摘要：本文介绍了超限（载）运输车辆自动抓拍及布控处罚系统的应用需求，给出了系统的功能设计及系统组成方案，分析了系统功能及特点，并通过一个应用实例说明了系统的实施过程。
一、超限（载）运输车辆自动抓拍及布控处罚系统的现实需求
随着我国社会经济的飞速、持续的发展，机动车辆和驾驶人员的保有量出现了迅猛增长的势头，道路交通流量也急剧增加，道路交通管理面临空前巨大的交通安全压力。当前，在各类交通事故当中，超限（载）引起的交通事故案件为数不少；而超限（载）引起的路面不必要损坏也不少。目前，我国许多省市对公路货运车辆超载超限行为采取传统的人工拦截、人工检测、人工执法。查处手段主要以设立治理超限检查站为依托，以日常巡查及阶段性专项整治为主。这种传统的执法手段存在查处的盲目性、查处时段的局限性、查处工作的复杂性、查处定性的主观性等问题。这些问题的存在使得传统的查处超限（载）工作在人力、物力、财力上投入较大但效果不甚明显。为扭转治理超限（载）工作的被动局面，充分利用科技手段来加大治理超限（载）工作力度，迫切需要开发出一套行之有效的系统，以实现全天侯、全路段、全自动对超限（载）车辆进行抓拍取证并加以处罚，从而可以较好地解决了传统查处手段存在的问题。使得治理超载超限工作上一个新的台阶，确保道路交通安全有序，为我国经济的可持续发展提供有力的保障，也是依靠科技手段加大治超工作力度的必经之路，将产生巨大的经济和社会效益。本文针对这一系统的开发，对系统的功能设计、系统组成及其功能特点进行论述，并结合一个实例说明系统的实施过程。
二、超限（载）运输车辆自动抓拍及布控处罚系统的功能设计
超限（载）运输车辆自动抓拍及布控处罚系统是安装在公路任意断面上，使用数字检测技术和摄像技术结合现代智能化信息处理技术对公路运行车辆进行超限（载）检测，检测内容包括车辆的长度、总重量、轴数、轴距、单轴载质量、双联轴载质量、三联轴载质量等参数。系统是根据交通部《超限运输车辆行驶公路管理规定》设计的，系统须具备在公路上全天候、全自动、全天24小时不间断地对通过车辆进行动态自动检测。
（1）设计原则
设计须符合有关国家与行业标准及规定的要求；要从技术和机制上保证信息共享和综合利用，系统的操作平台、数据格式、通讯接口与协议等是开放（标准或公开）的，可实现互联互通并支持二次开发或功能调整，保证系统具有良好的可靠性、可扩展性和可维护性；同时要充分发挥现有资源的作用。
（2）设计要求
＊高速动态称重系统设计要求
一个系统的可实现性是成功的关键。高速动态称重系统的建设是一个复杂的系统工程，其情况也千变万化，需要充分考虑采用已经实现并长期稳定运行的设备。与此同时，需要瞄准当今科技发展方向，充分考虑到系统整体设计的先进性，并采用了先进成熟的主流技术，保证了系统设计在一个时期内的科技先导性。可靠性是一个最重要因素，对于高速动态称重系统来说尤为关键，称重数据的可靠将减少许多不必要的麻烦。本系统的主要称重设备均需要采用国际上成熟的技术和得到广泛应用的产品，以确保系统性能稳定、可靠。
＊符合公路卡口设计要求
针对系统的运行环境和条件，要求整个系统结构、设备配置符合道路交通实际情况,合理配置辅助支架、车辆感应与拍摄装置和辅助光源等设备。可全天候、不间断地对所有通过的车辆进行自动拍摄，并循环存储；准确地记录并存贮车辆（全景和近景特指车头部位）、车牌、平均速度、流量、日期、时间、地点和行驶方向等信息，能自动识别车身颜色、车牌（含汉字、字母及数字和车牌颜色），实现违法超限（载）车辆抓拍功能。具备各类信息的数据库管理以及系统（含各功能模块及其电源）故障自动诊断与自动报警和远程监控、远程维护与远程报警等功能。
＊选用高性能、高像素、技术先进的摄像机
选用高清晰度、低照度、稳定性好、具有动态抗逆光、背景光自动补偿、白平衡自动调整、自动增益模式等功能的工业级高清摄像机，其配套的镜头应选用大孔径高分辨率专业镜头。摄像机应配置带雨刷的室外防护罩，要求无论白天与夜晚其所拍摄的车辆图像均须既能看清车辆全貌，又能看清车辆号牌。
（3）功能设计
高速动态自动称重子系统：系统采用进口称重设备通过检测线圈以及弯板传感器来进行车辆一次性高速动态精检称重，采集车辆的长度、总重量、轴数、轴距、单轴载质量、双联轴载质量、三联轴载质量等参数，并将精检数据发送给自动抓拍子系统。
自动抓拍子系统：针对每辆过往车辆进行抓拍全景近景图像，同时根据高速自动称重子系统发送来的车辆精检重量数据来判定车辆是否超限(载)，若超限(载)将车辆抓拍图像及称重信息ftp上传至管理中心服务器指定目录。
传输子系统：利用光端机将前端抓拍的图片以及相关数据信息传输至管理中心。
中心数据处理子系统：中心对上传的图像自动识别车牌，分解称重信息，将图像和称重数据保存到数据库系统中，系统管理员对通过Web方式，对超载数据进行校对、查询、修改、删除等操作；同时该中心管理系统完成与交警中心数据传输的工作。
超限(载)车辆行驶路线智能预判及自动布控子系统：前端各人工治超检测站点的超限(载)信息检测客户端软件实时刷新数据库，获取最新超限(载)车辆信息及系统提供的预判行驶路线并报警提醒路政检测人员，通过声光等方式报警告知路政检测人员。每个检测站都可以实时查看最新的超限(载)车辆信息及系统智能判别的超限(载)车辆行驶路线，方便随时比对最新的超限(载)信息及进行针对性拦查；前端超限(载)监测人员比对最新超限(载)信息，并将相关新信息传送回中心数据库进行登记删除等处理。
交警中心处罚预处理子系统：交警信息中心的服务器通过统一接入平台定时查询本系统的中心数据库，获取24小时前的未被处罚的超限车辆信息等相关记录，存储到交警中心公安网内部违章处罚系统数据库中，由违章处罚系统对剩余的违章车辆进行处罚。
三、超限（载）运输车辆自动抓拍及布控处罚系统的组成
系统由高速动态自动称重、自动抓拍、传输、中心数据处理、超限(载)车辆行驶路线智能预判及自动布控、交警中心处罚预处理等六个子系统组成。
（1）高速动态自动称重子系统
系统由中心控制器、弯板式称重传感器、线圈传感器及相关附件组成。通过车辆的检测和数据计算，获得包括轴重、总重、速度、车型、轴型等数据，通过和预置的轴重、轴组重、总重等阈值进行比较，判断出该车是否超载超限，并将这些数据传到管理计算机上。
（2）抓拍子系统
系统实现实时抓拍记录经过监控区域的每一辆机动车辆的图像，通过光纤实时与管理中心数据管理单元实现数据交换。系统由摄像机、镜头、室外防护罩、辅助补光灯及抓拍控制软件等组成。抓拍系统及前端数据处理采用VisualVC语言进行软件编程。系统图像指标为：图像分辨率为1600×1200（200万）像素，24bit彩色,格式为JPEG；单台数据管理单元存储容量：>30万辆车（使用500GB硬盘）；其抓拍流程图（图1）如下：
图1抓拍系统流程图
（3）传输子系统
因系统的数据量传输很大,如采用无线数据通信网络进行传输无满足要求,输速率较低，网络比较不稳定也无法达到实际效果,所以采用光纤方式传送至检测中心。系统对高速自动称重子系统
与抓拍子系统打包好的数据通过光纤传至检测中心，然后通过专线方式接入到交警中心处罚预处理子系统中。
传输系统可采用网管型1~16数字视频/数据等光端机。光端机采用模块化功能机盘的方式设计。盘上都设计1～2路RS-232/485/422数据、2路单向开关量信号和1个RJ45口。
（4）中心数据处理子系统
中心数据处理系统为本系统的核心部分，所有数据将在此进行处理分析及分发传送。中心对接受到的上传图像首先进行自动车牌识别、分解自动称重设备所检测得到的数据信息，并将图像和称重数据保存到数据库系统中。同时将相关数据信息发送到各治超检测站点进行报警布控及智能路线跟踪。系统管理员可通过Web方式，对超限数据进行校对、查询、修改、删除等操作；同时该中心管理系统通过统一接入平台完成与交警中心数据的传输对接工作。中心数据处理系统主要是用Visualvc和delphi相结合进行编写，客户端查询处理软件采用B/S架构，用PHP语言编写。其处理流程图（图2）如下：
图2中心数据处理子系统处理流程图
（5）超限(载)车辆行驶路线智能预判及自动布控子系统
前端各人工治超检测站点的超限信息检测客户端软件实时刷新数据库，获取最新超限车辆信息及系统提供的预判行驶路线并报警提醒路政检测人员，通过声光等方式报警告知路政检测人员。每个检测站都可以实时查看最新的超限车辆信息及系统智能判别的超限车辆行驶路线，方便随时比对最新的超限信息及进行针对性拦查；
前端超载监测人员比对最新超限信息，发现超限车辆经过本站后，拦截该超限车辆，超限处罚人员通过违章处罚程序进行违章处罚并在客户端软件中进行登记，并将相关信息传送回中心数据库进行登记删除等处理。
（6）交警中心处罚预处理子系统
交警信息中心的服务器通过统一接入平台定时查询本系统的中心数据库，获取24小时前的未被处罚的超限车辆信息等相关记录，存储到交警信息中心公安网内部违章处罚系统的数据库中，由交警的违章处罚系统对剩余的违章车辆进行处罚。统一接入平台流程图（图3）如下：
图3统一接入平台流程图
四、系统的功能特点
1)系统的高速动态载重自动检测精度较高、误差较低，能够全天候、不间断地对经过的车辆自动检测其车辆的轴数，载重量；
2)系统使用数字检测技术和摄像技术结合现代智能化信息处理技术对公路超限车辆进行自动检测抓拍，图像清晰可靠，号牌识别率较高，使用效果良好。可对超限车辆号牌全天候24小时不间断自动抓拍。
3)系统具备对超限（载）车辆的实时布控查处及行驶路线预判功能，具有更强的针对性；
4)系统具备安全连接公安交警等相关执法部门处罚数据库的功能；
5)采用人性化操作界面，简单直观，操作方便，各功能模块（包括运行参数等）可根据实际需要进行配置与管理维护；
6)能够按照车身颜色、车牌、轴数、重量、速度、流量、日期、时间、地点行驶方向、违章类别等相关条件进行单一或组合方式的精确或模糊查询；
7)能够统计每天24小时的车流、车重分布，以及任意一段时间范围内(周、月)的日流量。统计结果以数据和曲线两种形式显示或打印。具备并支持二次开发功能；
8)具有用户操作权限管理机制，防止无关人员操作，具有运行参数配置功能，使系统能够灵活地在不同应用场合下运行；
9)软件具有错误自检和出错自动复位功能，加装硬件死机检测，保证系统的连续运行。
10)系统具有多级用户权限管理功能，以及防病毒等保护功能。
11)能够依托现有公安交通管理网络系统，实现远程控制、维护等功能。
五、系统的应用实例
系统在车辆运动状态下自动完成称重抓拍，目前在省内乃至国内都具有一定的创新性。目前，**市公路局已在兴湖路、高殿一号路、公铁立交桥等三个地方安装了该系统，系统通过自动称重检测设备判别超限(载)车辆并自动抓拍，记录超限(载)车辆的图像信息、通过的时间、地点、超限(载)额度、号牌自动识别等，然后将相关数据传到中心数据库进行处理。系统充分考虑了夜间抓拍的特殊需要，在夜间也能抓拍到超限(载)车辆的清晰图片及号牌，实现全时段全自动抓拍取证，较好地解决了传统查处手段存在的问题。经福建省计量科学技术研究所的权威检测，系统在不同车速下称重精度误差在10％以内，达到设计和实战的要求。经过近三个月的试运行，自动抓拍近万起超载超限违法行为，取得良好的效果。系统处理界面如下图所示：
六、结束语
超限（载）运输车辆自动抓拍及布控处罚系统的实现可以较好地解决了传统查处手段存在的问题，使得治理超载超限工作上一个新的台阶，确保道路交通安全有序，为我国经济的可持续发展提供有力的保障，这也是依靠科技手段加大治超工作力度的必经之路，将产生巨大的经济和社会效益。
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作者为厦门世纪恒深科技工程有限公司总经理
