高速公路机电系统资料汇编.docx

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高速公路机电系统资料汇编

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Autoscope2002视频车辆检测系统。

1992年，ISS公司生产出Autoscope2003，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Windows95的问世，ISS公司又推出了其软件基于新一代Windows95/NT操作系统的Autoscope2004，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

1．ISS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。

4．MVP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127mm×292mm×178mm（H×W×D）。

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NEMATS1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NEMATS1检测器接口，输出电平与NEMATS1、NEMATS2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NEMATS2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（FlashMemory）。

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（absoluteblackreferencecontrol）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0IRE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50IRE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（linelock）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240VAC50Hz。

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Ⅲ500MHZ

*WINDOWS98（WINDOWSNT）

*17″SVGA彩显

*键盘及鼠标

*128MRAM

*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（AotsocopeSOLOPRONC）

AutoscopeSolo®ProNC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Autoscope2002视频车辆检测系统。

１９９２年，ＩＳＳ公司生产出Autoscope2003，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Windows95的问世，ＩＳＳ公司又推出了其软件基于新一代Windows95/NT操作系统的Autoscope2004，AutoscopeSOLOPRONC是Autoscope2004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3００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

1．ISS公司的AutoscopeTMSOLOPRONC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。

lMini-Hub（可选）

lI/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

2．1．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SOLOPRONC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

2．3．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

2．4．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，