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1、盧浦大橋車輛監測系統改造盧浦大橋車輛監測系統改造 技術方案技術方案 2012-2-7 2 目目 錄錄 1.項目概況.3 2.改造策略.3 3.工程范圍.4 4.方案介紹.5 4.1 軟件系統構架.5 4.2 各模塊界面展示.7 4.3 車輛檢測器.8 4.3.1 基本原理.8 4.3.2 車檢器組成.8 4.3.3 遠程控制功能.10 4.3.4 自檢功能.12 4.3.5 線圈布設.12 4.3.6 車檢器機箱.13 5.工程案例.13 6.項目預算.14 3 1.項目概況項目概況近年來隨著國民經濟的高速發展，交通設施及路政建設得到了極大的促進。而隨著汽車運輸的發展，準確掌握公路車流量對于公2、路管理和發展都十分重要，這也使得實現公路交通的監測控制已經一項重要的管理內容。車流量監測系統可以得出每條道路在某個時間段內車輛通過的頻率以及相應的車型統計、某個路段出現堵車現象的頻度和時間規律，基于這個特性，車流量監測系統在公路管理中發揮著愈來愈重要的作用。隨著計算機及通信技術的應用發展，道路監控系統在近幾年里得到了飛速的提升，車流量監測系統作為整個道路監控系統中的重要子系統，系統的功能和可靠性也得到了很大的擴展和充實。環形線圈檢測器是目前應用最廣的車輛檢測產品，它利用埋設在車道下的環形線圈，對通過線圈或存在于線圈上的車輛引起電磁感應的變化進行處理而達到檢測目的。優點為價格低、技術成熟、易于掌3、握且計數精確，然而使用線圈檢測器在在使用中易受冰凍、腐蝕影響，常期被重車碾壓，損環率高的缺點，因此為了獲得準確的車流量數據，環形線圈需要得到定期的檢測及更換。盧浦大橋作為離市中心最近的連接黃浦江兩岸的大橋，在市區高架道路中的地位不言而喻，盧浦大橋的實時車流量數據和歷史數據對于上海的市區交通有著重要的指導及參考作為，但是盧浦大橋的車流量監測系統始建于 8 年前，無論從系統的應用性和線圈的壽命而言，系統的改造都是非常必要的，一套高性能的監測系統對于盧浦大橋的而言是交通的重要保障。2.改造策略改造策略軟件獨立 軟件獨立 盧浦大橋交通綜合監控系統始建于 2004 年前后，車流量監測系統作為其中的一個子4、系統融合在了整個監控平臺中，如果維持原有的系統構架進行改造，勢必會影響其他子系統的正常工作，另外原有的監控平臺結構限制了車流量監測系統的新功能及穩定性，獨立的軟件構架更能體現系統的兼容性、擴展性，為將來的系統升級等工作打好良好的基礎。在本次改造中，上位機軟件部分更新通信采集模塊和數據監控模塊，數據在本次改造中，上位機軟件部分更新通信采集模塊和數據監控模塊，數據4 管理模塊和管理模塊和WEB、報表模塊、報警模塊作為選配件，不包含在本次的改造范圍、報表模塊、報警模塊作為選配件，不包含在本次的改造范圍內。內。數據庫兼容 數據庫兼容 原有的車檢系統積累了大量的歷史數據，作為大橋運營部門的管理方，歷史數5、據具有很大的參考價值，故在本次系統改造中，采用兼容原有數據庫格式，定制數據送庫及取庫開發，使原有的監控平臺可調用新車檢系統數據，新車檢系統可檢索歷史數據，做到平穩過渡，無縫連接。利用原有光纖及電纜 利用原有光纖及電纜 經實地勘查，原有的光纖基本沒有損壞，而且信號衰減符合系統要求，故利用原有光纖，不另行更換光纖。原有的電源線也符合本次改造的使用要求，本次改造中也不更換。改變光纜通信方式 改變光纜通信方式 原有的光纖連接方式采用了雙纖通信模式，在本次改造中采用單纖轉換設備，既提高了通信穩定性，又節約了有限的光纖數量，多檢測箱連接采用中途分纖方式，對于設備的通用性和成本都有了極大的改善。更換車檢器和6、線圈 更換車檢器和線圈 系統原有的車檢器為 HVD-9020，鑒于業主對此型號的良好評價，在本次改造中，我方提供 HVD-9020 和 TIP-HICO-04 兩種型號的選擇，性價比一致，上位機的通信采集軟件具備多種車檢器的通信驅動和數據解析模塊。地感線圈已達到線圈使用壽命，在本次的改造中全部更換，并嚴格按照交通部相關技術規范安裝調試。3.工程范圍工程范圍本次車流量監測系統改造的工程范圍包括系統的設計、設備的提供、運輸、安裝、調試、開通、試運行、培訓、提供資料、交付使用、保修、提供備件等工作項目，提供滿足運營方對本系統的功能要求的，高可靠性的系統。主要工程范圍包括：1.監控中心設備：通信采集模7、塊、數據監控模塊的新建及調試。2.外場設備：LZ2 匝道環形線圈車輛檢測器（4 線圈），Z44 主道及 LZ3匝道環形線圈車輛檢測器（12 線圈），K2+101 環形線圈車輛檢測器（125 線圈），K3+446、LZ5、LZ6 匝道環形線圈車輛檢測器（16 線圈），共 4套車檢終端，48 線圈的安裝調試。3.傳輸設備：包括 4 對數據光端機設備的安裝、調試及聯調等工作。4.外場設備的安裝，包括終端引入電纜的架設及連接、室內設備間的配線、外場設備機箱、安裝支架、基礎、接地以及外場設備傳輸供電所需的非開挖鉆孔施工等。5.外場設備供電、交流穩壓器、配電箱及電力電纜的提供、敷設及相應的土建工程。4.方8、案介紹方案介紹4.1 軟件系統構架 4.1 軟件系統構架 監控平臺在管理形式上應便于維護，軟件應分類放在不同的目錄中，并提供全中文版本的應用軟件目錄結構的說明文件。監控平臺軟件應具有以下幾部分主要特性及要求：須采用最新的技術，基于最新的.NETFrameWork 平臺開發，支持Windows2000、XP、Server2003、Server2008、Windows Vista 及 Windows7 等操作系統。應為綠色軟件，即拷即用，不依賴系統注冊表，不依賴系統目錄。須按結構式模塊化設計，層次應分明，每個功能軟件模塊或任務模塊應具有一定的完整性和獨立性，相互用接口聯系起來。對每一模塊進行修改后9、，不應對其它模塊造成任何影響。所有任務、功能應明確，有確定的執行周期和優先級，能在一個多任務的實時操作系統管理下運行。應嚴格按系統功能和特性要求精心設計。軟件設計上應保證軟件能被補充或修改，系統硬件升級時，軟件應能方便可靠的移植。系統具有良好的開放性和擴展性，應支持高級語言編程，能夠利用外部程序代碼、第三方軟件、平臺類庫，以便滿足行業特定需求。系統應6 提供圖形化編程、智能感知、自動代碼填充、語法檢查、錯誤提示等功能，以保證系統開發的便利性。系統還應具有全方位的開發架構，以便通過多種方式和途徑進行功能的豐富和擴展，以及與其它系統的集成。軟件模塊結構圖：關系數據庫WEB發布及報表模塊數據管理模塊10、通信采集軟件模塊數據監控模塊數據報警模塊系統拓撲圖：數據服務器工作站串口服務器工作站光纖分線盒車檢終端箱（16線圈）車檢終端箱（12線圈）光纖分線盒車檢終端箱（12線圈）車檢終端箱（8線圈）光纖轉換器光纖轉換器光纖轉換器光纖轉換器7 4.2 各模塊界面展示 4.2 各模塊界面展示 通信采集模塊：數據監控模塊：數據管理模塊（選配）：8 WEB 及報表模塊（選配）：4.3 車輛檢測器 4.3 車輛檢測器 4.3.1 基本原理基本原理 當車輛經過埋設在道路路面下的環形線圈時，車輛的金屬底盤在環形線圈的高頻磁場的作用下會產生渦流，而這種渦流效應反過來會對高頻磁場的頻率產生影響，導致振蕩頻率升高。車輛檢11、測器正是依據這一原理，通過對頻率的測定來監視車輛的存在和通過，從而實現車輛的計數、測速和車型判別等各項功能。各種交通流參數由設置在現場的微處理器進行處理，然后將處理后獲得的數據通過通信傳輸系統上傳至監控中心的上位計算機。車輛檢測器向監控中心提供的交通流量（各類車型）、平均車速、道路占用率及車頭時距等基本交通參數用以幫助交通管理者分析當時各個斷面交通狀況并根據歷史數據預測未來的交通趨勢情況，以便及時做出判斷并采取相應的應對措施。4.3.2 車檢器組成車檢器組成 本車輛檢測器的型號為：HVD-9020 或 TIP-HICO-04。其組成主要包括：傳感器（既埋地環形線圈和饋線電纜）、線圈接線板、信號12、調理板、車檢信號處理板、通信處理器及通信接口、開關電源等，框圖見附圖一所示，其中：傳感器（環形線圈）與信號調理板的振蕩回路配合產生高頻振蕩，并將車輛的金屬底盤的渦流效9 應反映到振蕩頻率的變化。線圈接線板 環形線圈通過線圈接線板連接信號調理板。在線圈接線端裝有瞬變電壓吸收電路作為信號避雷器以避免感應雷對內部電路造成的損害。接線方法請參閱第 7條及附圖五。信號調理板 信號調理板的一部分功能是與環形線圈一起構成高頻振蕩回路，并將正弦振蕩波整形成方波以便進行數字處理。在信號調理板的輸入處設濾波電路用以吸收超高頻的干擾信號。信號調理板的附屬電路有靈敏度設置開關，頻率調整電路。對應每個線圈的一個四檔靈敏13、度開關可以根據現場需要將靈敏度設置成十五個等級中的一個。頻率調整電路用來調整線圈的工作頻率，以消除線圈之間的相互干擾。車檢信號處理板 采用高速微處理器的車檢處理器對來自信號調理板的脈沖信號進行處理和計算，得到車流量、車速、道路占有率和車頭時距等基本數據，并通過雙口 RAM將數據傳送給通信處理器。同時，車檢信號處理板監測信號調理板及環形線圈的工作狀態。通信處理器及通信接口 通信處理器采用32位微處理器，其中內存容量為4MB。電子盤容量也為4MB，用于存放程序和歷史數據。通信處理器讀取各塊車檢信號處理板的基本數據，獲得車流量、車速、道路占有率和車頭時距的實時（瞬時）數據，并對上述數據進行再處理以獲14、得某一車道在一定的時間段（即在采樣周期內，其值從 1 分鐘到15 分鐘可由用戶遠程或本地設置）的車流量的累計值，平均車速、最高車速、最低車速、平均占有率和平均車頭時距，記錄和管理歷史數據，監視各塊車檢信號處理板的工作狀態。通信處理器的另一項主要任務是將數據規定的格式打包并在上位計算機發出請求時通過通信接口將實時數據、當前統計數據或歷史統計數據發送給監控中心的計算機系統。通信接口一般包括光端機或調制解調器，在通信距離小于 1.5 公里的情況時也可考慮使用直接電纜連接。10 4.3.3 遠程控制功能遠程控制功能 1）.實時數據采集功能 各項實時數據的定義如下：速度為各個車道在發送數據前最后一輛車經15、過一對測速線圈時的平均速度；車型為各個車道在發送數據前最后一輛經過主線圈的車輛的車型；車流量為一個 16 位的循環計數器，從 0 至 65535，在車檢器啟動復位時被清零。將每次通信讀到的此項數據減去前一次的數據即可獲得這兩次通信間隔所通過的車流量。占有率以 10 秒鐘為一個基本的統計周期，其起點與通信無關。實時數據中的占有率為通信前的最后一個周期的統計數，在最壞的情況時，所獲得的數據為10 秒鐘之前的統計值。車頭時距為通信之前最后一輛車與此前一輛車的時間間隔。2）.當前統計數據采集功能 各項當前統計數據的定義如下：平均車速為通信之前的最后一個采樣周期（一分鐘到十五分鐘，可遠程選定，見3.5）16、中所通過的所有車輛的平均速度。最高車速為最后一個采樣周期中所通過的車輛中的速度最大值。最低車速為最后一個采樣周期中所通過的車輛中的速度最小值。車流量為最后一個采樣周期中所通過的車輛數（分大、中、小三類車型分別統計）。平均占有率為最后一個采樣周期中所統計出的占有率的平均值。平均時距為最后一個采樣周期中所統計出的所有車頭時距的平均值。最小時距為最后一個采樣周期中所統計出的車頭時距的最小值。3）.歷史統計數據采集功能 歷史統計數據保存在電子盤的數據庫中，整個數據庫可以容納 14400 條記錄。若以一分鐘一條計算可以保存十天的數據，若以五分鐘一條計算則可以保存一個月又二十天的數據。若記錄數超過 14417、00 時，最早的記錄將被覆蓋掉。讀取歷史數據時，被讀出的是當前數據庫中最早的一條記錄。當確認該記錄被正確讀出后，這條記錄就從數據庫中被自動刪除。讀取歷史數據的同時可以讀到該歷史11 數據記錄的時間及剩余的記錄數。若要獲得數據庫中某個時刻的數據，可以通過移動記錄指針的方法（見 3.4），此時被跨越的記錄均被刪除。各項歷史統計數據的定義如下：平均車速為對應的一個采樣周期（一分鐘到十五分鐘，可選）中所通過的所有車輛的平均速度。最高車速為對應的一個采樣周期中所通過的車輛中的速度最大值。最低車速為對應的一個采樣周期中所通過的車輛中的速度最小值。車流量為對應的一個采樣周期中所通過的車輛數（分大、中、小三類18、車型分別統計）。平均占有率為對應的一個采樣周期中所統計出的占有率的平均值。平均時距為對應的一個采樣周期中所統計出的所有車頭時距的平均值。最小時距為對應的一個采樣周期中所統計出的車頭時距的最小值。4）.移動記錄指針功能 只能向后移動記錄指針，用于刪除數據庫中歷史記錄的數目。命令中應包括要求刪除的記錄條數，返回信息中將包括剩余的記錄數目。5）.采樣周期設置功能 這里的采樣周期是指生成統計數據的統計周期。可供選擇的采樣周期有 0.5分鐘，1 分鐘，2 分鐘，3 分鐘，5 分鐘，10 分鐘，15 分鐘，30 分鐘，60 分鐘和120 分鐘，共計 10 種。6）.遠程復位功能 通過遠程控制可以對系統中的19、車檢信號處理板進行復位。用于消除某些可恢復的故障和對系統進行測試。遠程復位包括車檢信號處理板復位和線圈的壓車狀態復位，壓車狀態復位指的是消除由于某種原因造成車輛馳離線圈后，仍然顯示壓車狀態的情況。7）.系統時鐘設置功能 對車檢器的內部時鐘進行校正，以保證產生正確的記錄。由于每天 0 點時需對記錄實時數據中車流量的循環計數器清零，因此準確的時鐘是非常重要的。一般建議每天 12 點對系統時鐘進行一次校正，返回數據中將包括誤差信息。8）.系統信息采集功能 12 系統信息包括各個車檢信號處理板的工作狀態信息，各個線圈的故障信息（開路或短路），開關量輸入信息（如機箱門開閉狀態）。4.3.4 自檢功能自檢20、功能 車輛檢測板上的 CPU 在每個工作循環（約 1.0mS）都要對每個線圈進行檢測，以確定是否存在開路、短路或局部短路的情況，并將上述情況記錄在實時數據和相應的歷史數據中。同時車輛檢測板上的 CPU 運行自我診斷程序，如果 CPU自身工作正常，它將表示正常的代碼寫入與通信處理器共享存儲器的特定單元，并不斷地刷新。通信處理器從共享存儲器中讀取反映車檢處理器工作狀態的信息并隨后將之清除。發現故障時通信處理器對出錯的車輛檢測板進行復位，經過延時后繼續檢測工作狀態信息，三次復位操作無效時將故障信息反饋給中央控制室。通信處理器運行自身的診斷程序，并由看門狗電路確保其在出錯時及時恢復。而通信處理器的工作21、狀態則可由中央控制室通過通信線路加以監視。4.3.5 線圈布設線圈布設 1).環形線圈（1）線圈電纜在低電壓條件（AC32V），環境溫度 25+60的狀態中使用。（2）導線建議采用截面積 1.5 mm2，由直徑 0.5mm 的 7 芯軟銅線構成。（3）絕緣材料可以是電纜專用的聚丙烯、聚乙烯或聚氟乙烯，絕緣層平均厚度不小于 1mm，最薄處的厚度不小于 0.8mm，外徑不超過 4mm。（4）環形線圈尺寸：行駛方向 2m，橫向 2m；環形線圈間布置尺寸：兩個測速線圈沿行駛方向間隔 2m（4mm），兩個車道線圈的橫向距離大于 1m；線圈圈數：3 匝，電感量約為 150uH。參見附圖二。（5）線圈槽寬 22、68 mm，槽深 40100 mm，切割后先清除毛刺，再用空壓機清掃并驅潮。參見附圖三。（6）線圈敷設完畢后，嵌線槽填以密封膠或環氧樹脂，并使之略高于路面。（7）埋設后環形線圈的絕緣電阻：10M（DC500V）；串聯電阻：10。（8）引線雙絞密度應大于每米 15 圈。13 4.3.6 車檢器機箱車檢器機箱 車檢器機箱安裝在露天的場合，但不適宜浸泡在水中。機箱用立柱或底座固定在道路一側或中央隔離帶。各種電纜包括電源、線圈、通信電纜從機箱底部穿入，并連接到相應的端子上。其主要技術要求如下：1)箱體采用不銹鋼板，涂層采用噴塑工藝，具有防腐、防銹、防水、防塵功能。2)檢測器機箱防護等級符合 IP65 23、標準。3)機箱門在閉合時，具有雙層密封的作用。門鎖具有防盜、防破壞能力。4)機箱的所有進出線孔均需進行密封處理，以確保滿足防水、防塵的要求。5)機箱內含供電電纜接線柱和照明裝置，預留一個電源插座以供維修之用。電源單元能滿足機箱內所有單元的用電需要，并留有足夠的供電電纜接線柱。6)機箱內配備防雷電裝置，以防雷擊及浪涌電壓。機箱有安全保護接地。7)機箱內部預留調制解調器或光端機的固定機架。8)機箱內配備走線槽和配線架。5.工程案例工程案例智能交通類工程業績：1 上海延安東路隧道復線弱電系統 2 上海外環隧道弱電系統改造項目 3 上海外灘隧道弱電系統 4 上海復興路隧道弱電系統 5 上海中環路浦東段24、交通弱電系統。軌道交通類工程業績：1 上海城市軌道交通明珠線一期弱電工程。14 6.項目預算項目預算類別 名稱 規格 單位 數量 單價（元）總價（元）備注 軟件 通信采集模塊、數據監控模塊 NETCONTROL6.5 套 1 15000 15000 詳見方案 外場設備 車輛檢測器 2 車道 臺 1 15000 15000 詳見方案 外場設備 車輛檢測器 6 車道 臺 2 19000 38000 詳見方案 外場設備 車輛檢測器 8 車道 臺 1 24000 24000 詳見方案 設備 數據光端機 485/232 對 4 7500 30000 詳見方案 施工 車輛檢測器線圈 2*2 套 44 1500 66000 含材料費 施工 封路 項 1 0 施工費 項 1 53500 總計 241500