上海隧桥项目高速预检测系统技术方案（.doc

崇明隧桥超限检测系统技术方案方案资料页数：共16页（含本页） 崇崇明隧桥超限管理系统 技术方案梅特勒托利多（常州）称重设备系统有限公司2009/07/06目 录1系统简述12主要技术性能13. 系统方案23.1 超限车辆的判定标准23.1.1总重超限的测量判定标准23.1.2轴载超限的测量判定标准23.1.3其他判定标准23.2 工作原理23.3 工作流程53.4防雷、接地设计53.4.1 接地设计53.4.2 防雷设计63.5 超高检测系统技术方案（可选）63.6 场区CCTV监控系统方案（可选）73.6.1检测点设置83.6.2 视频信号传输83.6.3 视频信号控制和存储83.7 配套工程83.8 逃逸车辆处理83.9 同类产品比较94. 主要设备及技术性能114.1弯板式称重系统114.1.1 弯板传感器114.1.2 动态称重控制器（路边控制器）124.1.3 地感线圈134.2 野外机柜134.3 车牌识别仪134.4 F型可变情报板144.5 研华工控机（IPC-610）154.6 激光打印机（Fuji/Xeror DocPrint 211）164.7 以太网交换机（Dlink EDS-2626）164.8 光收发器（Net-link HTB-1100S-10）164.9 激光超高检测器174.10 声光报警器184.11光端机184.12 嵌入式硬盘录像机（DS-8009HS）184.13 一体化变焦彩色摄像机（SCC-C4203P）194.14 日夜型高速球型摄像机（SCC-C6403P）194.15 日夜型室内半球摄像机（SCC-C5352P）204.16 车牌抓拍摄像机（SCC-B2003P）204.17 不间断电源（山特，C6K）204.18 高速称重软件21第 13 页1系统简述梅特勒托利多（常州）公司提供的隧桥超限管理系统由安装在隧道/桥梁入口前方主线车道上的ZCU-40-H中低速轴重秤、车牌识别摄像系统、LED报警显示屏系统、野外机柜和高速称重管理计算机等设备组成， 实现超重车辆自动识别、报警指示、自动引导进入路边检测称重站等功能。采用该系统，可实现24小时不间断连续执法，防止超限车辆对公路路产的破坏。系统预留的数据接口，可将检测数据上传到监控中心。本技术方案涉及的同类设备在美国、欧洲等地区已有十多年的高速公路应用经验，具有稳定性好，可靠性高，维护量小等优势。其中在俄亥俄州哥伦布市的一套系统，至今已连续运行12年， 目前使用情况良好。2主要技术性能u 不停车检测通行车辆的轴（组）重、总重、车型、速度等数据。u 自动识别超重车辆车牌号码。u 可根据预设超限标准自动识别超重车辆，自动引导超重车辆离开桥梁。u 可控制超限报警显示屏显示超重车辆车牌号码，自动声光报警提醒车辆超重。u 系统可7天/24小时连续运行，无执法时间空隙。u 设备调试功能，设备工作状态可显示在软件界面上。u 可根据需要调整超重阀值参数。u 10000条本地超重车辆检测记录缓存，可按车号、时间等统计超重车辆检测数据。u 内置上传数据接口，可将检测数据上传监控中心。3. 系统方案3.1 超限车辆的判定标准根据交通部2000年颁布的第2号令超限运输车辆行驶公路管理规定的要求，超重车辆的判定标准明确如下：3.1.1总重超限的测量判定标准单车、半挂列车、全挂列车车货总质量40,000千克以上集装箱半挂列车车货总质量46,000千克以上3.1.2轴载超限的测量判定标准l 单轴（每侧单轮胎）载质量6,000千克l 单轴（每侧双轮胎）载质量10,000千克l 双联轴（每侧单轮胎）载质量10,000千克l 双联轴（每侧各一单轮胎、双轮胎）载质量14,000千克l 双联轴（每侧双轮胎）载质量18,000千克l 三连轴（每侧单轮胎）载质量12,000千克l 三联轴（每侧双轮胎）载质量22,000千克3.1.3其他判定标准经国家批准生产的单轴轴在质量大于10,000千克、小与13,000千克（含13,000千克）的车辆，暂以国家核定的轴载质量视同轴载限值标准。3.2 工作原理系统由弯板式轴重秤、光学车牌识别摄像机、车牌识别仪、LED超限报警显示屏系统、声光报警器、高速称重控制器等设备组成。安装在隧道入口前方的车道上，可在线检测通过车辆的轴（组）重、总重、速度、车型等数据，通过和预置的超重阈值进行比较，自动识别超重嫌疑车辆、自动抓拍车辆图片、识别车牌号码。车辆检测数据、抓拍图片、识别的车牌号码等可通过光纤上传到控制室内的高速称重管理计算机上显示和保存。如果车辆超限，LED超限报警显示屏可显示超限车辆的车牌号码和方向指示，引导车辆进入前方路边称重站。LED可变情报板上安装的声光报警器可声光报警，自动提醒现场路政拦截人员。为防止交通事故，提醒司机控制车距及车速，建议在预检测区域前方12公里处设置12块指示牌，提示“进入超限检测区，控制车速”。 设备布置原理如下图所示，具体的布置关系参见设备平面布置图。图1. 3.5车道超限预检系统现场布置示意图如图所示，在桥梁入口前方80250米的公路断面处安装3.5车道弯板轴重秤系统（ZCU-40-ZDH）。系统由7块弯板式传感器、8个线圈、1个高速动态控制器、1个野外机柜构成。弯板式传感器排列方式为并排放置，弯板长度为1750mm，每个车道放置两块弯板，为防止车辆从紧急停车道绕行弯板传感器，可根据需要在紧急停车道再安装一块弯板传感器。在弯板前后各安装一个25002000mm（18001800mm）的线圈，用作车辆检测器，同时为称重系统提供开始和结束信号。两个线圈之间的距离不小于1500mm，为了避免相邻线圈之间的相互干扰，可以对线圈的频率和灵敏度进行调节。动态称重控制器安装在路边控制柜内，可连接弯板传感器、地感线圈等设备，实时处理车辆的高度动态称重信号，在线检测通过车辆的轴（组）重、总重、车速、FHWA车型等数据。 控制器具有I/O报警输出，可根据预置的超重阈值自动识别车辆超重报警。报警信号可输出到车牌识别系统触发车牌识别工作。控制器提供RS232/RS485数据接口，可将在线检测数据实时输出到动态称重计算机系统（WIM PC）。称重传感器中心线后方23米处安装悬臂立柱/龙门架，在悬臂立柱/龙门架上安装车牌识别系统。车牌识别系统由车牌识别摄像机、车牌识别仪、传输电缆等组成。车道地感线圈输出信号可直接连接到车牌识别仪上，触发车牌识别摄像机抓拍被检测车辆的车头图片和车牌图片。车牌识别仪可根据抓拍的车牌图片自动识别车牌号码。车牌识别结果、车牌图片、车头图片可通过RJ45接口通过以太网上传到高速动态管理称重计算机（WIM PC）。系统设计采用每个车道布置一套车牌识别摄像机，对于两车道的系统，总共需要配置2套车牌识别摄像机及控制器。为了抓拍和识别跨道车辆，可根据需要选配1套跨道车牌识别摄像机及车牌识别仪。为了观察检测区现场设备工作情况、车辆通行情况，可根据需要选配1套彩色一体化摄像机（全景摄像机）。车道车牌识别摄像机和全景摄像机视频信号可根据需要通过光纤传送到CCTV电视监控系统中，以便控制室统一监视高速预检测系统的现场工作情况。在高速动态轴重秤传感器中心线后方80150米处安装安装LED超限报警显示屏系统。超限报警显示屏系统由LED可变情报板、声光报警器组成，可动态称重计算机系统驱动控制。当车辆超限时，可显示超限车辆的车牌号码和引导箭头指示，自动引导车辆进入检测区核查。如果车辆超重，车辆引导离开桥梁。LED可变情报板采用进口高亮度LED发光管，发光亮度达到8000cd/m2， 可保证100M外的车辆可清晰观察显示内容。箱体采用的双层密闭机箱，防护等级达到IP55，满足全天候室外工作需要。LED可变情报板控制器提供RS485接口，高速称重计算机可根据检测数据自动识别车辆超重，控制LED可变情报板指示超限嫌疑车辆。箱体上安装声光报警器，可在显示超限车辆车牌号码同时时自动声光报警，提醒现场路政人员拦截超限嫌疑车辆。 野外机柜内置光电收发器，可将通过交换机将本地以太网信号通过单模4芯光纤传送到监控中心。称重计算机内置数据上传接口，可根据设置将需要上传的检测数据实施传输到监控中心数据库的数据表中（数据表采用MS SQLServer格式）。注：1） 现场动态控制器、野外机柜、LED可变情报板由统一设计供电。2） 车牌识别器由野外机柜供电。 3.3 工作流程车辆进入高速称重区指示板不报警,车辆继续通行指示板报警,并指示车辆进入低速区摄像机对所有车辆进行抓拍,最后,高速称重数据与图像一并上传监控中心计算机是否超重?3.4 防雷、接地设计3.4.1 接地设计如果称重站有良好的接地（接地电阻小于1欧姆），设备应与称重站的接地系统做等电位连接。若称重站接地系统达不到设备防雷要求，可按照我公司提供的防雷设计方案来完善。具体情况如下： 在衡器附近（小于10米）设置一接地桩，同时在接地桩上固定接地夹，各设备具体接地方法参见接线图 接地桩的敷设。 垂直敷设时，垂直打入地下的深度不应小于2米，一般为2.53米。 水平敷设时，埋设深度不应小于0.7米。 接地桩应镀锌或镀铜，但严禁涂漆。 接地桩的种类和最小规格见下表种类规格最小尺寸（毫米）一般采用尺寸（毫米）圆钢直径8角钢厚度430304钢管壁厚3.5管径25-50扁铁截面4.8（平方毫米）124厚度43.4.2 防雷设计 在仪表通讯口上配接串口隔离器。 在控制柜内配接PHOENIX电源放浪涌保护器：防雷等级二级，采用了L-N，N-PE组合或可拨插防雷模块，额定放电电流In(8/20)S 20KA;最大放电电流Imax(8/20) S 40KA 在泄放电流范围内，器件可在雷击后反复使用 GD传感器绝缘电阻5000MW(at 50VDC)3.5 配套工程与本系统设备安装的配套设施、工程包括：门架（含基础）、管线工程（含手井、管线、施工）、立柱（含基础），指示牌、办公大楼、称重区土建、卸货场地和检测区等，由业主负责。3.6 逃逸车辆处理 对于强行闯关车辆，系统可提供以下几种解决方案：（1） 闯关车辆信息通报 如果超限管理系统与收费系统联网，系统可定时统计闯关车辆，发送闯关车辆信息（车号、车辆图像、超限重量等）到收费系统主机。收费系统增加车辆黑名单管理功能，当收到超限站发送的闯关车辆，将该车辆列入黑名单。当车辆通过收费口离开高速公路时，收费员通过黑名单查询功能核对该车辆是否是闯关车辆。如果是超限嫌疑闯关车辆，对其进行处罚处理。（2） 黑名单管理系统定时统计闯关车辆，保存到本地车辆黑名单。当该车辆下一次进入超限检测站，路政人员可查询黑名单，进行加重处罚。3.7 同类产品比较我公司配套的弯板式传感器是一种应变式传感器，利用集成在内部的应变片网，根据称重板受压后产生形变的原理进行测量。弯板传感器的长度为508mm(行驶方向)，可以完整的纪录轮胎的压力信号（如下图），真实的测量轮载值，不仅确保100%称量可信度，不会出现丢轴和多轴现象，并且可检测到车轮动态、静态以及加速、减速等指标，从而为在大幅速度变化的情况下准确测量提供了有利保证。整个传感器厚度不大于25mm，安装在钢制支架中，整个支架是用环氧树脂浇入路面的浅槽中，并采取一定的措施确保弯板的高可靠性和长寿命，由于是安装在框架内，当路面需要维修时，其弯板可以取出待其路面维修后重新安装，具有可重复安装的性能，避免了因路面损坏维修造成的业主重新购买设备的情况。 目前国内一些厂家的产品号称“小弯板”，但其表面长度只有200mm(行驶方向)，其内部称量区域肯定小于200mm，这种产品只能看作是条式传感器的变形，不能称其为弯板原理，其传感器和条式传感器一样仍然不能测量到完整的轴重信号，需要靠一定的算法才能计算出轮轴重量，在这个计算公式中，速度是不可缺少的因素，所以其系统要加装一个测速仪，在安装方式上，这种传感器采取的是直埋式安装，当出现路面维修或需要更换传感器时，该类传感器就要被破坏，需要重新购买新的传感器。条式称重传感器不能一次测出车轮载荷，通过在测量期间信号累加，用积分算法求出载荷。传感器直接埋入路面，道路(特别是沥青混凝土路面)的形变对其影响较大，并且难于补偿。由于传感器设计简单，其产品价格相对较低。其传感器的使用寿命相对较短，并且受公路以及安装质量影响较大。 传感器特性对比：弯板传感器的特征： 实际车轮载荷与整体轮胎压力成线性关系； 可靠的高精度； 传感器非常耐用，整个传感器是一体的，称重平台和应变片之间无机械界面，从而消除了传感器的磨损和破裂； 长期的稳定性； 传感器的厚度很薄，安装仅需一个浅槽，并且有基础框架保护，以防止道路形变对传感器的影响； 并排式安装，两传感器位于同一断面，避免交错式安装时的车轮数据丢失现象 不受刹车或加速引起的水平方向力的影响； 完整的用高温硫化橡胶密封； 易于更换，可重复使用，无需维修，不受温度影响； 高质量产品，寿命大大高于10年； 在全世界主要交通干线中的使用年限已超过30年。 条式传感器的特征： 薄条形传感器，安装深度较浅； 通过电势信号变化，局部测量车轮载荷； 灵敏度随着传感器变化，并在不同的安装条件下很难控制； 对水平方向力灵敏，因是直接安装在路面上，路面上过强的振动会引起 “鬼轴”现象； 温漂较大； 车辆通过时，如果车速过低，将无法称量； 更换传感器时，必须进行路面施工； 车轮凹槽和磨损会引起灵敏度偏差； 使用寿命大约为35年；4. 主要设备及技术性能4.1弯板式称重系统4.1.1 弯板传感器 传感器类型： 弯板整体式传感器 尺寸： 175050823mm 额定载荷（单轴）： 30t 过载能力（单轴）： 150% 系统精度：系统的准确性满足以下标准（ASTM E1318-02， Type III）：指标平均偏差标准偏差（168%）2个标准偏差（295%） 轴重7%7%10% 轴组重5%5%7% 整车重量5%5%7%注：动态称重系统的准确性受许多因素的影响,具体有:（a）公路自身的平整度如果动态称重衡器前后的道路路面不平整,这将直接影响动态称重的准确性,为此本系统要求在动态称重衡器前后分别有50米和30米的道路满足ASTM第1类的规定采用硅酸盐混凝土铺设，并且6米内落差不超过3 mm。公路平坦程度由用户负责。（b）与车辆有关的因素车辆的种类、驾驶员的驾驶技能、车辆的使用情况如悬挂系统是否能正常工作等都将影响动态称重的准确性,。检测车辆状况，载荷及测试方法参见ASTM E1318-02 。 速度检测精度： 车速在550km/h时: 3km/h 车速在 50km/h时: 3%(2) 检测速度是指被检测车辆通过弯板的平均速度值 轴间间距: 0.15m(标准偏差) 速度范围： 0200km/h（测量） 温度范围： -30+80 湿度范围： 099% 连续浸水时间： 300小时 防护等级： IP67 使用寿命： 10年 可同时检测通过车辆的左右轮载，并可对轴偏载发出警报，避免了因轴偏载发生的交通事故。 并排式安装，两传感器位于同一断面，避免交错式安装时的车轮数据丢失现象； 由于使用了整体式弯板传感器，无机械结构，免维护，避免了车辆通过时所带来的冲击对机械结构的损坏导致车辆无法通行及日常大量的检修、维护、保养工作； 弯板传感器安装简单，传感器厚度为23mm，安装在钢制支架中，在现有路面上即可切割浅槽，支架直接浇入路面中,无需大工作量的开挖基础。排水和电缆管道均容易布置； 弯板传感器由于采用的是整体式传感器技术并经专有硫化橡胶表面密封技术处理，防腐蚀、耐高温、防水、防尘，确保其使用寿命大于10年。 称重时速度范围广，最大允许通过速度为200km/h； 使用弯板式称重传感器，行车方向的宽度为508mm，可完整纪录车轮通过时的重量信号曲线，是真实的检测，不同于条状传感器使用的间接检测方式，不仅确保100%称量置信度，不会出现丢轴和多轴现象，并且可检测到车轮动态、静态以及加速、减速等指标，从而为在速度变化的情况下准确测量提供了有利保证； 特有的动静态自动称重处理技术，确保车辆车轮在传感器上进行动静态转换时也不会出现误判；4.1.2 动态称重控制器（路边控制器）中心控制器是整个系统的控制装置，负责处理称重传感器和线圈送来的信息，经过分析和处理得出车辆的载荷信息。根据上级计算机的要求传送车辆载荷信息。安装位置在高速公路路旁。中心处理器采用19欧洲总线结构设计，含有AC/DC电源转换板、CPU处理板、DIP线圈处理板、称重板处理板、I/O接口板，以及防电涌、防雷和防电磁辐射的装置。采用多层防雷保护设计，整个控制器安装于一个双层钢制机箱内机箱中，内箱气密级防护，能有效避免空气潮湿及温度变化的影响，外机箱的设计充分考虑到了野外工作的恶劣环境，采用封闭式无散热孔设计，既考虑了散热又考虑了防止老鼠等小动物的入侵。机箱防护等级为IP65，所有电缆接入处都采用了PG模式，进行防水、防尘措施。控制器有一个用于系统参数设定的串行接口，可以用便携式计算机或手持终端进行参数设定、数据下载和即时数据显示，如连接调制解调器可远程控制； 采用多CPU技术 具有处理速度快、性能可靠、维护方便等特点。 CPU板采用32位CPU，速度快，信息处理量大。 称重平台传感器信号处理板自带CPU，在系统繁忙时保证了采样和信号处理的速度，从而保证了整个系统的称重精度。 专有的称重处理软件技术保证了车辆在车道内的各种不规则行驶对称重数据的影响控制在精度要求范围内。 通信接口：RS232/RS485 电子部分和所有接口均专门设计了防雷保护，保证了野外施工的安全。 电源：220VAC/50Hz、电池供电（需配置太阳能电池供电组件）。4.1.3 地感线圈检测线圈主要用作车辆检测器并负责控制称重过程的开始和结束，用于检测车辆的速度、车型、车长、轴距等数据的测量。线圈传感器可以通过软件设定线圈的频率范围和灵敏度，可以方便和有效调整灵敏度，防止相互干扰。 在车距2m时，地感线圈分车判断正确率：99 尺寸: 2500 2150 mm 灵敏度：4级可调 工作频率：1280kHz 电感范围：201500uH 当线圈发生故障时，可以通过硬件和软件发出故障消息 工作环境： a).温度：4075 b).相对湿度：095%4.2 野外机柜（温控壳体用户自备） 防护等级： IP65 车道称重设备接口 应急维修照明和维护插座 防浪涌保护模块，防二次雷击 光纤通讯接口4.3 车牌识别仪HWY-型汽车牌照识别器系列产品，采用最新的数字图像处理和识别技术，基于DSP和专用硬件电路，利用定向反射和自然光相结合的识别原理，实时地完成复杂情况下的汽车牌照的定位、分割以及识别。由于采用识别仪和抓拍单元、辅助光源设备一体化设计，简化了设备安装和维护，提高了设备运行的可靠性。该产品具有很高的识别率和稳定性，已大量应用于高等级公路的收费、监控系统。车牌识别器采用经过二次开发的专用摄像机，具备智能成像和控制补光功能，能够在各种复杂环境（雨雾、强逆光、弱光照、强光照）下拍摄出清晰的图片。车牌识别器可识别符合“GA36092”（92式牌照）和“GA36.1-2001”（02式新牌照）标准的民用车牌照和军车、警车等特殊牌照的汉字、字母、数字、颜色等信息。 抓拍图像及车牌识别时间：0.2秒； 整牌识别率 90%； 牌照定位率 99%； 允许车辆行驶速度：0-160公里/小时； 抓拍图像分辨率：720*576； 平均无故障时间：MTBF30000小时； 平均修复时间： MTTR30分钟； 专用摄像机的快门速度可达： 1/500000秒； 辅助光源寿命： 100万次； 视频：全景监控视频 图像格式：JPEG 设备接口： RS232串口，10/100M以太网口； 支持平台： WINDOWS 98/NT/2000； 工作电压：AC 220V 10% 50HZ； 功耗： 50W； 工作温度：-10 +85(处理单元)，-30 +85(抓拍单元)； 相对湿度： 95%； 防护等级： IP66； 满足724小时工业环境全天候连续工作要求； 智能辅助光源、抓拍单元和车牌识别器一体化； 智能辅助光源的开关及强弱随环境光线变化智能调节4.4 F型可变情报板(用户自备)可变情报板采用F型立柱支撑，显示板悬于车道上方，其底缘距地面净空不小于5.5米。报警显示屏主要用于高速动态称重，当车辆总重或轴重超限时，称重系统发出报警信号，显示汽车牌照信息。显示屏采用LED类型，像素管中的LED封装为防水、防尘、防腐，利于散热的野外型组件。显示屏安装在龙门架上。LED可变情报板由高亮度发光二极管点阵组成，显示单元由多个LED元件组成，每个像素的LED管配比为单色。显示屏前面板封装满足IP65标准，为高亮度、防水、防腐、防尘、野外型组件。主要功能特点： 显示板显示面积为3.6m0.6m，包括6个模块。每个模块为0.6m0.6m，解析度2424点。主要用于显示汉字、英文、符号、图形等，每个模块采用单色琥珀色显示，其配比为2R，显示板每平米亮度3000cd。 LED视认角为30，琥珀色LED管采用进口LED。 象素点间距为25mm，象素管具有防水、防尘、防腐蚀的野外型组件结构，采用恒电流驱动方式，具有过流保护功能。 大型可变情报板显示内容昼夜清楚可见，包括在太阳光直射条件下。在正常天气下，动态视认距离200m（车速在120km/h）。 显示屏分内外双层机箱，箱件材料为冷轧钢板，采用特殊防锈处理，不反光，防眩光，为全封闭、全天候、防风雨型，符合IP65防护等级。 温度：-25C+60C 湿度：93%RH 抗风速：40m/s LED平均使用寿命：100000小时 MTBF：20000小时 视认角：30 可视距离：150m（车速120km/h） 亮度调节：32级自动/手动调节 电力：AC380V15%，502Hz 通信接口：RS232 电气特性：符合EIA RS-232C 传输方式：异步传输，半双工 传输速率：9600bps-19200bps 驱动模式：静态恒流 像素外壳：抗强酸强碱，防紫外线 防雷：菲尼克斯防雷器 防护等级：IP65 箱体结构：双层机箱 箱体材料：冷轧钢板 防护等级为IP65。 无显示内容时，全屏为全黑，无任何亮点。声光报警器（内置显示屏） 当车辆超限超载时，声光报警器报警提示司乘人员及执法人员注意，低速声光报警器安装在低速称重显示屏上方。1、灯光颜色：红色；2、带2片旋转反光片及1个35瓦灯泡；3、电源;12V/300mA；4、音量：105分贝；5、报警时间：020秒 可调。4.5 嵌入式称重计算机 配置要求：序号器件名称规格备注说明1CPUCeltron M 1.4G相当于Petium 4 2.8G2内存512KRAM可扩展为1GB RAM3硬盘160G可扩展4显卡集成5串口4个，包括2个RS232，2个RS4856USB口2个7操作系统Windows XP8网卡100M自适应9并口1个4.6 激光打印机（Fuji/Xeror DocPrint 211） 最大打印幅面：A3 最高分辨率：12001200 打印速度