1、,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第九章监控系统设计,COMPANY LOGOTYPE INSERT,学习要点交通监控系统的概念、特点、作 用、目标、组成及功能交通监控系统的控制方式及设计 原则信息采集系统的分类及功能数据采集系统、紧急电话系统、闭路电视监控系统的设计信息提供系统的结构原理、功能 要求以及结构设计信息决策系统以及隧道监控系统 L的OG设O 计,学习目标,掌握高速公路监控系统的特点、组成及其功能了解信息采集系统、信息提供系 统、信息决策系统及隧道监控系,统的设计,第九章 监控系统设计,第九章监控系统设计,第一节概述第二节 信息采集系统 第三节 信息提供系
2、统第 四节 信息决策系统第五节 隧道监控系统设计,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第一节概述,一、交通监控系统的概念及特点二、监控系统的作用及目标三、高速公路监控系统的组成及功能 四、监控系统控制方式五、监控系统设计的原则及应注意的问题 六、高速公路监控系统基本要求,返回,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,一、交通监控系统的概念及特点交通监控系统的概念监视指利用路面、路旁的数据采集、检测设备和人工观察,对 道路交通状况、路面、天气状况和设备工作状况等参数进行实时观察和 测量，并通过通讯系统传送至监控中心。控制依据监视所得到的各种数据，按照一定的
3、模式进行分析、判断和决策，并将最终的决策结果和下达的控制命令通过通信系统传送 到信息发布设备(可变情报板和可变限速标志)、收费口控制设备或匝 道控制设备，以促进行车安全，提高行车效率；对于异常交通事件，及 时发现，迅速响应，提供紧急服务，快速排除事件，减少事件引起的延 误，从而达到调节和控制道路交通状况的目的。高速公路监控系统特点高速公路监控系统特点主要有：（1）监控系统地域覆盖面大，监控设施分散，对环境适应性要求高。,第一节概述,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第一节概述,图9-1高速公路交通监控系统图,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第一
4、节概述,传输媒体种类多，有语音、图像、数据等，对通信带宽和实时 性要求较高。外场设施种类繁杂、原理不一、接口多样、速率不同，维护管 理有一定难度。涉及技术面广，包括计算机技术、通信技术、电子技术、控制 技术等。二、监控系统的作用及目标1监控系统的作用高速公路监控系统的作用就在于实时监测异常交通信息，并采取及 时有效的控制措施。具体而言，其作用主要包括以下几项：（1）实时采集交通流、道路、气象变化、设备运行等异常信息，并 及时对信息进行处理，通过可变情报板、电视广播、呼叫中心、车载终 端、移动终端和互联网等多种手段予以发布，提醒司机注意行车安全；,LOGO,COMPANY LOGOTYPE IN
5、SERT,第一节概述,向道路使用者及时提供建议行驶路线和运行速度，达到交通分 配的系统优化，可通过可变情报板、可变限速标志、匝道控制信号和车 载终端等来实现；向公安、消防、医疗等救援部门和服务区、养护工区等沿线机 构提供突发事件信息和有关指令，可利用业务电话和指令电话实现；机电设备运行信息监控，包括设备运行状态的显示与控制、路 由之间的探测与响应、链路与传输延迟检测、设备配置参数跟踪与网管 数据测试等。2监控系统的目标高速公路应用交通监控系统对高速公路进行全面的监视和控制，达 到控制交通流量、改善交通环境、减少事故、提高服务水平的目标，具 体而言，高速公路监控的主要目标如下：实时准确地检测处理
6、道路交通流和气象等有关数据；有效监视道路交通和气候变化，及时掌握道路运营状况；,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第一节概述,及时发现和处理异常事件，减少交通事故，降低事故的严重性；减少偶发事件、交通事故及恶劣气候对道路交通的影响；当交通量达到饱和时，对交通流进行诱导和控制，避免产生拥 堵。三、高速公路监控系统的组成及功能高速公路监控系统由信息外场设施和决策系统组成，外场设施主要 包括信息采集系统和信息提供系统，信息决策系统是进行信息处理的神 经中枢，主要在省级监控中心、路段监控（分）中心和基层监控单元（隧 道管理站、桥梁管理站）进行，如图9-2所示。信息采集系统信息采
7、集系统功能是对交通流信息、气象信息、环境信息、异常信息 等进行采集，供信息决策系统分析、决策使用。信息决策系统是介于信息采集系统和信息发布系统之间的中间 环节,是监控系统的核心部分，其主要功能为：,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第一节概述,对信息采集系统传来的数据进行实时的运算、处理和分 析；根据分析结果，决定控制 方案，发出相应的控制命令，指 挥事件处理；通过闭路电视系统监视各 主要路段的交通情况；负责管辖区域内的通信联络；全系统组成设备工作状态 的监控。,图9-2监控系统体系结构图,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第一节概述,（3）信息
8、提供系统信息提供系统是高速公路上设置的用来向道路使用者提供道路交通 信息和诱导控制指令的设备，以及向管理、救助部门和社会提供求助指 令或道路交通信息的设施，其主要设备包括可变情报和可变限速标志、车道控制标志、指令电话和交通广播系统等。四、监控系统控制方式监控系统的控制方式主要有以下几种：主线控制主线控制就是当道路交通需求接近通行能力时，对主线上交通流进 行调节与诱导，使之比较均匀、稳定。这种控制对常发性和偶发性拥挤 都是有效的。匝道控制匝道控制（主要是入口匝道控制）只有在主线临近饱和，需要通过入口匝道控制进入主线的流量时才有必要实施。,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,
9、第一节概述,通道控制高速公路形成路网或具有与之相平行的高速公路（或干线、集散公 路）条件下，当主线服务水平低于二级时，可采用通道控制来调节主线 和相平行的高速公路的流量。五、监控系统设计的原则及应注意的问题在监控系统设计中，应遵循以下几点设计原则:遵循集中管理、统一规划、统一标准、统一设计、分期实施的 原则；遵循技术先进，安全可靠,经济实用，兼容性强，易扩容和升 级，便于维护管理的原则；系统技术标准统一，严格执行国际标准、国家标准和专业标准；应满足分期建设的需要，预留借口，便于升级、扩展，避免由 于技术的发展，路网的变化而带来的投资浪费原则。,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INS
10、ERT,第一节概述,在高速公路监控系统设计当中，下面几个问题是至关重要的:监控系统体系结构的确定；监控策略的选择；外场设备的布置；信息的传输和控制方式。其中，监控系统体系结构的确定和监控策略的选择起着至关重要的 作用。六、高速公路监控系统基本要求系统的开放性4系统的兼容性系统的规范性5系统的模块化系统的安全可靠性6系统的先进性,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第二节信息采集系统,一、信息采集系统分类及功能二、数据采集系统设计三、紧急电话系统设计四、闭路电视监控系统设计,返回,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第二节信息采集系统,一、信息采集系统
11、分类及功能1信息类别需要采集的信息按性质可分为：数据、图像、语音三种类型。从信 息所反映的功能可归属为：交通流、环境干扰、设备状态三大类。具体 划分见表9-1。采集信息分类,表9-1,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第二节信息采集系统,2信息采集系统分类信息采集系统按采集的信息来源可分为：1）数据采集系统2)紧急电话系统3）闭路电视监控系统其中，数据采集系统主要由车辆检测系统、气象检测系统和环境检 测系统组成。3采集点选择目前的办法是以点代线、以点代面。采集有限点的信息，用这些点的 信息估计道路的全部信息。信息采集点的选择很重要，原则上应按照信 息特点选择：首先，采集
12、点本身的信息应具有比较重要的意义；其次，该点外界干扰少，检测提供的信息精度高；最后，通过它能够相对准确 地估计其他各点的信息。,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第二节信息采集系统,二、数据采集系统设计1车辆检测系统设计基本原理（以环形线圈为例加 以说明：,在每一条车道相隔一定距离的 位置埋设一组（两个）线圈，通 过车辆检测器可以检测到一辆车 通过两个线圈的时间差，然后通 过距离/时间就可以测出车辆的 速度；根据一定的统计计算，还可知道车辆的平均车速、车流量、平均车道占有率等信息。,图9-3 车辆检测线圈安装示意图,图9-4,LOGO,COMPANY LOGOTYPE
13、INSERT,车辆检测器实物图,第二节信息采集系统,气象检测系统设计中小范围的气象可从公路所 在地区气象预报中获得，安装气 象检测仪器是为了实时检测公路 上的气象变化，以便在紧急和特 殊情况下通知司机采取必要的措 施保证交通安全。环境检测系统设计路面干/湿状态检测器非接触式冰冻检测器路面积雪厚度检测器光亮度检测器一氧化碳浓度检测器,图9-5,气象检查器,图9-6 路面干湿状态检测原理图,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第二节信息采集系统,三、紧急电话系统设计1紧急电话系统结构设计1）有线紧急电话系统有线紧急电话系统构成如图9-8所 示。目前紧急电话系统绝大部分均采 用
14、有线传输方式，具有工作稳定可靠、不易受外界干扰等优点，但传输线 路造价较高。,2）无线紧急电话系统,无线紧急电话系统是以无线电波作为传输媒质。一般在监控分中心设置 无线基地站和控制主机，在道路沿线两侧设置无线电台（收发信机R/T）作 为无线紧急电话分机，其系统构成如图9-9所示。,图9-7 ETA型紧急电话系统,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第二节信息采集系统,图,9-8,有线紧急电话系统构成图,图9-9无线紧急电话系统构成图,第二节信息采集系统,四、闭路电视监控系统设计图像生成部分包含收费亭内摄像机、车道摄
15、像机、广场摄像机、路况摄像机及云 台等。图像传输部分包括光端机、视频放大器以及数字传输设备等；图像控制部分包括云台控制器或控制键盘、矩阵切换器、画面分割器等；图像输出部分包括监视器、监视计算机终端，把时延录像机、硬盘录像机也可以 列入此部分。,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第二节信息采集系统,1CCTV图像生成系统设计摄像机摄像机是获得视频图像信号的关键设备，感光成像用的是CCD光电耦 合板，它把光信号转变成电信号，经放大器处理后，成为标准电视信号。摄像机有多种类型，在高速公路闭路电视系统中都采用CCD光电耦合 板摄像机，它用光电晶体管作电靶材料，适合于观察和辨别物
16、体的细部，同时具有灵敏度、抗强光照射、抗冲击、抗电磁干扰、几何失真小、惰性 小、体积小和寿命长的优点。镜头镜头是摄像机前的成像装置，是摄像机与外界接触的第一界面，正确 选择镜头以良好的安装调整是关键，也是清晰成像的第一步。云台云台是供摄像机安装在其上，实现摄像机旋转、俯仰等多个角度的自 由运动，可满足对固定监控目标的快速定位，或对大范围监控环境的全景 观察。（图9-14、9-15、9-16、9-17为云台实物图）,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,第二节信息采集系统,图9-10 SY-3142QA标准系列彩色CCD摄像机,LOGO,COMPANY LOGOTYPE INSERT,图9-11,16倍一体化夜市摄像 机,图9-12,万向云台半球一体化摄像机,图9-13,SY防水系列摄像机,第二节,信息采集系统,解码器解码器的作用就是把离散数字控制信号转变为连续控制信号，并 提供不同电压、不同种类电源信号，即把控制主机传来的控制信号进行 解码，转换成镜头、云台和防护罩可执行的控制信号。防护罩防护罩是为了保证摄像机和镜头有良好工作环境的辅助性装置。支架支架是固定云台及摄
