公交專用道違法抓拍系統在城市公交系統中的應用

　　文/世紀恒深

　　在發達國家，隨著環保意識的提升，提倡公共交通與抑制私家車出行已經形成了社會共識。近年來，隨著我國車輛保有量的快速增長，大中型城市的交通擁堵問題越來越嚴重，許多城市提出公交優先的交通戰略，即通過引導公眾優先選用公共交通與適度抑制私家車的發展速度等策略，來保障市民的順暢出行。

　　一、系統需求分析

　　現在我國很多城市已經開通公交專用道，使用了隔離欄、高架路等措施，甚至有地城市連紅綠燈都設置了公交優先放行權。對于無法實現隔離、高架的部分路段，只能通過劃線來"隔離"公交專用道。由于少部分車主法律意識淡薄，經常擠占、堵塞公交專用車道，使得公交車輛無法準點行駛、靠站，甚至引起交通事故。為確保公交出行的安全、快速、準點，糾正及有效制止占用公交專用道違法行為。很多城市開始對公交專用道監控執法，對駛入公交專用道的社會車輛進行處罰，人工巡邏檢查、固定監控抓拍、自動抓拍、車載自動抓拍等都已經開始實施，其中車載占道自動抓拍系統越來越受到交警、公交等管理部門的重視。

　　車載占道自動抓拍系統的形式各種各樣，這里僅以廈門交警系統正在使用的車載占道自動抓拍系統為例，分析其工作原理、應用方式及應用范圍等，為擁有公交專用道或準備劃公交專用道的城市提供管理專用道的技術支持，給正考慮使用此類系統的單位提供技術參考，以提高公交專用道的管理水平。

　　圖1公交專用道違法抓拍系統組成示意圖

　　二、系統構成

　　系統由前端車載子系統（車載占道抓拍機）、3G網絡傳輸系統、中心接收處理系統、中心審核處罰系統等組成（如圖1所示）。前端車載子系統負責車輛識別、抓拍、車牌識別、圖片數據上傳；3G網絡實現數據傳輸；中心接收處理系統進行圖片處理，字符疊加，存儲入庫、數據查詢等；中心審核處罰系統進行處罰審核、打印、發布、網絡查詢等。

　　1、前端車載子系統

　　前端抓拍系統是完整的抓拍系統的核心部分，主要由高分辨率智能相機、嵌入式處理電路、GPS定位模塊、無線傳輸模塊、電源轉換模塊、自動開關機模塊組成（如圖2、所示）。

　　圖2功能模塊原理示意圖

　　圖3前端抓拍子設備連接示意圖

　　主機根據設置好的路段和時間段進行工作，當車輛進入符合條件的區域后，安裝在駕駛室前上方的高清攝像機將視頻流傳輸給嵌入式核心處理器模塊，處理器通過高速運算，對視頻信息進行分析處理，當判斷前方劃定的檢測區內有符合車輛特征的情景出現時，進行抓拍掃描，并進行多視角車牌識別，正確識別車牌后，還要和保存的白名單進行比較，不在屬于允許使用專用道的車輛類型之內的，則視為違法占道，通過3G網絡將違章圖片連同違章信息一起傳輸到交警違章處罰網絡平臺，進行違章處罰。

　　（1）設備安裝連接

　　由于抓拍主機系統設備是安裝在顛簸的公交車上，乘車人員密集擁擠，打掃衛生人員、車輛保養人員經常要打掃衛生和對車輛進行常規保養和維修，如果安置不當，很容易損毀設備。產品的設計必須本著堅固、安全、通用性強，抗劇變能力強等因素。

　　廈門交警使用的抓拍系統前端結構比較實用：攝像機以及防護罩直接安裝在公交車前方頂棚上，主機安裝在頂棚內，并通過單根網線實現供電、傳輸數據，3G天線和GPS天線直接在頂棚內無金屬屏蔽區內，可以有效避免因司機、乘客、打掃衛生人員、車輛保養人員的損毀；且所有部件以及主機電源供電都通過航空接頭等連接，便于安裝和維修更換。

　　（2）主要技術參數：

　　·攝像機：1200X1600像素；

　　·鏡頭焦距：25mm；

　　·公交行車速度：5~80KM；

　　·抓拍區域：10米~30米；

　　·抓拍速度差：小于30KM；

　　·GPS精度10米±3米

　　·無線傳輸速率：30KBPS

　　·供電電壓：DC24V±6V；

　　·總功耗：25W；

　　·工作溫度：-20~70℃；

　　·工作濕度：5%~90%；

　　·主機尺寸：250X180X70mm，

　　·主機重量：1.8KG

　　（3）主要功能特點

　　1）具有高效的社會車輛占用公交專用道的自動抓拍功能。有些公交專用道抓拍采用駕乘人員手動對違法車輛進行抓拍的方式，這種方式受不確定及人為因素的影響，抓拍效率低下，同時會影響駕駛安全。該系統采取高清視頻檢測判別與車牌識別相結合的辦法，在一定距離內，能夠自動準確判斷進入專用車道的車輛是否是合法的公交車輛、特別允許車輛，一旦確認進入專用車道的車輛是違法的，便自動啟動抓拍功能，違法車輛的圖片證據抓拍、傳送、入庫、短信告知均自動完成，避免了人工手動抓拍的不確定性和人為因素的影響。形成全天候的、自動的高效抓拍監控網。

　　2）具有準確的車牌自動識別功能。本系統的車牌識別技術采用多參數驗證方式，對抓拍到的高清圖片進行自動車牌識別，車牌識別準確率極高，避免了車牌識別不準確造成的錯識、錯配等問題，大大提高了自動處理的效率，減少了后期人工處理工作量大的問題。系統還通過反復算法校驗，確保不會誤抓拍、錯拍車牌。

　　3）實時占道檢測，確保不漏拍。主機以每秒10到15幀的速度高速檢測劃定的前方道路檢測區域，一旦獲取符合車型特征的場景出現，立刻連續采集圖像進行車牌識別，因而捕捉間隔短，不會漏拍。

　　4）具有監控路段自動識別功能。由于公交車輛處在運動中，位置隨時在變化，專用道監控抓拍路段也隨之變化，而確定識別監控路段對于違法抓拍處罰證據一個重要條件。系統能夠根據自帶GPS信息，通過設定需要監控和不需要監控的路段，自動判斷需要監控的路段，啟動或關閉抓拍功能。同時，系統可定時傳回的GPS狀態信息，為交警判斷道路的交通狀況提供參考依據。

　　5）具有多時間段啟動、停止抓拍的功能。很多城市的公交專用道是和社會車輛公用的，只在特定的時間段如高峰期作為專用道，平峰期包括夜晚根本不需要監控，自由開放給社會車輛使用，因此，這項功能對大多數城市有重要意義。

　　6）具有高效的3G無線自動傳輸功能。本系統采用先進的3G無線傳輸技術，提高了信息傳輸速度。在軟件處理上采取了斷點續傳和圖片緩存技術措施，能夠確保抓拍到的違法車輛圖片數據在3G信號不好的情況下，先緩存在抓拍前端，一旦信號恢復良好，原先抓拍的數據就會準確無誤地傳輸到指定的服務器處理。

　　7）自動過濾無效記錄功能。主機上設有白名單功能，對允許使用專用道的車輛，一旦抓拍到便會自動刪除記錄。另外，對于車牌模糊無法滿足圖像取證規范的也會自動過濾刪除。

　　8）自動疊加相關信息，具有防篡改功能。主機會在抓拍到違章圖片后，根據設置好的格式自動疊加抓拍的時間、地點、經緯度、違法類型、取證設備的編號、安裝車輛的車牌號碼、防偽水印等信息，使設備獲取的證據符合公安部圖像取證的規范。

　　9）即時告知與自動導入功能。一旦違法圖片上傳到中心，后臺軟件會根據車牌號碼等信息自動調取車輛數據庫的車主手機號碼及時發送告知信息，同時將圖片自動導入交警違章處罰庫。

　　10）自動遠程升級主機軟件功能。主機安裝在公交車的隱蔽部位，拆裝不便，為了便于及時升級更新主機軟件，主機設置了自動遠程無線升級功能，方便快捷。

　　2、3G網絡傳輸子系統

　　3G網絡一般使用當地的電信3G數據服務網絡，因為電信的信號覆蓋相對比較均衡，尤其是一些跨區段、途徑偏僻的區域，使用電信網絡比較有優勢，產品默認使用電信3G系統，也可定制使用其他3G數據服務。

　　3、中心接收處理子系統

　　中心接收處理子系統圖片處理，字符疊加，存儲入庫、數據查詢等功能，圖片處理包括使圖片大小、格式、數量符合公安部的有關規定；字符疊加需要疊加違章時間、地點、違章類型、車牌號碼、車載設備代號、水印等信息；存儲入庫管理支持海量入庫；查詢支持車牌查詢、時間查詢、路段查詢、模糊查詢等多條件查詢等。

　　4、違章處罰子系統

　　中心審核處罰子系統進行處罰審核、打印、短信發布、網絡查詢等功能。

　　三、各類車載占道抓拍設備應用中應注意的問題

　　1、由于公交車常常是頻繁、大電流、滿負荷啟動和斷電的，車載設備的電源管理就非常重要，解決大的頻繁的電火花、深電壓波幅、設備頻繁斷上電對設備及系統的影響尤為重要，交管部門選用其他廠家的設備時對這一點尤其要重視。

　　2、車載設備主機一般裝在隱秘的地方，便于拆裝與維修很重要。

　　3、車載設備應盡量安裝在不受人為干擾、破壞的地方。

　　如不負責任的司機、擁擠的乘客都有可能影響甚至破壞其附近設備的可靠運行。

　　4、車載設備主機軟件升級應能通過遠程無線實現，避免頻繁上車拆裝設備。

　　5、盡量選擇有路段識別和時段劃分抓拍功能的設備，以免道路狀況改變后，設備無法適用。

　　6、有些廠商的設備車牌識別是放在中心處理的，很不科學。車牌識別應盡量選擇在前端實現，避免大量無效圖片被傳輸到中心，增加無謂的3G流量和費用，也降低了數據中心處理的效率

　　四、小結

　　目前，該系統已經在廈門部分公交車輛上線運行，該系統采用了多項具有自主知識產權的先進技術，擁有專利技術，取證符合國家違法占用公交專用道處罰規范，在國內屬于領先水平。系統突出了科技創新與實戰實用的特點，為交通管理部門有效解決了私家車違法占用公交專用道的取證難問題，是國內智能交通管理領域的一項科技創新。

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