数码连拍公路车辆超速智能监测记录系统设计方案.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流数码连拍公路车辆超速智能监测记录系统设计方案.精品文档.数码连拍公路车辆超速智能监测记录系统设计方案技术设计方案介绍目 录1、概 述41.1超速系统概述41.2.用户需求分析(略)41.3 系统选型52、设计依据63、设计原则74、系统技术方案84.1.1 系统组成84.1.2前端监测点监测单元94.1.3 网络传输部分104.1.4中心管理单元组成114.2 系统工作原理124.2.1系统工作流程124.2.2检测单元工作原理134.2.3超速车辆检测及车流量统计原理144.3系统功能和特点164.3.1系统功能164.3.2系统特点184
2、.4 系统主要技术参数184.5 系统设计要点说明194.5.1 检测单元设计要点194.5.2 拍照设备设计要点194.5.3 传输单元设计要点204.5.4 数据中心管理单元设计要点214.5.5系统防雷设计214.6数据中心管理软件KITOZER-2000224.6.1软件简介224.6.2系统工作流程234.6.3软件功能245、工程实现方式265.1 工控主机安装方式265.2 立杆方式266、施工工艺要点说明286.1 路口立杆的安装和避雷286.2 路口机箱及照相机防护罩的安装286.3 地下管道埋设296.4 沙井施工296.5 布线307、主要设备功能及技术参数317.1检测
3、主机317.2数码相机327.3闪光灯347.4工控主机357.6电源防雷器377.7网络防雷器387.8温控机箱397.9线缆398、产品检测报告(暂略)409、公司资质证明文件及获奖证书(暂略)411、概 述1.1超速系统概述当前,因机动车辆超速引发的交通事故不断上升,由于车速快,司机对路面情况、前方车辆、行人等各种情况的反应时间短,同时由于车速快而导致在发生紧急情况时制动距离短,轻者造成追尾,车辆受到损坏;重者导致人身伤亡,给社会和家庭带来重大损失和痛苦。据统计,交通事故中有90以上是由于超速而引起的。利用现代高新技术,建设一套超速检测自动记录系统,及时发现超速,并对驾驶员进行批评、教育
4、和经济处罚是减少超速违法行为、维护道路安全的重要途径。地感线圈测速根据车辆通过埋设与道路上固定间距的时间,系统软件经过修正、运算可以获得所有驶过线圈车辆的速度值,将此速度值与系统设定的超速阀值做比对,可以立即判定该车辆是否超速行驶。地感线圈具有测速准确、技术成熟、价格低的优点,是目前应用较为广泛的测速方式。数码相机具有图片分辨率高、像素大,取景范围广、数字化等突出优点,通过数码相机所获得的图片除了可以清楚识别车牌号码、同时达到看清车辆前排座位人脸面部特征的效果。莱安科技做为道路监控领域的先锋,充分运用科技手段,及时开发出地感线圈检测、数码相机抓拍的先进系统,为科技强警提供了更多的选择。1.2.
5、用户需求分析(略)1.3 系统选型根据用户要求,本次设计采用广州莱安科技有限公司研制生产的KITOZER-680VC-V型数码连拍道路车辆超速智能监测自动记录系统。该系统采用数码相机抓拍车辆违法超速过程的三张有代表性的照片并且记录到系统前端工控主机硬盘里,所有抓拍数据可以通过网络传回到交警数据中心。KITOZER-680VC-V型超速道路智能监测记录系统根据公安部2004年6月4日发布的闯红灯自动记录系统通用技术条件(GA/497-2004)进行研制生产,并经中华人民共和国公安部交通安全产品质检中心检测合格。已在国内很多城市成功安装使用。2、设计依据中华人民共和国道路交通安全法中华人民共和国道
6、路交通安全法实施条例公路交通安全设施设计技术规范(JTJ 074-2003)安防视频监控系统技术要求GA/T 367-2001中华人民共和国公共安全行业标准GA38-92中国电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-90.92公路车辆智能监测记录系统通用技术条件GA/497-2004建筑物防雷设计规范GB50057-94民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-94电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50619机动车登记信息代码 第四部分 机动车辆类型代码GA 24.4中华人民共和国机动车号牌GA 36道路交通科技发展“九五”计划和2010年规划电视接收机确保与电缆分配系统兼容的
7、技术要求GB12323-90有线电视系统工程技术规范GB50200-94安全防范工程程序与要求GA/T75-94交通电视监视系统工程验收规范GA/T514-2004无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范EIA/TIATSB673、设计原则1) 实用性原则 方案设计在满足用户对道路超速监测记录系统的技术要求和使用要求的情况下,充分考虑系统的实用性,使系统功能尽可能地完善并得到充分利用。2) 可靠性原则 系统设计、设备选型、施工及调试等环节都将严格贯彻质量条例,完全满足系统的招标要求,符合国家及行业的有关标准,确保系统能够长期稳定、可靠安全地运行。3) 先进性原则 系统设计和设备选型方面,在考虑系统
8、的实用性前提下,尽量采用国际上先进的图像处理与数字通讯技术,确保系统在国内的领先地位。4) 开放性原则 为了便于用户的使用,系统将公开各种通讯协议接口。5) 经济性原则 在满足以上各个原则的基础之上,同时应考虑系统建设的经济成本,力争提高系统的性价比。6) 易用性原则 系统操作简便、人机界面友好,易于维护。7) 安全性原则系统具有防计算机病毒的能力、有较强的抗干扰能力、有可靠的防雷电保障;同时还具备数据备份、停电后自动恢复功能,系统还为用户提供用户分级及操作权限管理,减少人为因素对系统的不必要干扰。4、系统技术方案本方案设计采用广州莱安科技有限公司研制生产的KITOZER-680VCV型数码连
9、拍公路车辆超速智能监测自动记录系统,该产品采用地感线圈检测、数码相机作为拍照主体,对违法超速车辆连续抓拍2张(或3张)图片,实现对机动车辆超速违法行为的自动记录。KITOZER-680VCV型超速自动记录系统已在国内多个城市成功安装使用。并经中华人民共和国公安部交通安全产品质检中心检测合格,为国内首个通过合格检测的同类产品。4.1.1 系统组成KITOZER-680VC-V系统从组成上分为三个单元:前端监测点监测单元、传输单元和中心管理单元,如下图所示。系统结构图4.1.2前端监测点监测单元该部分主要完成违法超速车辆的检测、图片抓拍、闪光灯控制等任务,根据实际需求,在被监测道路的各个监测点均安
10、装1套。如下图所示。前端监测点示意图1) 测速部分由地感线圈、检测主机、工控主机等组成。2) 前端拍照及辅助照明部分该部分主要由数码相机和闪光灯组成。3) 图像采集及处理部分该部分由工控主机及相应的控制软件组成。控制软件包括图像采集处理软件及远程管理软件。4.1.3 网络传输部分图片的获取有两种方式:一是利用人工现场将图片下载到存储介质中带回数据中心,如笔记本电脑现场下载、换取活动硬盘、大容量U盘等方式均可;二是通过网络将图片传送至指定的数据中心,传输网络可以是光纤、ADSL或其他有线/无线网络。网络传输部分主要包括远程传输设备及线路等。该部分主要完成将前端获得的车辆违法信息传输到交警数据中心
11、的任务,同时操作人员在交警数据中心应用远程管理软件通过该网络可对前端控制设备进行远程管理及设备参数设置。联网数据传输时,如果遇到网络故障导致传输失败,系统具备断点续传功能。4.1.4中心管理单元组成该单元的组成包括计算机硬件和操作软件两部分:1) 计算机硬件:此部分包括数据库服务器、计算机工作站、网络设备、打印设备以及电源设备等。2) 操作软件后台管理系统软件采用基于网络的程序设计。由服务端程序集中处理和管理数据,在客户端则实现用户的各种应用需求如查询、统计、处罚等工作。这种结构体系也可实现多用户、多任务的操作,从而大大提高工作效率并进行有效的数据管理。为了适应不同的用户需求,操作软件分为C/
12、S和B/S两个版本。C/S版本:即客户端/服务器模式。服务端程序安装运行在服务器上,终端用户则需要在工作站上安装客户端软件。该版本的主要优点在于运行速度较快。B/S版本:即浏览器/服务器模式。客户端程序和服务端程序都安装运行在服务器上。终端用户只需要通过浏览器就可以实现各种应用需求,该版本的优点对于终端用户而言不需要在工作站上安装任何软件。对于开发人员而言方便维护,节省程序部署时间,可以快速响应用户需求。3) 在数据库系统方面,系统可支持主流的数据库系统。如Sql-server 2000、Sql-server 2005、Oracle等。示意图如下:数据中心拓扑图4.2 系统工作原理4.2.1系
13、统工作流程检测主机连续检测所有经过的车辆,检测数据通过COM口传至工控主机;工控主机据此计算车辆的速度并与内部设定的限速值比较,如有超速,工控主机向数码相机发出拍照指令;抓拍到的照片通过网线传至工控主机;工控主机对照片进行加密、加载信息等处理后,将其保存在本地硬盘上。拍照张数可通过软件设置为13张。参见下面的流程图。系统工作流程图4.2.2检测单元工作原理该单元包括检测主机和地感线圈。检测主机主要完成车辆检测。车辆检测方式采用地感线圈,因为在各种车辆检测方式当中,只有地感线圈检测方式可以满足超速捕获率大于95%的要求。地感线圈采用耐高温的单芯多股镀锡电缆绕制而成,截面积为2.076mm2,通常
14、绕3匝,线圈尺寸通常为80cm250cm,埋设在停车线与斑马线之间,每一个车道埋设一组。地感线圈采用具测速功能的埋设方式。 参见4.2.1节图示。每条车道不仅需要独立埋设,而且要埋设2个线圈呈“吕”字形的环行线圈,当车辆由左向右行使、线圈组检测到超速时,系统将进行拍照;如果是由右向左方向触发该组线圈,系统将不予拍照。由于每条车道的2个线圈之间埋设后有固定的间距,这样就可以通过系统设定、软件运算获得车辆的行驶速度,实现系统的测速功能。莱安线圈检测技术的优势:1) 有效地解决了线圈之间的串扰;2) 具有更短的车检器响应时间;3) 可准确检测高底盘车;4) 可检测多种类型车辆。 线圈检测原理:当车辆
15、(金属物体)经过埋设在路面的地感线圈时,将导致地感线圈电感值减小。电感值的变化,使得车辆检测器的LC振荡电路的振荡频率变化。通过公式,可以看出,在车辆检测器中,值是一定的,来自线圈的值是随着有车辆(金属物体)经过而变化的,则值变化,因此有,式中为无车辆(金属物体)经过时线圈的电感量,为有车辆(金属物体)经过时线圈的电感量,车检器通过精确检测振荡电路的频率变化可以准确判断是否有车辆经过。地感线圈检测具有检测稳定可靠、检测速度准确,莱安科技自主研发的6通道环形线圈车辆检测器可以在1ms内检测到线圈中任一线圈发生的0.01%的电感量变化,从而可以检测到车速200公里/小时以上的车辆,并且可以准确的检
16、测到经过线圈的摩托车、轿车、卡车、工程车等各种车辆。 4.2.3超速车辆检测及车流量统计原理由于每条需要监控的车道上沿行车方向埋设的两个线圈的间距是固定的(一般线圈的间距是5.5米),对于经过的车辆,可以取得两个时刻,分别是车辆进入第一个线圈和离开第二个线圈的时刻。计算车辆通过两线圈所需的时间,配合两线圈的间距,即可求得平均车速。测速原理示意图线圈测速原理:令T1为车辆检测器探测到移动物体进入线圈A的时刻,T2为车辆检测器探测到移动物体进入线圈B的时刻;线圈的的间距为w(一般5.5米),车辆进入线圈A和线圈B的时间差为T= T2T1,设车速为v,则由此计算得出的车速v为: v=w/( T2T1
17、)测速误差分析及解决方法:第一种误差因素:线圈检测周期。不同车速,在一个检测周期内位移不同,使得不同车速下,“线圈距离”实际值是不等的。我公司检测主机的检测周期为1mS,以100公里/小时为例,计算理论最大误差:=(1001000)/(60601000)1)/5.5=0.5第二种误差因素:车辆在经过两条线圈时,感应到的部位的范围不同,这将产生一个难以估计大小的误差,产生上述误差的原因一是车辆底盘较高,检测难度大,如卡车;二是变速行驶;三是跨到行驶;本系统的解决方法是,每次测出车前轴和车后轴两个速度,将两个速度进行误差比较,保留误差合格的速度。根据以上算法计算出来的车辆速度,与系统实现设置的限速
18、值相比较,再考虑误差范围的存在,即可辨别车辆是否存在超速行使的行为,另外通过车辆触发线圈的顺序可以判断车辆行驶的方向从而判断车辆是否逆向行驶。车流量统计原理:统计在一定时间段内通过某个方向各条车道(线圈)的车辆的数量可以得出车流量统计数据。这一功能由前端控制软件自动完成。4.3系统功能和特点4.3.1系统功能1) 速度监测功能 可进行限速设置,车辆行驶速度高于限制速度时,可对此车辆进行抓拍。 系统能满足250Km/h的测速范围要求。2) 超速报警功能系统设备提供两种报警功能,实现超速报警。 本地声光报警:当出现超速情况,系统通过闪灯及语音提示的方式,向现场值勤人员报警。 远程报警接口:系统提供
19、远程报警通信接口,在监控到超速情况时,通过该接口及其所连接的通信信道,实现文件传输方式的远程报警。3) 流量统计系统可根据时段、车型、车道方向进行流量统计(包括流量图、流量表、流量曲线图等输出方式),可出具日报表、周报表、月报表以及年报表;4) 违章信息管理功能系统具有提供违章数据的统计、查询功能的模块。 数据统计功能 可对设定时间(如3个月)范围内所输入的违章数据进行分类统计;分类可依据时间、超限幅度(如超速5%、10%、15%等)、违章地点等进行分类统计。 统计包含车速、限速、违章类型、记录时间、记录地点等信息,以及车辆的照片等。 系统提供直观的统计分析方法,可对地点、时间段,超速范围等违
20、章信息进行分布统计,提供相应的分析曲线。 查询功能 打印功能,提供违章信息表格,并可根据用户要求设定打印内容,在连接打印机后可在现场打印违章信息。 条件查询,系统可列出供选择的多个查询条件(车速、超限幅度、记录时间、记录地点等等),用户通过单项或多项选择进行条件查询。5) 违章抓拍功能 大于1000万像素的数码相机可以提供非常清晰的数码照片。 数码相机直接控制闪光灯,保证两者同步、拍照效果好。6) 系统管理功能 系统支持多级用户管理,至少可定义普通操作员、主管、系统管理员等3级用户权限,不同级别用户,只能完成相应级别权限的操作。 普通操作员为最低级别的使用者,可对系统进行监控模式选择,违章监控
21、、违章查询、打印等功能操作;主管为较高级别用户,可在前者各项操作的基础上,增加参数配置、现场违章要素审核及数据入库设置等等操作;系统管理员为最高级别用户,可在前二者的基础上,增加对用户权限设置等操作许可。7) 参数配置功能参数配置主要针对系统本身不涉及功能参数的设置,包括数码相机参数配置、地感检测主机参数配置、通信配置、打印设置等等。 根据不同的使用场景,总结出对数码相机、线圈检测系统以及补光设备等主要部件相应的参数配置表,在用户确认对监控模式、场景(如夜间、上午、中午、下午等)设置后,可自动调取相应的参数表对设置目标进行配置,参数设置在经过设置人员确认后,系统可自动刷新,因此,一般情况下,使
22、用者不需要对系统各种参数进行设置。 在前者基础上,为保证系统的适应能力及可维护性,系统提供对各类参数的配置功能及其菜单,可由权限较高(如系统管理员)用户进行设置。较高权限(如系统管理员)用户完成的参数设置表可手动或自动保存。8) 数据传输与远程维护功能系统能够通过网络与远端监控中心实现数据传输、远程访问以及远程维护;9) 数据检索功能本系统具有按特定信息类别检索的应用平台,能根据不同权限对数据库进行操作,具有模糊查询、数据备份和打印输出等功能;10) 故障容错和防盗报警功能:本系统具备防死机功能,平均无故障运行时间在5000小时以上;室外设备箱在遭到破坏(被撬、撞击、移动)时自动报警。4.3.
23、2系统特点检测主机:影响测速精度的一个主要因素是线圈的检测周期,本方案选用的KITOZER-810型检测主机,核心芯片是高速DSP,通信端口为RS-232/RS-485,检测周期是1ms,硬件测速计时,可以确保较高的测速精度以及最短的系统响应时间。数码相机:采用日本OLYMPUS的E-410型单反数码相机,该相机为日本OLYMPUS目前应用于交通监控系统的主流产品。根据现场实际调试相机参数,有利于改善拍摄效果。实例图片如下:实例图片(上图为白天拍摄、下图为夜间拍摄)4.4 系统主要技术参数1) 适用范围:多车道同时监测2) 监测速度范围: 20200Km/h3) 监视车道数量 1-3车道4)
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