近些年，随着我国经济的高速发展和居民生活水平的不断提高，社会汽车保有量持续攀升，汽车作为最常用的交通工具，在极大的方便了人们生活的同时，也给城市交通造成了极大的压力，汽车拥堵已成为我国很多城市交管部门面临的首要问题。
为了缓解日益严重的交通拥堵，各大城市均在加大地铁、公交等公共交通建设，以此引导人们改变出行方式。其中公交优先战略已成为解决和治理交通拥堵问题的有效手段之一，目前我国很多城市已设置了公交专用道，即在特殊路段特殊时段，仅允许公交车辆通行，目前已经取得了显著效果。
但在公交优先战略发展过程中，也遇到一些问题，其中最突出的是由于一些社会车辆驾驶员汽车素养较差，经常在高峰时期违法占用公交车道，导致公交专用车道形同虚设。为了在不增加警力的前提下全面实现公交优先战略，需要采取一些非现场处罚措施，通过这种等方式，有效打击社会车辆占用公交专用车道行驶的违法行为，还公交车道一路畅通。
项目概述与设计
某市交通管理局为加大公交专用道管理力度，新建固定式公交专用道抓拍设备768套，并升级扩容现有电子监控系统上端平台，开发系统应用软件，实现对交通违法行为信息的采集、处理、分析展示系统前端图像采集处理部分、传输部分、中心管理部分等几部分构成,总体拓扑图见图1。
前端采集处理部分是系统的前沿，由高清摄像机、频闪补光灯和前端控制主机组成，高清摄像机把采集的图像信号，传送到前端控制主机中，控制主机中内嵌图像处理软件，负责违法车辆抓拍、车牌识别、违法图片合成等核心功能，该软件工作的状态及抓拍识别成功率的高低直接影响整个系统的质量。
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某县高清卡口方案透析
网络传输部分是系统的图像信号通道。传输系统就是系统的图像信号的传输通路，本项目中包含光纤通路和无线通路两种方式。
中心管理部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心。包括综合数据库服务器及管理平台等，可根据数据量进行配置，根据用户需要提供友好的人机交互界面及数据查询等功能。
前端系统设计：
(1)技术要求:项目中涉及的前端点位多为三车道模式，1条公交道+2条普通行车道,需同时满足公交道违法抓拍及其余两条车道的卡口抓拍功能，由于公交道抓拍的违法图片为3+1模式(即3张全景+1张车牌特写)卡口抓拍为1+1模式(即1张全景+1张车牌特写);
(2)节能要求：充分为业主考虑设备及将来的运营成本，采取1台相机+2台补光灯组合。
前端设计可行性推算：
系统中，前端摄像机安装在固定立杆或者龙门架上，根据具体点位位置，可以选择抓车头或者抓车尾。
安装立杆高度建议为6米左右高，采用L型杆或者龙门架实现，部分不宜立杆区域也可以安装在过街天桥或者立交桥侧面。
摄像机安装位置要求光轴近似垂直于杆臂，正对车辆驶入或驶离的方向安装。
在立杆高度为6米的情况下，考虑到小汽车辆高度通常为1.5米，在车辆缓慢行驶时，通常车辆间距也为2-3米，可计算出不受遮挡的情况下，最佳拍摄距离为12m。公交车车高大约在2.5米到3.5米之间;以3米计算，则其不遮挡后边车辆时到后车的间距为6米，实际中绝大多数情况下，这是可以满足的。
在最佳拍摄距离为12米的情况下，考虑到视域至少要兼顾3个车道，每个车道按照3.5米计算，则视域底边宽度至少为10.5米，假定摄像机安装在中间车道正上方位置，如下图所示。
则摄像机水平视场角计算公式为：
代入如上数值，m=5.25,h=6,L=12米可以得到水平视场角为40度。
目前选用的是500万像素，2/3’CCD摄像机，其CCD尺寸为3/2*16=10.6667毫米，根据CCD尺寸和镜头焦距计算视场角的公式为：
其中 为CCD尺寸，已知为10.6667毫米， 为镜头焦距，
当取12mm焦距时，根据以上公式计算得到的水平视场角为39.1474度。因此可以选用12mm定焦镜头。实际使用中考虑到路口的特殊状况，为便于使用，我们选用覆盖12mm焦段的百万像素高清变焦镜头。
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在水平视场角为40度的情况下，如果用两个灯，则每个补光灯的投射角度要求必须大于20度。
前端方案选择
(1)根据以上推算，选择1台500万高清相机+2台补光灯组合，其中高清相机配2毫米焦距高清镜头，两台补光灯补光角度均为20度，右侧补光灯为满足公交道3个车身位移抓拍的要求，只负责补光最右侧公交道，左侧补光灯负责补光左侧两车道卡口抓拍要求;
(2)车牌特写像素，车道宽度为普通车道3.75米，公交车道4.15米，车牌长*宽=0.44米*0.14米，2/3’CCD摄像机500W摄像机分辨率为长*高=2456*0*2176,视域同时覆盖三条车道的情况下，车牌像素完全满足识别要求。
中心建设概述
此次中心系统建设，在接入设备数量、数据吞吐量上比原有设备数量均有大幅提高。针对这种情况，本次系统上端建设要实现现有违法检测系统上端中心软硬件的升级改造，充分提升并优化高清违法设备数据采集、入库、分析、展示等功能。
(1)搭建系统平台拓扑，无缝融合互联原有服务器等设备和新购置服务器等设备，组成中心高可靠性和高稳定性的硬件平台;
(2)优化现有违法检测系统上端结构，预留设计与北京市交管局其他应用系统的数据交换接口;
(3)接入前端检测设备，实时接收前端设备的各类数据;
(4)在现有违法监测系统的基础上，上端平台需要具备满足扩建3000处前端设备的通信、存储需求能力;
(5)完善、优化基于地理信息系统的违法检测设备展示平台，提供丰富的公交专用道车辆及实时信息展示内容;
(6)实现对中心平台软硬件设备的智能监控。
后期运维系统保证与节能环保
系统投入使用后、要保证系统正常运行，时刻处于理想的工作状态，仅仅依靠运维人员的人工值守是不现实。
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除了拥有专业的运维队伍，早在设计初期，我们就将有效的运维手段融入系统之中，如各设备工作状态的远程监测，补光灯功率、亮度的远程调节，补光灯光衰的自动报警、前端机柜内部温湿度报警、设备电源监测报警、机柜门开关状态监测、路由链路状态监测等，无处不体现出系统运维的自动化、智能化，大大减少运维人员的工作量。
在环保节能方面，经过我们细致的理论计算和现场实践，证明使用2个补光灯完全可以满足三车道的抓拍补光要求，且我们所选用的低功率补光灯平均功率22W左右，单车道补光功率仅12W，同时，通过将补光灯开启控制与摄像机CCD感光联动，实现补光灯按需开启的功能。
项目优势、特点
标准化性
(1)前端建设标准化完全符合GA/T496，GA/T497等道路交通安全违法行为标准，抓拍模式、抓拍效果及成功率均符合或高于相关标准要求;
(2)前端数据传送与中心数据接收统一化，由于中心建设需统一整合的既有的众多不同品牌的前端抓拍系统，因此通信方式及机制需严格统一且兼容;
(3)平台间的接口，中心对外接口，即对更高一级平台接口严格符合GB28181平台互联要求，满足公安交通监控系统整合需要。
节能环保人性化
(1)前端采用低功耗工控机，完成图像分析、提取、识别、合成、传送等功能;
(2)根据项目特点，降低补光设备总功率，实现低功耗、高效率、自开启的目标;
(3)针对需要抓拍车头的点位，充分考虑对正常行驶公交司机的视觉刺激感受，特采取低色温补光设备，降低视觉刺激。
可维护性
在维护人员未到前端现场的情况下，可远程完成大部分设备的参数调整及故障诊断，以完善的运维技术手段实现系统的可维护性。
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