《城市交通监控系统》PPT课件.pptx

第一节 城市交通监控系统 机 械 工 业 出 版 社 执 着 现代城市道路监控系统的核心是 由五个部分组成：交通控制、交 通监视 、交通信息管理、交通出 警和综合信息传输 。同时辅 助于 其它外围设备 和系统，如闯红 灯检测 、卡口智能识别 、GPS 车辆 定位等。 对于交通管理人员，交通路口的电视图 像 是最直接的交通信息，同时也是最大的交通信 息源。随着人们对图 像信息研究和应用的深入 ，视频图 像含有丰富的交通信息，操作员可以 从视频图 像中直观地获取现场 的交通情况。 一、监控技术 视频检测 技术 壹 视频检测 技术 的工作原理 视频检测 分为分析对象，通过对设 定 区域的图像进行分析，可以得到很多交通 信息，主要包括车流量、平均车速、占有 率、车型等。而且视频检测 的数据可输入 到交通信号控制系统，电视监 控系统和交 通信号控制可以有机的 集成到一起，利用 视频检测 ，提供一般的交通统计 数据外， 还进 行事件检测 ，如交通阻塞、超速行 驶、非法停车、不按道行驶、逆行等。 工作流程 1）摄像机安装在合适的高度（一般5-20m） ； 2）摄像机输出接到视频检测器上； 3）在摄像机画面上设置检测线 和检测 区； 4）通过图 像处理板，经特殊算法，得 到交通数据； 5）通过视频压缩 和通信板，视频检测 器图像和数据可传送到远端控制中心； 6）最后得到的叠加有交通数据的视频 图像，交通数据可通过通信口输出。 视频 技术的功能 和作用 1）用于统计交通数据。 包括对车辆总量、道路占有率、车辆分类、 车流率、车头距和车速等交通数据的检测。 2）用于与事件有关的交通数据。 根据检测到的数据，可以产生不同的报警信 息，当检测到某一事件发生时，系统自动报警以 提示操作员，操作员从图像上了解事件发生的地 点、该地点的交通状况，并采取相应的交通管理 措施。 环形线圈感应式检测 技术是指由环形线圈 作为检测 探头的一套能检测 到车辆 通过或存在 于区域的技术。环形线圈感应检测 器通常由四 个部分组成：环形线圈、传输馈线 、检测处 理 单元及背板框架。 一、监控技术 环形线圈感 应式检测 技 术 贰 工作原理（1） 由传输馈线连 接的环形线圈与检测处 理单元组成的初级调谐电 路，环形线圈就 相当于此电路中的电感元件，电容决定于 检测处 理单元中的电容。电流通过环 形 线圈时，在其附近形成一个电磁场。当主 要由铁材物质组 成的车辆进 入这个磁场 时，辐射金属中感应出涡流，涡流电流使 磁场的磁力线减少。 工作原理（2） 调谐电 路中的环形线圈电感量随之降 低，引起电路调谐 的频率上升。检测处 理 单元就是通过对 振荡频 率的反馈电 路的频 率改变或者是相应偏移的响应，得到一个 检测 到车辆 的输出信息。 工作原理示意图 应用范围 主要应用于交通流数据信息采集系统， 交通信号控制系统，交通诱导 及停车管理 系统。 通过工作在微波频段的雷达探测器，向行驶 的车辆发 射调频 微波，波束被行驶的车辆 阻挡 而发生反射，反射波通过多普勒效应使频率发 生偏移，根据这种频率的偏移检测 出有车辆 通 过，经过 接收、处理、鉴频 放大后输出一个检 测信号，从而达到检测 道路交通信息的目的。 一、监控技术 远程交通微 波检测 技术 叁 微波检测 器 原理 微波检测 器可进行单车 道检测 或多国 产检测 。安装在路侧灯杆上方或车道正上 方的微波检测 器呈45度角朝下发射狭窄的 微波，从微波反射回来的时间 差来判断是否 有车辆 通过，并收集各车道上的车流量、 道路占有率和平均速度等数据，其输出信息 与一般常见的检测 器兼容，可通过数据接 口与控制系统相连或直接替代传统 的多个 感应线 圈探测器。 微波检测 器 示意图 微波检测 器 地位（1） 微波检测 器是交通信息检测 系统的重要 组成部分，是广泛应用于城市交通信号控制 系统及调整公路监控系统、区域交通事故 报警系统 等领域的高新技术设 施。 微波检测 器 地位（2） 它不仅能检测 采集数据，而且能够在内 部处理多种需要的交通参数，直接取代环形 线圈检测 器及其控制器，降低成本。或是 配合城市交通控制系统中交通信号控制器对 路口交通信号进行实时 控制，控制器根据 微波检测 器检测 到的实时 交通信息，自动 编程修改信号配时方案，智能化地指挥交 通。 微波检测 器 的功能和作用 （1）精确检测 各车道的交通流量、道 路占有率、平均速度和排队状况等信息。 （2）检测 器的输出信号与一般常见的 检测 器兼容，可通过数据接口与控制系统 相连或直接替代传统 的多个感应线 圈探测 器，它具有存储能力，可将检测 到的数据 进行存储，也可通过串行总线 接入其它系 统，或通过风 格传输 到交通信息中心。 二、基于无线网络技术的远程 分布式交通信号控制系统 网格是借鉴电 力网的概念提出的，网格的最 终目的是希望用户在使用网格计算能力解决问 题时 借使用电力一样方便，用户不用去考虑得 到的服务来自哪个地理位置、由什么样的计算设 施提供。 系统组 成与 基本工作原理 壹 系统组 成（1） 交通信号控制器作为自适应交通控制系 统中的重要组成部分，采集城市道路交通信 息数据，通过投投交通信号灯，实现对 交 叉口交通流的优化控制。基于无线网格技 术的远程分布式信号控制系统采用革命性 的架构模式，系统设 想 交通信号控制 单元 主要由主机单元、从机单元、车辆检测单 元、配置维护 等组成，上述各单元相互独 立，通过有线或无线的方式连接。 系统组 成（2） 各个控制单元相对独立，控制单元之间 通过无线网格进行通信，主控制器通过远 程无线通信与中心通信。车辆检测单 元和 从机单元可根据路口的襑需要灵活配置。主 机单元与从机单元既可单独控制交通信号 灯，又可通过网络连 接，协调 控制信号灯 ，从而可以根据路口的实际 情况灵活合理地 配置路口的控制单元数量。 系统组 成 示意图 系统 基本工作原理 主机单元通过本地无线/有线网络接收 车辆检测单 元的交通信息数据，生成交通 控制策略；从机单元通过本地无线/有线网 络接收主机单元的控制指令，控制相应的 灯色变化，同时检测 所控相位的灯色状态 ，并将灯色状态反馈到主机单元，主机单 元里德相应的处理。主机单元通过远 程网 络与控制中心系统，接收控制中心的相关指 令，上传相应采集、故障、状态等相关信 息。 系统 基本工作原理 主控单元与从控单元上都具备行人按钮 接口，行人按钮可以连接本灯杆上的相应 控制单元。手动控制采用无线的方式与主 控单元通信，可以在路口的有效距离范围内 实现 遥控功能，参数配置与信号机本地状 态查询 均通过无线的方式实现 。 工作原理 示意图 二、基于无线网络技术的远程 分布式交通信号控制系统 （1）主机单元设计 ； （2）从机单元设计 ； （3）车辆检测单 元。 控制单元 设计 贰 主机单元设计 主机单元是本系统的核心单元，其完成 与中心系统的通信、控制策略的生成、接 收车辆检测单 元的数据、控制从机单元、 接收从机单元的检测 数据、控制本地相 位、检测 本地相位输出控制状态等功能。 主机单元主要由主处理单元（CPU）、 远程通信单元、本地通信单元、相位驱动 单元、接口单元、光传感器处理单元等组 成。 主机单元结构 示意图 从机单元设计 从机单元接收主机单元的控制指令，控 制本地相位，检测 本地相伴输出控制状态， 并将相关信息传送到主机单元。 从机单元主要有主处理单元（CPU）、 本地通信单元、相位驱动单 元、接口单元、 光传感器处理单元等组成。 从机单元上的主处理单元、接口单元、 本地通信单元、光传感器处理单元、驱动单 元的设计 与主机单元一致。 从机单元结构 示意图 车辆检测单 元 根据算法类型可分为以下两种。 （1）实现 交通信息的采集，包括：占有 率、车长 、车速、流量等； （2）实现车辆 有无状态的检测 。 车辆检测单 元 原理 当车辆经过 磁阻传感器时，引起传感器 附近的磁场的变化，传感器根据 地球磁场的 变化，产生不同的信号，通过整形电路对信 号进行预处 理。数据处理单元根据检测 的信 号计算车辆 的开关、速度等参数。数据强词 夺理单元将数据处理单元形成的数据进行编 码处 理由无线传输单 元发送到主机。 车辆检测单 元 示意图 二、基于无线网络技术的远程 分布式交通信号控制系统 （1）无线 通信与现场总线 相结 合的控制技术 。 （2）现场总线 技术 的微型化分体式硬件平台。 （3）信号控制单 元采用光检测 与数字化传输 相结 合的检测 技术 。 （4）多级 故障隔离的可靠性保障技术 。 （5）节 能环 保型自适应 灯光控制技术 。 （6）交通控制算法的优 化技术 。 系统 技术支撑 叁 信号控制单元 工作示意图 电子警察的正式名称为交通状况监视 器，又称“电子眼”， 它可以把交通状况如实地记录 下来，并反映到交通管理监控 中心。 三、电子警察 电子警察 的组成 典型的电子警察通常是由图像检测 、拍 摄、采集、处理、传输 与管理以及辅助淘 汰、辅助支架和相关配套设备 等组成。主要 有固定和流动的两种形式，自动和人工操作 的两种方式。 电子警察 的组成与作用（ 1） （1）图像检测 部分 在系统中起车辆 感应的作用。主要有环 形线圈检测 器、视频检测 器、超声波或微波 检测 器、红外检测 器等几种。 （2）图像拍摄部分 在系统中直到图像抓拍的作用，主要有 照相机和摄像机。 电子警察 的组成与作用（ 2） （3）图像采集部分 在系统中直到图像采集即将模拟视频图 像数字化的作用，通常采用多路视频图 像采 集卡，将多路模拟视频图 像经过 多路切换 器、A/D转换 器以及裁剪、压缩编码 后变成 数字视频 信息。 电子警察 的组成与作用（ 3） （4）图像处理部分 包括控制主机和系统应 用两个部分，在 系统中起到控制、图像识别 、存储和管理的 作用。 （5）信息传输 部分 包括本地和远程传输 两个部分，在系统 中起到信息传递 与交换的作用。 电子警察 的组成与作用（ 4） （6）信息管理部分 包括中心 机和管理软件两部分，在系统 中起信息的 汇集、存储、查询 、统计 、交 换、备份、打印、嫌疑信息的自动对 比与实 时报 警、系统故障自诊断与管理和远程监 控、远程维护 与远程报警等诸多重要作用。 电子警察 的组成与作用（ 5） （7）辅助光源 在系统中起辅助照明，在其是夜间或光线 不足时补 光，提高抓拍图像清晰度的作用。 （8）辅助支架 在系统中用于安装、固定摄像机或照相机 和辅助光源等。 （9）其它相关配套设备 保证系统相关设备 正常、稳定、可套地通 行。 图像动态识别 应用（1） 市场对电 子警察设备 性能有三个基本要求 ：违章图片或图像清晰度、设备 的可靠性、 稳定性和适宜的价格。 关注两个方面的问题 ： （1）图像捕获问题 。 （2）图像后期处理过程中违章识别问 题。 图像动态识别 应用（2） （1）一般的图像识别 技术 运动对 象检测 是计算机视觉 、运动图 像 编码 、基于内容的检索、安全监控等视频 分 析和处理应用的关键步骤。 （2）电子警察应用中图像的动态 性 电子警察辅助警察进行交通违章监控和处 理。 图像动态 性 的 表现形式 （1）监测对 象的实时动态 性； （2）监测对 象的交织动态 性； （3）图像检