流量检测系统方案

第 1 页 目录目录 1.交通流信息实时检测系统交通流信息实时检测系统.1-1 1.1.设计原则.1-1 1.2.设计依据.1-1 1.3.系统总体架构.1-2 1.3.1. 前端检测设备.1-2 1.3.2. 传输网络.1-3 1.3.3. 后端管理设备.1-3 1.4.Smartsensor 125.1-4 1.5.中心管理软件设计.1-8 1.5.1. 数据分析和存储.1-8 1.5.1.1 流量数据采集.1-8 1.5.1.2 数据分析处理.1-9 1.5.1.3 综合统计查询.1-10 1.5.2. 数据存储功能.1-12 1.5.3. 用户界面显示.1-12 1.5.4. 设备管理.1-15 1.5.5. 系统管理.1-16 1.5.6. 时间同步.1-17 1.5.7. 道路管理.1-17 1.5.8. 数据对比功能.1-18 1.5.9. 道路交通异常状态监测处理和报警.1-19 第 2 页 1.5.10. 异常数据的监测处理和报警.1-19 1.5.11. 路段旅行时间预测.1-20 1.5.12. 设备故障报警功能.1-20 1.5.13. 故障记录：.1-21 1.5.14. 专线热备功能.1-21 1.5.15. 历史状态显示功能.1-21 1.5.16. 其他功能.1-22 1.5.16.1 工作站双机热备切换功能.1-22 1.5.16.2 应用软件可扩展性.1-22 1.5.17. 检测数据显示.1-22 第 1-1 页 1. 交通流信息实时检测系统交通流信息实时检测系统 1.1. 设计原则设计原则 可靠性：设备与设计方案可靠性高，系统中关键设备具备容错能力，发 生故障时能够保证数据不丢失。 先进性：在保证可靠性的基础上采用最新的技术及设备，确保系统的先 进性，系统应对自身设备的运行状况进行智能监控。 开放统一性：系统整体设计，充分考虑与其他系统的数据接口，技术方 案和设备具有良好的互联、互操作能力及升级能力，遵循统一与开放 相结合的原则。 兼容性和可扩展性：系统设计基于当前系统架构基础上，进行后续系统 的设计、建设，同时保证了系统的可扩展性，确保系统易于扩展，系 统能提供多路与其他应用系统的数据接口。 安全性：所有安装在室外的设备都有相应的防护措施，符合公安交通管 理业务的有关规定和安全性要求。 1.2. 设计依据设计依据 北京市公安局公安交通管理局 2007 年快速路交通流信息检测系统扩 充项目招标文件 温州市道路交通控制系统建设总体需求调研大纲 民用闭路监视电视系统工程技术规范 （GB50198） 信息技术 软件包 质量要求测试 （GB/T17544） 道路交通流量调查 （GA299） 道路交通堵塞度及评价方法 （GA/T 115） 城市道路交通秩序评价方法 （GA/T 175） 计算机软件质量保证计划规范GB/T12504 计算机软件配置管理计划规范GB/T12505 计算机信息网络国际互联网管理规定 计算机病毒防治管理办法 第 1-2 页 安全防范工程程序与要求GA/T75 无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范EIA/TIATSB67 1.3. 系统总体架构系统总体架构 图 1-1 系统总体结构 系统主要由前端流量检测设备、CDMA 传输网络和指挥中心管理系统三部 分组成。 1.3.1.前端检测设备前端检测设备 前端设备包括已建 339 个断面，534 台检测器和五环上已有的 11 个线圈检 测断面，这些设备将被纳入到本次新建系统中进行管理。本期工程还将在现有 交通检测系统的基础上进行扩容，扩大道路覆盖面。新增设备包括 78 个断面的 第 1-3 页 雷达检测点和两个视频检测点。雷达检测器选用 Smartsensor 125、 Smartsensor 105 两个型号设备，在需要双侧安装检测器的地方安装 Smartsensor 105，确保 流量采集的准确性；视频检测器选用 Vantage 单路 Edge2 型视频检测器。这三 种检测设备将在后面章节中进行详细介绍。 1.3.2.传输网络传输网络 系统传输部分，本次新建的 80 个断面使用 CDMA 网络往中心传输数据和 图象等信息；已建检测点的数据信息是通过 CDPD 网络、DPN 网络、GPRS 网 络和 CDMA 网络完成的。 1.3.3.后端管理设备后端管理设备 由于中心原有设备已经达到使用年限，需要进行进行替换。根据招标文件 要求，本投标方案将提供 8 台 HP DL460C 服务器、1 台 HP EAV4100 容量为 3T 的磁盘阵列、1 台 CISCO 2811 路由器以及一台 CISCO WS-C3560G-24TS-E 三层千兆级网络交换机以及两台 HP HP ML110G4 工作站。中心硬件设备的架 构如下： 图 1-2 指挥中心硬件拓扑结构 在本方案中有两台服务器用作数据库服务器，其中安装 Oracle 10g 软件， 并且与磁盘阵列相连。数据进入到数据库服务器进行分析和处理，然后进入到 磁盘阵列中进行存储。其余六台服务器为流量检测服务器，每台流量检测服务 器的最多管理 256 套前端设备，6 台服务器总共能带动 1536 套前端设备。新增 设备与已建设备合计 660 套设备，新增流量检测管理服务器完全满足需求。两 第 1-4 页 台工作站实现对系统与上端系统接口的管理，工作站配备 Windows Server 2003 操作系统，能够实现双机热备功能。 系统存在扩容空间，至少支持 1000 个断面，带动 2000 个检测设备。 1.4. Smartsensor 125 概述 Smartsensor 125 微波车辆检测器采用了革命性的数字双雷达系统，彻底解 决了现有市场上微波车检不能精确检测每辆车的速度、车长、类型等功能，HD 微波车辆检测器检测精度与线圈检测器精度不相上下，甚至更好；HD 微波车 辆检测器是目前真正能取代线圈检测器的唯一微波车检， 广泛应用于高速公路、 城市道路、桥梁等进行全天候的交通检测，能够精确的检测高速公路上的任何 车辆，包括从摩托车到多轴、高车身的车辆，拖车作为一辆车检测。 微波检测器可安装在路侧的灯杆上或专门的立柱上，当车辆通过微波发生 装置发射的雷达波区域时对车辆进行检测；来自传感器的信号由微处理器进行 预处理，并将处理后的数据通过综合通信网上传至监控中心或存储在本地。 系统结构 交通信息采集系统由三部分组成，一是前端设备（包括各类检测器和前端 数据存储和处理设备） ，二是通讯设备，三是中心信息处理设备。系统结构如 Error! Reference source not found.所示： 第 1-5 页 图 1-3 微波检测系统结构图 微波检测器 检测器技术特点： 1、享有专利权的数字双雷达波检测技术，与模拟波不同，它每 1s 发射 100 万次雷达波可以精确定位车辆，同时可以跨越中央隔离带的防眩板、树丛 及隔离护栏等障碍检测到部分被遮挡的车辆，从而大大降低了隔离带对检测精 度的影响！ 2、在一些高速公路或桥梁上，有的路段无法提供 3 米以上的侧移量， Smartsensor 125 则可以解决这一问题，因为它只需要 1.8 的侧移量，就可以检 测所要检测的数据。 图 1-4S125 微波检测器检测范围 第 1-6 页 3、Smartsensor 125 微波车辆检测器可以检测双向 10 个车道的交通数据， 包括车流量、单车速度、平均速度、车型分类、车道占有率等交通数据。它内 部设有两个数字雷达，在检测路面上投映两个微波带，每当车辆经过时，它会 根据车辆通过两个雷达的时间精确地计算出每辆车的速度及其它所检测到的交 通数据，还可以在管理软件中看到实时的数据。 图 1-5 S125 微波检测器工作示意图 4、Smartsensor 125 检测是根据车辆为基础来检测的，无论车辆在任何地方 行驶，都会只显示一辆车，即使在两个车道中间行驶，也不会像模拟的设备一 样检测到两辆车或检测不到车辆，从而更提高了车辆的检测精度。 5、车道智能自动检测系统使得现场设置完全实现了自动化，在车辆行驶过 程中自动识别车道边界和车道中心线，整个设置过程只需几秒钟，比起其它需 要几个小时才能完成调试工作的设备，其现场安装调试工作不但减少了许多， 而且简化了许多！ 6、Smartsensor 125 微波车辆检测器的安装定位很简单，通过管理软件的识 别，安装者可以迅速准确地完成定位工作，从而节省了大量的安装设置时间； 对于 Smartsensor 125 所需要最主要的安装定位考虑是要让它总是垂直对着车流 方向。 系统软件 1、系统界面 第 1-7 页 利用与 Windows 平台兼容的 Smartsensor 125 管理软件自动地进行设置，它 可以通过 RS485、RS232 或以太网络通讯端口自动进行波特率及硬件设备搜索， 当与设备实现通讯后，会有一个道路交通情况的模拟界面出现。Error! Reference source not found.举例说明了在智能车道模式下由 Smartsensor 125 管 理软件形成的典型的界面： 图 1-6 S 125 智能车道设置界面 2、车道设置 可以通过软件界面，观察代表车辆的矩形块移动情况或利用车辆事件信息 窗口检查一下车流量统计，如果车道的自动设置不符合要求，我们还可以进行 手动设置，不受默认值的限制。 3、数据存储 smartsensor 125 微波车辆检测器采用闪存的方式可以将车道构架设置存储 起来，以防止数据意外丢失，即使有意外断电的情况也不会对数据带来损失！ 4、接口兼容性 Smartsensor 125 内置两套通讯协议，除设备自有协议外，还有一套与 RTMS 设备兼容的协议，指挥中心管理系统能够通过此协议对下端设备进行统 一管理，从而实现整个系统的无缝连接。 第 1-8 页 1.5. 中心管理软件设计中心管理软件设计 本项目中的流量数据来自流量采集设备包括微波车辆检测器、超声波检测 器、视频检测器及其他检测设备。本期工程中新增前端检测设备包括 Smart sensor 125 和 Smart sensor 105 雷达检测器和视频检测器。中心数据处理系统采 用 SmartSensor Manager 微波检测器设置软件、Vantage Express 软件和 EHL Smart TFM V5.0 交通流量信息处理软件。 中心数据处理软件接收前端子系统交通流量检测数据，为系统应用提供基 础信息、并进行数据分析处理，通过这些信息可以实现信息维护（信息维护包 括道路管理、设备管理、路口管理和连线方向管理、查询统计（可以对流量、 速度、时间占有率和空间占有率等进行统计，并以图表和统计表格形式输出） 、 显示当前路况状态等功能，交通数据采集分析系统操控界面如 Error! Reference source not found.所示： 本方案的上端软件采用易华录公司自主研发的 EHL TFM V5.0 将在实现原 有系统软件功能的基础上，实现招标文件提出的软件功能扩容的需求。 本软件机遇 GIS 进行开发设计，但本次报价包含 GIS 软件各组件，也不包 括 1.5.1.数据分析和存储数据分析和存储 1.5.1.1流量数据采集流量数据采集 按规定的数据接口规范，按照约定的采样周期提交流量、占有率、车速、 车头时距、占有率、车型等交通数据。同时系统根据下端检测器数据传输间隔 做出任意调整，系统均能自动接受数据。 系统将数据按照系统规则进行预处理后存入数据库中目前流量数据表中。 第 1-9 页 图 1-7 交通数据采集分析系统操控界面 图 1-8 信息维护窗体 1.5.1.2数据分析处理数据分析处理 系统分时间段（5 分钟、15 分钟、30 分钟、1 小时、1 天等不同时间短） 对数据进行分析计算，将目前流量数据表中的数据进行分析计算。换算成小时 流量写入流量历史记录表，以供查询统计使用，并对目前流量数据表中的已处 理的数据进行删除清理。 数据处理的首先将各类检测器采集的异样数据进行过滤，去掉非法、无效 的数据，将有效、合法的数据按照标准进行格式化处理，以保证采集到的数据 安全性、可靠性、有效性。然后对于缺失的数据进行拟合、填补，以保证数据 的完整性。然后将数据换算为统一格式的有效数据，在数据库中生成不同时间 段的交通流数据，并进行存储。 第 1-10 页 系统计算处理好的检测断面各车道、单向断面在在一个周期内的车流量、 平均车速、占有率等写入数据库，并通过不同方式发送到电台、电视台、网络、 室外诱导设备、以及手机等。 系统还能够根据交通流模型算法判断检测器提供的数据是否正常。 1.5.1.3综合统计查询综合统计查询 系统可以根据时间范围、查询周期（10 分钟、1 分钟、5 分钟、60 分钟）进行查询统计； 图 1-9 流量查询界面 推算参数查询，包括车辆折算当量、密度、饱和度或占有率； 统计、报表分析，根据流量历史数据库，可以浏览任意检测点的日、 周报表，能够进行任意检测点任意时段的车道流量、车型、平均 车速等多种条件组合的数据查询，可同时选取多个检测点进行比 较，并能生成报表，提供多种显示方式显示上述分析结果，提供 报表存盘、打印功能，如 Error! Reference source not found.、Error! Reference source not found.、Error! Reference source not found.。 第 1-11 页 图 1-10 流量统计图表窗体 图 1-11 统计表格窗体 第 1-12 页 图 1-12 系统数据统计柱状图 可导入人工流量调查的流量、车型等数据。 自动统计评价全市路网的通行水平功能，定期对阻塞频率较高的路 段，通过对周边路网的流量分析后提出调整交通组织的预选方案。 系统自检功能，对检测点的硬件或传输故障，系统能自检并产生报 警信息通知系统值班员。 注：本模块为插件模式，可以随时根据需要增加定制的统计、查询功能。注：本模块为插件模式，可以随时根据需要增加定制的统计、查询功能。 1.5.2.数据存储功能数据存储功能 系统根据数据量大的特点，配置了大容量的磁盘阵列对数据进行存储。由 于在对流量数据进行统计分析时，需要长时期的历史数据进行对比分析，因此 系统能够对原始数据以及处理后的数据至少保存 13 个月。对于保存时间超过 13 个月的数据可以根据实际需求进行多种形式的转存。 1.5.3.用户界面显示用户界面显示 软件采用全中文界面。系统软件基于 GIS 进行设计，具有 GIS 软件平移、 第 1-13 页 缩放等基本操作功能。 图 1-13 基于 GIS 的用户界面 可以在地图上以不同图标显示流量检测器的安装地点和检测器的类型。红 色显示检测器正常运行，如果检测器变成黄色，说明检测器发生异常，没有正 常工作。 系统能用不同颜色显示某检测设备对应道路的拥堵状况：绿畅通、黄 缓慢、红拥堵、与地图道路颜色保持一致显示路上没有车辆 雷达检测器 视频检测器 第 1-14 页 图 1-14 显示检测器属性界面 点击地图上显示的检测器图标，能够弹出检测器属性和实时检测数据。 图 1-15 标格形式显示的各检测器流量数据 通过点击设备列表，能够以图表的形式各个检测器的当前的交通数据。 第 1-15 页 1.5.4.设备管理设备管理 用户可以对系统中用于流量检测的设备进行管理。用户可添加、编辑、修 改/删除系统中的检测设备，在地图中显示检测点的分布。并可以对检测设备的 基本信息进行查看、修改和保存。 检测设备的信息包括：检测设备编号、检测器属性、所属地点名称、编号、 地点编号、设备类型、设备名称、设备型号、设备状态、检测器类型、通道数、 端口、通讯参数、通讯速度、采集时间间隔和地点编号、地点名称、经纬度、 归属、检测方向、车道编号和相对位置等。 图 1-16 路口设备管理窗体-信号流量检测管理 第 1-16 页 图 1-17 路口设备信息列表 1.5.5.系统管理系统管理 用户管理 系统具有用户管理功能，能对用户名称、密码、权限管理，可以进行添加、 修改、删除等，记录用户操作的名称、密码、IP、操作内容等。 图 1-18 用户管理界面 第 1-17 页 日志管理 用户查询和删除对系统进行操作的日志。 图 1-19 日志管理界面 1.5.6.时间同步时间同步 在本方案设计中，我们利用一台数据库服务器用作时间同步主机，与其他 终端（包括服务器、工作站和前端检测设备）通过 NTP 协议进行通信，从而保 持整个系统时间同步。 1.5.7.道路管理道路管理 在系统中，添加有流量检测设备的道路，并对这些道路进行管理。道路管 理信息包括：道路编号和道路名称。系统可以对被检测断面的车道数量、方向 可任意编辑、修改，包括检测车道的增加、删除等。 第 1-18 页 图 1-20 道路管理界面 1.5.8.数据对比功能数据对比功能 系统具有数据对比功能，具体包括： 1）同一断面内每条车道的流量、速度、占有率之间的实时和历史对比； 0 20 40 60 80 100 120 车道1 车道2 车道3 车道4 车道5 车道6 车道7 车道8 5分钟车辆流量 15分钟车辆流量 30分钟车辆流量 图 1-21 同一断面流量实时对比 第 1-19 页 2）同一断面内同方向各车道之间的流量、速度、占有率实时和历史对比； 3）同一断面内两个方向之间的流量、速度、占有率实时和历史对比 4）相邻若干断面（不小于 10 断面）同方向的流量、速度、占有率实时和 历史的对比。 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 断面1断面2断面3断面4断面5断面6断面7断面8断面9断面10 2007年1月6日 2007年第42周 图 1-22 相邻对面不同时间段历史流量对比 1.5.9.道路交通异常状态监测处理和报警道路交通异常状态监测处理和报警 通过对实时检测数据的分析和计算，对由于各种原因引发的交通流异常变 化进行实时监测并报警。 1）报警信息内容：检测器地点编号、地点名称、车流方向、报警时间、 实时数据等。 2）报警形式：在显示界面上以图标闪烁的形式表示，同时发出报警鸣声。 1.5.10. 异常数据的监测处理和报警异常数据的监测处理和报警 当道路条件发生变化或检测器本身有问题时，检测数据的精度就会降低， 第 1-20 页 为使检测器始终处于正常工作状态，保持较好的检测精度，上端软件应通过检 测数据参数之间的分析对比，判断当前检测数据是否与实际交通状况相符，如 果差别较大时，则发出警报，通知维护人员到现场进一步查明原因。 当因检测器或其他设备故障造成上端系统无法接受该检测断面数据时，系 统应自动判断并自动对缺失的数据进行修补，被修补的数据在数据库中应有标 记。 1.5.11. 路段旅行时间预测路段旅行时间预测 基于实时检测数据的各个参数，建立路段旅行时间预测的数学模型，计算 任意检测点之间的车辆行程时间，为信息发布提供可靠数据。预测模型祥见第 Error! Reference source not found.节。 1.5.12. 设备故障报警功能设备故障报警功能 系统能够实时监测上下端设备运行状况，当设备发生故障或有异常现象时 发出警报，以方便系统维护人员对故障的判断，提高系统维护的有效性和实时 性。 1）故障位置：能基本判断出发生故障设备的物理位置，如上端设备还是 下端设备。 2）故障类型：设备故障判断和设备工作异常预判断，设备故障判断是指 设备已发生故障、停止工作，如死机、断电等现象，设备工作异常预 判断是指设备某项指标已超出正常范围，如不及时解决将发生故障。 3）报警信息：故障位置、故障类型、时间等。 4）报警形式：在显示界面上以图标闪烁的形式表示，同时发出报警鸣声。 第 1-21 页 图 1-23 设备故障报警界面 1.5.13. 故障记录：故障记录： 系统对设备故障、数据异常、道路异常、维修日志进行记录，记录的内容 包括事件类型、发生时间、地点位置、回复正常时间等。当出现设备故障后， 操作员即录入故障描述，同时详细记录设备维修方法。日