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微波式交通量调查方案1.1概述近年来，我国的机动车拥有量日益增多，这对经济的发展起到重要作用。但随着社会经济的发展、车辆的普及以及人口、经济活动的郊外化，无论发达国家还是发展中国家，都毫无例外地承受着不断加剧的交通拥挤、交通事故、环境污染、能源短缺等交通问题的困扰。解决交通问题的方法有两个：一是扩建道路，二是提高道路的利用率。扩建道路成本较高、占用土地，而且在城市内部可供使用的土地和空间有限。交通系统是一个很大的复杂系统，不能简单从单一方面入手找到解决的合理方案，智能交通系统就是在这样的背景下应运而生的。它把车辆和道路综合起来系统地解决交通问题，从而极大地提高了现有的道路利用率。智能交通系统(IntelligenttransportationSystem，简称ITS)是最近10年来提出的新概念，其含义是综合运用先进的通讯信息、网络、自动控制、交通工程等技术，改善交通运输系统的运行情况，提高运输效率和安全性，减少交通事故，降低环境污染，从而建立一个智能化的、安全、便捷、舒适、环保的综合交通运输体系。随着ITS研究的广泛开展，其研究也日益得到重视。在ITS这个综合系统中，交通数据采集设备占据重要位置，准确实时获得各种交通数据(包括车流量、车速度、车辆密度、车头距、占有率等)是非常重要的一环，ITS中的交通诱导系统，信息发布系统，交通信号系统，交通仿真系统，以及交通预测系统都需要建立在交通数据的基础上。只有在掌握大量的交通数据的前提下，才有实现智能交通的可能。详尽、充分的交通数据将为各种决策提供科学的依据和数据基础。1.2设计目标根据交通部相关标准和要求，选用合适的交通流量采集系统为用户建设交通流量观测站，用于检测车流量、车速、车型以及占有率等各类交通数据，为管理部门进行交通规划、道路建设、交通控制提供可靠数据。1.3设计原则▲可行性和适应性原则：系统设计应使系统具有在技术上的可行性和经济上的可能性。▲实用性和经济性原则：系统设计应贯彻面向用户、注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。▲先进性和成熟性原则：系统设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。既要反映当今的先进水平，又要具有可扩充、可升级潜力。▲开发性和标准性：为满足系统所选用的技术和设备的协同运行能力，系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需要，必须保证系统的开发性和标准性▲可靠性和稳定性原则：在考虑技术先进性和开放性的同时，应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术及维修能力等方面着手．确保系统运行的可靠性和稳定性，使系统达到最大的平均无故障时间。▲安全性和保密性原则：在系统设计中，既要考虑信息资源的充分共享，更要注意信息系统的保护和隔离，应分别针对不同的应用和不同的网络环境；采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取控制等。▲可扩展性和易维护性原则：为适应系统变化的需要，系统在设计时，应充分考虑以最简便的方法、最低的投资、实现系统的扩展和维护。1.4设计依据▲《固定式交通流量调查设备技术条件》▲《固定式交通流量调查设备交工验收与期间性能核查检测规程》▲《固定式交通流量调查设备与数据服务中心通讯协议》▲《交调设备相关管理办法及外场检测操作实细则（征求意见版本）》▲《中华人民共和国国家标准一交通信息采集(征求意见稿)》▲《“黄金周”公路交通量调查统计制度》（交通部2004年3月）▲《信息技术设备(包括性能事物设备)的安全》(GB49432001)▲《民用闭路电视监控系统工程技术规范》(GB50198-84)▲《安全防范工程费用概预算编制方法》(GA／T70-1994)▲《计算机软件开发规范》(GB8566—88)▲《性能装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168—92)▲《电业安全工业规程》(DL408—91)▲《工业企业通讯设计规范》（GBJ42-81）▲《系统工程设计暂行技术规定》（YDJl3-88）▲《工业企业通信接地设计规范》(GBJ79-85)▲《安全防范工程程序与要求》（GA／T75-94）▲《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）▲《电视和声音信号的电缆分配系统》（GB/T16510-9x）▲《CATV行业标准》（GY/T121—1995）第二章全自动观测站点建设概要2.1全自动车辆检测技术在交通信息检测领域中，目前有很多种检测方法：环形线圈、超声波、红外线、激光、微波以及图像等等。各种方法有各自的优缺点，如何根据实际应用环境和技术要求选用不同的方法有机集成好交通信息采集系统，是体现交通信息集成科技公司技术水平的一面镜子。2.1.1基本原理对比：设备类型基本原理车型识别原理车速识别原理地埋线圈（常规）探测路面电感量变化按车辆长度识别车型，部分设备还使用了电感变量车辆通过前后线圈的时间差识别车速电磁线圈（微型线圈）探测路面磁场强度的变化根据车辆金属在径向上的分布识别车辆通过前后探头的时间差识别车速压电检测路面压力根据轴距特征识别车辆通过的时间差计算车速超声波检测路面运动物体高度变化曲线识别车辆纵向外轮廓线车辆通过前后探头的时间差和频率飘移识别车速微波检测电波反射按车辆长度识别车型多普勒效应（频率飘移）视频（常规）检测路面图象黑白对比度变化根据长宽值识别测量通过虚拟线圈的时间计算车速视频（全视域）检测路面图象黑白对比度变化根据长宽高及风挡、前脸等多个外观特征测量通过整个摄像机视场的时间计算车速2.1.2安装维护对比：设备类型安装方式优势缺点地埋线圈（常规）路面切槽安装线圈施工工艺简单，线圈价格便宜对路面破坏最严重，线圈容易被破坏电磁线圈（微型线圈）路面切槽布设探头对路面破坏是接触式设备中最小的，探头深埋地下不易被破坏仍需少量破坏路面（类似两条道路伸缩缝）压电路面切槽布设压感条测量轴距和速度较为准确，可以提供轴载辅助功能。对路面破坏仅次于线圈，客货识别较困难超声波在路面上方横向安装探头探头与车辆不接触，使用寿命长，不破坏路面如果没有现成的跨线桥，则需安装专用门架微波在路面侧向安装探头与车辆不接触，使用寿需专用立柱设备类型安装方式优势缺点探头命长，不破坏路面视频（常规）在路面中央的正上方安装摄像机探头与车辆不接触，使用寿命长，不破坏路面需专用立柱，在无中央隔离带的道路上不便安装视频（全视域）在路面上方安装摄像机探头与车辆不接触，使用寿命长，不破坏路面需专用立柱2.1.3检测精度对比：设备类型流量检测车型分类精度车速识别精度地埋线圈（常规）高普通设备较差，高档设备较高一般电磁线圈（微型线圈）高高，但对异型车辆识别较差一般压电高长度分类准确，客货分类较差高超声波高高，但在8级以上的大风下识别率有所下降一般微波一般，车辆容易受到遮挡一般较高视频（虚拟线圈）白天较高，夜间识别精度很低白天一般，夜间识别精度很低较低，测速距离比较短视频（全视域）白天较高，夜间识别精度有所下降白天很高，夜间识别精度有所下降较高，测速距离远达100米以上2.1.4全寿命费用对比：设备类型初装费用维护频度及费用全寿命费用地埋线圈（常规）便宜维护频度最高，直接维护费用高，且需要封道，间接损失大较高地埋线圈（超微型）中等维护量极小，更换设备费用中等较低压电中等道路维修容易破坏昂贵的压感条。一般超声波中等维护量较小，如有专用门架，可不封道维护，更换设备费用中等一般微波中等维护量较小，更换设备费用中等一般视频（虚拟线圈）较高维护量较小，但更换设备费用较高较高视频（全视域）较高维护量较小，但更换设备费用较高较高浙江润鑫已开发出超声波、地埋线圈、超微型地埋线圈、视频、手动多个系列的交通流量采集产品，并围绕核心产品开发了齐全的通讯、供电等周边产品，可根据用户的实际需要为用户量身打造最合适的交通流量采集解决方案。2.2浙江润鑫全自动观测站主要设备构成通常，一个全自动交通流量观测站包括如下设备：检测器、通讯、供电等。下面我们将分别介绍。2.2.1检测器：根据上面所述的原理，我们可以选择合适的检测技术，制造出车辆检测器。车辆检测器作为全自动交通流量观测站的核心，负责检测通过监测断面的车辆类型、数量、速度、占有率、车头距等参数，供交通流量调查分析使用。由于检测器直接决定观测站的技术水平和实际能力，我们将在后面的章节中详细阐述。2.2.2通讯：A、全自动观测站通讯需求分析根据交通部发布的《固定式交通流量调查设备与数据服务中心通讯协议》和《固定式交通流量调查设备技术条件》的要求，全自动交通流量观测站应具备的通讯能力包括：1、同时向多个DSC传输数据2、向DSC传输实时交通数据3、断电数据保存、断点数据续传4、USB、RS232、RS485、RJ45等多种外围接口B、通讯硬件设计为了满足上述要求，我们在硬件上采取了多种措施：硬件结构上采取了检测机-通讯机双层独立结构。检测机由传感器、信号处理板等组成，负责提取车辆特征信号，识别车辆类型，计算车辆运动参数。检测机得到的车辆信息，以单车数据包形式，通过104数据总线发送给通讯机。通讯机由工业级104主板和周边电路组成，配备WINXPE嵌入式系统，具有丰富的周边接口和多线程处理能力。可以轻松实现多DSC传输，多协议传输等需求。在104通讯机后端，我们配备了一级D-LINK工业路由器，可以很好的适配无线、有线等多种通讯方式，同时，其强大的安全功能可以保障数据传输安全可靠。页1通讯层硬件构成传感器信号处理机（检测机）通讯机（104机）工业路由器无线网络（GPRS/CDMA）有线网络（ADSL/光纤）本机存储C、多DSC传输和多协议传输本方案中，为了满足用户对多DSC传输和多种数据格式传输的需要，同时，也为了适应接下来马上会进行的部标通讯协议修改（已出讨论稿），我们在通讯机软件上采取了如下措施。通讯机端运行的软件，采用了多进程模式设计，进程间构建数据接口通道。在整体上，我们将数据接口划分为实时数据、汇总数据两类，将进程分为实时数据获取、数据汇总和协议实现三类。实时数据获取进程负责扫描104总线，获取检测机传来的实时数据包，通过实时数据接口向需要的进程提供。数据汇总进程负责订阅实时数据，并按照设定的标准，将实时数据汇总为统计数据，通过汇总数据接口向协议实现进程提供。协议实现进程订阅汇总数据，并按照指定的通讯协议向指定DSC发送。通讯层软件构成实时数据进程数据汇总进程协议实现进程实时数据接口汇总数据接口本地存储通过这个结构，我们可以很容易的实现多DSC传输，多协议传输，如下图所示：通讯层软件构成2实时数据进程数据汇总进程1协议实现进程1实时数据接口汇总数据接口本地存储1数据汇总进程2本地存储2协议实现进程2协议实现进程3在本图中，我们使用了三个协议实现进程，很显然，协议1和协议2可以指向不同的DSC，而且使用不同的统计周期，而协议3则可以直接向DSC传输实时车辆数据。本图是按照上述构成开发的软件实例的切图。我公司拥有很多开发类似系统的经验，例如上海外环智能化改造项目中，由于大业主是超出行政管辖范围的上海交通信息委员会，他们提出要同时给交警、公路等多部门提供数据。最终，检测器实现的通讯功能包括：1、以20秒为周期，按照上海交警MODBUS协议向交警指挥中心传输数据，用于匝道控制；2、以300秒为周期，按照上海交警MODBUS协议向交警指挥中心传输数据，用于道路诱导；3、以300秒为周期，按照交通部通讯协议向公路署数据中心传输数据，用于交通情况采集。该系统现已投入正式使用，在上海世博会期间，担任上海外环的智能化管理任务，运行状态良好。C、断电数据保存和断点续传在上面的流程图中，我们可以看出，本地存储模块挂接在数据汇总进程上，我们采用了成熟的工业级CF卡作为数据存储介质，可以在断电情况下可靠存储数据，数据保存空间600M，并可根据用户要求扩充。本地存储数据格式采用了XML标准，可以高效的响应协议进程发出的数据查询要求，实现断点续传和服务器补充传输等功能。D、扩展接口104通讯主机采用了业界享有盛誉的盛博公司工业级主板，具有两组USB，两组RS232，两组RS232/485，两组10/100M以太网通讯接口，提供了丰富的扩展应用