高速公路监控系统演示稿.ppt

高速公路监控系统培训教材 广东华强嘉捷实业有限公司 内容大纲 整体概念现有的监控系统软件及相关产品未来的发展方向及相关产品的研发相关技术与产品的讨论 整体概念 系统概念 高速公路交通和环境的监视 检测和控制系统 它是一种利用公路沿线安装的各类检测设备对有关交通 环境及设备状态数据进行采集 分析 处理 并根据一定的规则进行决策 然后 通过信息发布设备和交通控制设备来对道路交通进行指挥和调度的集检测 控制 管理于一体的综合性交通指挥系统 监控系统不仅能准确统计道路交通数据 有效监视道路的交通 气象 环境状况 及时掌握道路运营状况 同时 在发现异常情况时 又能通过信息发布设备和交通控制设备进行限速 诱导 转移 分流 匝道调节 路段封闭等交通控制处理 基本概念 区域监控中心路段监控中心监控站路段外场设备隧道外场设备现场设备车辆检测器雷达测速仪无线视频监控器一氧化碳检测器能见度检测器 基本概念 气象检测器光照度 光亮度检测器可变限速标志可变情报板信息发布屏紧急电话大屏幕投影地图板监测设备报警设备控制和诱导设备 现有的监控系统软件及相关产品 系统概述路段监控系统联网监控系统 一 监控系统概述 系统背景 高速公路交通状况受交通时空分布特性 环境气象 道路设计 地形等多方面因素的影响 交通监控系统是保证高速公路的服务水平 充分发挥其舒适 快捷 安全 高效特点的主要手段 因此 及时了解道路交通运行情况 制定控制方案实施监控策略是交通监控系统的主要职能 一般来说 高速公路监控系统需要解决的问题主要集中在三个方面 气候异常 事故 车祸 火灾 和车辆故障 交通拥挤和阻塞 监控原则 针对高速公路的重点区段 例如长隧道 长下坡区段 收费站广场等特殊路段和事故多发地段等 的交通图像进行监视 并对车辆检测器采集到的交通流参数进行分析 处理 进行监控设施状态监视及全线事故报警收集 采集小区域的能见度信息 对重要路口 例如道路起点 终点 前方有隧道 长下坡区段和高接高枢纽立交出口等 进行适当的交通诱导 信息发布及速度限制 另外 考虑隧道是高速公路上的最为特殊之处 空间环境狭窄 存在潜在的交通事故危险 特别是火灾危险 并且在隧道一旦出现事故后如何减少交通阻塞 减少重大恶性事件的发生或降低事故的严重程度 尽快恢复正常交通运行 这是监控系统的监控重点所在 当外场设备采集来的有关监测数据经过分析处理后 根据预定的监控策略 系统可以实现以下三种控制方式 1 自动控制 闭环控制 系统可以实现全自动闭环控制 例如 当某一交通检测点检测到有拥挤或阻塞现象 交通控制模块中的自动控制处理模式将被自动激活运行 实现对信息发布设备可变情报板的自动控制输出 2 半自动控制 开环控制 区别于自动控制 半自动控制需要操作人员对自动控制控制决策得出的命令进行选择或确认后 才可实现对信息发布设备的控制输出 控制原则 控制原则 3 手动控制 手动控制即操作人员根据交通流状态和其它一些特殊需要 道路施工 车道关闭和上级命令等 无需监控策略的参与 通过相应的软件实现对控制和诱导设备的操作 如控制车道信号标志的开关 改变可变情报板显示内容等 对外场设备所有控制必须都有手动控制功能 三种控制方式中 手动控制的优先权最高 半自动控制次之 自动控制最低 系统中 针对不同的环节有不同的控制方式 可以根据用户实际情况 来灵活配置定义 另外 考虑到响应速度问题 对于长隧道监控系统的通风 照明 供电 消防等控制的优先级顺序宜为 本地区控制器高于路段监控中心 区域监控中心一般不宜介入对这些设施的控制 但是应进行监视 监控系统主要由信息采集系统 交通控制系统和信息发布系统组成 系统构成 系统构成 信息采集系统 车辆检测器 气象检测器 路段监控摄像机 火灾探测器 光强检测器及一氧化碳能见度检测器 事件检测器 雷达测速仪等交通控制系统 监控系统软件 包含计算机系统信息发布系统 可变情报板 可变信息标志 可变限速标志 信息发布屏 交通信号灯 车道指示灯 指令电话等 系统特点 系统的输入是反映公路上车辆运行情况的交通参数和交通状况 这些信息经监控系统分析 处理 判断后 可发生指令 控制道路信息显示或指示标志 变更其显示内容 实施对交通流的调节和控制 同时监控系统处理后的信息以图像或数据的形式显示出来 为监控人员提供直观的道路运行信息 在道路出现异常时 自动发出告警信号 提示监控人员及时处理 为公路管理人员提供方便而有效的管理手段 实现目标 1 准确统计道路交通数据 使管理部门能全面掌握和了解高速公路交通 环境和设备运行等状态 提高高速公路营运的科学管理水平 2 增加各管理部门对所辖区段交通 道路状况的感知能力 对重点监控路段 交通事件的检测时间不大于2分钟 误报率不大于5 3 增强管理部门对高速公路交通异常事件的处理能力 4 减少由于交通阻塞 偶发事故 道路维护 施工及气象对交通的影响 5 降低事故严重程度 尽可能避免二次事故的发生 6 平滑交通流 控制车速 减少交通拥挤和阻塞 当交通量达到饱和时 对交通施行引导和控制 以提高路网通行能力 7 及时提供必要的信息 预告交通拥挤和阻塞路段 给道路使用者提供帮助 并可满足将来公路管理部门向社会公众发布交通信息服务的需求 8 保障高速公路现场设备的安全运行 确保高速公路行车舒适 安全 高效 流畅 保障高速公路营运高效 节能 低成本 提高高速公路营运的总体经济效益和社会效益 9 满足社会 经济日益增长的需求 能适应对高速公路路网进行区域和全省联网的交通监控发展要求 二 路段监控系统 主要功能 准确及时采集交通流 道路环境和主要监测设施的各种信息对高速公路实现全程 实时 不间断的监控根据已掌握的信息 迅速作出有针对性的处理和优化控制方案 并即时执行对交通事故作出快速响应 迅速排除事故和提供救援服务建立道路交通数据库 用以支持道路运营状况评价 为改善道路经营和交通管理的决策提供数据分析 隧道监控子系统 隧道控制子系统 一 隧道照明自动控制 按晴天 阴天 黄昏 凌晨等不同情况照度分级自动控制由于隧道内 外的亮度差别较大 因此司机在进出隧道时会产生种种特殊的视觉问题 如何减少这种亮度差别带来的影响是隧道照明控制的一个重要目的 一般在隧道入口设置光强检测器 其检测数据作为对隧道的照明回路实施控制的依据 另外隧道出口段的照明可参照入口进行控制 照明控制分为人工 本地自动 远程三种方式 可以按晴天 阴天 黄昏 凌晨等不同情况照度分级进行控制 以减少 黑洞效应 和 白洞效应 并实现节能 隧道照明控制分类 1 按洞内洞外光照光强 根据LILO检测器检测到的洞内洞外光强大小系统自动调节控制隧道照明 2 分时段控制 根据时段的不同系统自动调用预案中的照明控制方案 3 手动控制 监控员根据实际情况的需要对隧道照明做出人工控制 4 本地控制 一旦设置为本地控制 则隧道照明由本地PLC接管 远程软件无权控制照明 隧道照明控制流程图 二 交通信号控制 主要是用于协助疏导交通 以保证道路安全通畅 提高路网整体通行能力 在隧道的入口设置交通信号灯 用于表示此时隧道内的交通情况 交通信号灯可显示红 黄 绿三色及转向灯 绿色表示隧道内或大桥上交通正常 黄色表示交通异常 应注意行驶 红色表示此时隧道关闭 禁止通行 转向灯表示该方向关闭 车辆必须转向另一方向车道 在隧道入口 出口和隧道内每250 300米设置车道指示标志 指示每条车道的状况 设置采用LED显示方式 显示板上可显示红色 或绿色 分别表示本车道处于关闭或通行状态 由于在事故情况下单洞隧道内需要双向行驶 因此车道指示标志多采用双面式 在每个横洞顶端设置横洞指示标志 用以紧急情况下指示道路 本标志平时不亮 仅在紧急情况下疏散人员或车辆时显示 设备采用灯箱显示方式 显示绿色 三 风机控制 根据隧道环境参数对隧道风机进行状态控制管理 风机的控制包括正转 停机和反转 主要控制的依据是COVI指标 一旦COVI检测仪检测到隧道内气体浓度超标 则发出告警 并打开风机 如若出现隧道火灾则应该谨慎控制风机 一方面要保证隧道内基本通风 不以至于气体浓度急剧升高 另一方面又不能使隧道风速过大 以免使火势过分蔓延 火灾一旦扑灭 则必须全面打开风机通风至隧道内气体浓度恢复正常 四 隧道横洞闸门控制 在隧道出现交通事件时 通过软件控制隧道横洞闸门的开关 从而有效的引导司机和乘客逃离现场 车行横洞 车行横洞一旦开启 则意味引导车辆从另一方向隧道逃离现场 此时 事故隧道封闭 疏导隧道必须组织双向通车 人行横洞 供被困隧道人员逃离现场 五 火灾报警管理 根据隧道环境参数对隧道风机进行状态控制管理 火灾报警管理包括 隧道出现火灾时 自动或人工发出紧急信号 迅速通告隧道监控室 并且能发出自动启动消防水泵的控制信号 请求灭火 救援等活动 隧道火灾控制策略 关闭整条隧道 交通信号灯转为红灯 车道指示灯转为红叉 b 人行横洞打开 c 自动启动消防水泵救火 d 调整风机通风开启数量 e 发出告警信号 隧道火灾控制流程 信息发布子系统 信息发布标志包括 可变信息标志可变限速标志信息发布屏地图板大屏幕投影图形计算机 信息发布系统功能 日常信息 动态发布天气 路况 路段费率等信息诱导信息 交通诱导信息特殊信息 在出现特殊事件时 发布告警信息等 防止二次事故的发生 交通控制子系统 一 交通数据采集 车速 车流量 占有率 环境参数 隧道参数 天气参数 交通数据采集是交通控制的先决条件 是监控策略的最基本依据 该功能由信息采集系统完成 包括 交通流数据采集服务 气象数据采集服务 隧道环境参数服务 交通事件采集服务等多个后台运行服务模块 二 交通阻塞检测方法 加利福尼亚算法 McMaster算法采集回来的交通流原始数据 其本身并没体现监控价值 监控员不可能从一堆原始的交通数据中看出未来交通的变化 同样无法从交通流的变化判断路段是否发生交通事件 但是系统可以通过实时监控 数据处理做到这一点 在交通阻塞检测方面本系统主要核心算法是加利福尼亚算法模型 该算法属双截面算法 它基于事件发生时上游截面占有率将增加 下游截面占有率将减少这一事实 它用1min平均占有率 即在时刻t从检测站i得到的平均占有率 基于加利福尼亚算法判断事件是否发生 三 交通事故检测 交通控制子系统预留与其它厂家软件的接口 可以整合视频事件检测 交通事件检测充当服务端的角色 把检测到的交通事件基本情况传给交通控制模块 交通控制模块再根据目前路段的基本情况 交通流 气象 路面情况等 协调控制各模块 四 火灾自动检测 交通控制子系统同样可以整合火灾自动报警系统 无论哪种方式的报警 对交通控制子系统来说都相当于增加一个服务端 交通自动控制功能 a 交通控制 系统检测到交通事件则重组交通通行方案 包括隧道的关闭与开启 收费入口的管制以及组织双向通车等交通硬性指令控制 b 事件提示 指在事发后方通过情报板 限速标志等交互方式通知提醒道路使用者注意前方事故 慢行或改道 c 交通流平滑 指根据目前高速公路的基本情况 利用限速标志诱导司机以最佳速度使用公路 以达到平滑交通流的目的 交通事故模拟1 交通事故模拟2 交通事故模拟3 监控系统软件介绍 路段监控系统软件结构 系统采用基于TCP IP协议的分布式结构 软件体系结构采用C S模式 通过软件部自行研发的通讯组件iComm dll完成系统内部数据交换 为了保证系统的可扩展性 监控系统通讯协议采用XML格式协议 系统着重体现 高内聚 松耦合 的理念 iComm dll工作流程图 交通流数据采集服务器软件 功能特点 将采集到的交通流数据保存到监控数据库 为营运管理分析提供依据 将交通流数据实时发送到彩色图形机模块进行显示 让管理人员能实时查看路面交通状况 将交通流数据实时发送到交通控制模块 进行交通流数据分析 为自动控制策略提供原始数据 气象信息采集服务器软件 功能特点 将采集到的气象数据保存到监控数据库 为营运管理分析提供依据 将气象数据实时发送到彩色图形机模块进行显示 让管理人员能实时查看路面天气状况 将气象数据实时发送到交通控制模块 进行气象数据分析 为自动控制策略提供原始数据 彩色图形机软件 功能特点 可以全面直观地静态显示道路全貌及周围环境条件 也可以逼真地动态显示本辖区内的道路运行状况 设备工作状态及报警信息 让监控人员对道路的交通状况和监控设备工作情况一目了然 显示高速公路所有设备状态 数据信息 包含可变情报板 车辆检测器 交通信号灯 车道指示灯 气象检测器等 信息发布软件 功能特点 主要对安装在高速公路的可变情报板 悬臂式情报板 可变限速标志 信息发布屏进行手动控制 对外场线路工作状态进行监视 定式信息发布 可动态发布天气 交通诱导信息和路段费率信息等 信息特效 包括文本 动画 图像同步发布 可变文本字体字号 信息可滚动播出 等 CCTV控制软件 功能特点 对监控中心或分中心视频矩阵进行控制 完成摄像机云台动作 及图像的切换 统计分析查询软件 功能特点 进行各类信息查询 统计 以及对各类数据进行历史趋势分析 并且生成相应报表以供打印表样包括 系统基本设备报表 系统状态报表 系统报警报表 人工输入事件报表 道路流量立体报表 道路车速立体报表 道路占有率立体报表 道路车头距立体报表 可变情报板信息报表 CO采集信息报表 能见度采集信息报表 日志信息报表等 隧道控制软件 功能特点 隧道实时控制管理模块是采用OPC技术与隧道本地控制器PLC等过程硬件建立实时连接 收集由现场PLC所采集的前端设备数据 并对这些数据进行分析处理 利用图形界面实时地显示 同时 将有关数据发送给实时数据处理模块处理 由其将有关数据写入后台数据库 并通知图形计算机管理系统等其它相关模块进行实时数据刷新 可以直接向现场PLC发出控制前端设备的命令 从而有效地遥控和管理有关的隧道内监控设备 主要包括车辆检测器 CO 能见度检测器 光强检测器 照明灯具 车道控制标志 交通信号灯等 交通控制软件 功能特点 交通控制模块为高速公路监控系统的核心模块 主要负责高速公路全线交通情况的联动控制 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 决定控制预案 发出相应的控制指令 指挥事件处理 未来的发展方向及相关产品的研发 联网监控系统 联网监控系统由高速公路交通监控软件 联网中心监控软件组成高速公路联网监控中心是路网监控系统的总指挥部联网监控中心的所有原始数据和视频图像都来自于各分中心 针对高速公路往往是分期分段实施的特点 监控系统应用软件应具备良好的可扩充性和兼容性 系统为各级管理模式提供了方便的参数设置 可以满足各种不同的管理模式 这些管理模式包括 省中