毕业设计(论文)-楼宇智能化工程技术--监控系统在高速公路中的应用(24页).doc
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1、-毕业设计(论文)-楼宇智能化工程技术-监控系统在高速公路中的应用-第 0 页摘 要随着信息时代的来临,功能齐全的智化高速公路监控逐渐取代了传统的高速公路收费系统,该系统在收费站和高速路测设立高速球摄像,收费站设立道路,道亭,广场球等摄像机,服务区设立停车,加油站等全方位摄像监控点,使得高速公路监控系统是为充分发挥高速公路“高速、安全、舒适、高效”等功能特性,本系统保证道路较高的服务水平,实现对该系统交通运行的宏观管理和实时调度而建立的。该监控系统可以使监视全线交通运行状况,预告交通拥挤和阻塞路段;平滑交通流、控制车速,减少交通拥挤和阻塞;及时发现和处理交通事故,减少二次事故的发生;同时监视大
2、桥上车辆事故情况,迅速处理故障,恢复正常交通;及时提供必要的信息,给道路使用者提供帮助;保证服务水平,提高通行能力、减少车辆延误;发布养护、维修信息。从而达到“高速、安全、舒适、高效”等功能特性。随着网络和计算机技术的逐步发展以及国内市场安防应用环境的不断成熟,基于视频交换的网络化监控系统已经成为安防高速公路监控系统发展方向。关键字 智能化 高速公路 网络 远程监控 管理AbstractWith the advent of the information age, full-featured intelligent monitoring will gradually replace the t
3、raditional highway toll system, the expressway monitoring system is to bring into full play the freeway high speed, safety, comfort, and efficiency and other functional properties, to guarantee the road to higher level of service, to realize traffic to run the macro management and real-time scheduli
4、ng and the establishment of. Monitoring system can make the monitor all traffic operation, traffic congestion and traffic jam Trailer; smooth traffic flow, vehicle speed control, reduce traffic congestion; timely detection and treatment of traffic accident, reduce the two accident; monitoring of bri
5、dge vehicle accident, rapid processing failure, restore normal traffic; timely provide necessary information, to road users; guarantee service levels, improve the traffic capacity, reduce vehicle delay; maintenance, repair information release. To achieve high speed, safe, comfortable, efficient and
6、other functional properties. As the network and computer technology development and application environment of the domestic market continues to mature, based on video switching network monitor system has become the development direction of security monitoring system for freeway.Keywords Intelligent
7、Highway Network Remote monitoring Management目 录1 引言12 系统监控系统设计12.1 目标及原则12.2 设计依据22.3监控系统22.4 监控系统管理模式32.5 监控系统构成32.6监控策略33监控系统方案43.1 交通事件检测方案43.2 交通管理方案43.3 交通参数采集方案43.4 外场监控设备的供电方案54 系统设计及设备选型54.1 交通监控子系统54.2 视频子系统64.3 服务区安防监控84.4 停车区安防监控114.5 监控中心124.6供电及浪涌保护设备14结 论18致 谢19参考文献20附录211 引言随着通讯、电子等高新
8、行业的蓬勃发展,高速公路安防行业所应用的产品及技术在这几年突飞猛进,从简单的模拟CCTV产品,过渡到数字化的CCTV产品,进而又演变出网络化CCTV产品。网络CCTV系统包括网络摄像机、网络视频服务器和网络编解码等产品作为第三代监控产品。未来高速监控系统发展趋势是:数字化、智能化、自动化和网络化。随着网络和计算机技术的逐步发展以及国内市场高速公路安防应用环境的不断成熟,基于视频交换的网络化CCTV系统已经成为高速安防监控系统发展方向。网络高速公路监控系统是一种将计算机网络技术、多媒体与监控等技术有机结合起来的全新控制系统,通过计算机网络技术将数字化监控信息传递到网络上与现有的信息管理系统融为一
9、体。这是现阶段的国际国内高速公路安防行业应用的热点,这从今年高速公路安防行业的媒体、大小展会、各厂商宣传中可见一斑。可以预计的是凭借网络视频监控系统以其远距离监控、可管理性和良好的扩充性,有着易于与其它系统进行集成等模拟视频监控系统永无超越的优势,最终定将完全取代模拟的视频监控系统,而成为安防监控行业的新标准。2 系统监控系统设计2.1 目标及原则根据本项目施工图设计已知,高速公路监控系统是为充分发挥高速公路“高速、安全、舒适、高效”等功能特性,保证道路较高的服务水平,实现对交通运行的宏观管理和实时调度而建立的。通过本次设计将使监控系统达到下列目标:1、监视全线交通运行状况,预告交通拥挤和阻塞
10、路段;2、平滑交通流、控制车速,减少交通拥挤和阻塞;3、及时发现和处理交通事故,减少二次事故的发生;4、监视大桥上车辆事故情况,迅速处理故障,恢复正常交通;5、及时提供必要的信息,给道路使用者提供帮助;6、保证服务水平,提高通行能力、减少车辆延误;7、发布养护、维修信息。监控系统设计将遵循以下基本原则:1、安全性和可靠性:选择成熟可靠的设备,通过合理的设备冗余提高系统的安全性,保证系统可靠运行;2、先进性和实用性:综合考虑国内外交通监控发展趋势,采用先进的技术和设备,同时尽量节约投资,保证最优的性价比;3、易操作、便于维护和可扩展性:系统具有友好的人机界面,实现硬软件模块化,使系统易于操作,便
11、于维护和管理;同时选用开放性和兼容性好的设备,使系统易于扩充和升级;4、系统性和协调性:结合整个路网的情况全面考虑监控系统的设计,在功能设计上区分重点,在设备布设上避免重复、矛盾,使系统设计合理、协调统一;同时实施规模及水平与道路系统其他部分协调一致,最大限度的发挥交通工程设施的整体作用;重视与相邻道路的衔接,保证路网安全畅通。2.2 设计依据本合同所有的设计、制造、安装和开通工作使用下列最新版本的标准与规程:1、中华人民共和国国家标准2、中华人民共和国交通部标准3、中华人民共和国信息产业部标准4、中华人民共和国原邮电部标准5、中华人民共和国公安部消防安全条例6、产品生产国的国家标准及相关国际
12、标准7、江苏省交通厅江苏省高速公路联网收费暂行技术要求(2007年版)8、江苏省交通厅江苏省高速公路联网不停车收费暂行技术要求(2009年版)9、江苏省交通厅公路收费车道计重设备技术及安装施工规范(2004年版)10、公路工程质量检验评定标准(机电工程)(JTG F80/2-2004)2.3监控系统2010年10月12日,江苏某高速公路有限公司开始现场调研。本项目建成后将由宁宿徐公司管理,设置一处监控中心,位于该高速公路宿迁管理中心(该高速公路宿迁主线收费站)该全线共设21路道路视频监控,80路服务区视频监控。其中南段49路视频通过海康威视编码器实现数字化管理,通过1000M网传输至宁宿中心;
13、该段道路监控视频和服务区监控视频通过H3C ISC3000实现数字化管理;北段采用苏高信的数字硬盘录像机进行管理。2.4 监控系统管理模式本路监控系统管理模式采用监控中心+外场监控设备二级管理模式。根据本路管养机构设置方案,本路段监控中心设置在该主线收费站(该高速公路管理中心)。监控中心将全面负责本路段沿线的交通管理,可进行交通及气象参数检测、CCTV视频监视、交通事件事故检测及报警、异常情况处理、交通信息发布、交通诱导以及系统日常操作维护;对路段的交通监控数据资料及其它各种参数进行汇总、统计、打印;与相邻路网监控中心(京沪高速、连徐高速、宿淮高速、宁宿徐高速等)协调控制,实现联网监控功能。2
14、.5 监控系统构成监控系统主要由信息采集子系统、信息发布子系统、监控中心以及信息传输子系统等构成。各子系统相互紧密协助,保证高速公路在交通监控下安全运营。1、信息采集子系统信息采集子系统主要完成交通基本参数、道路环境信息、交通事件信息等信息的实时采集。信息采集的手段主要有两类:一类以人工采集为主,如:电话呼入(值班热线、特服号96777及报警电话110转接)、巡逻车(人员)报告、闭路电视人工监视、固定观察人员等;另一类以自动采集为主,如:交通参数(交通量、占有率、车速)采集、气象参数(能见度、等)采集等。2、信息传输子系统信息传输子系统主要负责监控外场设备(含信息采集系统和信息发布系统)的数据
15、与监控分中心之间实现实时数据通信。本项目的信息传输的主要设备包括:视频/数据光传输设备、通信光缆(通信系统提供)。3、监控中心监控中心负责全线的交通管理,对全路段的交通监控数据及其他各种参数进行汇总、统计,与路网的其他监控中心协调控制,向上一级监控中心传输监控数据和图像,并接受其调度控制。2.6监控策略依据该高速道路特点以及交通量的构成特点,结合现场调研及高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范(JTG D80-2006)的相关规定等,本项目按A21类配置。监控策略细化如下:重点监视该高速高接高的互通、枢纽、特大桥梁段和服务设施区段的交通运行状况,能快速检测和确认全线的交通事件和气象状况。在主要
16、交通流的入口设置信息发布设施,可进行有效的交通控制和诱导。做好区域高速路网的交通诱导和应急救援预案,建立快速的交通事故反应机制,及早恢复交通正常运行,避免二次事故的发生。3监控系统方案3.1 交通事件检测方案交通事件是指引起道路通行能力下降的偶发性事件或者对交通需求的异常增长。前者有交通事故、车辆抛锚、物品散落、道路养护等;后者主要是由特殊事件引起的,如救灾、军事行动等。一般来说,交通管理部门由通报制度可预知道路养护和特殊事件的发生时间,但对交通事故等突发事件的检测需有专门的技术手段。 交通事件检测是事件管理流程中的重要环节,交通事件检测得越快,对事件处理就越及时,事件对交通得影响就越小。视频
17、事件自动检测技术基于图像识别的交通事件检测技术通过对摄像机图像信息的提取和分析,可以检测出交通事故、停车、拥堵等交通事件,还可检测车速、交通量等参数。算法的研究进展改善了光线变化和雨雾等气象条件下的检测精度和速度。3.2 交通管理方案该高速监控中心(位于该主线收费站)在综合分析监控系统采集的交通事件、气象等信息后,通过外场信息发布设备、现场管理人员等实现对交通流的控制和诱导。在突发性事件或发生交通堵塞时,公路管理机构、高速公路经营单位应当积极协助公安机关交通管理部门将有关交通管制信息向通行车辆进行提示并疏导交通。3.3 交通参数采集方案交通参数数据的采集依赖车辆检测器。规范规定A21监控规模为
18、“在互通式立体交叉、长大桥、中长隧道等重点区段,宜设置少量车辆检测器”。目前高速公路上常用的车辆检测器主要有环形线圈车辆检测器、视频车辆检测器和微波车辆检测器、超声波检测器、红外检测器。各种车辆检测器性能比选如下表:设备名称功能优缺点环形线圈车辆检测器交通量、车速、占有率、车长适应性强、精度高、抗干扰性好,但安装不方便、破坏路面、维护相对困难且影响交通;设备造价适中,约5.5万元/套;微波车辆检测器交通量、平均车速、占有率、车型、排队长度检测数据较全面、成本适中、使用方便、气候影响小、维护成本低,安装及维护不影响交通、不破坏路面,但在车辆拥堵路段受遮挡影响易降低检测精度;设备造价适中,约6万元
19、/套;视频车辆检测器车辆数量、车速、车型、占有率、区域检测、交通事件检测功能强大、多道检测、设置灵活、使用方便、安装及维护不影响交通、不破坏路面,但容易受气候影响,夜间检测需设置道路照明设施,设备造价较高;超声波车辆检测器车速、车长、时间占有率价格便宜、安装方便、维修容易、寿命长,但检测精度不高、抗干扰性不强;高速公路使用实例较少;红外车辆检测器车速、车长、时间占有率功耗低、安装方便,但可检测数据较少、检测精度易受气候、障碍物等影响;高速公路使用实例较少;3.4 外场监控设备的供电方案陆集互通、宿迁东互通、宿迁北互通、马陵山互通、北沟互通距离供电点较近的外场设备以及曹集服务区、王庄停车区附近的
20、外场设备采用常规的电缆供电方式,其他距离供电点超过2km的外场设备采用太阳能供电方式,采用24VDC供电方式,保证摄像机和视频、数据传输设备每天24小时工作,云台每天不低于2小时工作时间,可以保证连续7个阴雨天正常工作。该南枢纽、北沟枢纽采用恒流供电方案,该南枢纽、北沟枢纽分别在该公司变电所以及北沟互通设置恒流电源发生器,供电电缆采用吹缆方式敷设于中央分隔带内,沿线采用8KVA隔离电源转换器为现场设备提供合格稳定的AC220V用电。4 系统设计及设备选型4.1 交通监控子系统交通监控子系统主要接收外场检测设备采集到的检测数据,进行数据信息的分析、处理,并以此为依据制定相应的控制方案,从而控制外
21、场设备显示限速、警告、交通拥挤等有关信息。在特殊情况时,利用可变情报板等进行交通诱导和控制。交通监控子系统由外场设备(摄像机除外)以及传输通道等组成。外场设备包括:微波车辆检测器(1)外场摄像机本项目主线段实施全程CCTV视频监视,每约2公里设1台遥控摄像机(兼顾互通枢纽)。曹集服务区、王庄停车区主线两侧分别设置1套遥控摄像机,摄像机采用一体化云台枪式遥控摄像机。 每个互通两侧主线设置枪式摄像机2套,全线共设置10套,提供互通两侧实时监视画面,由箱变或互通变电所直接供电。 本项目主线段实施全程CCTV视频监视,每约2公里设1台遥控摄像机,全线共设置27套,路基路段远离互通区域采用太阳能供电。I
22、P高清枪式遥控摄像机(沿线路侧)采用低功耗一体化摄像机,由IP高清摄像机、一体机部分、变焦镜头等组成。品牌型号:英飞拓 V6202-G02 选择高清遥控摄像机要,需要有效像素:19201080成像器件:1/2.7英寸 逐行扫描CMOS,在高速边上需要可以很清楚的看路边的事物而且支持的协议要多以选择该参数为网络接口:1RJ45,110Base-T/100Base-TX,编码格式:H.264/MPEG-4/Motion JPEG多种选择,支持协议:TCP/IP,HTTP,ICMP,DHCP,UDP,SMTP,RTP,RTSP,SNMP,ARP的镜头极大的满足了需求。全路段的监控数据均通过节点式数字
23、非压缩光端机通过交换机接入该高速监控中心(该主线收费站),由监控中心的计算机系统进行数据分析、处理并产生相应的控制方案。2、数字视频编码阵列品牌型号:巨视IPRACK4000用于收费站高清数字视频和标清模拟视频的编解码。 选择的该设备需要有一下功能:支持多种形式的业务卡,包括:模拟标清视/音频编码卡、低速率数据业务卡、SDI高清数字视频编码卡、标清视/音频解码卡等,支持视频、数据等多种业务的数字背板交换功能,交换能力不低于2Gb,设备掉电恢复后,可自动恢复正常运行。选择该设备满足需求。4.2 视频子系统视频系统主要用于道路交通状况的监视、交通事件的确认,为选择控制方案提供依据。对视频图像进行录
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