摘 要：本文结合港口交通安全管理的实际，概述了高清雷达测速系统的系统总体设计的设计原则、技术路线、系统结构、系统组成、功能描述，前端子系统设计的系统组成、现场布局、硬件设备配置原则、主要设备选型，后端子系统设计的存储需求、设备选型、图片存储设计，以及系统特点。
关键词：雷达测速；自动识别；交通安全
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）09-0029-03
Abstract：According to the practice of port traffic safety management，the design principle，technical route，system structure，system composition and function description of the system design of the radar speed measuring system are summarized. The system composition of the design of the front terminal system，the layout of the field，the principle of the configuration of the hardware equipment，the selection of the main equipment and the post terminal system are set up. The storage requirements，equipment selection，picture storage design，and system characteristics are described.
Keywords：radar speed；automatic identification；traffic safety
1 应用背景
随着交通事业的快速发展，在港口码头发生交通事故的情况屡见不鲜，而造成交通事故的原因主要是汽车超速。车速较快时，汽车驾驶人员对前方出现的突发状况不能做出及时的反应，来不及刹车，最终酿成事故。交通事故的发生对港口建设和受害者的家庭都造成了巨大的影响。如何使用技术化的手段对超速驾驶进行控制，减少港口码头的交通事故成为了目前公司运行面临的一个重要课题。
高清雷达测速系统可以实现对超速机动车的抓拍，同时可以对车牌号进行识别记录。这对于道路交通的超速违规管理和证据的获取具有十分重要的作用。本文架构了基于高清雷达测速系统的安全管理设计，希望为治理港口码头的交通事故提供有效的技术解决途径，减少公司现场发生交通事故的数量，达到安全生产的目的。
2 高清雷达测速系统的总体设计
2.1 设计原则
高清雷达测速系统需要具备一定的整体性和可靠性，其使用的技术必须是先进的。同时该系统必须兼顾可升级能力和良好的开放性能，经济合理且后期维护易于操作。
2.2 技术路线
（1）高清雷达测速系统前端设备技术路线。结合港口码头的工作实际，高清雷达测速系统一般布置在码头作业现场，现场工作环境比较恶劣，同时要求全天不间断地进行工作，这就对系统的稳定性和环境适应能力提出了更高的要求。在综合考虑技术适用性和经济性的原则后，本高清雷达测速系统抓拍单元中的摄像机采用了CCD+ISP+DSP结构，可以实现图像采集和车牌抓拍识别等多种功能。抓拍摄像机的分辨率可以达到300万dpi，实现对两个车道同时进行抓拍的效果。
车辆检测采用视频检测方式，可以保证车辆的捕获率，实现对监控断面的全天候车辆捕获功能。
（2）高清雷达测速系统中心管理平台技术路线。高清雷达测速管理平台采用Linux技术构建嵌入式系统，建设成开放性的平台。采用面向服务的构架（SOA）设计系统框架，采用J2EE体系作为应用实现的规范，通过将前端子系统、传输子系统和后台管理子系统结合的设计思路，最终实现高清雷达测速系统管理平台多维度的架构设计，通过系统的设计可以满足跨平台操作的功能。
2.3 系统结构
本系统的设计基于分布式系统的集中管理策略，采用分层结构设计，从逻辑关系上看主要分为三层：前端子系统—传输子系统—后端管理子系统。如图1所示。
2.4 系统组成
高清雷达测速系统由卡口前端子系统、网络传输子系统和后端管理子系统组成。该系统可以有效地对汽车的信息进行收集和分析使用。
卡口前端子系统主要用来收集车辆的相关信息，网络传输子系统具有信息传输的功能，后端管理系统负责实现港口码头工作区域数据的汇总和存储。
2.5 功能描述
系统的功能需要满足公安部《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》（GA/T 497-2009）、《机动车测速仪》（GBT 21255-2007）等相关规范的要求，使用技术化手段促进系统升级换代，依据公司业务需求，对相关的数据进行采集分析，实现业务拓展的功能。高清雷达测速系统应实现以下功能：
（1）车辆信息获取功能。本系统可以有效地抓拍经过车辆并获取其相应的信息。在5公里每小时～180公里每小时的正常车速范围内，系统可以保证汽车信息获取的准确性达到80%以上。
（2）车辆速度检测功能。在结合各种提高测速精度辅助手段的基础上采用雷达测速方式，从根本上最大程度地解决了系统测速准确性和异常速度的问题。
当汽车行驶的速度低于100公里每小时时，道路实测误差应该控制在-5公里每小时～5公里每小时的范围内。当汽车行驶的速度高于100公里每小时时，道路实测误差应该控制在汽车速度的-5%～5%的范围内。系统应该依据不同的车型设计标志和执法限速的功能。
（3）车辆图像的获取功能。系统应在短时间内准确地获取通行车辆地相关信息。除记录车辆的图像情况外，还应该包括其他有效的信息，如时间、地点、方向、号牌号码、车速等。然后将车辆信息录入相关数据库，实现汽车的图像信息与文字信息的统一。
（4）超速抓拍功能。系统在短时间内判断并抓拍汽车的超速违法行为，每辆超速车辆应最少有2张可以显示时间、地点信息的图片，以显示其超速违法的实际状况。抓拍的图片应该可以反映出车型、车牌号等基本的信息。然后将抓拍到的图片与其超速违法的相关信息（时间、地点、限速、超速状况等）进行链接，便于数据库的录入。
（5）智能补光功能。系统为了真实还原超速车辆的图像信息，为了避免因车辆挡风玻璃贴膜和环境光的影响，采用了智能补光系统，可以自动识别环境拍摄特征，进行合理的布设以满足拍摄的需求，确保拍摄的图片清晰，能够完整地反映超速违法车辆的相关信息。
（6）车辆牌照自动识别功能。系统可以对车牌的信息（车牌号和颜色等信息）进行准确的识别。在满足一般车牌号识别的基础上，还可以对如警用车辆等特殊车辆的车牌号进行系统识别。同时车牌照自动识别系统还可以通过技术优势对不同大小的车型进行基础识别。
系统获取的图形图像信息必须具有防止篡改的功能，避免出现人为篡改信息的情况。卡口前端子系统预留了时间校正接口、参数设置接口、运行情况的诊断接口和恢复接口，可对前端设备进行设置、调试及维护。管理员可以实时查看前端设备的运行状态。可通过网络实现远程维护、远程设置和远程升级等功能。
3 前端子系统设计
3.1 前端子系统组成
（1）前端子系统组成。雷达卡口前端子系统主要由以下功能单元组成：1）车辆测速单元：雷达；2）图像采集识别处理单元：含卡口抓拍单元和补光灯；3）卡口支架单元：卡口专用圆柱型支架。
（2）车辆测速单元。系统采用窄波束雷达测速的方法对车辆进行速度检测，雷达的有效测量范围只限定在一个标准车道，有效地避免了相邻车道的车辆速度的干扰，雷达根据多普勒原理，换算出车辆行驶速度，将对应的速度信息传输至卡口抓拍单元。与卡口抓拍单元之间采用RS-485串口通信，雷达通过485信号将车辆速度信息传递给卡口抓拍单元。
（3）图像采集识别处理单元。图像采集处理单元由卡口抓拍单元加补光灯组成。系统选用的高清摄像机采用高清CCD+高清ISP+高性能嵌入式DSP一体化架构设计，集高清视频采集、高清视频处理等核心功能于一体。300万像素高清抓拍相机有效像素达到2048×1536；所拍摄的图片能清晰地分辨车牌号码、车牌颜色、车辆类型、车身颜色等，车牌识别率能否保证取决于车牌在照片中所占像素的多少，本系统所采用的号牌识别算法能够在车牌横向像素点不小于120时保证号牌识别的准确率80%以上。
卡口抓拍单元能同时输出高清照片和车牌识别数据，具备强光（逆、顺）抑制功能，减弱白天日光对卡口抓拍单元和夜间机动车大灯对卡口抓拍单元拍照的影响，从所拍照片上能清晰呈现机动车正面全貌和车牌特征。卡口抓拍单元与补光灯安装在同一根立杆挑臂上，减少立杆数量和投资费用，减少后期设备污物清理难度。
（4）卡口支架单元。卡口支架单元主要选用圆柱型卡口专用支架，根据卡口设备使用需求及堆场的现场条件，采用定制支架用于卡口设备安装。考虑到作业现场腐蚀性及码头大风情况，本系统计划采用热镀锌圆柱形卡口支架，支架立柱根据不同点位高度在2米到3米之间，直径15厘米。
3.2 系统现场布局
在本系统的设计中，使用像素为300万的抓拍单元对两个车道进行覆盖，保证测量的幅度。抓拍单元一般安装在相距4米到6米的两根立杆上，立杆高度一般为2米到3米。抓拍单元投影位置与触发位置相距25米左右。布局示意图如图2所示。
3.3 硬件设备配置原则
在每个监测点应最少配置一个抓拍单元，用于收集汽车的图形图像和相关信息。抓拍单元集成了车牌号识别、成像控制、自动补光系统设置等多种功能。
每个监测点应该最少设置一组补光系统协助拍摄，避免因光线问题导致拍摄图片质量出现问题。每个监测点单向应设置一台雷达，用作车辆速度检测。
4 后端子系统设计
4.1 后端存储需求
后端存储主要针对车辆的抓拍图片和车牌号的车辆的基础信息进行存储，因为其需要不断地对车辆信息进行捕捉和录入，存储量非常大，所以系统应具备较高的信息读取能力和安全性。后端存储还应充分考虑到未来系统升级的要求，留出空余的存储空间可供系统升级使用。确保在未来信息量和存储量扩大的情况下，不会出现信息存储困难和信息安全的相关问题。
4.2 存储设备选型
由于系统建设后台存储信息及信息流向较为统一，所以系统计划采用2台三代核心服务器作为后台存储设备，该设备具有高性能ARM Cortex A9数字媒体处理器；内置2块3.5寸2TB硬盘，可存储约200W车次信息；双网卡，内置2个1000M网络接口、1个1000M独立SFP光纤接口；支持VGA输出、HDMI输出、CVBS输出。
5 系统特点
5.1 一套卡口抓拍单元覆盖2个标准车道
300万卡口抓拍单元中的高清摄像机采用1/1.8英寸逐行扫描CCD，分辨率为2048×1536，能够实现1套卡口抓拍单元对2个标准车道的覆盖，可以减少卡口抓拍单元的数量，节省投资。
5.2 摄像机高密度集成技术应用提升卡口前端系统稳定性
高清摄像机在设计中使用CCD+ISP+DSP的思路进行构建，这样可以使得系统具备高清视频采集处理和识别的基础功能，满足高清雷达测速系统的拍摄要求。
前置功能的使用优势在于：首先它可以分担计算系统的运行压力（高清摄像机因其具备强大的技术能力，节省了后端服务器的成本）。其次高清摄像设备拍摄的图像可以更加真实地反映违法现场的实际情况，使得最终得出的处理结果准确性大大提升。
5.3 车牌前端识别技术
在前端高清摄像系统中集成了自动识别的功能，可以对车牌号等汽车的基本信息进行识别，并通过传输直接进入数据库，提高了识别准确率，缩短了识别响应时间。
在无环境影响且车牌没有故意遮挡的情况下，前端识别系统的准确率可以达到80%以上。
5.4 雷达测速模式保障速度的准确性
系统采用窄波束雷达测速的方法对车辆进行速度检测，这样雷达的测量相对比较准确，集中在一个车道上进行测试，避免了其他车道的干扰，从根本上最大程度地解决了系统测速准确性和异常速度的问题。当汽车行驶的速度低于100公里每小时时，道路实测误差应该控制在-5公里每小时～5公里每小时的范围内。当汽车行驶的速度高于100公里每小时时，道路实测误差应该控制在汽车速度的-5%～5%的范围内。
5.5 前端系统结构简单稳定
前端系统主要由百万级像素高清摄像机、雷达和补光设备组成，车辆检测以及特征识别、速度测定均在前端摄像机和雷达内完成，不需要增加其他连接设备，同时易于与其他设备连接。
6 结 论
远航码头公司一直以来积极利用信息化手段进行安全管理，公司自主研发了“安全标准化管理系统”，安全标准化管理系统以“制度、教育、检查、考核”等安全管理手段为基础，积极引用电子签名、信息中心、隐患排查、安全交底等技术和模块，实现公司区域安全管理全覆盖、安全管理全员参与。后期，公司将积极探索物联网、云计算等前沿技术在机械设备、港口设施、现场生产、施工作业等安全领域的应用，努力实现人、机在线控制和智能管理，确保港口安全生产、长治久安。
参考文献：
[1] 马兵.港口安全管理信息系统的设计与实现 [D].北京：北京交通大学，2012.
[2] 邹林，陈枳君.平安港口建设的思考 [J].港口科技，2015（8）：40-44.
作者简介：杨捷（1985.07-），男，湖北黄冈人，工程师，工程硕士。研究方向：安全管理。
