嵌入式处理系统在智能高清卡口中的应用_日本智能马桶十大名牌

　　摘要：针对目前交通管理的现状，阐述了对于智能高清卡口中采用嵌入式处理系统的卡口终端服务器的需求和所应研究的内容，给出了系统的拓扑结构，介绍了系统设计方案，描述了终端服务器软件的主要功能。该系统能为车辆超速处罚、车辆布控、车辆及驾驶人关联排查等公安业务提供高质量的数据源，有效遏制车辆超速等违章行为，控制并减少道路交通事故。
　　关键词：嵌入式；处理系统；智能高清卡口；终端服务器；数据源；道路交通
　　
　　0　引言
　　
　　随着社会经济的快速发展，机动车数量迅速增长，交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，与交通相关的刑事和治安案件也逐年上升。在此情况下，如何利用先进的科技手段，增强公安管理部门对机动车和驾驶人的查控力度，为打击各类违法犯罪行为提供科技手段，是公安管理部门亟待解决的问题。我们对现有的智能卡口系统进行了改进，自主研发了一套采用嵌入式处理系统的卡口终端服务器，与前端的智能数字高清工业相机及后端的应用服务器一起形成一套高性能的智能数字高清卡口系统。嵌入式处理系统的设计使系统的结构得到了简化，系统更加稳定可靠，降低了系统的实施成本。本卡口系统可为车辆超速处罚、车辆布控、车辆及驾驶人关联排查等公安业务提供高质量的数据源，以有效遏制车辆超速违章行为，控制、减少道路交通事故，维护社会稳定，更好地提升道路动态管控和满足治安、刑侦、交通管理新形势的业务需求。
　　
　　1　智能高清卡口系统设计概述
　　
　　通常，传统的模拟智能卡口系统中，工控机和图像采集卡方式由于受系统底板的带宽、处理器性能、内存容量等种种硬件方面的限制，最多只能实时处理4路视频信号；而普通的高清卡口系统，前端数字高清工业相机在车辆经过时将所拍的图片发送给处理系统进行识别处理和存储等操作，当车道数多于1个车道时，由于系统对传输和处理的要求非常高，普通的工控机受性能的限制很难达到系统的处理能力要求。
　　我们所设计的智能高清卡口系统采用了智能数字高清工业相机以弥补传统模拟相机在清晰度和覆盖视角范围等方面的不足，每个车道配置一台，负责车辆图片的捕获及牌照、车身颜色、车辆驾驶室内司乘人员面部特征等的自动采集等工作；安装了嵌入式处理系统后的终端服务器负责车辆通行信息的接收、存储、处理和上传，同时还可通过终端服务器查看并管理所有下属的前端设备，每台终端服务器可同时连接多达l0台智能数字高清工业相机，极大地提高了系统的处理性能。采用嵌入式处理系统后，当系统在与后端的应用服务器网络联接不畅的情况下，卡口的终端服务器还可以暂存车辆通行数据，保证了所有车辆通行信息不会因为网络状况的不正常而丢失。安装了嵌入式处理系统的终端服务器采用多个独立的网络端口，前端设备和后端设备可以分别处于不同的网络中，提高了系统可用的网络带宽，增强了数据的安全性和可靠性。系统将实现集中式封闭管理和配置，使前端设备的数量和复杂性大大降低，易于安装，结构简洁，减少了施工和维护成本。系统的通讯数据在发送前进行了数据的加密并打包，这样系统在保证易于扩展的同时，也确保了数据的安全性。嵌入式处理系统由控制单元、车辆信息存储处理软件、数据上传软件、设备管理软件等组成，系统对智能数字高清工业相机发送的车辆信息进行接收、判断、存储、处理和数据上传等工作，同时管理所有与其连接的智能数字高清工业相机。该嵌入式处理系统具体解决如下问题：①车辆通行数据的接收、存储、处理与上传；②基于Web方式的数据查询浏览；③日志记录的加密存储和上传；④对智能数字高清工业相机请求命令的接收和响应；⑤发送请求命令给后端应用服务器，同时接收来自后端应用服务器的响应；⑥对智能数字高清工业相机状态的获取和上传；⑦对终端服务器自身状态的获取和上传；⑧基于Web方式对智能数字高清工业相机和终端服务器状态的查询；⑨对智能数字高清工业相机控制命令的转发和反馈接收；⑩解析用户对终端服务器的控制命令。
　　
　　2　设计方案
　　
　　系统拓扑结构如图1所示
　　
　　
　　2.1图像抓拍系统
　　实现车辆检测、车速测定、触发判断、补光控制、图像拍摄、数据输出等功能。车辆检测设备检测到车辆之后，测出车速值，并发出抓拍触发信号给相机。相机接收到抓拍触发信号之后控制补光系统与相机进行同步，然后拍摄车辆的图像。相机把原始图像数据、拍摄点信息、车辆速度等信息一起发送给数据处理系统。前端设备参数支持远程网络配置、现场配置两种方式。
　　
　　2.2终端服务器
　　终端服务器(图2所示)接收从图像抓拍系统传来的数据，实现车牌识别、数据存储、上行和下行数据转发、网络通道维护等功能，并提供当前车辆信息数据访问接口。系统采用实时嵌入式Linux系统，使用c和c++编程，开发环境为gcc，硬件为X86 CPU体系架构，终端服务器性能指标如表1所示。数据处理系统接收到图像抓拍系统发送的上行数据后，对原始图像数据进行处理，叠加字符信息，对图像进行车牌识别，将识别后得到的车牌图像叠加到图片上，对图像进行防篡改加密；并将识别后的车牌相关信息保存到本地存储介质上。选择合适的通讯通道将上行数据发送到后端系统。检测网络状态，当网络不可用时等到网络可用再继续上传所有未上传的数据。接收管理系统发送的下行命令数据，判断下行命令的目标设备，对该目标设备进行命令下发处理，然后返回执行结果给管理系统。为现场业务处理系统提供数据接口，向其发送当前抓拍到的车辆信息。
　　终端服务器软件主要包括以下功能。
　　①车辆通行数据管理：接收与存储车辆通行数据；车辆通行数据上传至用户应用服务器；基于Web方式的历史数据查询浏览；下载历史数据，将历史数据上传至用户应用服务器。
　　②日志数据管理：日志记录的加密存储和上传。
　　③请求数据：接收和响应智能工业相机请求命令；发送请求命令给用户应用服务器，同时接收来自用户应用服务器的响应。
　　④设备状态管理：对智能工业相机状态的获取和上传；对终端服务器自身状态的获取和上传；基于Web方式对智能工业相机和终端服务器状态的查询。
　　⑤控制命令管理：对智能工业相机控制命令的转发和反馈接收；对终端服务器控制命令的解析。
　　⑥参数配置管理：基于Web方式的运行时参数配置(最大本地历史数据条目、限速、数据传输速率、数据上传条件、车道号、设备编号、行车方向等)；基于TCP的运行时公用参数配置(最大本地历史数据条目、限速、数据传输速率、数据上传条件等)。
　　⑦自动更新管理：智能工业相机软件的远程自动更新；终端服务器软件的远程自动更新。
　　⑧权限设置管理：基于Web方式的用户权限设置和模块权限管理。
　　⑨自动恢复管理：终端服务器的服务监视和故障自动恢复(包括通过远程控制命令进行软件和系统的自动恢复)
　　
　　3　结束语
　　
　　现今，道路交通智能监控卡口系统的应用正在从传统模拟系统转到以嵌入式设备为中心的数字系统，因此用嵌入式系统与传输网络相结合来实现智能交通监控卡口网络化已是一种必然的趋势。把前端处理系统集成到采用嵌入式系统的终端服务器内，通过建立完整的应用层网络通讯协议，构造设备控制网络协议、数据传输网络协议和基本网络通信协议，再利用嵌入式操作系统对底层硬件和网络协议的支持，以及对工控系统实时性要求的linux内核进行改造，可保证前端系统控制以及数据传输的实时性和可靠性。可以预见，这种设计方案在智能交通监控领域将具有很好的应用前景，而且具有开发周期短、系统性能稳定可靠、适应性强等特点。
　　
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