交通监控系统概论之信息采集提供子系统课件

1、 交通监控系统是车辆行驶的动态保障系统,与其他静态（安全、管理）设施共同构成了保障道路交通高效、安全的基础。1、交通监控系统的功能 交通信息的实时采集、信息传递、信息分析和处理、信息反馈等。 交通监控系统要达到上述功能，应具备实时性、稳定性、可变性等性能要求。2、交通监控系统的目标 针对变化的交通状态，提供实时、合理的交通管理与控制。 疏通交通阻塞 预防交通事故 减轻交通事故危害3、交通监控系统的组成 交通监控系统由信息采集子系统、信息提供子系统、监控中心 三大部分组成。（此处略讲监控中心）5.3 信息采集子系统1、信息采集子系统的构成及运行方式 在高速公路监测系统中心，用于获取信息的一切手段

2、都属于信息采集子系统的范畴。 信息采集子系统是监控中心信息采集手段的总称，在运行时相互是独立的。2、信息采集子系统的分类 按照信息的性质，大致分为： 数据信息的采集设备 监控系统直接控制的话音和图像信息的采集设备 辅助监测手段 数据信息的采集设备监控系统直接控制的信息采集设备辅助监测手段车辆检测器气象与环境检测器等紧急电话电视监视系统等巡逻车交通巡视直升飞机当地的交通广播气象广播数据信息的采集设备车辆检测器1 环形线圈检测器 是目前世界上技术较为成熟的车辆检测方法。可获得交通流量、占有率、速度等数据。其成本较低、准确率高。但线圈一旦老化，维护较为困难。且施工与维护时，需中断交通，开挖路面，破坏

3、环境。环形线圈检测器的工作原理 环形线圈是一个电感元件，与电子单元构成一个协调电子系统，电子单元通过环形线圈产生一个1022kHz的频率。当车辆通过或停在环形线圈上时，改变了线圈的电感量，激发电子电路产生一个输出，从而监测到通过或停在线圈上的车辆。 实例：环线线圈在电子警察系统中的应用1)无违法事件时，系统持续判断是否有车辆通过检测区域并监测信号灯状态。2)红灯亮且有车辆通过时（1）车辆进入线圈A,但未通过停车线（2）车辆离开线圈A（3）车辆进入线圈B（4）车辆离开线圈B车辆检测器2 地磁检测器 地磁检测器是一种简单、经济、耐用的检测器。检测器探头的芯是一个永久磁铁棒，棒上套有多圈密绕的漆包线

4、圈，探头埋在 行车道下。当车辆通过探头时，车辆切割磁场磁力线，在探头线圈中产生一个感应电动势，经过放大器放大产生一个脉冲输出。电磁检测器的工作原理 电磁检测器是一种特殊类型的地磁检测器，它既可以监测行进的车辆，也可以检测静止的车辆。当汽车移动时，总有一个磁阴影伴随，这是因为磁力线通过铁磁物质的汽车比通过空气容，这样就减少了汽车周围的磁场强度，而加大了汽车上下的磁场强度。安装在道路表面的探头可以检测出磁场强度的增加量。 电磁检测器利用地球磁场的垂直分量工作，地球磁场垂直分量必须大于0.20e，此范围在北纬20到南纬20之间。车辆检测器3 微波检测器 新的远端交通微波检测器最多可以同时检测8个检测

5、区域的车辆存在，同时可检测交通量、车速、占有率等。 微波检测器由发射天线和发射接收器组成。架在门架上或路边立柱上的发射天线，对准检测区域发出微波波束。当车辆通过时，反射波束以不同的频率返回天线，检测器的发射接收器测出这种频率变化，从而测定车辆的通过或存在。微波检测器的工作频率通常是24GHz或10GHz。反射式微波车辆检测系统车辆检测器4 超声波检测器 超声波检测器是利用反射回波原理制成的车辆检测器。由探头和控制机构成。 超声波检测器的探头是超声波发射接收器。探头固定安装在行车道中央上方5m高处，探头向下方发射超声波并接收回拨的时间也是固定的。当有车辆通过时，由于车辆本身有高度，车的顶部反射超

6、声波，探头收到回拨的时间就相应变短，从而就可以区分有无车辆。车辆检测器5 特种检测器车高计 为了防止一些车辆装载的货物超出了高速公路限高标准而破坏高速公路设施，影响行车安全的检测器。 车高计探头由红外线发射器和接收器两部分组成。红外线发射器发出经过调制的红外线，由红外线接收器接收。此光束定位在高速公路限高值上，当超高车辆通过时，超高部分遮断红外光束，接收器接收不到则产生报警信号输出，启动报警设置。红外限高检测装置 数据信息的采集设备气象与环境检测器 除常规的气象站所用的测量温度、湿度、风速、风向、降雨量等设备外，监控系统所用的气象与环境检测器还有以下： 能见度检测器 路面冰冻检测器 检测能见度

7、值的设备。检测器一段装红外发射器，一端装接收器。发射器发出一束红外光束，遇到空气中的小颗粒发生散射，散射被光敏元件接收，光敏原件给出相对应的电流，经放大、整形，最终转化成能见度参数。 通过检测路的温度、湿度及含盐度并综合分析，然后判断是否冰冻。道路路面的冰点与路面含盐量有直接关系。通常含盐量分为4个等级。 其中，3级含盐量可是冰点降到-10度。 气象与环境检测器 光亮度检测器 一氧化碳检测器 隧道光亮度检测器一般成对设置在隧道口内外，洞外的测量隧道入口处的亮度，洞内的测量隧道内引入段的亮度。 监测中心计算机根据接收的亮度检验值的数据信号，调节隧道内照明灯具，使其亮度适合。 一氧化碳检测器主要有

8、两种类型： 电化学检测 将取样点过滤器与电化学传感器及电子元件装入同一箱体 红外检测 红外发生器发出红外投射到隧道中，通过投射到检测器上的红外线产生一个能反映一氧化碳含量并可直读的模拟信号。安装于道路沿线的各类传感器，能实时、准确采集各类相关信息监控系统直接控制的信息采集设备闭路电视系统闭路电视系统一般由摄像机、视频切换器、监视器及其相应的配套设备组成。典型的闭路电视系统由以下几部分组成：1 摄像机、云台、防护罩、镜头；2 传输线路（视频、控制光端机）3 视频切换器、视频分配器4 显示设备：监视器，大屏幕投影仪5控制信号设备：控制信号分配器、联网控制器6视频多窗口系统华盛顿监控中心供管理人员操

9、作的控制台大型显示设备华盛顿城市交通监控中心监控系统直接控制的信息采集设备 紧急电话系统 紧急电话是高速公路监控系统中重要的信息采集手段之一，当发生事故或车辆故障，司乘人员可利用紧急电话想监控中心通报事故情况并寻求救助。 形式上与常规电话相同，但在监控系统中是应付意外事件重要采集设施，属被动采集。技 术优 点缺 点环形线圈检测1、线圈电子放大器已标准化；2、技术成熟、易于掌握；3、正常使用寿命长；4、性价比高；5、非常精确。1、安装或修理需中断交通。微波检测1、在恶劣气候下性能出色；2、可检测静止的车辆；3、可以侧向方式检测多车道。1、侧向方式速度检测不够准确；2、拥堵时流量检测不够准确。超声

10、波检测1、全天候工作；2、可检测静止的车辆、车间距很小的车辆；3、体积小，易于安装。1、必须顶置，安装条件受到一定的限制；2、易受风速影响。红外线检测1、可检测车间距很小的车辆；2、体积小，安装方便。1、检测精度较低；2、易受到灰尘、冰、雾的影响。 视频检测1、可为管理提供可视图像；2、可提供大量交通管理信息；3、单台摄像机和处理器可检测多车道。1、大型车辆会遮挡随行的小型车辆；2、阴影、积水反射或昼夜转换可造成检测误差；3、检测精度较低。辅助监测手段巡逻车福特交通指挥车美国交警专用雪弗兰卡马罗系列巡逻车辅助监测手段巡逻车交通巡逻车发展史辅助监测手段交通巡视直升飞机当地的交通广播配备雷达、大型

11、车载计算机等装备的现场信息处理、传播车辅助监测手段气象广播1969年时的气象广播5.4 信息提供子系统在高速公路监控系统中，监控中心用来向道路使用者、交通管理部门、事故救助机构和社会公众提供交通信息、诱导控制指令的一切手段都属于信息提供子系统的范畴。 信息提供子系统按照对象的不同，其构成可大致分为三部分：第一部分，向道路使用者提供信息或指令的外场设备，如可变情报板、车道控制标志、匝道控制器信号灯等第二部分，向管理部门、事故救助机构提供信息或指令的指令电话或业务电话第三部分，向社会公众提供道路交通信息的交通广播和公共信息网。一、系统的运行方式 系统运行时各提供系统之间可能是相互关联的也可能是相互

12、独立的。联机运行方式 监控中心集中管理、控制。 从道路交通的整体性出发，不论是单条公路还是公路网，在控制区域内都必须总体协调。 例如： 自控电子提示设备 活动交通标志 道路控制信号 匝道控制信号监控中心协调统一脱机运行方式 外场设备独立运行。 为了保证动态设施的实用性和有效性，信息提供系统也可采用不受监控中心的控制而独立运行的模式。如：各种手动活动交通标志 感应式控制设施 与信息采集系统一样，提供系统的脱机运行方式更具灵活性，是目前经济发展时期的有效措施之一。二、交通信息提供系统功能1、交通信息提供系统的两大功能 交通信息公布、车辆行驶诱导 管理、限制等指令发布2、控制与解决的常见交通问题 交

13、通阻塞的控制措施（周期性或偶发性） 环境因素造成限制（大雾、冰冻、毒气泄漏等） 道路及设施问题（道路维修、设施故障与损坏等） 特殊事件（相关的法律依据或公众意志）行车诱导牌三、常用外部设施根据功能可分为：一类是提供气象、路况、交通状况的基本信息和路径诱导信息的设备，即可变情报板；一类是提供限制性指令的交通控制设备，如限速标志、可变车道控制标志、匝道信号控制器、交通信号灯、手动或自动车道关闭栏杆等。可变的限速标志四、可变情报板的类型1. 加闪光灯的固定标志2.背景光源式标志3.电子机械式标志(1)翻板式(2)滚动式(3)旋转鼓式（4）磁翻板4.光源式标志（1）光纤矩阵（2）发光二极管5.光源/电

14、子机械式6.手动式（1）标志布（2）折板式（3）可移动板世博期间，交通信息将发布到道路旁的可变信息标志上。五、各类可变信息标志的特点1.加闪光灯的固定标志固定灯光加闪光灯用来支持实时信息显示。劝告信息在闪光灯闪动时起作用。2.透光式标志 当标志有照明时，显示标志内容，否则标志板空白。3.翻板式标志 其标志板面是折叠式。当折叠的板面打开时，驾驶员可看到标志的正面信息。当折叠板面合上时，驾驶员仅可看到标志的背面空白。各类可变信息标志的特点4.旋转滚动式标志 标志面是由紧绷在两滚轮之间的软布或塑料材料构成，标志信息用丝膜或喷涂处理技术印在标志面上。标志内容和背景可根据设计涂成任意颜色。这种标志可准确

15、显示标志图形形状和标志的字型。5.旋转鼓型标志 将金属片字符粘贴到涂好背景色彩的铝合金底基上，或将字符喷涂到涂好背景色彩的木头、铝合金或透明塑料底基上，组成标志。标志内容和背景可根据设计涂成任意颜色。这类标志可准确显示标志图形形状和标志的字型。各类可变信息标志的特点6.反光磁翻盘板矩阵标志 反光磁翻盘板矩阵至少有三种，即圆形板、长方形板和正方形板。这类可变信息标志的一个显著特点是尽在反光盘转动或翻动时消耗电力，而发光式可变信息标志在显示标志信息过程始终需要耗电。7.灯泡矩阵标志 灯泡式可变标志板的缺点是耗电量大，灯泡寿命短；优点是亮度大，投入成本低。在所有显示技术中，相同尺寸像素单元的亮度只有

16、超亮度发光二极管可与之相比。但鉴于耗电量太大，此种标志在我国不适用。各类可变信息标志的特点8.光纤矩阵标志 由标志内部光源（石英灯泡）发出的光线经过玻璃光纤的引导直接传到标志板面上，标志表面的发光点（像素）以矩阵方式排列。由于使用了两个光源，当第一个光源出现故障时，第二个自动切换，保证继续照明。两个光源也可同时开亮以增加标志的对比度。9.发光二极管（LED）矩阵标志 LED：Low Emitting Diode LED是一种固态器件，加上电压时，LED可发光。在LED的半导体材料中加上不同的添加剂，可以得到发不同色光的LED器件。其标志的写入速度比电子机械式的标志写入快得多。LED具有高可靠性，在额定电流和电压下可连续工作100000h。LED的应用1.LED交通灯2.车载可变LED交通信息屏：能够交换显示大量的交通标志户外使用防水性好，适用各种复杂天气可远程遥控变换标志R.C.符合工效学设计、可靠坚固耐用、易于使用通过编程设计控制可自动变换标志耗电少，可直接连接到汽车蓄电池上使用。内部组件固定牢固保证车辆大量移动时能够正常使用各类可变信息标志的特点10.磁翻板+光纤标志 磁翻板+光纤标志所采用的技术是以磁翻板标志显示技术为基础，