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滬寧高速公路江蘇段的交通監控系統論文
摘 要：滬寧高速公路江蘇段交通監控系統是一個(gè)由三級監控系統組成的具有高性能、多方面的檢測手段，直觀(guān)的數字檢測顯示、圖像監視，完善的緊急電話(huà)報警功能，以及能及時(shí)、動(dòng)態(tài)地發(fā)布警示、誘導信息的監控系統，本文對該系統作了較說(shuō)細的介紹。
關(guān)鍵詞：高速公路 交通 監控 系統
1 引言
滬寧高速公路江蘇段全長(cháng)258.46km(其中含鎮江支線(xiàn)10.25km),雙向4車(chē)道，設計車(chē)速120km/h，全路段有1個(gè)交通監控中心、5個(gè)分中心、20個(gè)收費站、6個(gè)服務(wù)區、20處互通式立交。滬寧高速公路江蘇段位于經(jīng)濟發(fā)達的長(cháng)江三角洲，交通流量大；其優(yōu)良的道路性能，為行車(chē)速度的提高提供了良好的硬件條件；而江南地區的水網(wǎng)和丘陵地貌又使該地區氣候條件十分復雜，特別是大霧和冰凍嚴重影響著(zhù)車(chē)輛交通安全。因此，滬寧高速公路江蘇段建設一個(gè)具有高性能、多方面的檢測手段，直觀(guān)的數字檢測顯示、圖像監視，完善的緊急電話(huà)報警功能，能及時(shí)、動(dòng)態(tài)地發(fā)布警示、誘導信息的監控系統是十分必要的，它將為保障高速公路的行車(chē)安全提供重要的軟件環(huán)境。
2 滬寧高速公路江蘇段交通監控系統
2.1 系統構成
滬寧高速公路江蘇段交通監控系統由三級監控系統構成：
(1)各類(lèi)外場(chǎng)設備自身所形成的相對獨立的檢測交通流和氣象狀況的監測子系統，發(fā)布各種警示和誘導信息的顯示子系統，相對獨立設立的緊急電話(huà)報警子系統以及觀(guān)察道路交通情況的閉路電視監視子系統；
(2)5個(gè)監控分中心(分別位于南京、鎮江、常州、無(wú)錫和蘇州管理處)負責管轄各自區段的外場(chǎng)設備，采集數字和圖像信息，接受和發(fā)布各種控制命令及傳輸各類(lèi)數字和圖像信息的分系統；
(3)1個(gè)監控中心，接受各分中心監控系統傳輸的各類(lèi)數字和圖像信息，監視全路段的交通運行情況，向分中心發(fā)布各種控制命令。由此形成一個(gè)自下而上能傳遞各類(lèi)交通、氣象、緊急電話(huà)信息和圖像，發(fā)布各種交通指揮信息的較完善的交通監控網(wǎng)絡(luò )系統。
2.2 外場(chǎng)設備
2.2.1 車(chē)輛檢測器(VD)
全線(xiàn)共設置了96套車(chē)輛檢測器，每套車(chē)輛檢測器有4個(gè)環(huán)行線(xiàn)圈。當車(chē)輛通過(guò)埋設在路面下的環(huán)行線(xiàn)圈，車(chē)輛檢測器檢測出通過(guò)該車(chē)道的車(chē)流量、車(chē)輛速度、車(chē)輛占有率等。
車(chē)輛檢測器包括控制單元和磁性線(xiàn)圈二部分。其中控制單元有數據處理微型計算機、檢測單元和通信控制單元；磁性線(xiàn)圈采用雙線(xiàn)圈工作模式。
車(chē)輛檢測器的主要參數：
車(chē)輛檢測精度98%
車(chē)速檢測精度0～250km/h±5%
車(chē)輛占有率精度95%
磁性線(xiàn)圈壽命＞3年
2.2.2 能見(jiàn)度檢測器(VS)
在5個(gè)監控分中心的管轄段內各設置了1套能見(jiàn)度檢測器，用以檢測道路的能見(jiàn)度狀況。fumosensTMⅥ型能見(jiàn)度檢測測器有二個(gè)發(fā)射器和二個(gè)接收器，發(fā)射光源為高亮度紅色光源，散射角度為35°，檢測范圍為20～20000m。
2.2.3 氣象檢測器(WS)
在水網(wǎng)地區(蘇州)和丘陵地區(鎮江)各布設了1套氣象檢測器。氣象檢測器除可以檢測風(fēng)力和風(fēng)向、大氣溫度和濕度以及路面溫度和濕度外，還可以給出路面結冰預報。氣象檢測器由氣象站和通信控制單元組成。
氣象檢測器的主要參數為：
風(fēng)速0～50m/s
風(fēng)向0°～360°
大氣溫度-30℃～+60℃±0.3℃
大氣濕度0～100%±5%
路面溫度-35℃～+65℃±0.5℃
路面濕度濕、鹽可測干、濕和不同等ゼ妒度
路面結冰黑冰、白冰或單晶體冰-20℃～０℃±0.1℃
2.2.4 閉路電視攝象機(CCTV)
沿線(xiàn)設置了36臺閉路電視攝象機，用來(lái)監視重點(diǎn)地段交通狀況。
閉路電視攝象機的主要參數為：
CCD彩色電視攝象機(日立公司的VK-C220E型)
靈敏度1/3CCD行間距
水平分辨率460線(xiàn)
光敏信號3Lx
信噪比＞50dB
變焦鏡頭(ERMITEC公司的Q8Z15SA糄W型)
焦距8～120mm
防護罩(DENNARD公司的D516型)
由45°雨刷和WW25型水箱組成的窗清洗系統
75W加熱器、風(fēng)扇，防護等級滿(mǎn)足IP65
云臺(DENNARD公司的D-461/LT型)
水平角度10°～350°
俯仰角度+20°～-90°
2.2.5 可變限速標志(CSLS)
設置了36塊光纖式可變限速標志，顯示40、60、80、100、120km/h限速指示。限速顯示既可以固定，也可以是跳閃的，并可進(jìn)行8級自動(dòng)和人工調光控制。另外，為了保證該設備工作的可靠性，還采用了雙光源自動(dòng)切換技術(shù)。光源為鹵素鎢絲燈，使用壽命800h。光纖孔視角為6°，可滿(mǎn)足道路使用者以100km/h速度行駛時(shí)在250m以外確認顯示數字。
2.2.6 可變情報板(CMS)
在主要出口匝道前設置了29塊高亮度LED可變情報板，其中采用雙行文字顯示的8塊設置在某些重要的出口匝道前�？勺兦閳蟀蹇娠@示各種圖像和文字，通告各種交通情況和氣象信息，發(fā)布交通指令，保證交通行車(chē)安全。所顯示的圖像和文字既可以事先編制、存儲在可變情報板控制器內，也可在可變情報板計算機上隨時(shí)進(jìn)行編制再發(fā)布。
雙行的可變情報板顯示尺寸為8161.16×1577.48mm，由13936(52×268)個(gè)像素組成，每個(gè)像素由9個(gè)(6綠3紅)LED發(fā)光管組成；單行的可變情報板顯示尺寸為11030×950mm，由6624(24×276)個(gè)像素組成，每個(gè)像素由16個(gè)(12綠4紅)LED發(fā)光管組成。紅、綠二色的LED管可以顯示紅、綠、黃三種色彩的圖像和文字，顯示亮度可以進(jìn)行8級自動(dòng)和人工調光控制�？勺兦閳蟀宓娘@示視角為30°，正�？梢暰嚯x為360m。
2.2.7 緊急電話(huà)分機(ET)
按每公里一對的原則，在高速公路二側設置了緊急電話(huà)分機258對，為道路使用者提供單向呼叫、雙向通話(huà)服務(wù)。緊急電話(huà)分機的音量為90dB，失真小于3%，電源為免維護充電電池。
2.3 監控分中心系統
監控分中心設有大屏幕投影系統、監控分中心計算機系統、閉路電視監控系統和緊急電話(huà)系統。
2.3.1 大屏幕投影系統
大屏幕投影儀由SONY公司VPH-G70QML型CRT彩色背投式投影儀和Stewardoptivare120″投影屏組成。
投影儀的主要參數為：
顯象管 8″高亮度
分辨率 700TV線(xiàn)(視頻)
1100TV線(xiàn)(HDTV)
1700×1200像素陣列
掃描頻率 15～110KHz(水平)
38～150KHz(垂直)
帶寬 120MHz
輸出亮度 1200Lm
投影儀將計算機信號或閉路電視圖像投放到投影屏上，彩色圖形服務(wù)器對大屏幕投影系統進(jìn)行管理。投影屏上可顯示本監控中心所管轄路段的交通況、氣象信息、緊急電話(huà)分機工作狀態(tài)，以及所發(fā)出的各種指令。該系統還采用了先進(jìn)的帶移位鎖定的視頻移位控制技術(shù)，用以消除陰極射線(xiàn)記憶效應，有效地延長(cháng)了投影屏的使用壽命。
2.3.2 計算機系統
計算機系統主要由主服務(wù)器、交通監控計算機、通信計算機、彩色圖形計算機、緊急電話(huà)主機系統、可變情報板計算機及一些輔助設備組成。其中：
(1)主服務(wù)器負責本地局域網(wǎng)的管理，采集和處理各種交通監控數據及圖像信息，以及外場(chǎng)設備運行狀態(tài)，并且作為數據庫服務(wù)器，存儲各類(lèi)有關(guān)信息，分析各類(lèi)交通、氣象信息，提出交通監管方案。
(2)交通監控計算機負責執行交通監控軟件，按照HIOCC算法判別交通擁擠、事故等狀況，管理各外場(chǎng)監控設備的運行，統計分析各類(lèi)數字信息，并提供報告。
(3)彩色圖形計算機負責將各種數據和信息經(jīng)過(guò)處理在圖形界面上顯示。
(4)通信計算機負責本地局域網(wǎng)與下端外場(chǎng)設備、上端監控主中心的雙向通信，并與本轄區緊急電話(huà)系統和收費系統進(jìn)行通信。
(5)緊急電話(huà)主機系統負責管轄本區段內的緊急電話(huà)分機。緊急電話(huà)主機可控制256臺緊急電話(huà)分機，其呼叫分機排隊數量最多達6個(gè)；可以識別任一呼叫分機的編號，并在監視器和投影屏上顯示其位置；通過(guò)通信電纜線(xiàn)對緊急電話(huà)分機的充電電池進(jìn)行充電。緊急電話(huà)主機系統和緊急電話(huà)分機構成了ET-Ⅱ型緊急電話(huà)系統。
(6)可變情報板計算機主要用來(lái)控制可變情報板，監視可變情報板的顯示狀況和工作狀態(tài)；編輯顯示內容；和交通監控計算機進(jìn)行信息交換，發(fā)布工作指令等。
2.3.3 閉路電視監控系統
各監控分中心將本轄區的外場(chǎng)閉路電視攝象機通過(guò)視頻矩陣切換器與監控分中心的監控室內的閉路電視監視器一一對應連接，實(shí)施24h監控。ERNTEC公司生產(chǎn)的1004型視頻矩陣切換器具有報警接口和文字發(fā)生器。當一個(gè)報警信號發(fā)出時(shí)，經(jīng)過(guò)編程的視頻矩陣切換器自動(dòng)將報警圖像切換至控制臺上的監視器，并進(jìn)行錄象。
2.4 監控中心系統
監控中心設有大屏幕投影系統、計算機系統和閉路電視監控系統。
2.4.1 大屏幕投影影院
大屏幕投影儀由SONY公司VPH-G700ML型CRT彩色背投式投影儀和Stewardopfivare120投影屏組成。
2.4.2 計算機系統
計算機系統主要由主服務(wù)器、交通監控計算機、通信計算機、彩色圖形計算機及一些輔助設備組成。
2.4.3 閉路電視監控系統
監控中心有12臺閉路電視監視器通過(guò)視頻矩陣切換器與全路段的外場(chǎng)閉路電視攝象機實(shí)行1∶3對應切換，對各主要路段實(shí)施24h監控。監控中心采用的是ERNITEC公司生產(chǎn)的1008型視頻矩陣切換器，經(jīng)過(guò)編程使其具有選擇圖像信號的優(yōu)先權。
2.5 監控系統軟件和監控系統網(wǎng)絡(luò )
(1)監控中心和分中心的監控系統軟件均為西班牙INDRA公司研制開(kāi)發(fā)的SIGA-2000軟件，系統操作平臺為美國微軟公司的WindowsNT系統，軟件編程語(yǔ)言為VisualC++，采用微軟公司的SQL數據庫管理系統。監控軟件主要模塊的功能為計算機系統管理、監控設備管理、采集和傳輸信息、分析和處理信息、顯示和打印管理等。
(2)監控系統的網(wǎng)絡(luò )結構為：監控分中心局域網(wǎng)與外場(chǎng)遠程終端設備的通信網(wǎng)絡(luò )，6個(gè)局域網(wǎng)(一個(gè)監控主中心局域網(wǎng)，五個(gè)監控分中心局域網(wǎng))經(jīng)由一個(gè)遠程網(wǎng)相連，局域網(wǎng)為10Base-T的以太網(wǎng)結構，遠程網(wǎng)為155Mb/s的SDH傳輸系統。
3 結束語(yǔ)
滬寧高速公路江蘇段監控系統是一個(gè)高標準的高速公路監控系統，它的建成以及所采用的各類(lèi)設施、各種技術(shù)為高速公路的安全使用發(fā)揮了十分重要的作用。但滬寧高速公路江蘇段是江蘇省第一條高速公路，通車(chē)里程長(cháng)，監控設施多，系統工作量大，在設計、建設和使用中既積累了一些經(jīng)驗，也遇到許多困難，有不少教訓，我們將不斷地總結和提高，進(jìn)一步完善該系統。
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