電子警察系統為何要架設北斗時鐘服務器（衛星同步時鐘）？
電子警察系統為何要架設北斗時鐘服務器（衛星同步時鐘）？
京準電子科技官微——ahjzsz
一．概 述
十七大把構建社會主義和諧社會擺在更加突出的地位，要構建和諧社會，城市公共交通安全是重中之重，城市公共交通安全是城市經濟與社會發展的最根本保障，
城市道路交通安全是城市公共交通安全的重要分支，隨著機動車輛大規模普及應用，各種與機動車有關的違法事件開始滋生蔓延，以此衍生的道路交通安全問題日益成 為社會經濟發展中的一個重要制約因素，收集、統計和分析道路交通事故，發現大部分交通事故都是因為機動車違章行駛而引起，尤以在交叉路口或路段上機動車闖 紅燈造成的事故所占比例最大，建設闖紅燈自動記錄系統（俗稱電子警察），對機動車闖紅燈行為進行不間斷自動檢測和記錄，通過立法對機動車闖紅燈行為進行處 罰，是遏制機動車闖紅燈行為的重要手段，進而改善城市道路交通環境，提升公眾出行安全系數，
先進性
高清電子警察前端系統采用高清一體化攝像機替代模擬攝像機+工控機模式，是系統先進性最重要的體現，200萬像素高清畫質同時覆寫2個車道，車輛車牌號碼、停止線和紅燈狀態同時反映在一張照片中，將3張反映闖紅燈程序的連續照片合為1張，是我司高清電子警察先進性的突出特點，
實用性
高清電子警察前端系統符合GA/T 496-2009公安部最新標準，能為交警用戶準確捕獲、抓拍、記錄闖紅燈行為，將3張200萬像素的高清照片和1段高清視頻相結合，為非現場處罰系統提供準確、清晰的證據，是本系統實用性的重要體現，
可靠性
高清電子警察前端系統廣泛采用嵌入式技術，擯棄了工控機模式，無論是前端設備使用壽命，還是抗惡劣環境等方面，可靠性都得到質的飛躍，符合室外電子產品設計的發展方向，
經濟性
高清電子警察前端系統可靠性得到提升，因此系統的維護成本顯著下降，采用嵌入式一體化高清攝像機取代數碼相機，LED低功耗補光燈取代閃光燈，設備使用壽命明顯變長，產品更換周期明顯縮短，系統經濟性顯著提高，
安全性
高清電子警察前端系統采集的資料經過加密傳輸，保障了系統資料的安全性，通過水印技術實作資料防篡改功能，確保資料作為證據的可信性，
易維護性
高清電子警察前端系統所包含的設備數量少，一體化高清攝像機接受軟體平臺的集中管理，可實作遠程升級、維護和自動校時，
二． 高清電子警察優勢
2.1 單張高清照片包含闖紅燈行為三要素
標清電子警察需要兩張照片，一張為全景照片（記錄闖紅燈程序，看不清車牌），一張為特寫照片（僅能看清車牌），違法證據需要連續2-3張全景照片和1張特寫照片組成，全景和特寫照片解析度僅為768*576，清晰度約為400-600線；高清電子警察拍攝2-3張連續的高清照片，每張照片均同時包括號牌號碼、停止線和紅燈信號三要素，單張照片解析度達到1600*1200，清晰度超過960線，提高違法取證防抵賴性，更有利于違法取證，如下圖所示：
2.2 單像機同時輸出高清照片和高清視頻
標清電子警察需要一只全景像機輸出動態視頻來記錄機動車闖紅燈程序，海康威視高清網路攝像機除了能輸出高清照片，還能同時輸出一段高清視頻（解析度**），記錄機動車闖紅燈程序，一方面增強違法照片的說服力，另一方面減少攝像機數量，降低故障點數量，
2.3 閃光燈硬體同步曝光
傳統標清電子警察系統攝像機不具備閃光燈同步介面，由第三方外部電路+軟體控制來實作攝像機與閃光燈的同步，同步效果不理想，受限度大，高清電子警察系統采用CCD電子快門直接控制閃光燈硬體同步曝光，可達到嚴格同步，
2.4 前端照片合成疊加預處理
按GA/T 496-2009 4.3.2節要求，一次闖紅燈行為所產生的3張照片記錄要求合成為1張圖片，海康威視電子警察業務處理機將完成這該功能，將高清網路攝像機抓拍的3張200萬像素高清照片合成處理為1張圖片，并完成時間、地點、方向和車道等資訊疊加，圖片合成后，不出現原始圖片遺漏、錯位等問題，現場合成示意圖如下所示：
2.5 全嵌入式工業設計
高清網路攝像機、車輛檢測器、信號燈檢測器和電子警察業務處理機全部采用嵌入式工業級設計，適宜于路口惡劣作業環境，
采用ARM+DPS硬體架構，無風扇、低功耗設計，作業系統選用嵌入式Linux，尤其是電子警察業務處理取代傳統工控機插影像采集卡方式，它解決了工控機易死機，抗病毒能力差，功耗高，高溫運行不穩定等關鍵問題，
工業設計，金屬機身，散熱良好，確保在炎熱夏季依然能正常作業，
設計時每款前端產品均具有看門狗功能，設備運行中自檢發現例外，將自動重啟，使設備恢復到正常作業狀態，無需人工干預，
2.6 多級快取手段確保資料不丟失
電子警察業務處理機和高清網路攝像機均支持SD卡，當前端與中心之間網路故障時，資料優先快取在業務處理機的SD卡內，待故障恢復后，資料再補傳到中心；若電子警察業務處理機故障，則資料快取在高清網路攝像機的SD卡內，待故障恢復后，資料再補傳到電子警察業務處理機，進行相關圖片預處理，
不采用硬碟作為前端存盤介質，硬碟在高溫環境下作業極不穩定，所造成麻煩將產生很大維護費用，
2.7 多種傳輸途徑確保資料傳輸可靠性
電子警察業務處理機可選配CDMA或3G通信模塊，當有線網路發生故障時，可通過CDMA或3G來完成資料傳輸，移動通信作為有線傳輸的冗余手段，提升系統傳輸可靠性，有線網路正常時，關閉移動通信功能，節約通信資費，
通過水印技術來驗證照片在傳輸程序中是否被篡改，確保違法證據的合法性，
三．系統總體設計
3.1 系統組成結構圖
如右圖所示，高清電子警察系統總體結構包括3部分：前端路口、傳輸通道和后臺處理系統，
路口單元
每方向一套電子警察業務處理系統，包含：1只200萬像素高清攝像機、1臺車輛檢測器、1臺信號燈檢測器、1臺電子警察業務處理機、1臺網路交換機、1個室外電子警察專用機柜，及其它配套輔材，若該方向有3-4個車道，則按照2只200萬像素高清攝像機，
多個方向的電子警察業務處理系統通過路口局域網互聯至一個總出口（如上圖路口示意部分左上角），安裝1臺光纖收發器，通過獨立光纖匯聚到監控中心，
傳輸通道
所有路口的電子警察系統全部采用獨立光纖進行資料傳輸，同時，也可選配CDMA、3G等無線傳輸方式為光纖傳輸提供冗余通信線路，
監控中心
監控中心部署電子警察軟體平臺（含服務器）、操作終端、列印機等，軟體平臺集中管理全網電子警察前端設備，操作終端用于違法人工處理，列印機用于列印違法罰單，
3.2 邏輯功能分布圖
路口單元
路口單元完成闖紅燈行為的檢測并及時抓拍，對獲取的資訊進行預處理，分為影像采集單元和前端處理單元兩大部分，
影像采集單元
圖片抓拍：利用一體化高清網路攝像機連續抓拍三張闖紅燈高清圖片組成一份違法記錄，抓拍間隔精確到0.1秒，每張圖片（解析度1600×1200）均包含清晰可辨的車輛資訊、車牌資訊、車輛行駛行為和紅綠燈信號狀態，
脈沖閃光燈同步：
視頻捕獲：利用一體化高清網路攝像機拍攝闖紅燈程序的動態視頻，視頻清晰度滿足人工對車輛顏色、型別的認定，能完整呈現機動車闖紅燈整個程序的運動軌跡，用于判斷違法型別，
資料快取：借助網路將抓拍的圖片和捕獲的視頻發送給前端處理單元，可安裝高速SD卡，在網路通信故障時快取高清圖片和動態視頻，選配8GB容量SD卡，可快取約4萬張違法照片，合1萬份違法記錄，
前端處理單元
車輛檢測、車輛測速：利用車檢器實時檢測過往車輛，車輛捕獲率大于99%，包括車輛通行、車速、是否逆行等，并將檢測結果發送給業務處理機，支持雙線圈檢測技術，根據車輛壓過線圈的順序來判斷車輛逆行，逆行檢測率大于99%，根據車輛壓過線圈的時間差來計算車輛平均時速，測速精度為±1%，
信號燈檢測：利用信號燈檢測器實時檢測紅燈信號，將紅燈維持狀態、紅燈切換至綠燈脈沖信號、綠燈切換至紅燈脈沖信號，發送給業務處理機，單臺交通信號燈檢測器支持3路或6路信號檢測路數，將模擬輸入的220V電平信號轉換為數字信號，保證采樣信號周期的完整度和匹配度，支持多相位紅燈信號接入與處理，
抓拍觸發：業務處理機接收來自車檢器和信號燈檢測器的信號，在紅燈狀態同時檢測到車輛，即證明闖紅燈行為，業務處理機將給一體化高清網路攝像機1個抓拍觸發信號，
資料預處理：業務處理機接收來自一體化高清網路攝像機抓拍的3張照片和1段視頻，業務處理機按照國家標準將3張照片合成一張照片，并將時間、地點、方向、車道等資訊疊加至圖片上，
資料存盤：業務處理機將處理完畢的資料上傳至后臺處理單元，業務處理機可安裝高速SD卡，在網路通信故障時快取資料，網路恢復以后，資料自動接續上傳，
傳輸網路
傳輸網路負責將路口單元預處理后的資料傳輸至后臺處理單元，可以是有線傳輸方式（比如：獨立光纖、運營商專網專線等），也可以是無線傳輸方式（比如：CDMA 1X或3G），
后臺處理單元
后臺處理單元主要完成以下功能：
資料通信、資料處理和資料存盤：從前端業務處理機獲取圖片和資料，將圖片保存在磁盤陣列中，將資料保存在資料庫服務器中，
車牌識別、資料介面和列印罰單：對每一張違法圖片進行車牌識別，識別結果由人工復核，確定為違法行為后，資訊送至非現場處罰系統并列印生成罰單，
Web查詢、資訊發布：利用應用服務器為公安內部作業人員或駕駛人員提供Web查詢服務，并支持將違法車輛記錄資訊發布到網站上，包括按車型、號牌、車速、日期、時間等引數進行檢索，
狀態監控：中心平臺能自動監測前端設備運行狀態，并以圖形化方式直觀展示設備當前作業狀態，對例外現象進行報警，
車流量統計：中心平臺提供車流量統計功能，以柱狀圖方式顯示所查車道在指定時間段內通行車輛流量，支持資料匯出Excel或列印，
網路校時：中心平臺能對系統中服務器和前端卡口設備進行集中校時，包括手動校時和定時自動校時，
3.3 系統主要性能指標
抓拍關鍵要素
紅燈信號、停止線、機動車外觀、號牌、顏色和闖紅燈程序，
違法記錄組成
3張200萬照片+1段動態視頻，第1張為機動車壓在停止線上，第2、3張為機動車已越過停止線，照片合成在前端電子警察業務處理機完成，
車速捕獲范圍
實測5～200KM/h范圍內均可捕獲車輛，闖紅燈機動車捕獲率達到99%，
影像采集回應速度：≤1ms，
最小抓拍間隔：70ms，
圖片壓縮方式JPEG，
解析度1600*1200，
視頻壓縮方式
H.264，僅記錄闖紅燈程序的視頻，解析度為200萬像素；全程記錄視頻，解析度為4CIF，
影像存盤容量
≥120萬份記錄，前端插8GB容量SD卡可快取1萬份記錄，
動態視頻存盤容量：按每點30天設計，
補光燈壽命：≥500萬次，
作業溫度、作業濕度
無加熱、散熱裝置時，-10℃～+60℃，
10%～95%
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