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滬寧高速公路江蘇段的交通監(jiān)控系統(tǒng)論文
摘 要：滬寧高速公路江蘇段交通監(jiān)控系統(tǒng)是一個由三級監(jiān)控系統(tǒng)組成的具有高性能、多方面的檢測手段，直觀的數(shù)字檢測顯示、圖像監(jiān)視，完善的緊急電話報警功能，以及能及時、動態(tài)地發(fā)布警示、誘導信息的監(jiān)控系統(tǒng)，本文對該系統(tǒng)作了較說細的介紹。
關(guān)鍵詞：高速公路 交通 監(jiān)控 系統(tǒng)
1 引言
滬寧高速公路江蘇段全長258.46km(其中含鎮(zhèn)江支線10.25km),雙向4車道，設(shè)計車速120km/h，全路段有1個交通監(jiān)控中心、5個分中心、20個收費站、6個服務(wù)區(qū)、20處互通式立交。滬寧高速公路江蘇段位于經(jīng)濟發(fā)達的長江三角洲，交通流量大；其優(yōu)良的道路性能，為行車速度的提高提供了良好的硬件條件；而江南地區(qū)的水網(wǎng)和丘陵地貌又使該地區(qū)氣候條件十分復(fù)雜，特別是大霧和冰凍嚴重影響著車輛交通安全。因此，滬寧高速公路江蘇段建設(shè)一個具有高性能、多方面的檢測手段，直觀的數(shù)字檢測顯示、圖像監(jiān)視，完善的緊急電話報警功能，能及時、動態(tài)地發(fā)布警示、誘導信息的監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的，它將為保障高速公路的行車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(jiān)控系統(tǒng)
2.1 系統(tǒng)構(gòu)成
滬寧高速公路江蘇段交通監(jiān)控系統(tǒng)由三級監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成：
(1)各類外場設(shè)備自身所形成的相對獨立的檢測交通流和氣象狀況的監(jiān)測子系統(tǒng)，發(fā)布各種警示和誘導信息的顯示子系統(tǒng)，相對獨立設(shè)立的緊急電話報警子系統(tǒng)以及觀察道路交通情況的閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)；
(2)5個監(jiān)控分中心(分別位于南京、鎮(zhèn)江、常州、無錫和蘇州管理處)負責管轄各自區(qū)段的外場設(shè)備，采集數(shù)字和圖像信息，接受和發(fā)布各種控制命令及傳輸各類數(shù)字和圖像信息的分系統(tǒng)；
(3)1個監(jiān)控中心，接受各分中心監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)母黝悢?shù)字和圖像信息，監(jiān)視全路段的交通運行情況，向分中心發(fā)布各種控制命令。由此形成一個自下而上能傳遞各類交通、氣象、緊急電話信息和圖像，發(fā)布各種交通指揮信息的較完善的交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.2 外場設(shè)備
2.2.1 車輛檢測器(VD)
全線共設(shè)置了96套車輛檢測器，每套車輛檢測器有4個環(huán)行線圈。當車輛通過埋設(shè)在路面下的環(huán)行線圈，車輛檢測器檢測出通過該車道的車流量、車輛速度、車輛占有率等。
車輛檢測器包括控制單元和磁性線圈二部分。其中控制單元有數(shù)據(jù)處理微型計算機、檢測單元和通信控制單元；磁性線圈采用雙線圈工作模式。
車輛檢測器的主要參數(shù)：
車輛檢測精度98%
車速檢測精度0～250km/h±5%
車輛占有率精度95%
磁性線圈壽命＞3年
2.2.2 能見度檢測器(VS)
在5個監(jiān)控分中心的管轄段內(nèi)各設(shè)置了1套能見度檢測器，用以檢測道路的能見度狀況。fumosensTMⅥ型能見度檢測測器有二個發(fā)射器和二個接收器，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(qū)(蘇州)和丘陵地區(qū)(鎮(zhèn)江)各布設(shè)了1套氣象檢測器。氣象檢測器除可以檢測風力和風向、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(jié)冰預(yù)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(shù)為：
風速0～50m/s
風向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(jié)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)
沿線設(shè)置了36臺閉路電視攝象機，用來監(jiān)視重點地段交通狀況。
閉路電視攝象機的主要參數(shù)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
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(tǒng)
75W加熱器、風扇，防護等級滿足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(shè)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，并可進行8級自動和人工調(diào)光控制。另外，為了保證該設(shè)備工作的可靠性，還采用了雙光源自動切換技術(shù)。光源為鹵素鎢絲燈，使用壽命800h。光纖孔視角為6°，可滿足道路使用者以100km/h速度行駛時在250m以外確認顯示數(shù)字。
2.2.6 可變情報板(CMS)
在主要出口匝道前設(shè)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(shè)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(nèi)，也可在可變情報板計算機上隨時進行編制再發(fā)布。
雙行的可變情報板顯示尺寸為8161.16×1577.48mm，由13936(52×268)個像素組成，每個像素由9個(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)個像素組成，每個像素由16個(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，顯示亮度可以進行8級自動和人工調(diào)光控制。可變情報板的顯示視角為30°，正常可視距離為360m。
2.2.7 緊急電話分機(ET)
按每公里一對的原則，在高速公路二側(cè)設(shè)置了緊急電話分機258對，為道路使用者提供單向呼叫、雙向通話服務(wù)。緊急電話分機的音量為90dB，失真小于3%，電源為免維護充電電池。
2.3 監(jiān)控分中心系統(tǒng)
監(jiān)控分中心設(shè)有大屏幕投影系統(tǒng)、監(jiān)控分中心計算機系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)和緊急電話系統(tǒng)。
2.3.1 大屏幕投影系統(tǒng)
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(shù)為：
顯象管 8″高亮度
分辨率 700TV線(視頻)
1100TV線(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(tǒng)進行管理。投影屏上可顯示本監(jiān)控中心所管轄路段的交通況、氣象信息、緊急電話分機工作狀態(tài)，以及所發(fā)出的各種指令。該系統(tǒng)還采用了先進的帶移位鎖定的視頻移位控制技術(shù)，用以消除陰極射線記憶效應(yīng)，有效地延長了投影屏的使用壽命。
2.3.2 計算機系統(tǒng)
計算機系統(tǒng)主要由主服務(wù)器、交通監(jiān)控計算機、通信計算機、彩色圖形計算機、緊急電話主機系統(tǒng)、可變情報板計算機及一些輔助設(shè)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(jiān)控數(shù)據(jù)及圖像信息，以及外場設(shè)備運行狀態(tài)，并且作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，存儲各類有關(guān)信息，分析各類交通、氣象信息，提出交通監(jiān)管方案。
(2)交通監(jiān)控計算機負責執(zhí)行交通監(jiān)控軟件，按照HIOCC算法判別交通擁擠、事故等狀況，管理各外場監(jiān)控設(shè)備的運行，統(tǒng)計分析各類數(shù)字信息，并提供報告。
(3)彩色圖形計算機負責將各種數(shù)據(jù)和信息經(jīng)過處理在圖形界面上顯示。
(4)通信計算機負責本地局域網(wǎng)與下端外場設(shè)備、上端監(jiān)控主中心的雙向通信，并與本轄區(qū)緊急電話系統(tǒng)和收費系統(tǒng)進行通信。
(5)緊急電話主機系統(tǒng)負責管轄本區(qū)段內(nèi)的緊急電話分機。緊急電話主機可控制256臺緊急電話分機，其呼叫分機排隊數(shù)量最多達6個；可以識別任一呼叫分機的編號，并在監(jiān)視器和投影屏上顯示其位置；通過通信電纜線對緊急電話分機的充電電池進行充電。緊急電話主機系統(tǒng)和緊急電話分機構(gòu)成了ET-Ⅱ型緊急電話系統(tǒng)。
(6)可變情報板計算機主要用來控制可變情報板，監(jiān)視可變情報板的顯示狀況和工作狀態(tài)；編輯顯示內(nèi)容；和交通監(jiān)控計算機進行信息交換，發(fā)布工作指令等。
2.3.3 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)
各監(jiān)控分中心將本轄區(qū)的外場閉路電視攝象機通過視頻矩陣切換器與監(jiān)控分中心的監(jiān)控室內(nèi)的閉路電視監(jiān)視器一一對應(yīng)連接，實施24h監(jiān)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。當一個報警信號發(fā)出時，經(jīng)過編程的視頻矩陣切換器自動將報警圖像切換至控制臺上的監(jiān)視器，并進行錄象。
2.4 監(jiān)控中心系統(tǒng)
監(jiān)控中心設(shè)有大屏幕投影系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)和閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。
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(tǒng)
計算機系統(tǒng)主要由主服務(wù)器、交通監(jiān)控計算機、通信計算機、彩色圖形計算機及一些輔助設(shè)備組成。
2.4.3 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)
監(jiān)控中心有12臺閉路電視監(jiān)視器通過視頻矩陣切換器與全路段的外場閉路電視攝象機實行1∶3對應(yīng)切換，對各主要路段實施24h監(jiān)控。監(jiān)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)過編程使其具有選擇圖像信號的優(yōu)先權(quán)。
2.5 監(jiān)控系統(tǒng)軟件和監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
(1)監(jiān)控中心和分中心的監(jiān)控系統(tǒng)軟件均為西班牙INDRA公司研制開發(fā)的SIGA-2000軟件，系統(tǒng)操作平臺為美國微軟公司的WindowsNT系統(tǒng)，軟件編程語言為VisualC++，采用微軟公司的SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。監(jiān)控軟件主要模塊的功能為計算機系統(tǒng)管理、監(jiān)控設(shè)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(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為：監(jiān)控分中心局域網(wǎng)與外場遠程終端設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)，6個局域網(wǎng)(一個監(jiān)控主中心局域網(wǎng)，五個監(jiān)控分中心局域網(wǎng))經(jīng)由一個遠程網(wǎng)相連，局域網(wǎng)為10Base-T的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，遠程網(wǎng)為155Mb/s的SDH傳輸系統(tǒng)。
3 結(jié)束語
滬寧高速公路江蘇段監(jiān)控系統(tǒng)是一個高標準的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，它的建成以及所采用的各類設(shè)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，通車里程長，監(jiān)控設(shè)施多，系統(tǒng)工作量大，在設(shè)計、建設(shè)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(jié)和提高，進一步完善該系統(tǒng)。
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