非现场执法超限超载检测系统方案设计探讨

孟庆祝， 冯营伟

(北京国安电气有限责任公司，北京 100093)

0 引言

随着我国经济社会的快速发展和城市化进程的加速，交通流量的不断增加，公路交通超限与超载现象也变得越来越普遍。违规的同时对公共交通运输和安全行车带来了极大的危害。据资料统计，近十年来因超限超载违法引发的重特大交通事故触目惊心，也给我国经济社会发展和人民生活造成了巨大的危害，在纳入统计的事故中，近70%的道路交通事故缘于车辆超限超载，更有近50%的群死、群伤事故、重大道路交通事故是由超限超载引起的。

非现场执法超限超载检测系统是现代化、智能化的综合执法管理系统，将有效弥补治超管理中的空当区域，避免执法人员路上现场执法带来的安全问题，并对违法行为人起到有效的警示和威慑作用。该系统的研发、设计与应用将极大地促进货车合理装载运输，减少公路和桥梁维护、养护费用支出，最大限度减少因违法超限超载运输引发的各种重大安全事故等。

1 治超技术的发展现状

近些年，国务院对超限超载治理做出了专门部署，交通部等多部门联合在全国范围内开展了多次车辆超限、超载的专项治理工作，并取得了一定成效。但是随着交通流量的不断增加，超限超载现象仍频繁发生，相关违法事件也时有出现，还需要通过技术创新推动超限超载问题解决。

目前非现场执法超限超载检测系统通常在国道、干道安装高速称重传感器和快速长、宽、高测量设备，对经过的货车进行重量、尺寸全天候快速超限超载检测。检测数据自动上传到管理部门的监控中心，实现对路面车辆超限超载情况的实时监管。

2 非现场执法超限超载检测系统建设目标

非现场执法超限超载检测系统的建设旨在通过快速的超限、超载检测，控制通过公路、桥梁的车辆流量，确保有效治超和公路及桥梁的安全畅通，缓解拥堵；提升治超工作科技水平和工作效率，即解决传统治超工作的“堵、乱、难、差”四大难题，进而提高对超限超载车辆进行执法处理的客观性和公正性；非现场执法系统作为公路交通治超从传统方式向智能化、智慧化执法方式的一种转变和升级，系统主要实现以下目标。

(1)不停车检测：以不限速、高精度阵列式称重系统为主体，实现对车辆在行驶过程中的超限行为的24小时不间断自动监测，全面降低车辆运输超限率。

(2)现场信息获取和发布：超限超载检测系统能够实时获取车辆载重、轴数、行驶速度、轴重等数据信息；同时将上述信息连同车辆牌照等信息及时传送到信息屏上显示发布，及时提示超限超载车辆接受处理，提示执法人员进行执法处理。

(3)信息数据传输及处理：将获取的车辆牌照信息、超限信息、现场违规照片等，通过网络传至超限检测系统服务器，自动分析超限超载信息数据，形成超限车辆黑名单数据库，形成车流量信息报表等；现场照片满足公安部《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》(GA/T 832)的要求。

(4)建立健全统一的智慧监管平台运维管理，以线上全程跟组和线下执法相结合的方式，形成完整的闭环管理。

3 非现场执法超限超载检测系统方案设计

本方案设计以实际项目为案例，结合当地道路运输实际情况，安装非现场执法超限超载检测系统，解决交通运输过程中对超限超载行为的非现场监管和执法，利用智能信息化手段减少超限超载等违法行为。

3.1 系统结构

非现场执法超限超载检测系统为不停车检测，系统能自动判别车辆车型、超载及超限类型，并将上述信息与国家相关规定(限值等)自动比对，并依此控制通过公路、桥梁的车辆流量，对超限超载车辆进行相应的执法处理。该系统能在0.5～100km/h速度范围内检测过往车辆的车型、速度、轴重、总重、通行时间、方向、超限超载、车牌、车辆图片等数据，其称重性能可以保证在交通流量较大或车速较快的路段快速检测超重车辆，从而不影响正常的交通秩序。

3.2 系统流程

图1所示为非现场执法超限超载检测系统运行流程图。

图1 系统运行流程图

(1)当车辆驶入高精度动态称重区域，系统开始采集、计算获取车辆总重、轴重、轴型、轴距、轮胎形式(单双胎)、车型、速度、通行时间等动态数据信息，同时触发监控摄像机对车辆的车牌进行识别。

(2)用于车牌识别的监控摄像机对车头和车身整车进行拍摄，经智能控制器自动识别的车辆牌照号等信息可与超限、超载车辆的违章信息关联共享。

(3)检测完成后，通行车辆的动态称重、车牌、视频取证数据被各检测设备自动发送至不停车检测联动控制管理系统。

(4)若车辆未超限，车辆继续前行；若车辆超限，超限数据进入到了非现场执法综合管理平台处理中心大数据库，执法人员既可调取执法工作站视频或图像作为执法证据，对超限车辆进行非现场执法处理，也可由系统平台全面自动执行非现场执法处理。

3.3 系统原理

当车辆通过称重传感器时高速动态称重系统开始称重，当车头驶过地感线圈时触发车牌抓拍识别系统抓拍其图像、自动识别车牌号码、车型等特征，当车辆驶离感应线圈时完成称重，将车牌信息与高速称重的数据与车型特征等存储并发送到执法中心进行处理，同时将超限信息显示到可变情报板上；监控中心接收到数据后可以将超限数据发送到路政执法人员手中的移动执法终端，提示执法人员进行拦截和处理。图2所示为系统运行原理图。

图2 系统运行原理图

3.4 系统组成

非现场执法超限超载检测系统由执法现场数据采集系统和监控与控制中心管理系统两大部分组成。具体包含：动态称重子系统、高清车牌识别与抓拍子系统、视频监控系统、信息显示导引子系统等。

3.4.1 执法现场数据采集系统

(1)动态称重子系统

动态称重子系统由石英式传感器、电荷放大器、超限检测动态仪表、地感线圈、车检器、工控机、室外控制机柜以及配套的辅助设备和材料组成，可以在无人值守状态下满足不间断、全天候连续工作；能够自动检测车辆在道路上的行驶日期、行驶时间、车速、车辆轴数、轮重、轴重、轴组重、总重、车道号、行驶方向、数据记录序号、标准当量轴次、违例类型代码、车辆加速度、车辆间隔时间(毫秒)等数据信息，并准确地将这些数据与实际车辆相对应和分类。

(2)高清车牌识别/抓拍子系统

高清车牌识别/抓拍子系统配备高清镜头、室外防护罩、防雷器、电源适配器、补光灯及闪光灯等，可抓拍、识别车辆牌照并输出识别结果，整车影像双重抓拍，为道路执法提供完整的证据链。该系统设置高清摄像机覆盖全幅路面，识别的车辆号牌、拍摄图像输出格式均为满足公安部《道路车辆智能监测记录系统通用技术条件》GA/T497与《机动车号牌图像自动识别技术规范》GA/T833要求的图像格式。

(3)视频监控子系统

视频监控子系统设置监控摄像机，对超限超载的违法车辆进行实时抓拍和全天候监控，可实现车辆车型、车身及车牌颜色的准确识别。通过采用当前最先进的视频压缩技术，可实现高压缩比并确保高清晰度。同时，该系统支持视频编码和实时抓拍功能，具有系统通信网络的状态诊断和设备在线、掉线状态的诊断等功能；可按照要求保留至少14天内的车辆超限检测现场的动态监控图像，并可存储、下载相关视频流数据。

(4)信息显示导引子系统

信息显示导引子系统由LED显示屏(含控制器)、龙门架、接地系统等组成，能够满足导引、公告超限超载车辆信息公布的要求。LED显示屏能够以文字交替、滚动等显示方式，实现三车信息同时发布，显示内容保留不小于15s，满足《LED道路交通导引可变信息标志》GA/T484的相关规定。

(5)数据传输子系统

数据传输系统采用有线通讯方式，分为室外机柜到信息显示导引屏和室外控制机柜到监控/指挥中心两部分。主要设备包括：LED屏网络控制卡、路由器、交换机及辅助的设备和材料组成。通过路由器实现上网，将现场的监控数据、抓拍数据、称重数据等上传到监控/指挥中心。

(6)信息处理及存储子系统

信息处理系统由执法现场工控机和指挥中心数据服务器组成。现场工控机完场现场的车牌、车重、车型、颜色等数据处理后上传到指挥中心的数据服务器，数据服务器整合和存储所有非现场执法系统的数据，并生成车流统计、超限黑名单等报表。数据服务器提供对外端口和数据，方便与其他系统集成。

(7)供配电子系统

供电以有线供电为主，设置非现场执法点便于就近取电及租用网络(租用供电仅在有线供电无法实现的情况下采用)。系统中现场及机房设备(除LED显示屏外)均配置不间断电源(UPS)供电，按照后备时间不小于2h配置蓄电池。

(8)路面标识指示牌

配合交通管理部门，在安装非现场执法设备的道路的前方约200m设置提示牌，提醒行驶车辆前方有超限超载称重、限速抓拍、压线抓拍及S弯行驶抓拍等信息。在通过非现场执法系统后200m处左右设置告知牌，提醒违法车辆接受处理的相关信息，包含处理地点、联系电话等。

3.4.2 交通运输综合治超监管运维管理平台

为了对非现场执法系统统一管理，对执法人员的统一调度，便于对全部执法系统的管理和应用，设置交通运输综合治超监管(运维)平台，包括大屏幕显示设备、网络通讯设备、系统操作和控制设备以及系统管理平台等，监控/控制中心管理平台负责实现执法现场的相关数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享。

通过对区域内非现场检测点、超限站检测点、重点货运源头检测点、高速入口检测点、高速出口检测点进行数据采集，建立监管界面，账号、密钥、权限统一分配，按监管平台的指挥调度要求，将违规违法信息分类发给道路运输部门或执法部门，督促道路运输人员或执法人员具体完成监管任务。

(1)大屏显示子系统

显示子系统由液晶拼接屏、电视墙、高清解码器和控制电脑组成，实现在监控中心全方位监测执法现场。

(2)信息处理及存储子系统

该系统需要集中存储的内容主要包括三个类型的信息：1)交通路况、车辆信息、超载超限等数据类信息；2)系统抓拍的现场图片、车辆图片等图片类信息；3)视频监控子系统中的监控录像类的视频信息。

由于存储的数据信息量大，且保存时间也较长，因此存储系统的数据量要根据各种数据的重要性、类型和特点建立不同的数据库。对于重要程度比较高的核心数据，应以高安全性和可靠性为核心要素，采用高性能服务器进行存储；一般性的数据存储需满足存储容量、存储速度以及稳定性等要求，同时考虑未来扩展、扩容需求，设计时考虑一定冗余。

4 非现场执法超限超载检测系统创新及关键技术

4.1 创新点

(1)态称重子系统中采用石英晶体传感器，该传感器无机械部分，可免维护。基于石英晶体的特性，石英晶体传感器检测值线性度高、无信号漂移，受温度影响小(<0.02%)。不受车轮横向侧力的影响(避免车辆通过传感器时因车辆制动产生的横向侧力造成的检测误差)，因而称量精准度高，称重误差≤3%，计量准确，性能稳定、可靠。

(2)数据智能处理，不仅仅采集称重信息，也可以完成交通量统计、分类、过滤等功能，提高工作效率，为大数据平台的接入提供良好基础。

(3)系统有自主学习功能，不仅能识别车牌，能对人脸信息进行采集分析、存储，为路政执法提供更完善的证据链。

(4)对数据库接口技术的应用，可以有机的结合电话通讯及报警指挥机制，使系统更加完善，功能更加强大。

(5)均衡负载技术的加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

4.2 关键技术应用

(1)ODBC 数据库接口技术应用

ODBC 数据库接口技术的应用，使计算机技术与通讯技术有机结合，采用控制模型算法(MAC)智能处理前端采集到的数据信息。ODBC由驱动程序和驱动程序管理器组成，通过将通讯平台上的驱动程序与计算机管理平台的应用模块进行交互来实现对数据库的操作，从而实现后台控制中心与移动执法人员及前端检测站的互相通信，避免在应用程序中直接调用与数据库相关的操作，确保了数据库的独立性。

(2)负载均衡技术应用

为可减轻云服务器的工作压力，提高云服务器数据处理的效率，系统应用了负载均衡技术，利用加权循环(WRR)算法以及加权最小连接(WLC)算法来对服务器的数据进行优化处理，从而大大了提高服务器的工作效率。

(3)图像识别技术应用

为了实现车辆超限识别功能(车长、车宽识别)，该系统引入了图像识别技术，首先在服务器端建立数据库，形成识别模板，然后对前端采集的图像信息进行比对分析，通过学习阶段与实现阶段两部来完成人脸识别，为大数据分析提供了有力帮助。

5 结束语

非现场执法超限超载检测系统属于智慧交通建设的重要组成部分，系统建设还将进一步结合大数据、物联网、云计算、BIM、5G等前沿技术的应用不断的完善，在确保违法认定的客观性、公正性的前提下，让执法和综合治超监管工作越来越智能化、智慧化。