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摘要: 保沧高速公路是河北省第一条设计并且实施全程监控的高速公路,也是河北省第一条采用太阳能供电方式为部分全程监控摄像机供电的高速公路。简述保沧高速公路全程监控系统的构成及工程建设中的重点问题。
关键词: 保沧高速公路;全程;监控系统;建设
中图分类号:F57文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0510080-01
保沧高速公路全长122.5公里,双向四车道,设计时速120公里,2004年11月20日开工,经过三年的紧张建设,保沧高速公路于2007年12月20日全线通车。保沧高速公路是河北省“五纵六横七条线”高速公路网中的“第五线”,也是河北省高速公路网的重要组成部分和重点工程建设项目,在“东出西联”交通新格局中起着重要作用。保沧高速公路是河北省第一条设计并且实施全程监控的高速公路,也是河北省第一条采用太阳能供电方式为部分全程监控摄像机供电的高速公路。
1 全程监控系统的构成
保沧高速公路监控系统由两级监控系统构成:
1)各类外场设备自身所形成的相对独立的检测交通流和气象状况的监测子系统,发布各种警示和诱导信息的显示子系统,相对独立设立的紧急电话报警子系统以及观察道路交通情况的闭路电视监视子系统。
2)1个路监控分中心(设在保定朝阳路互通立交,与收费站、通信中心和管理处合建于一处)负责管辖全路段的外场设备,采集数字和图像信息,接受和发布各种控制命令及传输各类数字和图像信息的分系统。
1.1 外场设备的构成
1.1.1 车辆检测器(VD)。车辆检测器采用环形线圈车辆检测器。在两个相邻互通立交之间布设二套车辆检测器,保沧高速全线共布设20套车辆检测器,可测出并实时显示每一辆车的瞬时速度和车流增量。车辆检测器的所在断面中间为中央隔离带,上下行按四车道布设线圈,每车道为二组线圈,同一车道的二组线圈间距为2米。所有线圈的馈线引入路侧的车辆检测器内,通过一对数字光端机将每采样周期所测交通参数传输到就近的通讯站,以TCP/IP数据接口接入通讯站ONU,由通信系统传输通道上传到路监控分中心计算机。
1.1.2 能见度检测器(VS)。本项目全程布设2套能见度检测器,将检测到的参数经过数据光端机上传到路监控分中心,以完成检测道路的能见度状况的目的。
1.1.3 闭路电视摄像机。保沧高速公路全线共布设遥控彩色摄像机70套,用于全程监控。摄像机置于高速公路主线两侧的护坡上,采用混凝土基础结合12m金属立柱。监控设置综合考虑了地形、角度和天气情况等因素,将摄像机置于上行位置。
1.1.4 交通事件检测器(UC)。本项目全程布设6台交通事件视频检测器,每台检测器接入4路监控分中心视频矩阵切换输出,在同一时刻可采集24路视频图像;每一台交通事件视频检测器以TCP/IP方式通过24口以太网交换机耐特AT-8024和交通事件服务器IBM A55-8075-ACI联成局域网;图像筛选软件Unisvcs-2006和交通服务器软件Unisvcs-server(v2007)安装在交通事件服务器上,完成整套系统的核心算法和控制功能;视频控制矩阵通过串口与交通事件服务器通讯,并且为6台交通事件视频检测器提供24路视频切换输出信号。
1.1.5 可变信息标志和可变限速标志。本项目外场监控设备布设可变信息标志26套,分别为8套主干道门架式可变信息标志、8套主干道1.6×3.2悬臂式型可变信息标志和10套收费站入口附近2×4悬臂式可变情报板,用于形成连续的信息发布渠道,使即将驶入高速公路和正在道路行驶的车辆能够及时获取高速公路的交通信息和环境信息,特殊情况下,可通过发布交通控制信息,诱导、分流车辆,减少交通拥堵情况的发生。其中门架式可变信息标志横跨半幅车道设置,由显示屏、控制器和龙门架组成。1.6×3.2悬臂式可变信息标志安装在主线两侧,由显示屏和立柱组成。2×4悬臂式可变情报板安装在收费站入口附近,由显示屏和立柱组成。
上述设备均通过一对以太网光端机将信号传到近端的通信工作站ONU,在通信系统的数字综合接入网中完成与监控分中心通信计算机之间的通信。
1.2 路监控分中心系统的构成
路监控分中心主要由闭路电视监控系统、投影系统、外场设备供电系统、软件系统、计算机网络系统等构成。
1.2.1 闭路电视监控系统。遥控摄像机的视频信号和控制信号的传输采用光纤传输,每台摄像机分别采用节点式数字非压缩光端机,在一条光纤上采用链式结构,每节点的传输距离不大于30KM,每条光纤上可以联接10台节点光端机,在监控分中心由局端光端机接收并分离出10路视频图像,本项目70台摄像机要用9根光纤来传输图像。
外场70路视频信号上传到路监控分中心,经1258/64的AB矩阵控制器,经切换后1路图像到主监视器,2路图像到省监控中心,3路图像到大屏投影系统,其他作为巡查监视。
外场70路摄像机图像传到监控分中心后用5台16路图像输入硬盘录像机全部录像,在硬盘录像机与监视器上能同时监视70个正在记录的图像。
在电视墙上设置了27台监视器用来显示外场摄像机的图像,操作台上设置了一台19英寸液晶显示器用来切换监视外场监控图像。
1.2.2 投影系统。投影系统用来将计算机的彩式图形监视器的画面,以视频矩阵控制器被控制切换后输出的视频图像的投影放大,也可将硬盘录像机回放图像进行投影放大,投影系统由背投式投影机、图形拼接器和投影屏组成。路监控分中心的投影屏是由三套67英寸投影屏横向拼接而成的。
1.2.3 外场设备供电系统。摄像机以各收费站为中心,在其2km范围内的采用升降压电缆直埋供电,将低压通过升压变压器高速到660V,在设备端将660V通过降压变压器降为220V,超出2km范围的一般采用太阳能直埋供电。
1.2.4 软件系统。软件系统承担着获取外场设备数据、检测设备状态、分析交通运行状况、提出交通控制方案、展示交通状态、下发控制指令等任务。
1.2.5 计算机网络系统。具有完成监视、处理和记录交通状况的功能,包括检测器数据的收集、处理及显示,事故记录,交通流统计以及各种报表处理打印等内容。
2 工程建设重点
2.1 摄像机的选用
保沧高速公路外场设备摄像机采用一体化快速低照度球形摄像机,在很暗的情况下也能拍摄图像。摄像机的图像和监控信号通过挂在钢杆上的设备箱中的光端机传输回分中心,图像显示在分中心电视墙的右半面28个彩色监视器上,监控员可以通过置于操作台上的矩阵控制键盘切换图像并能控制外场摄像机动作。电视墙上每一台监视器的图像都是可以切换的,在监控员的操作下可将外场任何一路图像在任何一台监视器上显示出来。
2.2 阳能外场摄像机供电方式
太阳能供电方式外场摄像机的标志是在其立柱上采用上下两层6×85w的太阳能单晶硅板,将太阳能转化为DC12v电能,储存至埋于地下的6×200AH的免维护蓄电池中,摄像机所需电能均从蓄电池中获取。此系统使用大规模太阳能外场摄像机供电技术在我省尚属首例,并且突出了全程监视、重点监控、节能环保的特点。
2.3 外场设备的基础
外场设备的基础采用明挖施工法,基底先整平、夯实、控制标高。施工完毕后基础将分层回填夯实。基础采用25号混凝土现场浇注,基础顶面将预埋A3钢地脚螺栓,地脚下边为标准弯钩,法兰盘为Q235钢制成。在浇注混凝土时,时刻注意使底座法兰盘与基础对中,将其嵌进基础,其表面与基础顶面齐平,同时保持其顶面水平。顶面预埋底地脚螺栓与其保持垂直。除钢筋外,所有钢构件都将采用热镀锌处理。
2.4 外场设备的数据传输方式
外场设备中能见度检测器与监控分中心的数据传输的方,采用一对数字光端机(配合光中继器使用),用单模芯光纤直接传输到监控分中心监控控制计算机,完成监控系统数据传输。数据传输采用异步半双工方式。
外场设备中线圈车辆检测器、可变信息标志与监控中心的数据传输的方式 ,采用一对以太网光端机,用单模芯光纤传输到就近的通讯站的ONU,通过TCP/IP通信接口,在通信系统数字综合接入网的2M信道中传输到路通信分中心的OLT中。监控系统从OLT中取出外设的数据信息,经由监控分中心向外场设备发布控制命令,反之亦然。数据传输均采用异步全双工方式。
外场设备中太阳能供电系统的监视数据传输的方式,采用节点式光端机,用单模芯光纤传输到监控分中心局端光端机,通过监控分中心局端光端机的点对点数据接口与通信计算机的多串口卡相连,完成数据的传输。
3 结语
通过全程监控系统可以及时了解路况,确保行车安全,更好地体现保沧高速优良的服务理念。保沧高速公路全程监控迈出了河北省高速公路智能化发展的重要一步,为全省高速公路智能建设提出了重要的理论和现实依据。
参考文献:
[1]杨雷、陈澍,智能化高速公路监控管理系统的软硬件结构,信息技术,2002.2.
[2]金慧,山东省某高速公路智能监控系统分析,国际中文版,2005.
[3]赵祥模、靳引利、张洋,高速公路道路监控系统理论与应用,电子工业出版社,2003.
[4]李竣国,高速公路视频交通事件检测系统.中国交通信息产业,2006年11期.
关键词: 保沧高速公路;全程;监控系统;建设
中图分类号:F57文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0510080-01
保沧高速公路全长122.5公里,双向四车道,设计时速120公里,2004年11月20日开工,经过三年的紧张建设,保沧高速公路于2007年12月20日全线通车。保沧高速公路是河北省“五纵六横七条线”高速公路网中的“第五线”,也是河北省高速公路网的重要组成部分和重点工程建设项目,在“东出西联”交通新格局中起着重要作用。保沧高速公路是河北省第一条设计并且实施全程监控的高速公路,也是河北省第一条采用太阳能供电方式为部分全程监控摄像机供电的高速公路。
1 全程监控系统的构成
保沧高速公路监控系统由两级监控系统构成:
1)各类外场设备自身所形成的相对独立的检测交通流和气象状况的监测子系统,发布各种警示和诱导信息的显示子系统,相对独立设立的紧急电话报警子系统以及观察道路交通情况的闭路电视监视子系统。
2)1个路监控分中心(设在保定朝阳路互通立交,与收费站、通信中心和管理处合建于一处)负责管辖全路段的外场设备,采集数字和图像信息,接受和发布各种控制命令及传输各类数字和图像信息的分系统。
1.1 外场设备的构成
1.1.1 车辆检测器(VD)。车辆检测器采用环形线圈车辆检测器。在两个相邻互通立交之间布设二套车辆检测器,保沧高速全线共布设20套车辆检测器,可测出并实时显示每一辆车的瞬时速度和车流增量。车辆检测器的所在断面中间为中央隔离带,上下行按四车道布设线圈,每车道为二组线圈,同一车道的二组线圈间距为2米。所有线圈的馈线引入路侧的车辆检测器内,通过一对数字光端机将每采样周期所测交通参数传输到就近的通讯站,以TCP/IP数据接口接入通讯站ONU,由通信系统传输通道上传到路监控分中心计算机。
1.1.2 能见度检测器(VS)。本项目全程布设2套能见度检测器,将检测到的参数经过数据光端机上传到路监控分中心,以完成检测道路的能见度状况的目的。
1.1.3 闭路电视摄像机。保沧高速公路全线共布设遥控彩色摄像机70套,用于全程监控。摄像机置于高速公路主线两侧的护坡上,采用混凝土基础结合12m金属立柱。监控设置综合考虑了地形、角度和天气情况等因素,将摄像机置于上行位置。
1.1.4 交通事件检测器(UC)。本项目全程布设6台交通事件视频检测器,每台检测器接入4路监控分中心视频矩阵切换输出,在同一时刻可采集24路视频图像;每一台交通事件视频检测器以TCP/IP方式通过24口以太网交换机耐特AT-8024和交通事件服务器IBM A55-8075-ACI联成局域网;图像筛选软件Unisvcs-2006和交通服务器软件Unisvcs-server(v2007)安装在交通事件服务器上,完成整套系统的核心算法和控制功能;视频控制矩阵通过串口与交通事件服务器通讯,并且为6台交通事件视频检测器提供24路视频切换输出信号。
1.1.5 可变信息标志和可变限速标志。本项目外场监控设备布设可变信息标志26套,分别为8套主干道门架式可变信息标志、8套主干道1.6×3.2悬臂式型可变信息标志和10套收费站入口附近2×4悬臂式可变情报板,用于形成连续的信息发布渠道,使即将驶入高速公路和正在道路行驶的车辆能够及时获取高速公路的交通信息和环境信息,特殊情况下,可通过发布交通控制信息,诱导、分流车辆,减少交通拥堵情况的发生。其中门架式可变信息标志横跨半幅车道设置,由显示屏、控制器和龙门架组成。1.6×3.2悬臂式可变信息标志安装在主线两侧,由显示屏和立柱组成。2×4悬臂式可变情报板安装在收费站入口附近,由显示屏和立柱组成。
上述设备均通过一对以太网光端机将信号传到近端的通信工作站ONU,在通信系统的数字综合接入网中完成与监控分中心通信计算机之间的通信。
1.2 路监控分中心系统的构成
路监控分中心主要由闭路电视监控系统、投影系统、外场设备供电系统、软件系统、计算机网络系统等构成。
1.2.1 闭路电视监控系统。遥控摄像机的视频信号和控制信号的传输采用光纤传输,每台摄像机分别采用节点式数字非压缩光端机,在一条光纤上采用链式结构,每节点的传输距离不大于30KM,每条光纤上可以联接10台节点光端机,在监控分中心由局端光端机接收并分离出10路视频图像,本项目70台摄像机要用9根光纤来传输图像。
外场70路视频信号上传到路监控分中心,经1258/64的AB矩阵控制器,经切换后1路图像到主监视器,2路图像到省监控中心,3路图像到大屏投影系统,其他作为巡查监视。
外场70路摄像机图像传到监控分中心后用5台16路图像输入硬盘录像机全部录像,在硬盘录像机与监视器上能同时监视70个正在记录的图像。
在电视墙上设置了27台监视器用来显示外场摄像机的图像,操作台上设置了一台19英寸液晶显示器用来切换监视外场监控图像。
1.2.2 投影系统。投影系统用来将计算机的彩式图形监视器的画面,以视频矩阵控制器被控制切换后输出的视频图像的投影放大,也可将硬盘录像机回放图像进行投影放大,投影系统由背投式投影机、图形拼接器和投影屏组成。路监控分中心的投影屏是由三套67英寸投影屏横向拼接而成的。
1.2.3 外场设备供电系统。摄像机以各收费站为中心,在其2km范围内的采用升降压电缆直埋供电,将低压通过升压变压器高速到660V,在设备端将660V通过降压变压器降为220V,超出2km范围的一般采用太阳能直埋供电。
1.2.4 软件系统。软件系统承担着获取外场设备数据、检测设备状态、分析交通运行状况、提出交通控制方案、展示交通状态、下发控制指令等任务。
1.2.5 计算机网络系统。具有完成监视、处理和记录交通状况的功能,包括检测器数据的收集、处理及显示,事故记录,交通流统计以及各种报表处理打印等内容。
2 工程建设重点
2.1 摄像机的选用
保沧高速公路外场设备摄像机采用一体化快速低照度球形摄像机,在很暗的情况下也能拍摄图像。摄像机的图像和监控信号通过挂在钢杆上的设备箱中的光端机传输回分中心,图像显示在分中心电视墙的右半面28个彩色监视器上,监控员可以通过置于操作台上的矩阵控制键盘切换图像并能控制外场摄像机动作。电视墙上每一台监视器的图像都是可以切换的,在监控员的操作下可将外场任何一路图像在任何一台监视器上显示出来。
2.2 阳能外场摄像机供电方式
太阳能供电方式外场摄像机的标志是在其立柱上采用上下两层6×85w的太阳能单晶硅板,将太阳能转化为DC12v电能,储存至埋于地下的6×200AH的免维护蓄电池中,摄像机所需电能均从蓄电池中获取。此系统使用大规模太阳能外场摄像机供电技术在我省尚属首例,并且突出了全程监视、重点监控、节能环保的特点。
2.3 外场设备的基础
外场设备的基础采用明挖施工法,基底先整平、夯实、控制标高。施工完毕后基础将分层回填夯实。基础采用25号混凝土现场浇注,基础顶面将预埋A3钢地脚螺栓,地脚下边为标准弯钩,法兰盘为Q235钢制成。在浇注混凝土时,时刻注意使底座法兰盘与基础对中,将其嵌进基础,其表面与基础顶面齐平,同时保持其顶面水平。顶面预埋底地脚螺栓与其保持垂直。除钢筋外,所有钢构件都将采用热镀锌处理。
2.4 外场设备的数据传输方式
外场设备中能见度检测器与监控分中心的数据传输的方,采用一对数字光端机(配合光中继器使用),用单模芯光纤直接传输到监控分中心监控控制计算机,完成监控系统数据传输。数据传输采用异步半双工方式。
外场设备中线圈车辆检测器、可变信息标志与监控中心的数据传输的方式 ,采用一对以太网光端机,用单模芯光纤传输到就近的通讯站的ONU,通过TCP/IP通信接口,在通信系统数字综合接入网的2M信道中传输到路通信分中心的OLT中。监控系统从OLT中取出外设的数据信息,经由监控分中心向外场设备发布控制命令,反之亦然。数据传输均采用异步全双工方式。
外场设备中太阳能供电系统的监视数据传输的方式,采用节点式光端机,用单模芯光纤传输到监控分中心局端光端机,通过监控分中心局端光端机的点对点数据接口与通信计算机的多串口卡相连,完成数据的传输。
3 结语
通过全程监控系统可以及时了解路况,确保行车安全,更好地体现保沧高速优良的服务理念。保沧高速公路全程监控迈出了河北省高速公路智能化发展的重要一步,为全省高速公路智能建设提出了重要的理论和现实依据。
参考文献:
[1]杨雷、陈澍,智能化高速公路监控管理系统的软硬件结构,信息技术,2002.2.
[2]金慧,山东省某高速公路智能监控系统分析,国际中文版,2005.
[3]赵祥模、靳引利、张洋,高速公路道路监控系统理论与应用,电子工业出版社,2003.
[4]李竣国,高速公路视频交通事件检测系统.中国交通信息产业,2006年11期.