监视或跟踪监视；对系统防区进行布防、撤防等功能。

当前端防区有非法入侵时，报警信号传送到总控制台，可以显示报警防区、联动警号、闪灯、前端灯光、录像机等设备。

　　组装控制台时，遵循的主要原则是这样的：

　　根据系统中摄像机的台数，选择视频切换器的最大输入路数。

视频切换器最大输入路数一般应大于摄像机的台数，以便为今后扩展时留有余地。

根据系统所防范的风险等级及区域中要害地点的数目选择录像机的台数。

需要连续录象的情况下，应选择“数字硬盘录像机”。

　　另外，可根据系统控制的要求，考虑在总控制台之外是否要设分控制台。

　　根据整个系统供电的要求，考虑电源的设定。

　　当系统有多路远距离信号传输时，还应根据远距离信号传送的方式（视频传输、光纤传输、射频平衡式传输等等），考虑在控制台中是否应增设解调装置（对应光纤传输或射频传输）、补偿装置（对应视频传输）、还原装置（对应平衡式视频传输）以及远端切换控制器装置（对应视频传输的远端切换方式）等等。

　　4、显示及记录部分

　　显示及记录部分有几台或多台监视器、数字硬盘录像机等设备组成。

在电视监控系统中，特别是在有多台摄像机组成的电视监控系统中，一般都不是一台监视器对应一台摄像机进行显示，而是通过硬盘录像机把几台摄像机送来的图象信号进行合成同时显示在一台监视器上，也就是在一台较大屏幕的监视器上，把屏幕分成几个面积相等的小画面（四画面、六画面、九画面），每个小画面显示一个摄像机送来的图象，通过数字硬盘录像机进行存储。

　　利用安全防范技术进行安全防范首先对犯罪分子有一种威慑作用，使其不敢轻易作案；其次，一旦出现了入侵、盗窃等犯罪活动，安全防范系统能及时发现、及时报警，电视监控系统能自动记录下犯罪现场以及犯罪分子的犯罪过程，以便及时破案，节省了大量人力、物力。

　　5、电子警察部分

　　城市交通违章抓拍系统是现代城市交通管理的一种重要手段，在城市的交通要道设置该系统，能够有效的减少违章车辆，违章抓拍系统中有两种车辆检测方案的选择：

视频车辆检测和线圈式车辆检测。

　　线圈式车辆检测器检测精度是可以满足客户需求的，但需要切割路面。

　　视频车辆检测的优点在于不用切割路面，但检测精度低。

一般白天的检测精度可以超过50%；而晚上在30%-50%之间。

就我们分析，此类产品在国外广泛成功应用的原因是路况简单，机动车、非机动车、行人混行的情况很少。

　　对比图

　　点击此处查看全部新闻图片

　　使用不同的系统和不同的检测方式抓拍律的差异很大。

　　从取证结果来看，该系统可以提供一张数码相机照片和3张视频图片。

能够包含所有的违章信息—停车线、红绿灯、车牌号码等；3张视频图片和普通视频电子警察提供的全景照片相同，可以反映车辆的违章过程。

　　与数码电子警察相比，优势是可以提供车辆违章过程的信息，减少处罚争议。

（正在拟定中的电子警察行业标准的讨论稿中强制要求电子警察系统提供车辆违章过程信息）

　　与数码电子警察相比，能够提供更清晰的违章照片。

视频电子警察为了获得清晰的车牌照片，需要在每条被监控的车道设置一台摄像头。

由于摄像头的分辨率有限，最高只能提供分辨率为720*576的图片，车牌特写图片一般只包含车尾部分；而数码相机照片的分辨率可以超过400万像素，照片中除了可以包含清晰的车牌还可以看到停车线和红绿灯，信息量远远大于视频照片，且清晰度天壤之别。

能够提高照片的有效率。

视频系统为了获得清晰的车牌照片，必须缩小取景范围，这样将导致对于车速的适应性降低，车辆较快时可能导致无法拍到车牌或拍到的车牌无法辨认。

　　视频＋数码组合式电子警察方案，其技术难点是如何融合两种技术。

由于得到数码相机厂商的支持，掌握了数码相机的底层控制技术，相机的拍照和设置完全由软件控制，这是推出组合系统的前提。

因为一般的数码电子警察系统的拍照是通过对数码相机的快门进行控制的，实际是一种半机械的方式。

基于这种技术是无法将数码相机控制和视频采集有效的融合的。

违章车牌的照片和违章过程的照片是一一对应的，如果不能从底层控制数码相机是无法实现的。

　　以下描述视频＋数码组合式电子警察系统的工作流程：

　　工控机扫描车辆检测器提供的车辆状态信息和红绿灯信号以判断是否有违章现象发生；

　　如果在红灯状态，车辆检测器监测到由车辆进入线圈，工控机将采集第一张违章视频图片；当监测到该车辆离开线圈时，工控机采集第二张违章过程图片并同时通过消息控制数码相机抓拍违章照片，数码相机在存储照片时将是用同样的ID号以便图片关联，该ID号在每次抓拍时产生；

　　如果埋设的是双线圈，在违章车辆离开第二个线圈时，工控机采集第三张违章过程图片；如果是单线圈，可以在第二张违章图片拍完后延时拍第三张违章过程图片。

　　软件界面图

　　2.1系统组成

　　•视频矩阵切换器

　　•控制键盘

　　•前端摄像机

　　•数字硬盘录像机

　　•21”彩色监视器

　　•车辆违章抓拍系统

　　•视频光端机

第三代全数字化视频监控系统属于集中式存储模式，数据量很大，用于管理存储的服务器也较多，需要专业的存储系统来完成监控录像的存储。

随着城市经济的快速发展，伴随而来的是车辆的急剧增加。

虽然道路基础设施得到了很大改善，但是交通拥挤的状况日趋严重。

全数字化道路视频监控存储解决方案

第三代全数字化视频监控系统属于集中式存储模式，数据量很大，用于管理存储的服务器也较多，需要专业的存储系统来完成监控录像的存储。

随着城市经济的快速发展，伴随而来的是车辆的急剧增加。

虽然道路基础设施得到了很大改善，但是交通拥挤的状况日趋严重。

为改善上述局面，各城市正在逐步推广实施各重要交通道口区域实时交通状况图像监控系统计划，即在城市各重要交通道口区域安装一套智能型交通监控系统，通过图像传输通道将各路面交通情况实时上传到道路监控指挥中心，中心值班人员可以据此及时了解各区域路面状况，以便调整各路口车辆数量，确保交通通畅，监控路面车辆违章情况，及时发现并安排处理道路交通事等。

无论是闯红灯，还是逆向行驶，只要机动车在通过市区主要路口时违反《中华人民共和国道路交通安全法》，都会被电子警察和摄像监控设备记录下来，违法车辆的信息在公安交通指挥控制中心被及时打印。

利用高科技投入管理交通，提高了工作效率，也方便了驾驶员。

需求分析

目前，比较成熟的城市道路监控系统解决方案基本上可分为三种模式，即基于传统的模拟监控模式的城市道路监控系统、以硬盘录像机（DVR）为核心的第二代准数字化视频监控模式的城市道路监控系统、以网络视频服务器为核心的第三代全数字化远程视频集中监控模式的城市道路监控系统。

第一种情况属于传统的模拟监控，采用录像带进行存储，现在正处于淘汰之中，暂不分析。

第二代准数字化城市监控系统主要以数字硬盘录像机为核心，数字硬盘录像机放置在道路监控前端，与摄像机相连，对视频源信号进行模拟/数字转化压缩后，把录像存储在本地，并可通过城市里的各种网络通道上传到监控中心。

由于道路和交通路口的监控点不是很多，通过硬盘录像机可以满足基本的录像存储问题，特别重要的录像或要长期保留的录像可以通过网络上传到交通指挥中心的专业存储设备上进行保存。

如果把数字硬盘录像机放在各交通支队的分控中心机房，通过光纤与前端摄像头相连，此时，分控中心接入的视频信号路数可能比较多，数据量比较大，可以考虑使用专业的磁盘阵列来实现大容量存储。

本文重点讨论第三代全数字化视频监控系统的监控录像和照片存储问题。

第三代数字监控系统基本上可分为道路监控前端、传输网络及端口设备、

道路监控指挥中心三部分。

道路监控前端部分设备主要包括摄像机及配套云台、护罩、解码器、雨刷、支架和网络视频服务器（也有人把视频服务器放置在指挥中心）。

其中，网络视频服务器作为前端核心设备，通过BNC端口连接摄像机，RS232端口连接解码器或报警探头，RJ45端口连接网络端口设备，用来采集道路现场的视频图像，经压缩编码后再上传到道路监控指挥中心。

在传输网络方面，可以根据系统对网络的带宽要求、系统周边的网络条件，以及经济性考虑，配置最合适的网络路由。

道路监控指挥中心作为整个道路监控系统的“大脑”，通过网络连接各道路监控前端，完成所辖道路监控点监控图像的实时显示、控制、存储、管理等功能。

其硬件系统主要由监控主机、显示设备、存储设备、打印设备等组成。

解决方案

一般来说，城市道路交通监控的监控点非常多，需要存储的数据有监控录像、违章照片，还有道路监控指挥中心的管理系统数据。

在指挥中心的存储管理服务器，根据硬件配置的高低可以接受100~150个视频流，所以指挥中心配置多台存储管理服务器。

如果采用DAS（直连式）架构，磁盘阵列的空间利用率会比较低，而且存储系统的升级扩容性相对较差，所以建议用户采用SAN架构，具体情况见拓扑结构图。

方案特点

本方案主要通过使用专业的存储系统，解决了道路交通监控系统的大容量存储问题、监控录像和照片的数据安全问题、存储系统的扩容等问题，而且还能针对不同监控点的数据安全级别要求，定制不同等级的安全存储空间，从而节约了存储空间。

1.大容量存储，扩容方便

如果使用数字硬盘录像机和服务器来存储监控录像，最多可提供不到10TB的存储空间。

特别是硬盘录像机和服务器内安装的硬盘超过一定数量后，由于散热的因素，整个设备会变得不太稳定。

使用专业的存储设备DC-4000磁盘阵列，单套设备不仅可以提供多达50TB的存储空间，整个SAN系统还可以提供几百甚至上千TB的存储空间。

2.实现安全存储

专业的存储设备能够对监控录像提供更高级别的安全保护，例如RAID6可以做到损坏两块硬盘而数据不丢，系统还能正常使用。

Roaming功能可以把硬盘从发生故障的设备中拔出，插入到同系列的设备上，但不会丢失硬盘上的数据。

另外，独特的散热设计可以保证系统在各种环境下安全运行。

3.针对不同的录像采取不同的存储模式

整个道路监控指挥系统会产生5种数据。

第一种是拍摄的违章照片。

这种照片的重要性较高，需要保存1年以上。

针对这种数据存储的需要，应采

用RAID6进行保护，即使损坏了两块硬盘，上面存放的数据也不会丢失，系统还能正常使用。

第二种是重要街道路口的录像。

这种监控录像的重要性非常高，数据量较大，建议采用RAID6对监控录像进行保护。

第三种是路段监控点录像。

这种监控点的录像重要性一般，建议采用RAID5进行数据保护，这样即使系统损坏了一块硬盘，上面存放的录像也不会丢失，系统还能正常使用。

对于第四种录像，由于录像的重要性不高，没有必要采取保护措施，建议采用RAID0格式，既提高了录像存储的速度，同时又节约了存储空间。

第五种是道路监控指挥系统的数据库数据。

它属于数据块数据和非再生数据，所以建议对存储空间采用RAID6进行保护，同时所存储的卷Stripe（条带化）参数要尽量小一些。

这样不仅可以提高存储的性能，而且存储空间的利用率也会更高。

这种能够根据不同的应用需求提供针对性的存储模式，是传统的监控存储设备无法实现的。

存储设备选型注意事项

由于监控领域的系统集成商没有专业的存储工程师，对存储行业也不是很了解，所以建议系统集成商在选择存储设备的时候注意以下几点。

1.设备的管理和维护要非常简单

选择具有嵌入式Web管理功能的设备，不需要在管理终端上安装软件，就可以随时随地进行设备的安装调试，维护起来非常简单。

ERASTOR所有的设备都不需要专业的存储工程师去安装调试，在ERASTOR工程师的电话支持下，5分钟就可以教会系统集成商的工程师或者用户如何安装调试自己的设备。

2.选择质量稳定的设备

存储系统的稳定可靠是压倒一切的，特别是系统集成商和用户都没有专业存储硬件工程师的情况下，设备的安全稳定更为重要。

如果产品不稳定，经常发生一些小问题，那么维护的成本将非常高。

所谓的Cable-less架构就是整个设备里面没有一根线缆，控制器、电源、风扇、背板、硬盘之间的连接全部都是电路板。

因为磁盘阵列中的硬盘数量较多，产生的热量很多，而且传输的信号是高频信号，时间一长，线缆两头的合金金属片会因为氧化产生较大的信号衰减，导致系统不稳定。

存储产品的稳定性和生产工艺有着非常大的关系。

生产工艺可以从电路板的印刷整齐情况、各个部件之间衔接的空间误差大小情况等看出工艺的好坏。

例如，硬盘托架和插槽之间衔接松紧程度和硬盘的使用寿命有非常大的关系。

因为硬盘中的磁碟在高速转动，如果衔接不紧就容易使硬盘产生振动，从而大大降低硬盘的使用寿命。

另外，如果背板工艺差意味着电压和电流波动会比较大，也会使硬盘的使用寿命大打折扣，系统也会经常出现故障。

3.选择智能化程度较高的设备

什么是Roaming功能呢？

举例说，我有2TB的数据存在5块500GB硬盘作为一组的RAID上，如果设备出现问题时，可以把这5块硬盘拔出来，插入到同一系列的任何一台设备上，照样可以读写这些数据。

这种功能最大限度地保护了用户的数据安全，对于那种购买多台同一品牌设备的用户尤为实用。

虚拟卷技术原本是使用在高端存储产品上的一种技术。

由于虚拟卷技术的实用性、灵活性，更能满足客户多种应用需求的存储，因此被越来越多地应用在中低端存储产品上。

如果客户有3种以上的数据，需要不同的安全保护级别，而且单位数据的大小、传输速度也不一样，这时普通的磁盘阵列很难满足用户的存储需求，而采用虚拟卷技术的阵列就可以满足应用需求。

监控系统可分为：

监控前端（卡口/路口）、传输通道、监控中心（交警队）、网上浏览（公安局）等四个部分，如图所示:

城市监控配置示意图

系统说明：

●城市监控一般采用MPEG-II视频编解码方式，考虑带宽、资金投入等因素亦可采用MPEG-I、MPEG-IV、H.264编解码器方式。

●专线视频解码码器VS2008E200B具有以太复合接口，在卡口监控点采用E1（2M口）接入，速率可调。

●网络视频编解码器VS2008N200A/B可利用电信或网通公司组建的城域网，宽带以太网络传输方式，RJ45接口。

●视频编码器VS2008E/N200A具有四路视频接口，可实现单画面轮巡/四画面/画中画等功能。

●提供反向透明串口，控制摄像机云台解码器。

中心设备描述：

●视频解码器（VS2008E/N200B）输出视频到电视墙及DVR录像机，同时可将视频码流转发到以太网，供上级监控中心浏览。

VS2008E200B的转发功能可避免视频的二次编解码过程。

●公安局、交警队的领导使用IE浏览器直接通过局域网就可以看到各路口情况。

系统特点：

●采用性价比高的嵌入式设备，极其稳定可靠。

●单路视频较普通插卡式远程传输效果大大提高，满足交警用户要求。

●以太网络方式下的视频还原更佳，达到DVD效果。

●在有限的线路条件下实现视频、语音、数据的可靠传输，各系统功能间不产生冲突。

●视频联网功能强大，有丰富的软件支持

二：

智能交通监控

面临日益严重的交通问题，世界发达国家于上世纪60年代开始研究并提出了智能交通系统（ITS）（英文IntelligentTransportSystems）概念，进入90年代以后ITS却突然以惊人的速度发展，许多发达国家争先恐后地投以巨资进行ITS的研究与开发。

ITS是交通、计算机、信息、通信和系统科学与工程的有效结合，最大限度缓解交通拥堵状况。

城市道路监控作为智能交通领域一个重要部分，同时城市道路监控一直也是安防监控领域主要应用方面。

随着计算机技术、通讯技术、信息技术的飞速发展，安防监控所涵盖的范围越来越大，并且与很多新技术密集型领域如IT、ITS等相互渗透扩展。

    城市道路监控主要有两部分，一是传统意义上的安防监控，二是交通监控。

交通监控通常由交通信息统计系统和电子警察处罚系统组成，它是智能交通ITS技术和监控技术相结合，是一种全新的技术形式。

    交通信息统计系统可以对一个大范围内的公路路况信息进行及时、准确地采集和统计，信息包括“道路占有率、车流密度、车队长度、流通量、平均速度等，能为道路疏导提供有力的理论依据，可以配合广播等传媒实现交通诱导功能。

    电子警察执法处罚系统具有高技术含量，可以对“超速、逆行、闯红灯、禁停、压黄线、抢占公交车道等一系列违章现象进行准确、稳定、自动、全天候的监控、执法和处罚。

电子警察的出现可以大大缓解因违章行为导致交通事故增加与警力少和警务人员劳动强度大的矛盾，有效抑制的由于人为违章引起的交通事故。

    智能交通把交通信息统计系统和电子警察执法处罚系统引入到城市道路监控中，实现了城市道路的点面结合式监控，提高了城市整体安全防范水平，缓解了日益严重的交通压力，加强了驾驶员遵守交通法规的意识，降低了恶性事件发生率。

下面主要介绍交通监控的几个系统及应用：

纯粹引用别人的答案

     一、电子警察执法处罚系统

     1、机动车闯红灯违章视频监测系统

    机动车闯红灯违章行为，经常引发严重的交通事故。

机动车闯红灯违章视频监测系统安装于交通路口，全天候对闯红灯的违章机动车辆进行监测，不仅能对违章车辆拍照，还能够实时对违章车辆的牌照和违章轨迹进行自动判断识别。

公安交通管理部门以抓拍的违章照片、视频录像为依据对违章者进行处罚教育，从而大大提高机动车驾驶员的自觉性，增强交通安全意识，减少因闯红灯违章行为而造成的事故、堵塞和交通混乱，加快车辆在交通路口行驶速度，保证道路畅通。

    该系统是一个基于网络的分布式系统，系统分为前端视频检测与抓拍系统、路口局部数据。

图1闯红灯软件运行界面

   交通信号控制系统输出路口红绿灯信号，确定放行车道和禁行车道。

禁行车道通过视频车辆检测单元，车辆检测单元检测到有车辆通过禁行车道时，通过主控机控制闯红灯违章抓拍单元拍摄违章车辆号牌图片和该方向的全景图片，为确保所拍照片能

够作为民警执法依据，系统抓拍两幅连续全景图片，以反映车辆运行轨迹，所有处理结果都存储于主控机（工控机）的存储单元中，同时系统具有硬盘录像功能，可以将违章事件的视频数据纪录在硬盘上。

存储信息可通过通信子系统由人工控制下载给笔记本计算机，或自动通过光纤、无线等传输方式传给中心端数据管理子系统。

这样对于违章闯红灯行为既有违章抓拍图片，又有视频图像，避免了违章处罚引发的争议，同时对于一些交通事故引发原因、责任判定提供了有力的证据。

图2闯红灯违章监测示意图

2、机动车超速检测系统

    随着国民经济的迅猛发展，我国高速公路、城市快速路上行驶的车辆越来越多、速度也越来越快，与车辆交通有关的案件也呈不断上升势头，交通肈事逃逸等案件时有发生。

如何运用科学的手段帮助公安部门有效控制高速公路上超速违章现象、抓捕逃逸车辆，已成为公安交通部门亟待解决的问题。

    基于这种情况，开发了机动车超速检测系统。

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