交通监控系统概论之信息采集提供子系统

1、交通监控系统概论之信息 采集提供子系统 交通监控系统概论之交通监控系统概论之 信息采集、提供子系统 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 交通监控系统是车辆行驶的动态保障系统交通监控系统是车辆行驶的动态保障系统, ,与与 其他静态（安全、管理）设施共同构成了保障其他静态（安全、管理）设施共同构成了保障 道路交通高效、安全的基础。道路交通高效、安全的基础。 1 1、交通监控系统的功能、交通监控系统的功能 交通信息的实时采集、交通信息的实时采集、信息传递信息传递、信息分析和信息分析和 处理处理、信息反馈信息反馈等。等。 交通监控系统要达到上述功能，应具备实时性、交通监控系统要达到上述功能，应具备

2、实时性、 稳定性、可变性等性能要求。稳定性、可变性等性能要求。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 2 2、交通监控系统的目标、交通监控系统的目标 针对变化的交通状态，提供实时、合理的交通针对变化的交通状态，提供实时、合理的交通 管理与控制。管理与控制。 疏通交通阻塞疏通交通阻塞 预防交通事故预防交通事故 减轻交通事故危害减轻交通事故危害 3 3、交通监控系统的组成、交通监控系统的组成 交通监控系统由信息采集子系统、信息提供子交通监控系统由信息采集子系统、信息提供子 系统、监控中心系统、监控中心 三大部分组成。（此处略讲监三大部分组成。（此处略讲监 控中心）控中心） 交通监控系统概论之信息

3、 采集提供子系统 5.3 5.3 信息采集子系统信息采集子系统 1 1、信息采集子系统的构成及运行方式、信息采集子系统的构成及运行方式 在高速公路监测系统中心，用于获取信息的一切手段都在高速公路监测系统中心，用于获取信息的一切手段都 属于信息采集子系统的属于信息采集子系统的范畴。范畴。 信息采集子系统是监控中心信息采集手段的总称，在运信息采集子系统是监控中心信息采集手段的总称，在运 行时相互是独立的。行时相互是独立的。 2 2、信息采集子系统的分类、信息采集子系统的分类 按照信息的性质，大致分为：按照信息的性质，大致分为： 数据信息的采集设备数据信息的采集设备 监控系统直接控制的话音和图像信息

4、的采集设备监控系统直接控制的话音和图像信息的采集设备 辅助监测手段辅助监测手段 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 数据信息的数据信息的 采集设备采集设备 监控系统直接控制监控系统直接控制 的信息采集设备的信息采集设备 辅助监测辅助监测 手段手段 车辆检测器车辆检测器 气象与环境检测器气象与环境检测器 等等 紧急电话紧急电话 电视监视系统等电视监视系统等 巡逻车巡逻车 交通巡视直升飞机交通巡视直升飞机 当地的交通广播当地的交通广播 气象广播气象广播 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 数据信息的采集设备数据信息的采集设备车辆检测器车辆检测器 1 环形线圈检测器 是目前世界上技术较为成熟

5、的是目前世界上技术较为成熟的 车辆检测方法。可获得交通流车辆检测方法。可获得交通流 量、占有率、速度等数据。其量、占有率、速度等数据。其 成本较低、准确率高。但线圈成本较低、准确率高。但线圈 一旦老化，维护较为困难。且一旦老化，维护较为困难。且 施工与维护时，需中断交通，施工与维护时，需中断交通， 开挖路面，破坏环境。开挖路面，破坏环境。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 环形线圈检测器的工作原理 环形线圈是一个电感元件，与电子单元构成一个协调电 子系统，电子单元通过环形线圈产生一个1022kHz的频 率。当车辆通过或停在环形线圈上时，改变了线圈的电 感量，激发电子电路产生一个输出，从而

6、监测到通过或 停在线圈上的车辆。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 实例：环线线圈在电子警察系统中的应用实例：环线线圈在电子警察系统中的应用 1) 1)无违法事件时，系统持续无违法事件时，系统持续 判断是否有车辆通过检测区判断是否有车辆通过检测区 域并监测信号灯状态。域并监测信号灯状态。 2) 2)红灯亮且有车辆通过时红灯亮且有车辆通过时 （1 1）车辆进入线圈）车辆进入线圈A,A,但未但未 通过停车线通过停车线 （2 2）车辆离开线圈）车辆离开线圈A A （3 3）车辆进入线圈）车辆进入线圈B B （4 4）车辆离开线圈）车辆离开线圈B B 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 车辆

7、检测器 2 地磁检测器 地磁检测器是一种简单、经济、耐用的 检测器。检测器探头的芯是一个永久磁 铁棒，棒上套有多圈密绕的漆包线圈， 探头埋在 行车道下。当车辆通过探头时， 车辆切割磁场磁力线，在探头线圈中产 生一个感应电动势，经过放大器放大产 生一个脉冲输出。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 电磁检测器的工作原理 电磁检测器是一种特殊类型的地磁检测器， 它既可以监测行进的车辆，也可以检测静止的 车辆。当汽车移动时，总有一个磁阴影伴随， 这是因为磁力线通过铁磁物质的汽车比通过空 气容，这样就减少了汽车周围的磁场强度，而 加大了汽车上下的磁场强度。安装在道路表面 的探头可以检测出磁场强度的

8、增加量。 电磁检测器利用地球磁场的垂直分量工作，地 球磁场垂直分量必须大于0.20e，此范围在北纬 20到南纬20之间。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 车辆检测器 3 微波检测器 新的远端交通微波检测器最多可以同时检测8个 检测区域的车辆存在，同时可检测交通量、车速、 占有率等。 微波检测器由发射天线和发射接收器组成。架在 门架上或路边立柱上的发射天线，对准检测区域 发出微波波束。当车辆通过时，反射波束以不同 的频率返回天线，检测器的发射接收器测出这种 频率变化，从而测定车辆的通过或存在。微波检 测器的工作频率通常是24GHz或10GHz。 反射式微波反射式微波 车辆检测系统车辆检测

9、系统 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 车辆检测器 4 超声波检测器 超声波检测器是利用反射回波原理制成 的车辆检测器。由探头和控制机构成。 超声波检测器的探头是超声波发射接收 器。探头固定安装在行车道中央上方5m 高处，探头向下方发射超声波并接收回 拨的时间也是固定的。当有车辆通过时， 由于车辆本身有高度，车的顶部反射超 声波，探头收到回拨的时间就相应变短， 从而就可以区分有无车辆。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 车辆检测器 5 特种检测器车高计 为了防止一些车辆装载的货物超出了高速公 路限高标准而破坏高速公路设施，影响行车 安全的检测器。 车高计探头由红外线发射器和接收器两

10、部分 组成。红外线发射器发出经过调制的红外线， 由红外线接收器接收。此光束定位在高速公 路限高值上，当超高车辆通过时，超高部分 遮断红外光束，接收器接收不到则产生报警 信号输出，启动报警设置。 红外限高红外限高 检测装置检测装置 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 数据信息的采集设备数据信息的采集设备气象与环境检测器气象与环境检测器 除常规的气象站所用的测量温度、湿度、风速、 风向、降雨量等设备外，监控系统所用的气象 与环境检测器还有以下： 能见度检测器 路面冰冻检测器 检测能见度值的设备。检测能见度值的设备。 检测器一段装红外发射器，一端检测器一段装红外发射器，一端 装接收器。发射器发出

11、一束红外装接收器。发射器发出一束红外 光束，遇到空气中的小颗粒发生光束，遇到空气中的小颗粒发生 散射，散射被光敏元件接收，光散射，散射被光敏元件接收，光 敏原件给出相对应的电流，经放敏原件给出相对应的电流，经放 大、整形，最终转化成能见度参大、整形，最终转化成能见度参 数。数。 通过检测路的温度、湿度及含盐度通过检测路的温度、湿度及含盐度 并综合分析，然后判断是否冰冻。并综合分析，然后判断是否冰冻。 道路路面的冰点与路面含盐量有直道路路面的冰点与路面含盐量有直 接关系。接关系。 通常含盐量分为通常含盐量分为4 4个等级。个等级。 其中，其中，3 3级含盐量可是冰点降到级含盐量可是冰点降到-10

12、-10 度。度。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 气象与环境检测器气象与环境检测器 光亮度检测器 一氧化碳检测器 隧道光亮度检测器一般成 对设置在隧道口内外，洞 外的测量隧道入口处的亮 度，洞内的测量隧道内引 入段的亮度。 监测中心计算机根据接收 的亮度检验值的数据信号， 调节隧道内照明灯具，使 其亮度适合。 一氧化碳检测器主要有两 种类型： 电化学检测电化学检测 将取样点过滤器与电化学 传感器及电子元件装入同 一箱体 红外检测红外检测 红外发生器发出红外投射 到隧道中，通过投射到检 测器上的红外线产生一个 能反映一氧化碳含量并可 直读的模拟信号。 交通监控系统概论之信息采集提供 子系

13、统 安装于道路沿线的各类传感器，安装于道路沿线的各类传感器， 能实时、准确采集各类相关信息能实时、准确采集各类相关信息 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 监控系统直接控制的信息采集设备监控系统直接控制的信息采集设备 闭路电视系统闭路电视系统 闭路电视系统一般由摄像机、视频切换器、监视 器及其相应的配套设备组成。 典型的闭路电视系统由以下几部分组成： 1 摄像机、云台、防护罩、镜头； 2 传输线路（视频、控制光端机） 3 视频切换器、视频分配器 4 显示设备：监视器，大屏幕投影仪 5控制信号设备：控制信号分配器、联网控制器 6视频多窗口系统 交通监控系统概论之信息采集提供 子系统 华盛顿监

14、控中心华盛顿监控中心 供管理人员操供管理人员操 作的控制台作的控制台 大型显示设备大型显示设备 华盛顿城市华盛顿城市 交通监控中心交通监控中心 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 监控系统直接控制的信息采集设备监控系统直接控制的信息采集设备 紧急电话系统紧急电话系统 紧急电话是高速公路监控系统中重要的信息 采集手段之一，当发生事故或车辆故障，司乘 人员可利用紧急电话想监控中心通报事故情况 并寻求救助。 形式上与常规电话相同，但在监控系统中是应形式上与常规电话相同，但在监控系统中是应 付意外事件重要采集设施，属被动采集。付意外事件重要采集设施，属被动采集。 交通监控系统概论之信息采集提 供子

15、系统 技 术优 点缺 点 环形线圈检测 1、线圈电子放大器已标准化； 2、技术成熟、易于掌握； 3、正常使用寿命长； 4、性价比高； 5、非常精确。 1、安装或修理需中断交通。 微波检测 1、在恶劣气候下性能出色； 2、可检测静止的车辆； 3、可以侧向方式检测多车道。 1、侧向方式速度检测不够准确； 2、拥堵时流量检测不够准确。 超声波检测 1、全天候工作； 2、可检测静止的车辆、车间距 很小的车辆； 3、体积小，易于安装。 1、必须顶置，安装条件受到一定的限 制； 2、易受风速影响。 红外线检测 1、可检测车间距很小的车辆； 2、体积小，安装方便。 1、检测精度较低； 2、易受到灰尘、冰、雾

16、的影响。 视频检测视频检测 1、可为管理提供可视图像； 2、可提供大量交通管理信息； 3、单台摄像机和处理器可检测 多车道。 1、大型车辆会遮挡随行的小型车辆； 2、阴影、积水反射或昼夜转换可造成 检测误差； 3、检测精度较低。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 辅助监测手段辅助监测手段 巡逻车巡逻车 福特交通指挥车 美国交警专用 雪弗兰卡马罗 系列巡逻车 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 辅助监测手段辅助监测手段巡逻车巡逻车 交通巡逻车发展史交通巡逻车发展史 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 辅助监测手段辅助监测手段 交通巡视直升飞机交通巡视直升飞机 当地的交通广播当地的交

17、通广播 配备雷达、大型车载 计算机等装备的现场 信息处理、传播车 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 辅助监测手段辅助监测手段 气象广播气象广播 1969年时的气象广播 交通监控系统概论之信息 采集提供子系统 5.4 5.4 信息提供子系统信息提供子系统 在高速公路监控系统中，监控中心用来向道 路使用者、交通管理部门、事故救助机构和 社会公众提供交通信息、诱导控制指令的一 切手段都属于信息提供子系统的范畴。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 信息提供子系统按照对象的不同，其构成可大致 分为三部分： 第一部分，向道路使用者 提供信息或指令的外场设备，如 可变情报板、车道控制标志、 匝道

18、控制器信号灯等 第二部分，向管理部门、事故救助机构提供信息 或指令的指令电话或业务电话 第三部分，向社会公众提供道路交通信息的交通 广播和公共信息网。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 一、系统的运行方式 系统运行时各提供系统之间可能是相互关联的也可能是系统运行时各提供系统之间可能是相互关联的也可能是 相互独立的。相互独立的。 联机运行方式联机运行方式 监控中心集中管理、控制。监控中心集中管理、控制。 从道路交通的整体性出发，不论是单条公路从道路交通的整体性出发，不论是单条公路 还是公路网，在控制区域内都必须总体协调。还是公路网，在控制区域内都必须总体协调。 例如：例如： 自控电子提示设

19、备自控电子提示设备 活动交通标志活动交通标志 道路控制信号道路控制信号 匝道控制信号匝道控制信号 监控监控 中心中心 协调协调 统一统一 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 脱机运行方式脱机运行方式 外场设备独立运行。外场设备独立运行。 为了保证动态设施的实用性和有效性，信息提供系统也为了保证动态设施的实用性和有效性，信息提供系统也 可采用不受监控中心的控制而独立运行的模式。可采用不受监控中心的控制而独立运行的模式。 如：各种手动活动交通标志如：各种手动活动交通标志 感应式控制设施感应式控制设施 与信息采集系统一样，提供系统的脱机运行方式更具与信息采集系统一样，提供系统的脱机运行方式更具

20、灵活性，是目前经济发展时期的有效措施之一。灵活性，是目前经济发展时期的有效措施之一。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 二、交通信息提供系统功能二、交通信息提供系统功能 1 1、交通信息提供系统的两大功能、交通信息提供系统的两大功能 交通信息公布、车辆行驶诱导交通信息公布、车辆行驶诱导 管理、限制等指令发布管理、限制等指令发布 2 2、控制与解决的常见交通问题、控制与解决的常见交通问题 交通阻塞的控制措施（周期性或偶发性）交通阻塞的控制措施（周期性或偶发性） 环境因素造成限制（大雾、冰冻、毒气泄漏等）环境因素造成限制（大雾、冰冻、毒气泄漏等） 道路及设施问题（道路维修、设施故障与损坏等）

21、道路及设施问题（道路维修、设施故障与损坏等） 特殊事件（相关的法律依据或公众意志）特殊事件（相关的法律依据或公众意志） 行车诱导牌行车诱导牌 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 三、常用外部设施三、常用外部设施 根据功能可分为：根据功能可分为： 一类是提供气象、路况、交通状况的基本信息和路径一类是提供气象、路况、交通状况的基本信息和路径 诱导信息的设备，即可变情报板；诱导信息的设备，即可变情报板； 一类是提供限制性指令的交通控制设备，如限速标志、一类是提供限制性指令的交通控制设备，如限速标志、 可变车道控制标志、匝道信号控制器、交通信号灯、可变车道控制标志、匝道信号控制器、交通信号灯、 手

22、动或自动车道关闭栏杆等。手动或自动车道关闭栏杆等。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 四、可变情报板的类型 1. 加闪光灯的固定标志 2.背景光源式标志 3.电子机械式标志 (1)翻板式(2)滚动式(3)旋转鼓式（4）磁翻板 4.光源式标志 （1）光纤矩阵（2）发光二极管 5.光源/电子机械式 6.手动式 （1）标志布（2）折板式（3）可移动板 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 世博期间，世博期间， 交通信息将交通信息将 发布到道路发布到道路 旁的可变信旁的可变信 息标志上。息标志上。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 五、各类可变信息标志的特点五、各类可变信息标志的特点 1

23、.加闪光灯的固定标志加闪光灯的固定标志 固定灯光加闪光灯用来支持 实时信息显示。劝告信息在 闪光灯闪动时起作用。 2. .透光式标志透光式标志 当标志有照明时，显示标志内容，否则标志板空白。 3.翻板式标志翻板式标志 其标志板面是折叠式。当折叠的板面打开时，驾驶员 可看到标志的正面信息。当折叠板面合上时，驾驶员 仅可看到标志的背面空白。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 各类可变信息标志的特点各类可变信息标志的特点 4.旋转滚动式标志 标志面是由紧绷在两滚轮之间的软布或塑料材料构成， 标志信息用丝膜或喷涂处理技术印在标志面上。标志 内容和背景可根据设计涂成任意颜色。这种标志可准 确显示标

24、志图形形状和标志的字型。 5.旋转鼓型标志 将金属片字符粘贴到涂好背景色彩的铝合金底基上， 或将字符喷涂到涂好背景色彩的木头、铝合金或透明 塑料底基上，组成标志。标志内容和背景可根据设计 涂成任意颜色。这类标志可准确显示标志图形形状和 标志的字型。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 各类可变信息标志的特点各类可变信息标志的特点 6.反光磁翻盘板矩阵标志 反光磁翻盘板矩阵至少有三种，即圆形板、长方形板 和正方形板。这类可变信息标志的一个显著特点是尽 在反光盘转动或翻动时消耗电力，而发光式可变信息 标志在显示标志信息过程始终需要耗电。 7.灯泡矩阵标志 灯泡式可变标志板的缺点是耗电量大，灯泡寿命短； 优点是亮度大，投入成本低。在所有显示技术中，相 同尺寸像素单元的亮度只有超亮度发光二极管可与之 相比。但鉴于耗电量太大，此种标志在我国不适用。 交通监控系统概论之信息采集提 供子系统 各类可变信息标志的特点各类可变信息标志的特点 8.光纤矩阵标志 由标志内部光源（石英灯泡）发出的光线经过玻璃光纤 的引导直接传到标志板面上，标志表面的发光点（像