基于云计算的智能卡口系统研究
时间：2021-01-04 12:04:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：在分析智能卡口关键技术的基础上，提出“云化”将是卡口系统的发展趋势，具体表现为智能化、大数据化、服务化、互联网化、运营化。通过云计算技术解决卡口系统遇到的问题，并给出了基于云计算的卡口系统组成：卡口抓拍识别系统和车辆管理云服务平台。重点对基于“Hadoop+HBase”的车辆管理云服务平台关键技术进行了分析，给出了系统架构组成和针对海量车辆通行记录的HBase表结构的详细设计。
关键词：Hadoop；HBase；卡口系统；云存储；车辆管理系统
中图分类号：TP303
文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2015）005-0008-04
作者简介：彭宁（1962-），女，广西容县人，桂林长海发展有限责任公司工程师，研究方向为质量管理、视频监控、云计算；刘忠山（1981-），男，辽宁丹东人，桂林长海发展有限责任公司工程师，研究方向为网络通信、云计算、信息安全、视频监控；周海波（1983-），男，江苏徐州人，硕士，桂林长海发展有限责任公司工程师，研究方向为云计算、软件工程、中间件。
0 引言
近年来，“平安城市”建设和科技强警极大促进了安防行业和智能交通的发展，但很多监控系统还只是停留在“装摄像头”的模拟监控阶段，离数字化、网络化、智能化还有很长的路要走。随着“智慧城市”概念的提出，对网络和视频处理技术在安防、交通等领域的应用有了更高要求，“平安城市”、“智能交通”在“智慧城市”中将以“数字平安”和“数字交通”的新形式表现出来。在平安城市建设过程中，随着汽车数量的增加和作用的提升，对城市车辆的有效管理和控制变得越来越重要，日益增加的各类型跨区域犯罪案件多以汽车为作案工具，因此也急需有更先进、更有效的针对汽车的防控工具和手段。利用各种技术，特别是电子信息技术来提高对出入城车辆的防控和管理，已成为当前城市车辆管理发展的主要方向，也是“平安城市”建设的主要内容之一。云计算技术的出现及其产业化，有效解决了目前车辆管理系统中存在的海量数据存取和分析技术瓶颈，同时也为解决目前平安城市建设中面临的大数据处理问题提供了新的途径。云计算的虚拟化、高可扩展性、高可用性，以及按需服务的特点与建设平安城市的需求和目标不谋而合，依托云计算技术进行平安城市建设是一个必然发展趋势。
1 卡口系统概述
卡口系统全称是公路车辆智能监测记录系统[1]，主要用于行经高速公路、城市道路、收费站等关键断面的所有
机动车辆信息的自动监测、识别和记录。系统能够实时自动提供现场车辆号牌、车型、车速、行驶时间、地点等信息，可在指挥中心对卡口进行统一或选择性的布（撤）控。卡口系统按应用场景分为治安卡口、交通卡口和综合监控卡口。治安卡口主要以社会治安应用为主要需求，能及时准确地记录车辆信息，不但可以随时掌握城市各出入口的车辆流量及状态，对违章行为进行实时监控，而且可以监测出被盗车辆或罪犯所乘车辆进出城市以及行经路线状况，对已布控车辆，系统及时发出报警信息，这为快速侦破案件提供了科学、有效的依据；交通卡口主要以交通管理为主要需求，能及时准确地记录车辆信息，还具有自动测速、流量统计、交通违章等功能；综合监控卡口是集公安、交警、刑侦等多部门需求应用于一体的系统，可以实现对辖区内运行车辆、行人信息的有效记录与管理，有多种事后查找功能（如车牌号、车型、车标、车身颜色等），并且可以实现预警功能。
卡口系统需求分解如图1所示。其最根本的需求是记录行经断面的目标信息；目标主要是车和人，具体分为机动车、非机动车、机动车上的人、非机动车上的人、行人等；信息内容主要是目标特征、断面信息和车流信息；记录形式有图片、文本和视频三大类，分别用于人工辨识、计算机检索和过程回放。
卡口系统动作一般分解为“采、编、传、存、用”5个部分，分别对应“信息采集—信息自动识别与封装—信息传输—信息存储—信息使用”。对应的卡口系统功能结构可以分为目标捕获、目标信息自动识别封装、目标信息传输、目标信息存储、目标信息应用；对应的卡口系统模块结构包括图像采集单元（前端摄像及辅助照明单元）、信息处理单元（抓拍识别系统）、传输单元（网络）、中心管理单元（管理平台软件），相互关系如图2所示。
抓拍识别系统和管理平台软件是卡口系统的核心。抓拍识别系统分为车辆抓拍系统和车牌识别系统两个部分，对经过道路卡口的所有车辆进行抓拍，获得车辆图像，并自动实时地识别车牌字符，记录车辆经过的时间、车型、车牌号、方向等数据；管理平台软件主要实现对卡口设备的远程管理、网络监控、图像抓拍和数据处理、可疑黑名单车辆布控、过往车辆信息查询，以及违章车辆的处罚等，并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容等问题，实现大范围卡口系统的联网和海量卡口车辆信息的数据共享。
2 基于云计算的卡口系统组成
近年来，随着公安对卡口系统建设力度的不断加大，针对卡口系统的大范围联网和综合应用变得越来越重要。卡口的发展趋势也开始“云化”，具体表现为“智能化”、“大数据化”、“服务化”、“互联网化”、“运营化”：
（1）智能化。卡口相机和管理平台越来越智能化，将会出现越来越多的视频触发、车辆信息提取、行为监测、车辆行为预测等智能化的算法实现。
（2）大数据化。产生海量的车辆数据信息，需要新技术来支持应用。以市级平台按照300个摄像头计算，每天至少产生200万条车辆信息记录、0.7T的车辆图片数据。
（3）服务化。卡口系统将作为一种服务来提供，同时各卡口组件之间通过标准的服务组件来进行信息交互，针对行业应用形成车辆主题库系统。
（4） 互联网化。实现跨区域联网，形成广域卡口系统，基于异构系统的数据融合应用变得越来越重要。
（5）运营化。由运行商建设，用户通过租赁来使用，由自主建设转向租赁付费，完整的运营管理和评价体系也将变成系统不可缺少的一部分。
