高速公路机电系统资料汇编.doc

高速公路机电系统资料汇编监控系统高速公路监控系统简介监控系统发展概况 高速公路监控系统是在一般街道内交通管制系统基础上发展起来的。 近年来，随着计算机技术、自动化控制技术和光纤通信技术的发展，一些国家的高速公路监控系统的技术结构也随之发生变化。由单一的计算机集中处理方式代之为多计算机功能分散的计算机网络处理方式，从而使系统可靠性提高，程序编制简单，易于维护和功能扩展。由于光缆超小型计算机及微电子技术的发展，使应用于监控系统中的各种设备向智能化方向发展，使今后高速公路的监控系统具有更强的功能。 高速公路监控系统功能简介 高速公路监控系统主要由信息采集子系统、监控中心及信息提供子系统三大部分组成。 信息采集子系统包括：车辆检测器、气象检测器、紧急电话和巡逻车。 监控中心是高速公路全线路监控系统的最高层即控制中心，主要负责全线路范围内交通情况的监视和控制。 信息提供子系统包括交通标志、标线和信号等，是交通监控管理为汽车用户服务的主要形式。 监控系统的特点 高速公路监控系统实质上是一个闭环系统。系统的输入是反映公路上车辆运行情况的交通参数和交通状况，这些信息经监控系统分析、处理、判断后，可发生指令，控制道路情报板，变更其显示内容，实施对交通流的调节和控制。其性能的优劣，在一定程度上取决于车辆驾驶员能否协调配合工作，接受系统的调度和指挥。 结语 据高速公路监控系统运行资料表明，它不仅能改善高峰期间车辆行驶的平均速度，增加高峰期间的交通量，减少交通堵塞程度和车辆延滞时间，同时也能大大减少交通事故和保证交通安全，节约燃料和减少车辆的磨损，缩短运输时间，减少污染，发挥高速公路快速、安全、舒适和高效率的功能。监控系统具有较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。 监控系统美国AUTOSCOPE视频检测系统方案摘要：本文从系统软件和硬件几个方面阐述了美国AUTOSCOPE视频检测系统的独特之处。前言在交通迅猛发展的今天，随着经济的发展和科技进步，迅捷、高效的车辆科学管理和疏通就越来越重要，而这些都离不开车辆检测。目前在车辆检测系统方面，视频检测经过十几年的发展技术上已经相当成熟，其与线圈检测技术相比所具有的优越性和高性价比已得到业内人士的公认，代表了未来车辆检测领域的发展和应用方向。 虽然世界上已经和正在研发视频检测技术的厂家不少，但真正拥有成熟技术并在实际使用中得到广泛检验的产品却极少，而美国ISS公司生产的AUTOSCOPE视频检测系统无疑是其中的佼佼者。作为厂家代表，我们相信AUTOSCOPE视频检测系统可以完全满足城市交通管理部门的要求，通过在市区8个交叉路口采用最先进的视频检测手段，为解决城市的现有交通问题提供最佳的方案。 Autoscope大区域视频车辆检测技术的历史和发展 Autoscope大区域视频车辆检测技术由美国ISS公司开发,作为全世界研发最早并最先获得国际专利的视频车辆检测技术.经过近20年的不断发展,AUTOSCOPE已成为全球系统安装最多、满足国际各种工业标准最多、在实际使用中经过广泛检验的成熟的视频车辆检测技术。到目前为止，已有超过6000套的Autoscope视频检测系统运行在欧、美、亚等洲许多国家的智能交通管理系统中，得到全世界交通专业人士的普遍认可。 基于对未来车辆检测技术的革命性认识，美国ISS公司对Autoscope视频车辆检测技术的研究始于八十年代初期，在开发的过程中ISS公司与美国明尼苏达大学交通运输系、美国联邦公路署以及美国政府和各地的交通管理部门建立了密切的合作关系，共同对交通管理中面临的许多重要课题进行了合作研究。第一代原型机诞生于1987年，其后于1989年正式推出了用于外场车辆检测的Autoscope 2002视频车辆检测系统。1992年，ISS公司生产出Autoscope 2003，产品的各项性能趋于成熟，实现了全天候检测。美国佐治亚、密歇根等州开始广泛采用这一产品，以后又在原有的基础上不断扩大使用规模。 1995年，随着微软Windows 95的问世，ISS公司又推出了其软件基于新一代Windows 95/NT操作系统的Autoscope 2004，除了性能的改进之外，其结构更为紧凑，完全符合新一代工业标准。亚特兰大市为举办1996年奥运会，改善当地的交通，在全市范围内专门选用了Autoscope视频检测产品。从此Autoscope与奥运会结下了不解之缘。2000年悉尼奥运会开始前，澳大利亚政府在悉尼市全面采用了Autoscope系统，为奥运会的成功举办创造了有利的条件。 在亚洲的韩国、马来西亚、泰国和香港等国家和地区，Autoscope也得到了广泛的应用。其中仅韩国就已经在汉城周围的高速公路上安装了600多套Autoscope，实现了网络化管理。在我国，随着经济的不断发展及其对智能交通更高的要求，Autoscope也正在得到越来越广泛的应用，在不久的将来，先进的Autoscope视频检测技术将为我国各城市的道路交通管理作出更大的贡献。系统综述 1ISS公司的AutoscopeTM2004视频车辆检测系统主要设备 本方案设计中包括的主要设备有： 外场摄象机32个,包括基础(高架桥上除外),高杆,配电,接线,避雷和接地等（摄象机技术参数见下，其它由当地承包商自行负责采购及安装）。 外场传输设备,包括光缆和设备机箱。 Autoscope-2004视频处理器8台。 Scopeserver服务器软件开发包1套 管理中心自动事故检测计算机1台。 测试工具和手工工具。 数字化卡。 培训材料和资料。2系统构成设备的技术规格 2.1 系统硬件 系统由32个摄象机、8台Autoscope-2004视频检测器和1台监控电脑组成。 2.2 系统软件（SUPERVISOR）该系统可检测6个车道来去方向车辆。一台视频检测器可同时处理四个摄象机的图像，用户可在一个图像或VGA监视器上，以图形交互方式，通过画线和/或框定义检测区，最多可定义100个检测区。用户可对检测区进行重定义。MVP实时计算交通参数并存于内部数据存储器中，以备上传分析用。 系统软件功能：（1）实时检测 MVP可同时处理来自多达四个视频图像传感器的信息。视频信号将以每秒30帧的速率被数字化并同时分析。第五个图像传感器输入作CCTV监控视频输入，可切换为五个实时视频信号源之一。 不同检测器类型可选。检测器类型包括计数检测器、存在检测器、方向存在检测器、速度检测器、数据站检测器、输入检测器、和检测器逻辑功能。速度检测器将报告车辆速度和基于长度的车辆分类。用户可软件定义三种长度类型。 一旦经监控电脑适当设置，MVP就可与监控电脑断开连接。然后，MVP可独立工作，计算实时交通参数，并把交通参数存于自己的非易失性存储器中。MVP可对摄象机的轻微移动提供补偿。图像稳定检测器可将图像传感器移动造成的影响降至最低。MVP使得模拟视频图像能与虚拟检测器设置（安装）联系起来，为图像稳定化提供参考信息。如果用户观察到摄象机有移动问题存在时，图像稳定器的要求就是必不可少的。可以在视频图像中为每一车道设置一到五个图像稳定器。 （2）本机数据存储 MVP将按用户定义的时间间隔对车流进行实时计数，并计算交通参数，如下： 车流总量：在时间间隔内测得车辆总数。 占有率：按时间百分率测量的车道占有率。 车辆分类：按长度定义的小汽车、单卡货车或拖卡货车数量。 车流率：每车道每小时车辆数。 车头时距：车辆间的平均时间间隔。 车速：按M.P.H.或KM/H计量的平均车速。 信号控制器：由用户定义的平均速度和车流率阈值所确定。 空间占有率：按百分率计量的车辆长度总和除以时间间隔内车辆平均旅行距离。 车辆密度：用户可选定的时间间隔周期为10、20、或30秒、1、5、10、15、30或60分钟。时间间隔数据保存在MVP中的非易失性EEPROM内存，以备随后传至监控电脑作分析用。存储容量为1MB或2MB。通过串行通信口可提取存于MVP中的数据。要进行数据传送，可通过MODEM和拨号电话线、私用网络电缆或光纤网、或到另一电脑的直接电缆连接实现乃至通过无线视频传输系统。3监控系统在线操作 一旦检测器配置从监控电脑下载到MVP， MVP就可以独立操作视频检测系统，或者通过监控电脑在线操纵视频检测系统。 可将时间间隔交通数据保存在监控电脑的硬盘上。交通数据如上所述。既可把全部时间存入硬盘，也可把每一辆车的数据存入硬盘。所采集的交通数据和检测数据以ASCII文件格式存储以便利用。监控电脑软件提供了文件管理程序以实现文件管理、文件提取和采集交通数据的报告。可以按数字形式将收集到的交通数据显示在监控电脑的VGA显示屏上。所显示的数据是上一时间间隔内的全部数据。在WINDOWS图形操作环境，以窗口形式，通过下拉菜单可选择要显示的数据。 MVP可以从一个选定的图像传感器输入摄取视频图像并将图像传给监控电脑供显示，所抓取的图像经压缩减少了图像传输时间，在图像进行压缩和传送时，可选择继续检测或挂起检测。可将当前显示在监控电脑上的外图像抓拍来并存成文件。 在监控电脑间的通讯可是点对点的，也可以是多点通信结构。在文件传送时，采用错误检查及重发协议。车辆检测 检测区设置：视频检测系统可灵活设置检测区，在图像传感器的组合现场的任何位置及任意方向，在横过交通车道画线及顺交通车道画线，如此安排是在检测器布置的首选方案，一条独立的检测器线性就可以代替一个或多个习惯上的检测线圈，检测区可重迭，此外，检测区可实现逻辑AND、OR、NAND，N中取M等操作及延迟/延伸时序操作。检测区编程检测区的设置可通过运行在WINDOSVS图形环境下监控电脑及鼠标进行，VGA监视器可显示迭加在交通视频图像上的检测区图像。 在监控电脑的VGA监视器上用鼠标画检测线即可创建检测区，检测区可以随意改变形状，大小并可重叠，以提供最佳的道路覆盖面及检测效果，可将检测器设置存盘，下载至MVP，也可以当前运行在MVP上的检测器配置提取上来。 可以用监控电脑的鼠标编辑以前设定的检测器配置。精调检测区域布置的形状与大小，一旦检测配置创建完成，监控电脑系统将在其VGA显示屏上图形显示新的配置。 当检测区中有车辆驶入，检测区在VGA监视器上颜色或亮度将会改变，从而验证检测系统操作正常颜色的改变也用于指示检测延续和延伸时序。 优化检测：当图像传感器安装在路面10米或更高的位置，靠近理想的覆盖区域，并且检测区域或视域（FOV）以长度小于10倍的图像传感器的安装高度时，视频检测系统就可以可靠地检测车辆的存在，虽然图像传感器直接装在行车道之上时，可获得最佳检测效果，但这不是必须的。图像传感器可以观察遮挡调至最少，并装有与路面宽度相配的镜头的一个图像传感器即可监视6至8个车道。例如，可供用来固定图像传感器的构架一般高40英尺。适合覆盖4至5车道，如果支柱位于最近的车道10英尺之内。安装高度为40英尺，并要检测6至8车道的交通，就需将传感器直接安装在车道之上（装在最佳的中心位置）。 检测性能：用一图像传感器，如前所定义，图像传感器的安装位置如上所定义，并且排除了遮挡，检测系统对车辆的计数将可以使误差小于4%（在正常的日夜条件下）。而在较差的条件下（如阴影、雾、雪和雨），误差小于7%。总流量计数误差是对整个道路的，并在时间间隔内汇总，该时间间隔应会最小100辆车以保证统计意义。 4MVP硬件(视频处理单元) MVP安装：MVP可置于机架或机框，外型尺寸为127mm292mm178mm（HWD）。可与ASC/2信号控制机安装在交通机柜。 MVP环境：MVP专门设计，使其适于在路边交通机柜常见的恶劣环境中可靠地运行。它完全满足NEMA（美国国家电气制造商协会）TS1和TS2标准以及第170和第179类控制器所规定的环境要求，工作温度范围为-35至74，相对温度为95%无凝结。 MVP性能：MVP设计模块化并提供与Intel486sx微处理器等价的处理能力。MVP模块间互连的总线连接器为镀金DIN连接器。 MVP的电源为115/230VAC、50/60Hz、单相、电流为最大0.25A，或190-270VAC、50Hz单相、0.12A电流，电源将对输入电平自动适应，MVP内含瞬变保护电路，足以满足NEMA TS1和TS2标准所规定的要求，对MVP供电是通过MVP所安放的交通控制机柜上的AC电源分布系统的瞬变保护端提供。 MVP与监控电脑通过RS-232/RS-422串口进行串行通信。通过该串口，可以传送存于非易失性存储器中的交通数据以及需显示检测器激活的实时检测信息。MVP面板上的一个9芯“D”型连接器用于串行通信。 MVP上装有一个带32个检测器输出的NEMA TS1检测器接口，输出电平与NEMA TS1、NEMA TS2第2类、第170类和第179类标准兼容。MVP面板上的一个37芯“D”型连接器用作这些输出端的接口。 MVP上装有一个NEMA TS2第1类检测器接口，由该接口可通过RS-485数据通道串行传送检测信息，一个15芯“D”型连接器输出并满足TS2标准的要求。 NEMA红绿灯输入多达16相可供利用，这些输入为检测和延伸/延迟时序功能提供控制器状态信息。MVP面板上一个37芯“D”型连接器用作这些输入。 MVP装有多达4个RS-170黑白合成视频输入端，使得来自多至四个图像传感器或其它同步或非同步视频源的信号可实时处理。在四台摄像机单元的第五个视频输入供连接本地监控摄像机或其它非检测视频信号源之用，来自该辅助视频输入端的视频信号将作检测处理。MVP面板上的BVC连接器供视频输入用。 MVP装有一个单独的RS-170/NTSC合成视频输出端，该输出端可切换至任一视频输入，切换操作可在监控电脑远距离进行或通过MVP面板上的开关进行，多视频输出需要外部电缆连接逐一提供独立视频输出，作为本MVP是不可接受的。MVP面板上的一个BNC连接器作为视频输出用。 作为RS-170/NTSC视频制式的替代，MVP可以采用CCIR黑白制式作视频输出和输入。 MVP软件存于自身快擦内存中（Flash Memory）。软件的升级无需卸下模块及存储芯片。 MVP软件和/或监控软件包含诊断软件，允许测试MVP的功能，包括个别检测器输出的设置与清除、显示输入状态、允许现场和设置与故障诊断。 5图像传感器(摄象机) 视频检测系统用中分辩率单色图像传感作时实车辆检测视频信号源，每一图像传感器至少应具备以下性能：1) CCD感应单元所产生的图像水平分辩率500线以上，垂直分辩率350线以上。作为视频信号，图像输出应符合：RS170或RS170A，NTSC、CCIR或PAL规范。 2) 当夜间照度水平低于0.1lux时，所产生的视频图像仍为可用视频信号并具有可分辩特性。日间照度达10000lux时，所产生的视频图像仍为可用视频信号并具有可分辩特性。 3) 当任一帧视频信号的分辩照度特性比为300:1时，所产生的视频图像仍为可用视频信号并具有可分辩特性。 4) 具有自动增益、自动光圈和绝对黑参考控制（absolute black reference control）自动光圈以0.25秒或更大的时间常数，以缓速方式操作。自动增益以1秒为时间常数的缓速成方式操作，自动增益平时对视频信号不起作用，直到受自动光圈控制的镜头快门完全打开才起作用。自动增益、自动光圈和灵敏度出厂时校定到适合视频检测系统正常操作的需要。全黑电平调校到0 IRE单位。光圈视频电平适当调校，使任意对此度的图像均不超过50 IRE视频单位。镜头自动亮度调整（ALC）调至平均水平。滤色镜及适当的电子线路应包含在图像传感器中以便抑制夜间的“光晕”（blooming）效应。建议图像传感器视频信号晶振同步，然而，锁线（line lock）同步也可接受。图像传感器的灰度值出厂时调至1.0。图像传感器将配有自动光圈镜头，该镜头应可变焦以适应现场所需，镜头最大快门应在出厂时预先调焦至无穷大，不小于f1.8，最小的镜头快门将不大于f300。 5) 外罩应能使图像传感器在环境漫长范围从-34至+60，同时暴露于雨中或直接日照之是时，仍能操作目的；外罩应能防水及防尘，满足NEMA-4规范，并能承受隋性气体51psi的压力；外罩应能使图像传感器在安装时可以水平旋转；外罩应在其尾部留有出口，以连接电源和视频信号电缆，输入电源为240VAC 50Hz。外罩的前端应安置一加热器以防气候寒冷时结冰、结霜或结水珠，并保证镜头光圈机构的正常操作，加热器应对图像传感器的电路不构成干扰。外罩应在表面涂以浅色，并应包括一个遮阳罩，以使将日照致热降至最低，遮阳罩前端应伸出至环境外罩前端缘之外，并应装有挡水构件，以便将雨水引出至遮阳罩边缘流走。遮阳罩突出部分应可调，以防日光直射至镜头，外罩（含遮阳罩）加上图像传感器的总重量应小于2.3kg。图像传感器装在外罩中并接上电源及视频信号电缆操作时，应能满足FCCB级电磁兼容规范要求。 6) 图像传感器视频图像输出与地隔离，所有从图像传感器到视频接口面板的视频连接也应与地隔离,图像传感器的视频输出级电路将包含电源突变保护以防从图像传感器导向MVP的同轴电缆上发生的电压突变导致图像传感器损坏。连接到图像传感器的电源和视频信号电缆用的是同一根18芯电缆，接头是一圆型金属壳连接器，电缆长度可选5、10、30或60英尺长，以适应不同的安装需要。可选用镀锌钢接线盒，用于图像传感器的结构安装，接线盒含有接线端子，以便连接到图像传感器的电源和连接从图像传感器到MVP的同轴电缆的连接点。可利用视频口面板进行交通监控箱内部安装，接口面板将提供同轴电缆和图像传感器AC电源的连接点。监控箱将为每一个图像传感器备有一个EdcoCX06-BNCY或同类瞬变抑制器，同轴电缆的屏蔽层将通过瞬变抑制器接地。图像传感器的AC电源连接交通监控箱AC电源的瞬变保护端，该控制箱同时装有MVP。从图像传感器到MVP连接视频信号的同轴电缆与AC电源电缆均穿过同一电缆。AC电源将用同轴双绞线，以满足IMSA19-1或20-1规范。AC电源电缆与同轴电缆一同散开引入，将在视频接口面板上装上视频隔离放大器。隔离放大器为视频信号提供缓冲及瞬变抑制。隔离放大器具有最小的共模抑制（在60Hz，100dB的条件下）。将视频传感器与MVP相连，在MVP端测量时，务使图像传感器所产生的视频信号衰减小于3dB，连接MVPG与图像传感器的同轴电缆应为适于户外安装，用低损耗75欧姆精密视频电缆，例如Belden8281,WestPennP806,或经认可的同类电缆。 摄像机的安装示范：6视频检测计算机(中央控制系统) 检测器设置及车辆检测观察所需的最小的视频检测计算机系统由一台电脑和一套基于windows的操作平台组成。检测器编程时不需要视频数字视卡（图像卡），然而，如果要显示实时视频图像，监控电脑系统就要包括视频图像卡。 可提供的视频检测计算机如下： *奔腾 500MHZ *WINDOWS98（WINDOWS NT） *17SVGA彩显 *键盘及鼠标 *128M RAM *3.5, 1.44软驱 *10G硬盘 *PCI总线 *以太网络接口 如果需要显示实时视频图像，应在监控电脑中装入图像卡，如果只需观看静止图像，则不需要图像卡，用图像卡，就可以在监控电脑VGA显示定义检测区，并可观察实时车辆检测叠加在实际道路状况的图像，图像卡插在监控电脑的AT兼容扩展中。监控电脑中应装入基于WINDOWS的WVP接口程序，该软件采用GUI(图像用户接口技术，操作简单，并支持所有型号及各种版本的MVP，该软件支持在WINDOWS下的静止图像及实时图像的观察。 监控系统视频检测的实际应用 (Aotsocope SOLO PRO NC)Autoscope SoloPro NC视频检测系统Autoscope大区域视频车辆检测技术的历史和发展Autoscope大区域视频车辆检测技术由美国ISS公司开发,作为全世界研发最早并最先获得国际专利的视频车辆检测技术.经过近20年的不断发展,AUTOSCOPE已成为全球系统安装最多、满足国际各种工业标准最多、在实际使用中经过广泛检验的成熟的视频车辆检测技术。到目前为止，已有14000多套的Autoscope视频检测系统运行在超过三十多个国家的智能交通管理系统中，得到全世界交通专业人士的普遍认可。基于对未来车辆检测技术的革命性认识，美国公司对Autoscope视频车辆检测技术的研究始于八十年代初期，在开发的过程中公司与美国明尼苏达大学交通运输系、美国联邦公路署以及美国政府和各地的交通管理部门建立了密切的合作关系，共同对交通管理中面临的许多重要课题进行了合作研究。第一代原型机诞生于年，其后于年正式推出了用于外场车辆检测的Autoscope 2002视频车辆检测系统。年，公司生产出Autoscope 2003，产品的各项性能趋于成熟，实现了全天候检测。美国佐治亚、密歇根等州开始广泛采用这一产品，以后又在原有的基础上不断扩大使用规模。年，随着微软Windows 95的问世，公司又推出了其软件基于新一代Windows 95/NT操作系统的Autoscope 2004，Autoscope SOLO PRO NC是Autoscope 2004的升级产品，它包括了其所有的功能特点，它完美地将视频处理器集成在密封的MVP（视频处理模块）中，使用更方便，灵活可靠。在亚洲的韩国、马来西亚、泰国和香港等国家和地区，Autoscope也得到了广泛的应用。其中仅韩国就已经在汉城周围的高速公路上安装了近3套摄象机的Autoscope视频检测系统，实现了网络化管理。在我国，随着经济的不断发展及其对智能交通更高的要求，Autoscope也正在得到越来越广泛的应用，在不久的将来，先进的Autoscope视频检测技术将为我国各城市的道路交通管理作出更大的贡献。系统综述1ISS公司的AutoscopeTM SOLO PRO NC 视频车辆检测系统所需主要设备l 外场摄像机l 高杆,配电箱,接线,避雷，接地等l 传输设备,包括光缆和设备机箱。l Mini-Hub（可选）l I/O卡（可选）l 管理中心自动事故检测计算机。l 测试工具l 数字化卡。l 培训材料和资料。l 系统软件l 服务器软件开发包（SDK）2系统概述21系统结构图：系统由摄像机、通信系统和中央控制系统组成。2.2系统特点： NTSC或PAL视频制式 实时光圈调节和快门速度控制 通过调整摄像机的高度和角度，可简单校正视场（FOV） 提供IP地址为SOLO PRO NC 组网 通电自检 先进的面板加热器 低功耗 坚固的抗恶劣环境的密封外罩 支持当地语言23系统优点： 简单 可直接观察检测状况 检测性能稳定性高 相对于其它检测器综合性价比高 容易使用 安装和维护简单 满足各种检测需求 可选择扩展应用24系统功能：1） 中文操作界面可选2） 系统在不同的光照和天气状况下，都能保持检测的高精确度3） 每个摄像机能同时检测八条车道4） 在每个摄像机视场（FOV）内能同时设置不少于32个检测器5） 每个NC均有IP地址，可用于系统的组网6） 系统操作软件包含Jpeg视频图像压缩软件，以便于图像的存储7） NC支持网络通信8） NC具有存在检测和方向存在事件检测功能9） NC可按用户定义的时间间隔，对车辆实时计数，并计算如下交通参数：车流总量：用户定义的时间间隔内的车辆总数 占有率：按时间百分率测量的车道占有率车辆分类：按长度定义的小汽车、单卡货车或拖卡货车车流率： 每车道每小时车辆数车速：按每小时计量的平均速度空间占有率：按百分率计量的车辆长度总和除以时间间隔内车辆平均行驶距离3。系统构成设备的技术规格31Autoscope SOLO PRO NC 单台系统结构图：系统由摄像机、通信面板、输入/输出板和监控电脑组成。32 Autoscope SOLO PRO NC NC 多台系统结构图：系统由摄像机、通信面板、输入/输出板和监控电脑组成4 摄像机所有摄像机的部件均符合FCC的B级电磁接口（EMI）标准和满足CE的EMI标准及安全规范。4.1 摄像机构造：a) 视频处理器和一个通用的CPU，安装在一个通用的密封防护罩。b) 摄像机每分钟可处理30帧NTSC视频图像，或可以处理25帧PAL视 频图像c) 摄像机在其视域内（FOV）最少可处理20个检测域的实时检测状态d) 传感器输出的NTSC或PAL视频图像都可在监视器中显示4.2 MVP检测器的类型:传感器可以使用多种类型的检测器来实现其特定功能4.2.1检测器的主要功能有：a) 移动或停止车辆的存在/通过检测b) 行车方向检测c) 速度测量d) 基于车辆状态值的各种报警e) 通过逻辑算法把多个检测器与相位的状态结合起来给出一个输出f) 如用户需要，各种检测器的检测状态可在监视器里显示检测器可通过软件定义其各种功能：4.2.2检测器的类型有：a) 计数检测器：给出车辆数，小时车辆数和占有率b) 存在检测器：给出车辆存在状态、停止车辆或车辆的行车方向错误c) 速度检测器：给出车辆的计数、车辆速度、长度和用户定义分类d) 功能检测器：可通过逻辑算法把多个检测器结合给出输出e) 检测站：在单位时间内给出各种交通数据f) 事故检测器：用来监视交通流的平均速度、占有率和车流量。当其中一个参数大于所定的阀值时就会给出一个报警g) 对比度检测器：检测MVP视频处理器处理的图像的质量h) 速度报警检测器：基于用户所定义的一个速度阀值给出一个报警输出4.3 SOLO PRO NC外部接口传感器的外部接口包括有：a) 网络通信口用于构造NC的通信b) 检测输入/输出口（I/O）主要用于同检测口的控制装置进行检测数据交换，如同Solo Mini Hub, Mini Hub, 检测板，Mini-Hub,Mini-Hub TS2或其它装置c) 彩色视频输出接口4.3.1网络通信口a) 网络通信可以构造并提供主要的通信b) NC使用RS-485四线全双工网络通信协议与服务顺通信c) 网络通信口充许用户对软件进行升级，并使用用户/客户软件开发包来满足摄像机的各种检测需求d) 网络通信口的通信协议采用UDP/IP信息包和标准路由通信协议e) 通信协议应用于整个摄像机通信范围4.3.2 检测的I/O通信口a) NC检测口与主控制器之间采用RJ45式的RS-485半双工的接口，主控制器有Rack Card、Mini-Hub, Mini-Hub或Mini-Hub TS2b) 摄像机检测口与主控制器之间每隔100ms就交换状态数据c) 通过NC检测口可实时读取信号灯的相位状态d) 通信协议使用UDP/IP信息包通过双绞线进行传输e) 主控制器如检测板、Mini-Hub,Mini-Hub,或Mini-Hub TS2持续的把检测状态发送给交通信号控制器1） 接口装置的能立即接收到状态的改变脉冲的最大宽度保证小于100ms2)通过接口装置所测的速度与真实测量的速度误差很小4.3.3不同视频的视频输出口a) NC输出NTSC或PAL全屏动态视频时将使用不同的视频输出口b) 不同的视频图像可通双绞线进行传输4.3.4电源接口a) NC的工作电源是24VAC 50/60Hz 或1028VDCb) NC的最大功率不大于15W44 摄像机的操作日志摄像机将维护一个非易失操作日志，操作日志将包括以下：a) 摄像机的软硬件的修订号b) 检测器的构造主题c) 最新下载给NC检测器的时间d) 操作时志最后被清除的时间e) NC通信口的打开与关闭的时间f) 最后掉电的时间g) NC的软硬错误自检将帮助系统的维护及故障排除的时间标记45 视频检测器的车辆检测操作监测器按照以下的操作将达到最佳的检测较果a) 执行交通应用b) 摄像机安装的位置c) 所需检测的车道数d) 车辆检测器的大小、位置和方向e) 在检测视场（FOV）内车辆的接近和离开f) 车辆换道的最小影响4.5.1检测器的设置：a)在摄像机的视场（FOV）内，视频检测系统将提供灵活的设置方法，检测器的放置由下：1) 如为了计数的精度，检测应设置在与车道垂直的地方2) 为了检测停止或移动车辆存在检测的精度，检测器应设置在于车道平行的地方b)一个虚拟的检测器可以替代一个或多个传统的线圈检测器c) 为了获得最佳的检测较果，检测器之间可以相互重叠d) 多个检测器可以通过逻辑运算给合在一起给出一个输出4.5.2检测器的编辑a) 检测器的设置可以通过安装了Windows 95,98,Millenium或Windows NT4.0或2000操作系统的便携机或台式机加上键盘和鼠标即可。b) 一台VGA监视器可以观察检测器的设置位置和工作状态c) 键盘和鼠标可被用于:(1) 设置检测器的大小、方向和位置以提高检测器的检测精度(2) 修改检测器的参数以达到最佳的检测精度(3) 编辑检测器的构造(4) 修改检测器位置、大小和方向(5) 增加检测器的其它应用(6) 改变不同的交通应用，修改摄像机安装的尺寸d) 从计算机下载检测器的构造给摄像机e) 上载NC当前运行的检测器的构造f) 备份检测器的构造，把它存储在计算机的硬盘里4.5.3检测器的操作情况视频检测器的实时检测状态可以通过以下方法证实：a) 通过视频显示装置可实时 观察其检测状态b) 摄像机的视频输出可以选择以下传输：1） 只选用视频信号2） 模拟图像与当前检测器的实时状态c) 通过主控制器Mini Hub TS1接口板、Mini Hub TS2接口板、检测器接口板和Mini-Hub 接口板上的LED指示灯就可观察检测器的输出状态d) 检测口控制器的LED输出状态描述1） 当检测器给出一个输出或信位输入一个信号相关的LED就亮2） 当检测器没有输出或信号控制器没有给信号相关的LED就灭4.5.4最佳检测视频检测系统在如下条件时将提供最佳的检测1） 视频传感器安装在10-15m的高度2） 视频传感器安装在所要检测区的附近3） 最远检测域的距离不要超过视频传感器安装高度的10倍4.5.5视频传感器的三种安装示意图a)摄像机安装车道的正上方：b)摄像机安装在车道的附近c)摄像机安装在十字交叉口：4.5.5 计数检测器的精度摄像机安装在符合它安装的条件下，系统将能够准确的计数车辆：a. 在正常条件下（白天及夜晚）计数准确率达到96%b. 在非正常条件下计数准确率达到93%非正常条件如；阴影、雾、雨、雪和照度很低等。此时计数将是：a. 统计整个检测车道的流量b. 统计多个时间段的交通流量以保证计数的精度4.5.6 存在检测器的精度a. 摄像机的安装如满足应用于路口控制交通的检测的安装条件，系统将能够准确提供存在检测。b. 当在路口的停车线附近的时候，存在检测精度将基于车辆的拐弯4.5.7速度检测器的精度a) 在正常运行情况下，能准确测出车辆的平均速度，精确度达到95%。b) 为确保统计意义，在平均速度的测量采样中车辆数不低于10辆c) 为了使速度检测器的性能达到最佳，传感器的安装必须符合安装指明南，并且安装高度必须达到13m，SOLO PRO NC将准确的测量每辆车的速度1） 对于靠近车辆，正常条件下准确率95%2） 对于远离车辆，正常条件下速度准确率可达90%4.6 摄像机硬件4.6.1 摄像机a. 使用中等分辨率，彩色1/ 3英寸CCD摄像机作为实时车辆检测的视频源，用户可选用NTSC或PAL制式。b. 图像分辨率1） NTSC：l 水平分辨率大于460线l 垂直分辨率大于350线 2） PAL：l 水平分辨率大于460线l 垂直分辨率大于350线 c. 全屏，自动增益控制关闭（AGC off），1.0 lux时自动增强灵敏度。d. 信噪比大于48dB。e. 摄像机包含滤色镜及适当的电子线路以便抑制夜间的“光晕” “blooming”effects。5SOLO PRO NC 连接要求a. 三蕊的电源连接线，电压220VAC功率 15Wb. BNC线连接视频传感器（摄像机）c. BNC线连接监视器或视频卡d. SOLO PRO NC RS232电脑连接线 通信系统高速公路机电系统网络构成与信息传输高速公路机电系统由监控、收费、通信三大系统构成，其中通信系统属于基础类设施，为收费、监控系统提供信息（话音、数据、图象）传输通道，而监控、收费系统也是由功能各异的计算机通讯网络构成。本文仅以京沪高速公路（河北段）为例，详细论述目前较为流行的高速公路机电系统构成和信息传输的特点。通信系统网络及数据图象传输系统 京沪高速公路全路铺设20芯光缆，采用同步光纤数字传输系统（sdh stm-1）、光纤接入网系统会同程控数字交换系统形成一套综合业务通信系统。 全路共13个通信站（8个收费站，4个服务区，1个通信中心），除在中心配备adm+olt（光线路终端）外，其余12个无人站均采用光纤综合业务接入网设备onu,而没有采用前些年流行的adm+pcm结构，因为pcm只能将低速数据（64kbps,v.24,v.35等）复用成2mbps通过adm上传至中心,而onu不但可以直接接入这些低速数据，而且提供了2mbps高速数据接口，此外还具备isdn、catv等综合业务接口。根据河北省全省收费联网需要，onu设备至少还需增加一个e1(g.703)接口(2mbps)。 这12台onu自身具备传输模块，速率与sdh干线一致，为stm-1(155.5mbps),它们通过4根光纤构成环形自愈网，以提高网络通信的可靠性。 通信系统为收费、监控提供的传输功能简述如下： 监控数据传输 监控数据分二级管理：监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接入网的onu设备业务通道中提供足够的2/4w vf接口，监控数据采用模拟传输方式，通过这些音频接口完成，由监控系统提供modem进行数模转换。 监控图象传输 监控系统在全线设置了一定数量的摄象机，各摄象机的图象和控制信号均要传至监控中心。通信系统负责为摄象机的图象和控制信号传输提供光电缆，视频图象信号和控制信号经过数字/视频复用光端机复用后，占用一根光纤。 收费数据传输 收费数据分三级管理：收费中心计算机、收费站计算机及收费车道控制器。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的，各通信站的onu设备提供必要的2mbps(g.703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的，在全省收费联网的情况下，路由器至少要具备2个e1(g.703)接口，一路传往收费中心，一路传往省拆帐中心。 收费图象传输 收费系统在个收费站广场出口均设置了摄象机，各摄象机的图象信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄象机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的，而图象及控制信号的远程传输与监控有所不同，未采用复用方式，每个摄象机图象对应一芯光纤，而控制信号是经modem通过通信系统的话路通道传输的。 收费系统网络构成与数据传输 收费系统计算机网络由两级构成，即收费中心计算机局域网和收费站计算机局域网，收费站局域网主要由两部分组成：一部分是收费站控制室计算机，包括服务器及功能各异的工作站，如监视计算机，数据处理计算机，图形计算机等。局域网采用星形以太网100-base-t,传输线缆为utp-5。由于车道计算机和收费控制室计算机距离较远，为保证传输质量，这二部分之间采用以太网交换机通过多模光缆连接，采用多模光纤主要是考虑到距离一般在3km以内，防止信号过强引起反射，同时也可以降低成本。 收费中心局域网分布在监控大楼内，组成与收费站控制室计算机机构相似，另外多出一台磁卡管理工作站，而网络结构形式和传输媒体则完全相同。 两级计算机系统之间的远程数据传输是通过高速路由器接入通信系统onu上的2mbps接口来实现的，收费数据流向主要为由低到高。 监控系统网络结构与数据传输 监控系统主要由两部分组成：监控中心计算机系统和外场设备。 监控中心计算机系统即情报处理系统，它包括通信控制器、网络服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网，组网方式与收费中心类似，只是多了一台通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外场设备与中心的数据通信管理。 外场设备包括车辆检测器，可变情报板，可变限速标志，气象检测器等。由于这些检测点（数据采集点）距离通信站较远，相对分散，且数据量较小，无法采用标准的高速数据接口进行传输，因此在每个远端数据点配一台modem，将数据传到就近通信站的onu，最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。 收费和监控图象信号的传输 前面已经讲到监控和收费系统的图象传输，监控系统是将图象信号和摄象机控制信号复用后占用一根光纤传输，而收费系统图象分别来自收费亭内摄象机、车道摄象机、广场摄象机，这些图象信号除提供收费站显示外，当中心需要时，还要上传到监控/收费中心，中心可根据管理需要选择任一个摄象机信号进行处理。这里每路图象信号占用一根光纤，而控制信号是通过modem到onu的2/4w vf接口传输的。 随着车流量的增加，高速公路监控管理的作用越来越突出，而摄象机作为最直观的监视设备被管理人员越来越重视，目前，国内许多高速公路的交通量密集路段实现了全路监控。随着摄象机数量增多，原来敷设的光纤芯数变得紧张甚至不够使用，这为视频信号的远程传输带来了新的课题，目前，解决方法主要有以下两种： 方法一：采用复用光端机 即多路视音频数字光端机。每根光纤可传输多达10路以上视频信号及20路以上音频信号。一般分为发送端机，接收端机和中继端机。发送端机完成对模拟视音频信号的编码，多路复接和光发送；接收端机完成光接收，数字分接和解码，恢复出模拟视音频信号。中继端机采用高速数字信号再生中继，可配置成为具有上/下行信号功能。 这种方式采用非压缩数字编码，因此可以达到广播级传输质量，采用1310nm波长光发送端机传输距离可达70km以上，采用1550 nm波长光发送盘传输距离可达110 km以上，增加光功率放大器后最长中继距离可达360 km。 这种方法不占用通信系统信道资源，因此独立于通信系统，维护简单，在高速公路这种传输距离较远的场合，经济效益比较明显。 方法二：采用数字技术 首先将图象压缩编码，利用数据通道传输，在终端利用解码设备解码解压后恢复，它的优点是便于数字化存储、处理，灵活性大，随着sdh干线传输频率越来越高，这种方法的优越性越来越突出，扩展空间是广阔的,由于适应了数字化多媒体时代的发展要求，数字视频技术得到了广泛应用。目前采用的数据编码格式有mpeg（动态图象专家组）、jpeg等，mpeg又分为mpeg-1，mpeg-2，mpeg-3,mpeg-4，mpeg-16等它们之间的区别不仅在于传输速率，而且有着质的不同。目前，适应stm-1/stm-4传输模式，较为成熟实用的方法是：将视频图象压缩成mpeg-1（速率可选为2mbps）格式，利用onu上的2mbps接口进行远距离传输。目前大部分成熟的数字监控系统，图像压缩基本上都是基于mpeg-1，h261和h263标准（包括数字化远程会议电视），采用e1信道（2mbps）传输一路实时视频和双向音频信号，控制信号通过v.24接口传输。 这种图像压缩编码技术明两大缺点，一是信号带宽较窄，图像边缘轮廓模糊；二是在压缩比较高时，会引起图像分块边缘不连续，从而导?quot;马赛克现象。因此人们又开发出新一代图像编码技术-小波变换图像编码，它是一种不受带宽限制的图像编码方法，可以在极高的压缩比下清楚地观察图像局部细节，图像质量比mpeg-1有很大提高。当然，要进一步提高图象质量，还可以采用mpeg-2数据格式，传输速率在8mbps时，图象质量已经接近模拟视频信号的标准,只是带宽牺牲较大。 随着通讯技术、计算机技术、网络技术的飞速发展，各种电子设备包括传输产品、交换产品及用户终端产品的更新换代也日新月异，高速公路机电工程日益呈现出数字化、智能化、集成化的特点，我们只有不断地学习、交流，汲取他山之长，才能将机电工程建设成为先进、经济、实用的系统。 通信系统高速公路通信系统及其联网技术现状及走势高速公路通信系统是高速公路现代化管理的支撑系统，它要实现监控系统和收费系统的数据、语音和图像等信息准确而及时的传输，保持高速公路各管理部门之间业务联络通讯的畅通，并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系；同时高速公路通信系统作为交通专用通信网的重要组成部分，是交通信息的主要传输载体，为各种网络服务（如 intranet、internet）及会议电视系统提供传输通道。 随着计算机技术。网络技术和通信技术的迅速发展，高速公路通信技术也从简单的无线对讲系统发展到800mhz无线集群系统，从小容量微波通信发展到sdh系列数字光纤传输系统，从单纯的电话业务发展到包括语音、数据和图像等多种信息的综合通信，并从模拟通信向数字通信演变，开始组建先进的宽带综合业务数字（bisdn）通信系统。 进入九五以来，我国的高速公路建俊发展非常迅速，高速公路网正在逐步形成。在某些高速公路建设发达的省份已经开始着手进行区域内高速公路网交通机电工程（通信、收费、监控）的方案论证及工程实践。这样，高速公路通信系统已开始从单条路的内部通信向路网环境的广域通信转变，其组网技术也会有很大区别。我们从高速公路通信业务特点人手，对比分析能满足高速公路通信业务的组网技术，最后提出了高速公路通信系统及其联网技术的优化选型。 高速公路通信业务及其接入特点 高速公路通信业务大概可以分为语音、数据和图像三大部分： 语音业务包括业务电话bt、指令电话ct、紧急电话et、无线集群、广播系统等。 数据业务分为2部分。一是收费系统计算机网络互连，即收费站收费（分）中心收费总中心的三级收费网络，计算机收费局域网的速率一般是10mbps/100mbps；二是外场交通监控数据采集及控制，这是一些低速数据，包括可变情报板、限速标志、车辆检测、气象检测。图像切换和控制等。 图像业务主要是cctv交通监控图像及会议电视图像。cctv交通监控图像包括收费站中收费车道、收费亭和收费广场图像以及重要路段和立交桥的外场监控图像。 从上分析可以看出高速公路通信网是一个多业务、传输距离长的专用多媒体传输系统。 同时，伴随着交通信息产业的兴起，高速公路通信网作为交通信息网重要组成部分，其用户的可用带宽（available access band width）在逐步增加，对业务的要求也逐步向宽带化、实时化发展。因此高速公路通信系统必须把语音、数据和图像三种业务集成在同一网络平台上实现真正的综合业务数字网（isdn），并且向宽带化（bisdn）方向发展。 高速公路通信网络技术 光纤技术、ip技术。图像编码技术和异步传输模式（atm）是90年代对网络发展产生巨大影响的四大技术，其发展使得综合业务数字网成为可能。目前适应高速公路通信的网络技术有sdh、atm和ip技术。 sdh技术 sdh（同步数字体系一syschronous digital hierarchy）传输系统是在 pdh（准同步数字体系plesiochronous digital hierarchy）系统的基础上发展起来的，是目前国内外广泛应用的成熟的光纤传输技术。我国高速公路通信系统除早期采用pdh传输系统外，后期基本上是采用sdh系统。基于 sdh技术的高速公路通信系统通过利用交换十 sdh十接入网技术能把高速公路通信系统中的多业务融入到一个传输平台。但是其网络构成复杂，除传输平台之外，还需很多的附加设备，如收费计算机