流量检测系统方案教学提纲.docx
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流量检测系统方案教学提纲
1.交通流信息实时检测系统
1.1.设计原则
✧可靠性：
设备与设计方案可靠性高，系统中关键设备具备容错能力，发生故障时能够保证数据不丢失。
✧先进性：
在保证可靠性的基础上采用最新的技术及设备，确保系统的先进性，系统应对自身设备的运行状况进行智能监控。
✧开放统一性：
系统整体设计，充分考虑与其他系统的数据接口，技术方案和设备具有良好的互联、互操作能力及升级能力，遵循统一与开放相结合的原则。
✧兼容性和可扩展性：
系统设计基于当前系统架构基础上，进行后续系统的设计、建设，同时保证了系统的可扩展性，确保系统易于扩展，系统能提供多路与其他应用系统的数据接口。
✧安全性：
所有安装在室外的设备都有相应的防护措施，符合公安交通管理业务的有关规定和安全性要求。
1.2.设计依据
±《北京市公安局公安交通管理局2007年快速路交通流信息检测系统扩充项目招标文件》
±《温州市道路交通控制系统建设总体需求调研大纲》
±《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198）
±《信息技术软件包质量要求测试》（GB/T17544）
±《道路交通流量调查》（GA299）
±《道路交通堵塞度及评价方法》（GA/T115）
±《城市道路交通秩序评价方法》（GA/T175）
±《计算机软件质量保证计划规范》GB/T12504
±《计算机软件配置管理计划规范》GB/T12505
±《计算机信息网络国际互联网管理规定》
±《计算机病毒防治管理办法》
±《安全防范工程程序与要求》GA/T75
±《无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范》EIA/TIATSB67
1.3.系统总体架构
图11系统总体结构
系统主要由前端流量检测设备、CDMA传输网络和指挥中心管理系统三部分组成。
1.3.1.前端检测设备
前端设备包括已建339个断面，534台检测器和五环上已有的11个线圈检测断面，这些设备将被纳入到本次新建系统中进行管理。
本期工程还将在现有交通检测系统的基础上进行扩容，扩大道路覆盖面。
新增设备包括78个断面的雷达检测点和两个视频检测点。
雷达检测器选用Smartsensor125、Smartsensor105两个型号设备，在需要双侧安装检测器的地方安装Smartsensor105，确保流量采集的准确性；视频检测器选用Vantage单路Edge2型视频检测器。
这三种检测设备将在后面章节中进行详细介绍。
1.3.2.传输网络
系统传输部分，本次新建的80个断面使用CDMA网络往中心传输数据和图象等信息；已建检测点的数据信息是通过CDPD网络、DPN网络、GPRS网络和CDMA网络完成的。
1.3.3.后端管理设备
由于中心原有设备已经达到使用年限，需要进行进行替换。
根据招标文件要求，本投标方案将提供8台HPDL460C服务器、1台HPEAV4100容量为3T的磁盘阵列、1台CISCO2811路由器以及一台CISCOWS-C3560G-24TS-E三层千兆级网络交换机以及两台HPHPML110G4工作站。
中心硬件设备的架构如下：
图12指挥中心硬件拓扑结构
在本方案中有两台服务器用作数据库服务器，其中安装Oracle10g软件，并且与磁盘阵列相连。
数据进入到数据库服务器进行分析和处理，然后进入到磁盘阵列中进行存储。
其余六台服务器为流量检测服务器，每台流量检测服务器的最多管理256套前端设备，6台服务器总共能带动1536套前端设备。
新增设备与已建设备合计660套设备，新增流量检测管理服务器完全满足需求。
两台工作站实现对系统与上端系统接口的管理，工作站配备WindowsServer2003操作系统，能够实现双机热备功能。
系统存在扩容空间，至少支持1000个断面，带动2000个检测设备。
1.4.Smartsensor125
概述
Smartsensor125微波车辆检测器采用了革命性的数字双雷达系统，彻底解决了现有市场上微波车检不能精确检测每辆车的速度、车长、类型等功能，HD微波车辆检测器检测精度与线圈检测器精度不相上下，甚至更好；HD微波车辆检测器是目前真正能取代线圈检测器的唯一微波车检，广泛应用于高速公路、城市道路、桥梁等进行全天候的交通检测，能够精确的检测高速公路上的任何车辆，包括从摩托车到多轴、高车身的车辆，拖车作为一辆车检测。
微波检测器可安装在路侧的灯杆上或专门的立柱上，当车辆通过微波发生装置发射的雷达波区域时对车辆进行检测；来自传感器的信号由微处理器进行预处理，并将处理后的数据通过综合通信网上传至监控中心或存储在本地。
系统结构
交通信息采集系统由三部分组成，一是前端设备（包括各类检测器和前端数据存储和处理设备），二是通讯设备，三是中心信息处理设备。
系统结构如图13所示：
图13微波检测系统结构图
微波检测器
检测器技术特点：
1、享有专利权的数字双雷达波检测技术，与模拟波不同，它每1s发射100万次雷达波可以精确定位车辆，同时可以跨越中央隔离带的防眩板、树丛及隔离护栏等障碍检测到部分被遮挡的车辆，从而大大降低了隔离带对检测精度的影响！
2、在一些高速公路或桥梁上，有的路段无法提供3米以上的侧移量，Smartsensor125则可以解决这一问题，因为它只需要1.8的侧移量，就可以检测所要检测的数据。
图14S125微波检测器检测范围
3、Smartsensor125微波车辆检测器可以检测双向10个车道的交通数据，包括车流量、单车速度、平均速度、车型分类、车道占有率等交通数据。
它内部设有两个数字雷达，在检测路面上投映两个微波带，每当车辆经过时，它会根据车辆通过两个雷达的时间精确地计算出每辆车的速度及其它所检测到的交通数据，还可以在管理软件中看到实时的数据。
图15S125微波检测器工作示意图
4、Smartsensor125检测是根据车辆为基础来检测的，无论车辆在任何地方行驶，都会只显示一辆车，即使在两个车道中间行驶，也不会像模拟的设备一样检测到两辆车或检测不到车辆，从而更提高了车辆的检测精度。
5、车道智能自动检测系统使得现场设置完全实现了自动化，在车辆行驶过程中自动识别车道边界和车道中心线，整个设置过程只需几秒钟，比起其它需要几个小时才能完成调试工作的设备，其现场安装调试工作不但减少了许多，而且简化了许多！
6、Smartsensor125微波车辆检测器的安装定位很简单，通过管理软件的识别，安装者可以迅速准确地完成定位工作，从而节省了大量的安装设置时间；对于Smartsensor125所需要最主要的安装定位考虑是要让它总是垂直对着车流方向。
系统软件
1、系统界面
利用与Windows平台兼容的Smartsensor125管理软件自动地进行设置，它可以通过RS485、RS232或以太网络通讯端口自动进行波特率及硬件设备搜索，当与设备实现通讯后，会有一个道路交通情况的模拟界面出现。
图16举例说明了在智能车道模式下由Smartsensor125管理软件形成的典型的界面：
图16S125智能车道设置界面
2、车道设置
可以通过软件界面，观察代表车辆的矩形块移动情况或利用车辆事件信息窗口检查一下车流量统计，如果车道的自动设置不符合要求，我们还可以进行手动设置，不受默认值的限制。
3、数据存储
smartsensor125微波车辆检测器采用闪存的方式可以将车道构架设置存储起来，以防止数据意外丢失，即使有意外断电的情况也不会对数据带来损失！
4、接口兼容性
Smartsensor125内置两套通讯协议，除设备自有协议外，还有一套与RTMS设备兼容的协议，指挥中心管理系统能够通过此协议对下端设备进行统一管理，从而实现整个系统的无缝连接。
1.5.中心管理软件设计
本项目中的流量数据来自流量采集设备包括微波车辆检测器、超声波检测器、视频检测器及其他检测设备。
本期工程中新增前端检测设备包括Smartsensor125和Smartsensor105雷达检测器和视频检测器。
中心数据处理系统采用SmartSensorManager微波检测器设置软件、VantageExpress软件和EHLSmartTFMV5.0交通流量信息处理软件。
中心数据处理软件接收前端子系统交通流量检测数据，为系统应用提供基础信息、并进行数据分析处理，通过这些信息可以实现信息维护（信息维护包括道路管理、设备管理、路口管理和连线方向管理、查询统计（可以对流量、速度、时间占有率和空间占有率等进行统计，并以图表和统计表格形式输出）、显示当前路况状态等功能，交通数据采集分析系统操控界面如图18所示：
本方案的上端软件采用易华录公司自主研发的EHLTFMV5.0将在实现原有系统软件功能的基础上，实现招标文件提出的软件功能扩容的需求。
本软件机遇GIS进行开发设计，但本次报价包含GIS软件各组件，也不包括
1.5.1.数据分析和存储
1.5.1.1流量数据采集
按规定的数据接口规范，按照约定的采样周期提交流量、占有率、车速、车头时距、占有率、车型等交通数据。
同时系统根据下端检测器数据传输间隔做出任意调整，系统均能自动接受数据。
系统将数据按照系统规则进行预处理后存入数据库中目前流量数据表中。
图18交通数据采集分析系统操控界面
图19信息维护窗体
1.5.1.2数据分析处理
系统分时间段（5分钟、15分钟、30分钟、1小时、1天等不同时间短）对数据进行分析计算，将目前流量数据表中的数据进行分析计算。
换算成小时流量写入流量历史记录表，以供查询统计使用，并对目前流量数据表中的已处理的数据进行删除清理。
数据处理的首先将各类检测器采集的异样数据进行过滤，去掉非法、无效的数据，将有效、合法的数据按照标准进行格式化处理，以保证采集到的数据安全性、可靠性、有效性。
然后对于缺失的数据进行拟合、填补，以保证数据的完整性。
然后将数据换算为统一格式的有效数据，在数据库中生成不同时间段的交通流数据，并进行存储。
系统计算处理好的检测断面各车道、单向断面在在一个周期内的车流量、平均车速、占有率等写入数据库，并通过不同方式发送到电台、电视台、网络、室外诱导设备、以及手机等。
系统还能够根据交通流模型算法判断检测器提供的数据是否正常。
1.5.1.3综合统计查询
±系统可以根据时间范围、查询周期（10分钟、1分钟、5分钟、60分钟）进行查询统计；
图110流量查询界面
±推算参数查询，包括车辆折算当量、密度、饱和度或占有率；
±统计、报表分析，根据流量历史数据库，可以浏览任意检测点的日、周报表，能够进行任意检测点任意时段的车道流量、车型、平均车速等多种条件组合的数据查询，可同时选取多个检测点进行比较，并能生成报表，提供多种显示方式显示上述分析结果，提供报表存盘、打印功能，如图111流量统计图表窗体、图112统计表格窗体、图113系统数据统计柱状图。
图111流量统计图表窗体
图112统计表格窗体
图113系统数据统计柱状图
±可导入人工流量调查的流量、车型等数据。
±自动统计评价全市路网的通行水平功能，定期对阻塞频率较高的路段，通过对周边路网的流量分析后提出调整交通组织的预选方案。
±系统自检功能，对检测点的硬件或传输故障，系统能自检并产生报警信息通知系统值班员。
‘
注：
本模块为插件模式，可以随时根据需要增加定制的统计、查询功能。
1.5.2.数据存储功能
系统根据数据量大的特点，配置了大容量的磁盘阵列对数据进行存储。
由于在对流量数据进行统计分析时，需要长时期的历史数据进行对比分析，因此系统能够对原始数据以及处理后的数据至少保存13个月。
对于保存时间超过13个月的数据可以根据实际需求进行多种形式的转存。
1.5.3.用户界面显示
软件采用全中文界面。
系统软件基于GIS进行设计，具有GIS软件平移、缩放等基本操作功能。
视频检测器
图114基于GIS的用户界面
可以在地图上以不同图标显示流量检测器的安装地点和检测器的类型。
红色显示检测器正常运行，如果检测器变成黄色，说明检测器发生异常，没有正常工作。
系统能用不同颜色显示某检测设备对应道路的拥堵状况：
绿—畅通、黄—缓慢、红—拥堵、与地图道路颜色保持一致显示路上没有车辆
图115显示检测器属性界面
点击地图上显示的检测器图标，能够弹出检测器属性和实时检测数据。
图116标格形式显示的各检测器流量数据
通过点击设备列表，能够以图表的形式各个检测器的当前的交通数据。
1.5.4.设备管理
用户可以对系统中用于流量检测的设备进行管理。
用户可添加、编辑、修改/删除系统中的检测设备，在地图中显示检测点的分布。
并可以对检测设备的基本信息进行查看、修改和保存。
检测设备的信息包括：
检测设备编号、检测器属性、所属地点名称、编号、地点编号、设备类型、设备名称、设备型号、设备状态、检测器类型、通道数、端口、通讯参数、通讯速度、采集时间间隔和地点编号、地点名称、经纬度、归属、检测方向、车道编号和相对位置等。
图117路口设备管理窗体-信号流量检测管理
图118路口设备信息列表
1.5.5.系统管理
用户管理
系统具有用户管理功能，能对用户名称、密码、权限管理，可以进行添加、修改、删除等，记录用户操作的名称、密码、IP、操作内容等。
图119用户管理界面
日志管理
用户查询和删除对系统进行操作的日志。
图120日志管理界面
1.5.6.时间同步
在本方案设计中，我们利用一台数据库服务器用作时间同步主机，与其他终端（包括服务器、工作站和前端检测设备）通过NTP协议进行通信，从而保持整个系统时间同步。
1.5.7.道路管理
在系统中，添加有流量检测设备的道路，并对这些道路进行管理。
道路管理信息包括：
道路编号和道路名称。
系统可以对被检测断面的车道数量、方向可任意编辑、修改，包括检测车道的增加、删除等。
图121道路管理界面
1.5.8.数据对比功能
系统具有数据对比功能，具体包括：
1）同一断面内每条车道的流量、速度、占有率之间的实时和历史对比；
图122同一断面流量实时对比
2）同一断面内同方向各车道之间的流量、速度、占有率实时和历史对比；
3）同一断面内两个方向之间的流量、速度、占有率实时和历史对比
4）相邻若干断面（不小于10断面）同方向的流量、速度、占有率实时和历史的对比。
图123相邻对面不同时间段历史流量对比
1.5.9.道路交通异常状态监测处理和报警
通过对实时检测数据的分析和计算，对由于各种原因引发的交通流异常变化进行实时监测并报警。
5）报警信息内容：
检测器地点编号、地点名称、车流方向、报警时间、实时数据等。
6）报警形式：
在显示界面上以图标闪烁的形式表示，同时发出报警鸣声。
1.5.10.异常数据的监测处理和报警
当道路条件发生变化或检测器本身有问题时，检测数据的精度就会降低，为使检测器始终处于正常工作状态，保持较好的检测精度，上端软件应通过检测数据参数之间的分析对比，判断当前检测数据是否与实际交通状况相符，如果差别较大时，则发出警报，通知维护人员到现场进一步查明原因。
当因检测器或其他设备故障造成上端系统无法接受该检测断面数据时，系统应自动判断并自动对缺失的数据进行修补，被修补的数据在数据库中应有标记。
1.5.11.路段旅行时间预测
基于实时检测数据的各个参数，建立路段旅行时间预测的数学模型，计算任意检测点之间的车辆行程时间，为信息发布提供可靠数据。
预测模型祥见第1.9节。
1.5.12.设备故障报警功能
系统能够实时监测上下端设备运行状况，当设备发生故障或有异常现象时发出警报，以方便系统维护人员对故障的判断，提高系统维护的有效性和实时性。
7）故障位置：
能基本判断出发生故障设备的物理位置，如上端设备还是下端设备。
8）故障类型：
设备故障判断和设备工作异常预判断，设备故障判断是指设备已发生故障、停止工作，如死机、断电等现象，设备工作异常预判断是指设备某项指标已超出正常范围，如不及时解决将发生故障。
9）报警信息：
故障位置、故障类型、时间等。
10）报警形式：
在显示界面上以图标闪烁的形式表示，同时发出报警鸣声。
图124设备故障报警界面
1.5.13.故障记录：
系统对设备故障、数据异常、道路异常、维修日志进行记录，记录的内容包括事件类型、发生时间、地点位置、回复正常时间等。
当出现设备故障后，操作员即录入故障描述，同时详细记录设备维修方法。
日后发生类似故障时，其他设备维护员可以利用设备维修日志查询解决方法。
1.5.14.专线热备功能
在本方案的设计中，我们将根据招标文件要求提供一台CISCO2811路由器，通过对路由器进行设置，能够为CDPD数据提供专线双线自动备份功能，增强系统数据传输的可靠性，即当其中一条专线出现故障时，系统自动启用另一条专线。
1.5.15.历史状态显示功能
系统在实际运行中，有可能遇到通信故障，断电，数据传输出现问题等情况，造成系统不能接收或准时准确接受数据。
当出现这种问题时，系统能自动判断、报警并即刻以历史同期数据进行填补和显示，并允许操作人员根据实时路况对相应的数据进行修正，以保证为上级系统提供数据工作不中断，实现系统工作连续性，和数据记录存储的连续性。
1.5.16.其他功能
1.5.16.1工作站双机热备切换功能
为上级应用系统提供数据接口的两台工作站具有热备切换功能。
1.5.16.2应用软件可扩展性
对于今后增加的检测器，可以将其数据直接纳入系统，并实现系统所有功能。
对于首发公司已建的11处检测断面的数据接入，预留接口。
1.5.17.检测数据显示
±以文字方式显示检测器或检测点的实时的基础数据。
±如果系统和GIS系统连接，系统在地图中可以以不同的颜色指示路网的通行状态，用户也可选择以文字列表的方式显示当前拥堵的路段及其拥堵级别，如图125路口流量动态显示窗体。
图125路口流量动态显示窗体
路网流量显示图
以GIS电子地图为背景，通过选定显示范围（行政区、大队辖区、自然路网等）、时间粒度（1min/5mins/15mins）来显示各个检测点每条车道（每个方向）的交通流量、平均车速、车型分布、车头间距、密度、饱和度、占有率、路网堵塞程度等，刷新频率1min。
系统根据实时交通流量饱合度（即当前流量与饱合流量之比）将路网通行状态分为5级：
畅通、基本畅通、轻微拥堵、中度拥堵、严重拥堵。
升级会员 