公路机电工程系统原理实用教案

1、公路(gngl)机电工程系统原理公路机电工程质量(zhling)监理参考的主要技术标准第1页/共35页第一页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理本章节需要回答的几个问题 干什么用的？ 由什么构成的？ 技术(jsh)要点和关键参数是什么？第2页/共35页第二页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理干什么用的？ 一项重要的支持保障系统 为公路营运管理者的安全管理、高效(提高工作效率，提升(tshng)经济效益)运营提供服务 为公路使用者的安全、快捷出行提供服务第3页/共35页第三页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理监控设施 监视道路交通流量，监视特殊路段的气候状况，保证道路

2、的安全通行，为道路使用者提供必要的信息和帮助，为道路营运管理者提供管理决策参考信息，为处理道路故障提供数据和图像信息。 由车辆检测器、气象检测器、闭路电视监视系统(信息采集(cij)设施)、可变标志(信息发布设施)、光电缆线路、监控(分)中心设备及软件(信息管理设施)、大屏幕投影系统、地图板等分项工程构成。第4页/共35页第四页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理车辆检测器 线圈型、视频型、微波型、 信息采集：计数、测速、流量统计、道路占用、事件发现、 主要构件：基础、箱体、传感器(线圈、摄像机、微波天线)控制器、传输设备(调制解调器、数据(shj)光端机)、接口设备(信息接口、供电接

3、口)第5页/共35页第五页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理主要(zhyo)指标参数(以常用的线圈型为例)项次项次指标参数指标参数技术要求技术要求1交通量计数精度允许误差: 2%2平均车速精度允许误差: 5%（km/h）3传输性能24小时观察时间内失步现象不大于1次或BER10-8 。4绝缘电阻强电端子对机壳50 M5安全接地电阻46线圈参数外观工艺、环阻、电感量、绝缘(参考产品标准)7功能要求自检功能、逻辑识别线路功能、复原功能、本地操作与维护功能、控制功能以及招标技术规范要求的其他功能8设备基础基础尺寸、外观、结构、强度9设备箱体外观、安装工艺、防腐涂层质量第6页/共35页第六页

4、，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理 气象检测器 信息采集：环境温度、湿度、风速、风向、降雨、路面结冰、能见度、 主要构件：基础、箱体及立柱、传感器(温湿度计、能见度检测计、路面传感器、)控制器、传输(chun sh)设备(调制解调器、数据光端机)、接口设备(信息接口、供电接口)第7页/共35页第七页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理主要指标参数(cnsh)(以常用的线圈型为例)项次项次指标参数指标参数技术要求技术要求12345传输性能24小时观察时间内失步现象不大于1次或BER10-8 。6绝缘电阻强电端子对机壳50 M7接地安全接地电阻4，防雷接地电阻108功能要求降水检

5、出、路面结冰检出、自检、9设备基础基础尺寸、外观、结构、强度10设备箱体外观、安装工艺、防腐涂层质量，立柱竖直度5mm/m第8页/共35页第八页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理 闭路电视(b l din sh)监视系统 图像信息采集和播放、存储、检索、第9页/共35页第九页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理闭路电视监视系统 外场摄像机关键技术性能(xngnng)水平分辨率(450线 )；扫描频率最低照度(1.0 lux )信噪比(50dB )电子快门(1/20s1/10000s )功能要求(自动白平衡、逆光补偿、) 摄像机镜头光圈可调(自动、手动)；焦距可调(自动、手动)

6、；镜头变焦范围(距离)、变焦速度 摄像机云台、防护罩、解码器(枪机为分体式，球机为一体式)功能要求(密封、防尘、防雨、带雨刮器、自动加热、自动排风 、除霜、)转动角度、转动速度、自动定位 摄像机防雷电源保护器、数据保护器、视频保护器、避雷针、地网、第10页/共35页第十页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理闭路电视监视系统 视频传输通道 广义上是指这样一种通道或设备，不论它的中间环节对信号的处理过程如何，它的输出和输入都是视频信号（彩色全电视信号） 信号源 输出端 视频通道 视频信号 视频信号 视频通道可能包含压缩或无压缩的调制解调设备、编解码设备、视频分配设备、视频切换控制矩阵设备、

7、数字或模拟传输设备以及光电缆传输介质(jizh)、大气传输介质(jizh)等；视频信号可能经过的数字/模拟的多次转换。 公路机电工程系统中，信号源就是摄像机设备，输出端接到电视墙监视器或大屏幕投影设备、录像机设备、图像计算机设备等显示或存储设备。第11页/共35页第十一页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理 闭路电视监视系统 视频信号包含的主要要素：亮度信号、色度信号、同步信号(白条幅度：700 mV30 mV；同步脉冲幅度：300 mV20 mV ) 失真，这是一个相对的概念，相对于理想状态或原有事物的变化程度，利用失真这一概念，通过检查信号在传输前后的变化情况来分析设备的性能。 线

8、性失真：由于系统特性而产生的失真，与信号本身幅度无关(wgun)，输出信号与输入信号之间保持线性关系。U2=K(f/t)U1，其中U1输入信号、U2输出信号、K(f/t)传输函数 非线性失真：信号在传输中引起的失真与被传输信号本身的幅度有关时，这种失真称非线性失真，输出输入信号之间已经不是简单的线性关系。 U2=K（U1）U1 传输函数K（U1）不仅是频率（或时间）的函数，而且是输入信号的函数。第12页/共35页第十二页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理 视频传输通道主要性能指标 K系数：把各种波形失真按人眼视觉特性给予不同评价的基础上来(shngli)度量图象损伤的一套系统方法(回

9、波E7%KF )。 失真类型短时间失真Kp、Kpb 行时间失真Kp场时间失真K50长时间失真对应的持续时间象素（一个或数个）0.1-1us 行期间 1-64us 场期间64us-20ms多帧 20ms-几十s测试波形2T脉冲/条信号2T脉冲/条信号中的条信号场频方波APL变化,每隔数秒跳变的平场信号对图象的影响对应图象细节、边缘、轮廓的变化水平方向的亮度变化、拖尾和模糊图象垂直方向的亮度不均匀背景亮度不真实 图象闪动产生的原因频带宽度不够或高频补偿不当中频频谱分量的幅度特别是相位失真。箝位电路存在问题低频相位失真，箝位电路不佳与交流耦合级，反馈环路低频特性电路阻尼、电源去耦电路、低频补偿电路等

10、有关第13页/共35页第十三页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理视频传输通道主要性能指标色亮增益差K(5%)：把一个具有规定的亮度和色度分量幅度的测试信号送到被测系统的输入端，输出(shch)端信号中亮度分量和色度分量幅度比与输入端幅度比的改变称色亮增益差。 影响：色饱和度失真，类似色饱和度调节不当，K为负，图象色彩变淡、暗淡、人物神色不佳；K为正，颜色过浓、轮廓不分明，类似儿童填色画，缺乏真实感。 原因：传输通道幅频特性不好；色度、亮度通道幅频特性不一致。 第14页/共35页第十四页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理视频传输通道主要性能指标色度亮度时延差 (100 ns

11、) ：当输入一个与K相同的测试信号，输出(shch)在亮度分量与色度分量的调制色络波形的相应部分在时间关系上出现的差值，称。 影响：色度信号与亮度信号不能同时到达显示端，彩色套色不准，在水平方向出现彩色镶边，人眼比较敏感感。 原因：传输通道群延时频率特性不平坦，中频滤波器特性变化，中频带宽不够等。 第15页/共35页第十五页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理视频传输通道主要性能指标幅频特性(5.8MHz带宽内2dB) ：从场频至系统标称截止频率的频带范围内，通道输入与输出之间相对于基准点频率（250K）的增益变化) 影响：图象清晰度；4.43M以内(y ni)不仅影响亮度、对色度信号

12、产生影响，而且影响K、。第16页/共35页第十六页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理视频传输(chun sh)通道主要性能指标亮度非线性(5% )：当平均图象电平为某一定值时，将起始电平从消隐电平逐步增加到白电平的小幅度阶跃信号加至被测通道输入端、输出端相应各阶跃幅度比值间的最大差值。 影响：图象失去灰度，层次减少，分辨率降低（由于色度信号是迭加在亮度信号上），产生色饱和度失真。 原因：(前面已提过）元器件的非线性造成，工作点不对，输入幅度过大。 第17页/共35页第十七页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理视频传输通道主要性能指标微分(wi fn)增益失真DG(10% )：

13、由于图象亮度信号幅度变化引起色度信号幅度的失真 。 影响：不同亮度背景下的色饱和度失真，影响彩色效果（如穿鲜红衣服从暗处走向亮处，鲜红衣服变浓或变淡）。第18页/共35页第十八页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理视频传输通道主要性能指标微分相位失真DP(10 )：由于图象亮度信号幅度变化引起色度信号相位的失真。 影响：在不同亮度背景下，色调产生失真，由某种颜色变成其他(qt)颜色（如穿鲜红衣服从暗处走到明处，鲜红衣服就偏黄或偏紫）。 DG、DP失真原因：色度信号4.431.3M处在视频高端，易受通道中分布参量影响：工作点的不正确对结电容影响大，从而影响传输通道的阻抗参量（发射机上DG

14、、DP预失真调整小合调节的黑白拐点就是调整工作点）。 第19页/共35页第十九页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理视频传输通道主要性能指标随机信噪比(56 dB )：S/N=20lg 亮度信号幅度标称值/随机杂波幅度有效值（dB） 杂波是除有用(yu yn)信号以外任何无用信号和各种电磁骚动的总称 随机信噪比测的是整个频谱上的杂波，但是高频的杂波干扰在图象上表现的是细小的微粒，人眼不易察觉。因此加上一加权网络，使干扰的情况符合人眼观看的实际状况（这就是随机信噪比的加权）。 第20页/共35页第二十页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理闭路电视监视系统监视器画面质量 随机信噪比

15、(雪花干扰) 单频干扰(网纹) 电源干扰(黑白(hibi)滚道) 脉冲干扰(跳动)安装工艺 立柱竖直度，立柱、基础尺寸、强度，金属件防腐性能 安全接地，防雷接地，强电端子对地绝缘、其它功能 视频切换功能、录像功能、图像硬拷贝功能、检索功能、告警位预置功能、第21页/共35页第二十一页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理 LED可变信息标志(biozh)信息发布第22页/共35页第二十二页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理主要(zhyo)指标参数项次项次检测项目检测项目技术要求技术要求1立柱竖直度5mm/m2立柱、避雷针、法兰和地脚几何尺寸符合设计要求3基础尺寸符合设计要求4机

16、箱、立柱、法兰和地脚的防腐涂层厚度符合设计要求5强电端子对机壳绝缘电阻50M6安全接地电阻47防雷接地电阻108视认距离120km/h, 250m9发光单元色度坐标(x,y)a.可变信息标志按JT/T 431测量红绿蓝白四种颜色；b.可变限速标志按JT 432测量红黄两种颜色；c.其它标志按GA14887测量红绿两种颜色。10显示屏平均亮度最大亮度和最小亮度符合设计要求。无规定时，应不小于8000cd/m2。11数据传输性能24小时观察时间内失步现象不大于1次或AER小于10-812自检功能能够向中心计算机提供显示内容的确认信息及本机工作状态自检信息。13显示内容及时、正确地显示中心计算机发送

17、的内容。14亮度调节功能能自动根据环境照度自动调节显示屏的亮度。第23页/共35页第二十三页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理 大屏幕投影和地图板、电视墙-监控中心(zhngxn)的信息显示项次项次检查项目检查项目技术要求技术要求1拼接缝不大于2mm或合同要求的尺寸2亮度达到白色平衡时的亮度不小于150cd/m23亮度不均匀度不大于10%4功能要求正确显示监控中心CCTV监视器的切换图像及图形计算机输出信息5窗口缩放可对所选择的窗口随意缩放控制6多视窗显示同时显示多个监视断面的窗口1整板尺寸允许偏差：12垂直度2mm/m3平整度任意相邻两块不平度1.0mm4电源导线对机壳绝缘电阻50

18、 M5静态显示显示的内容符合设计要求6动态交通状态显示绿、黄、红表示交通正常、拥挤、阻塞状态7设备工作状态显示绿、红表示外场设备的正常、故障状态8可变标志内容显示符合设计9紧急电话呼入显示亮灯表示ET通话状态10交通量、气象参数、时间、日期等显示显示正确第24页/共35页第二十四页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理 监控(jin kn)中心计算机网络第25页/共35页第二十五页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理 监控(jin kn)中心计算机网络第26页/共35页第二十六页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理 监控(jin kn)中心计算机网络第27页/共35页第二十七页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理 监控(jin kn)中心计算机网络第28页/共35页第二十八页，共36页。公路(gngl)机电工程系统原理 监控(jin kn)中心计算机网络 网络第29页/共35页第二十九页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理 监控(jin kn)中心计算机网络第30页/共35页第三十页，共36页。公路机电工程系统(xtng)原理 监控(jin kn)中心计算机网络123456783124W GW BL W OW BRT568A123456782134W OW BL