高速公路监控系统及交通控制策略研究(ppt 43页)_3502
高速道路监控系统
高速道路监视系统和控制系统的总称
目录
01 数据采集方式
03 数据传输和串口设备
பைடு நூலகம்
02 外场设备的数据采集 04 软件开发工具的选择
高速道路监控系统(freeway surveillance and control system)是指高速道路监视系统和控制系统的总 称。高速道路的重要组成部分，保证交通高速、安全运行的重要手段。其硬件设备包括控制设施、监视设施、情 报设施、传输设施、显示设施以及控制中心等。工作方式是监视及情报设施得到的交通信息通过传输设施传送到 控制中心，而控制中心分析处理的结果又由传输设施传送到控制设施和显示设施上，对交通加以控制。
软件开发工具的选择
在软件开发中，选择一种合适的编程语言，可以大大加快工作效率，并且对软件开发的难易程度也有很大的 影响。数据采集系统过去一般是在DOS操作系统下应用汇编语言开发的。Windows操作系统的普及应用，尤其是可 视化开发软件Visual C++的出现，为软件开发提供了强大的图形界面功能，使得开发出来的应用程序具有良好的 人机交互功能，并且程序运行速度快、效率高。因此，在进行高速公路监控系统时，可采用Visual C++来开发远 程数据采集软件 。
外场设备的数据采集
高速公路交通流参数实时数据的采集主要是通过车辆检测器来实现的。车辆检测器的环行线圈埋设在道路表 面下，并与车辆检测器控制器相连；当车辆通过时，通过线圈电磁场的变化来对车辆进行检测；来自传感器的信 号由设置在路旁的微处理器进行计算，得出各个车道的平均车速、最高车速、最低车速、车流量、车道占有率和 车头时距等。
谢谢观看
MOEDM将计算机送来的数字信号调制成载波信号(模拟信号)，调制后的载波信号通过通讯信道送到控制室， 由上位MODEM将接收到的载波信号解调成数字信号，最后送给通信计算机处理。
高速公路联网视频监控平台技术方案PPT课件
系统功能：视频管理
远程控制功能
➢ 摄像机云台的转动和云台 转动速度的调整，支持优 先级供制设置；
➢ 摄像机镜头变焦、变倍、 光圈调整；
➢ 雨刷、灯光等开关控制； ➢ 预置位增加、删除、调用，
设置快球巡航路线。
系统功能：视频管理
历史图像管理功能
目录
1 系统综述 2 系统架构 3 中心平台 4 系统功能
系统功能：视频管理
实时图像浏览功能
➢ 1、4、6、7、8、9、10、 16分屏和全屏播放；
➢ 通道状态展示：码流、视 频服务器IP端口、通道号， 占用网络资源
➢ 手动录像：点击录像按钮 后实时视频将保存在本地
➢ 手动抓拍：点击抓拍按钮 后将当前画面抓拍下保存 到本地
•平台互联模块提供视频 监控平台与视频监控平 台直接的信息互联和资 源共享服务。
中心平台：平台服务模块
数据存取
协议转换
电视墙解码
移动视频管理
日志服务
•数据存取服务实现对 Oracle、MySQL、 SQLServer等现有主流 关系型数据库的接口适 配，完成平台内的各种 数据信息的存取，可根 据客户的实际需求灵活 选择一种或多种数据库 产品。
可靠性与 实用性与 先进性 经济性
扩展性与 开放性
充分考虑今后技术的发展和使用的需要，系统规模和功 能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。系统在设计 中留有冗余，以满足今后的发展要求。系统保留与其他 计算机或自动化系统连接的接口，尽量考虑未来科学的 发展和新技术的应用。
系统综述：系统特点
标准规范
系统设计遵循最新国家标准规范以及交通部发布的标
➢ 支持快放、慢放、暂停、抓拍、 抓录等功能。
第三讲监控系统的总体框架、监控模式及监控策略
第三讲监控系统的总体框架、监控模式及监控策略一、总体框架1、监控系统的构成高速公路车辆行驶高速、安全、舒适是高速公路系统的本质特征。
然而，偶然的交通事故、车辆抛锚、货物散落等交通事故却不可避免。
这些事件一旦发生，必然对高速公路交通产生干扰。
在交通量不大时，这些交通事件即使不造成交通堵塞，但也需要及时救援人员和物资；在交通量增大到一定程度时，偶发的交通事件还会造成交通堵塞，此时要尽快发现交通事件并及时组织援助，清理路障；在交通量达到高峰时，某些路段不发生交通偶然事件也会发生交通堵塞，此时高速公路上应该有相应的设施去避免、减少这些交通异常情况的发生频率。
这一切都依赖于完善、高效的高速公路监控系统。
从控制理论角度考察系统，路段多且相互关联，受控变量和控制量既多又随时间作不确定变化，还要求多种控制目标，这使得系统具有大系统性质。
对各路段进行集中式最优控制，困难很多，难于达到预期控制效果。
从管理角度分析，要求对各路段交通情况能及时、准确了解，对出现的各类交通事件能迅速、有效地作出响应。
如果边远路段发生交通事故，要从数十公里外的管理中心派出队伍进行抢救，将因行驶延迟，无法及时救援而造成巨大损失。
我国大多数高速公路交通量并不大，目前大部分采用分级分散监控，主要是为了管理方便。
将收费、监控和通信等多项管理任务由各管理区分区段负责；里程较长的高速公路按路段自然排列顺序，将相邻的几个路段(一般3—5个)组成一个管理区，成立监控分中心。
在它上面，有整个公路的监控中心。
分中心下面有专门采集信息和执行控制的现场监控站，三级各有其监控职责，系统总体构架如图3-1所示。
上图所显示的监控分中心负责所属各路段的信息处理、控制决策(优化)和下达控制指令。
为了监视所属路段的交通情况，配置有闭路电视系统(CCTV)；设立入口匝道控制系统，以便对所属各路段收费匝道入口交通量进行控制，区段的紧急电话都接通到这儿，以便及时作出响应；管区内各种设备的状态也由分中心监视。
高速公路监控系统
高速公路监控系统高速公路监控系统1. 引言1.1 目的和范围1.2 定义和缩写词汇2. 系统概述2.1 概述介绍描述该高速公路监控系统的目标、功能以及所涉及到的主要组件。
3. 功能需求分析在这一章节中，详细描述了该高速公路监控系统需要实现哪些具体功能，并对每个功能进行进一步解释说明。
4.性能需求分析这部分内容将列出关于本项目各项技术指标与质量保证等方面应满足或达到什么样程度。
包括但不限于：稳定性、可靠性、安全性等。
5.设计约束条件并阐明开发过程中可能遇到的制约因素，如硬件平台限制,软件环境依赖, 时间预算上线等问题.6.软硬件配置对整套设备（服务器/摄像头）提供规格参数；同时给出操作人员使用电脑端运行程序时候最低配置要求；7.数据流图绘制一个简单直观地表示信息处理在此案例下是怎样传递从而完成任务的数据流图。
8.系统架构设计描述该高速公路监控系统的整体结构和各个组件之间的关系，包括前端摄像头、后台服务器以及相关数据库等。
9. 数据库设计9.1 数据表定义列出所有涉及到的数据库表，并对每张表进行详细说明。
9.2 表关系图绘制一个简单直观地表示不同数据表之间关联性与依赖性的ER图或UML类图。
10.用户界面设计对于操作人员使用电脑运行程序时候所见到得主要页面截屏并给予文字描述；11.安全需求分析针对本项目中可能存在信息泄露, 网络攻击等问题提供解决方案；12.测试计划提供一份完备且可执行（即可以按照此文档内容来开展工作）软硬件设施检测报告.13 .附件：在这里列出了本文档所引用或者需要补充阐述但是篇幅较大无法放入正式文件内部而另外编写成为附件形式存储在其他位置上去完成.14 法律名词注释:a) 相机：指被动记录交通违章证据材料的设备。
b) 监控：指通过相机等方式对高速公路进行实时监视和记录。
监控系统培训ppt课件
文件存储技术
云存储技术
将数据存储在云端，实现数据的远程 访问和共享，提高数据的可用性和可 扩展性。
将数据以文件形式存储在硬盘、SSD 等存储设备中，便于数据的长期保存 和备份。
数据分析技术
数据预处理技术 对数据进行清洗、去噪、归一化等预 处理操作，提高数据质量。
数据挖掘技术
利用数据挖掘算法，如分类、聚类、 关联规则挖掘等，发现数据中的潜在 规律和有价值的信息。
云计算架构
利用云计算技术实现监控数据的存 储、处理和分析，提供灵活的扩展 性和高可用性。
监控系统的工作原理
数据传输
将采集的数据通过数据传输网 络发送到监控中心。
数据存储
将处理后的数据存储到数据库 或文件系统中，以便后续查询 和分析。
数据采集
通过传感器采集监控对象的状 态信息和数据。
数据处理
对接收到的数据进行处理和分 析，提取有用的信息和指标。
根据监控需求和现场环境，选择合适的摄像 头、录像机、显示器等监控设备。
根据设备选型和现场环境，制定详细的安装 方案，包括设备布局、线缆走向、电源配置 等。
安装步骤与注意事项
安装摄像头
按照安装方案，将摄像头安装在合适的位 置，调整好角度和焦距，确保监控区域清
晰可见。
配置录像机
对录像机进行配置，包括输入信号设置、 录像参数设置、网络配置等，确保录像机
调整录像机参数 根据实际需求，调整录像机的压缩比、 帧率等参数，确保录像效果满足要求。
优化视频信号
通过调整摄像头的曝光时间、白平衡 等参数，优化视频信号的清晰度和色 彩效果。
网络传输优化
针对网络传输不稳定的情况，可以采 取降低码流、启用抗丢包技术等措施， 优化网络传输效果。
高速公路监控系统
高速公路监控系统整个高速公路监控系统分为电力监控系统和交通业务监控系统，两套系统在终端共用本地控制器。
各隧道的所有交通本地控制器通过工业以太网交换机全部相连，形成一个环网系统，进行数据通信，所用单模光纤单独敷设，不与隧道内其他传输光缆合缆。
在各隧道监控口机房分别设置一台工控机，也通过光纤环工业以太网交换机与隧道内其他本地控制器全部相连，负责协调各本地控制器及外场设备，在维修、测试、监控分中心设备故障、通信故障等情况下代替监控分中心进行控制。
电力监控子系统功能概述:电力监控子系统由监控分中心电力监控工作站、本地控制器、串口服务器、智能电表和电力监控软件及传输通道构成。
全线所有隧道内的高低压配电柜、通风控制箱和照明控制箱内的相关控制回路提供干触点或者串行通信接口与就近的本地控制器连接，本地控制器和工业以太网交换机组成光纤环网，把相关信息上传到监控分中心。
1、电力监控系统对中压变电所、隧道照明、隧道通风等用电场所进行分布式遥信、遥测和遥控。
通过现场控制网络将电气设备的运行状况及各种电力参数等信息需要通过工业以太网交换机传送到监控分中心并存放在系统数据库由各功能计算机调用、处理。
2、操作人员通过工作站的模拟运行图，可直观地了解到设备运行情况、各种电参数及设备开关情况，并可显示或打印各种电参数的历史趋势数据、设备故障报警及电参数超限报警。
在监控分中心即可遥控高低压变电柜主要回路、风机和照明回路的开关。
3、主要实现对高压配电柜、低压配电柜、柴油发电机、监控系统供电专用UPS 监测等交通业务监控系统功能概述:4、kO+000至K50+910的监控设施的数据传输到监控分中心1;从K50+910至K135+062的监控设施的数据传输到监控分中心2。
5、交通监控本地控制器系统可收集、处理和存储隧道内外场设备的检测数据，监视外场设备工作状态，上传给监控分中心，并接收监控分中心命令对外场设备进行控制。
本地控制器通过主控制器的以太网通信单元与监控分中心计算机系统进行通信。
第3节高速公路监控系统理论及应用课件
PART THREE
监控系统软件
叁
1.主计算机 2.交通控制计算机 3.紧急电话子系统 4.远端站
1.主计算机
主计算机采取的操作系统为广泛使用的UNIX多 任务操作系统，应用开放软件采用了流行的高级C 语言和Dbase数据库语言，人机操作界面为 Windows图形界面，网络通信协议采用了TCP/IP协 议。
4.远端站
(2)数据管理模块 一方面对外场设备传来的数据加以整理、统计；另 一方面将中心传来的控制命令加以分析和执行，以 控制外场设备。 (3)自检模块 周期性地或按要求检查自身与所控制 设备的状态。
肆
监控系统的运行与管理
PART FOUR
一个先进的管理系统其设计再完善，建设 质量再好，但如果没有专门的部门或人员
20世纪60-70年代是世界经济发展的黄金 时期，但伴随经济高速发展出现了交通状况的不 断恶化。尤其是进入21世纪以来，无论是发达国 家还是发展中国家，都毫无例外不同程度地受交 通问题的困扰，交通拥挤、交通事故、环境污染 已成为现代亟待解决的几大问题，由此带来了巨 大的能源消耗，浪费大量宝贵时间。
3.信息采集子系统
信息采集子系统的功能是通过车辆检测器、气 象监测器、环境监测器和视频监控系统来获取交通 信息及沿线状况信息的原始数据。车辆检测器主要 有环形线圈检测器、视频检测器、超声波车辆检测 器、地磁式车辆检测器、红外式车辆检测器和雷达 式车辆检测器等。
4.信息处理子系统
信息处理子系统则主要是指各级监控中心，高 速公路监控信息的处理基本都是在各级监控中心完 成的。
3.紧急电话子系统
(3)信息预处理模块 这是一个辅助功能模块，根据从路边紧急电话收到 的信息，可用此功能模块来修改紧急电话的状态。 (4)系统管理模块 这是主要操作单元，负责对紧急电话系统的所有操 作控制进行管理。
高速公路监控系统
高速公路监控系统高速公路监控系统是现代交通管理的重要组成部分，它通过集成多种高科技设备和技术手段，对高速公路的交通状况进行实时监控和管理。
该系统的主要目的是确保道路安全、提高交通效率、减少交通拥堵和事故发生率。
以下是对高速公路监控系统的详细描述。
高速公路监控系统通常包括以下几个关键组成部分：1. 视频监控设备：这些设备安装在高速公路的关键位置，如收费站、隧道入口、服务区等，用于实时捕捉道路状况和交通流量。
高清摄像头能够提供清晰的图像，帮助监控人员及时发现异常情况。
2. 交通流量检测器：通过安装在路面的传感器，系统能够检测车辆的流量和速度，这些数据对于分析交通模式和预测交通拥堵至关重要。
3. 事件检测系统：该系统能够自动识别和报告交通事故、车辆故障、非法停车等事件，以便迅速采取应对措施。
4. 信息发布系统：通过电子显示屏、广播系统等，向驾驶员提供实时的交通信息，如路况、天气、施工信息等，帮助驾驶员做出合理的行车决策。
5. 交通信号控制系统：通过智能交通信号灯控制系统，根据实时交通流量调整信号灯的配时，以优化交通流，减少拥堵。
6. 紧急响应系统：在发生交通事故或其他紧急情况时，监控系统能够迅速通知救援人员和相关部门，确保及时有效的救援。
7. 数据分析和管理系统：收集的数据通过专业的软件进行分析和管理，以便于交通管理部门制定交通规划和改进措施。
高速公路监控系统的优势在于：- 提高道路安全性：通过实时监控和快速响应，减少交通事故的发生。
- 优化交通流：通过智能控制和数据分析，提高道路使用效率，减少拥堵。
- 提升驾驶体验：为驾驶员提供准确的交通信息，帮助他们规划最佳路线。
- 支持交通规划：通过收集和分析数据，为交通规划和基础设施建设提供依据。
总之，高速公路监控系统是现代交通管理不可或缺的工具，它通过高科技手段提高了道路的安全性和效率，为驾驶员和交通管理部门带来了极大的便利。
随着技术的不断进步，未来的监控系统将更加智能化和自动化，为人们提供更加安全、便捷的交通环境。
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2.2.1交通流基本参数
交通流运行状态的定性、定量特征及其随时间、空 间变化的规律称为交通流特性。用来描述和反映交通流 特性的物理量称为交通流参数。
•交通量：
交通量q是指单位时间T内通过某地点或断面的车 辆数N。 交通量分为日交通量、小时交通量、流率等，一 般采用小时交通量，单位为Veh/ho
高速公路监控系统及交通控制策略研究(ppt 43页)
目录
• 第一章 绪论 • 第二章 高速公路交通流模型 • 第三章 高速公路监控系统 • 第四章 禹阎高速公路监控系统 • 第五章 高速公路交通控制策略研究
2021/3/7
交通运输是社会经济发展的基础，是保证社会经济活 动得以正常进行和发展的前提条件。综观世界各国经济和 交通发展的历史都不难看出:凡是经济、文化和科技发达 的国家或地区，都有先进发达的交通运输作保证;反之， 凡是交通闭塞、落后的国家或地区，经济、文化和科技就 不能顺利发展。随着社会经济的发展，交通运输状况如何， 己成为衡量一个国家和地区经济水平的主要标志之一。在 所有的运输方式中，公路运输，尤其是高速公路运输以它 的机动、灵活、快速、便捷、安全、门到门服务的特点， 成为交通运输体系中的重要组成部分。随着近年来我国国 民经济结构的调整，我国进入全面建设公路基础设施的新 时期，全国各地都在进行大规模的高速公路建设，高速公 路运输优势作用己日益发挥且逐步占据了主导地位。
2021/3/7
4、运输市场供求关系发生了重大变化，行业 管理体系初步建立，公路交通对经济和社会发 展的适应状况有了较大改善
2021/3/7
1.1.2高速公路运行中存在的问题
1、高速公路数量不足，网络结构不够合理
公路交通基础设施规模总量不足，覆盖面仍偏 低。在高速公路方面，从绝对数量来看，我国 高速公路总量仅相当于美国20世纪60年代的水 平，占公路网的比重远远低于多数发达国家， 高速公路总量同我国人口、经济、资源的客观 需求相比，存在较大的差距。
2021/3/7
1.1我国高速公路的发展和运行中存在的问题
1.1.1我国高速公路迅速发展回顾 1、公路交通基础设施面貌大为改观
2021/3/7
2、基础设施总量达到一定的规模
公路建设得到中央和地方各级政府的重视， “要想富、先修路”，公路建设的重要性逐步为 全社会所认识；在统一规划的基础上．开始了有 计划的全国公路基础设施建设，使公路建设有了 明确的总体目标和阶段目标；公路建设在继续扩 大总体规模的同时，重点加强了质量水平的提高， 高速公路及其他高等级公路的迅速发展．改变了 我国公路事业的落后面貌。
2021/3/7
2、车速
车速u是指车辆在单位时间内通过的距离。车速 分为地点车速、行驶车速、区间车速、时间平均车速 和空间平均车速等。
2021/3/7
3、交通密度和占有率
(1)密度k:是指一定长度的车道内瞬间拥有的车辆数，单位为 (Veh/km/Lane)。
(2)道路占有率:分空间占有率o,和时间占有率O ①在观测路段长度内，行驶车辆的总长度占该路段长
2021/3/7
2.1.1驾驶员和车辆的交通特性
1.驾驶员的交通特性
反应特性是驾驶员最重要的特性之一。 对驾驶员来说，特别重要的是制动反应时间
2021/3/7
2、车辆的交通特性 通常所称的车辆，是指在道路上行驶的机动
车和非机动车。汽车在机动车中占有支配地位， 在设计和分析交通设施时必须充分地考虑车辆 的特性。
2021/3/7
②道路容量不足
2021/3/7
4、环境污染日益加深
汽车数量剧增，给自然环境中的空气、土地资源、水资源、海洋、 人文环境及人类的生存和健康带来许多不利影响。这些影响效应 往往相互叠加，引发出人类事先未曾预料到的诸多问题。
2021/3/7
1.2ITS和高速公路监控系统研究与应用
智能交通系统(ITS-intelligent Transportation Systems)简称ITS，又称智能运输系统，是目前交通 运输领域研究的前沿课题，将先进的计算机技术、信 息技术、通信技术、电子控制技术、交通工程技术等 有效地综合应用整个交通运输管理系统
2021/3/7
3、通行能力有了较大提高
车辆通行能力与道路条件、交通条件、管制条件有 密切的联系。要想切实地提高高速公路 的通行能力， 一方面，营运管理公司要结合本路段的内部管理和外部 环境的实际情况，具体问题具体 解决；另一方面，在 高速公路的建设和管理上要有前瞻的意识，充分做好预 测，为日后工作打好坚实 的基础，从而使我国高速公 路这一新兴行业，为国家和人民创造就更大的经济效益 和社会效益。
•车辆尺寸
2021/3/7
• 动力性能
2021/3/7
• 制动性能
汽车的制动性能还体现在制动效能的稳定性和制动时 汽车的方向稳定性
2021/3/7
2.1.2道路的交通特性
道路是供行人步行和车辆行驶的设施的统称。道路 按照所处的地区不同可以分为公路、城市道路、厂矿道 路、林区道路、乡村道路等等。通常，把位于城市及其 郊区以外的道路，称为公路;而位于城市范围以内的道 路，则称为城市道路
度的比例称为空间占 ②在一定时间内，车辆通过某道路上的任一截面所需时
间的累计值与观测
2021/3/7
4、车头时距和车头间距
2021/3/7
目录
• 第一章 绪论 • 第二章 高速公路交通流模型 • 第三章 高速公路监控系统 • 第四章 禹阎高速公路监控系统 • 第五章 高速公路交通控制策略研究
2021/3/7
2.1 交通流定义和特性 公路上行驶车辆构成的车流称之为交通流，
不同的交通流表示车辆群体的不同运行状态。 人(驾驶员)、车(车辆)、路(道路)是构成交通 流的三个基本要素。
2021/3/7
2、交通事故率较高
我国的道路交通特点是人流量大，自行车和摩托车多，道 路交通设施不完善和人车混合交通。由于人、车、道路及 环境四者之间在时间和空间关系上的平衡失调，加上不少 人遵守交通规则的意识不强，从而发生交通事故。
2021/3/7
3、交通拥堵严重
通常公认交通堵塞的原因如下：
①汽车增加