交通流采集系统简介.

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1、交通流采集实施技术方案简介上仏郵窗通信決惱股务看限公司SHANGHAI POSTS & TELECOMM UNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.目录、 概述 - 3 -、系统分析 - 5 -1.项目建设的目标和内容 - 5 -1.1 用于统计交通数据 - 5 -1.2 检测与事件有关的交通数据 - 6 -、系统技术方案 - 6 -1.设计原则 - 6 -2 交通流采集系统的组成 - 8 -3 系统功能 - 10 -4 交通流采集系统的特点 - 14 -检测性能指标 - 15 - # -概述传统的感应线圈过去几十年中在车辆的检测方面得到广泛的应用。 它的主要 优点是比较简单、

2、价钱比较便宜。工程的初期安装成本较低。但它的维修费用 较高。更换感应线圈时需要挖路面，影响交通和增加维修成本。在某些应用场合， 例如桥梁上的车辆检测， 如果要在桥上把路面挖开埋感应 线圈，不但影响交通，更重要的是还会影响大桥的质量和安全。所以大桥上检 测车辆时需要更合适的检测系统。另一方面， 感应线圈一般只检测线圈上面有无车辆存在， 从而可以对通过的 车辆进行计数等。采用两个线圈，可以通过算法估算车辆的速度。但除了这些 基本信息外，感应线圈很难提供其它有关路桥使用情况的交通信息，如道路的 阻塞情况、车龙排队长度、交通事故、通过该段道路的车辆类别等，而这些信 息对于分析该段路桥的真实交通状况、优

3、化交通规划和改善交通状况是非常有 用的。基于图象处理技术的视频检测器可以为用户提供这些有用的交通信息。 视频检测器是在 CCTV 技术基础上，通过对摄像机中设定区域内的图像进行探 测及数字化处理，从而获取路口交通流信息的一种技术。这种技术的优点是不 用破坏路面就可以获取车辆信息。所探测到的图像还可中继到交通控制中心的 监视器上，以显示交通场景情况。车辆探测信息可附加到交通图像上，以便于 观看和分析。视频检测器是交通工程师为了寻求准确性更高、 安装方便、 操作灵活的控制 系统，而将计算机图象处理技术和交通控制技术相结合研制出的新型视频车辆 检测系统。视频检测器为系统计算机提供交通流量、 车速、车

4、道占有率和车辆排队长度、 车头时距等交通数据，系统计算机根据这些数据进行优化配时，选择方案，调 整控制参数，实时有效地控制交通。 视频检测器通过处理电视图象来探测车辆，并在车辆经过“虚拟”交通探测区 的同时计算出车流量统计数据。用户在电视图象上通过菜单式界面按几下鼠标 即可确定、移动或删除这些探测区，非常简单方便。该系统可同时设定多个探测区域，而且这些探测区还可以随意改动，用户可随时存储、调用或编辑探测 区的图形。下表列出了视频检测器与传统感应线圈主要特性的比较，供用户做决策时参考 表一、视频检测器与传统感应线圈主要特性特性传统感应线圈视频检测系统检测单元埋入式感应线圈黑白摄像机检测技术模拟感

5、应图象处理检测控制器输入数可控制14个线圈输入可控制14个摄像机输入检测的车道数12个感应线圈检测一个车道一个摄像机18个车道提供的交通信息通过感应线圈的车辆数目 车辆的速度车辆数目每辆车的速度一段时间内的平均车辆速度 车辆长度车辆类别(按车辆长度分) 道路的平均占用率 路上车辆的排队长度 交通阻塞程度交通事故的检测检测点的实时视频图象检测单元的寿命线圈应受路面车辆压力的影 响，通常寿命较短。应摄像机安装在空中支架上， 寿命较长，维修较少。检测的精确度应不断受外力压损，检测精确 度随线圈的压损程度而下降。不受车辆压损影响，可保持精 确度的一致性。灵活性感应线圈一旦埋设，只能检测 该线圈范围内的

6、车辆，更改检 测范围不容易，需要重新埋设 线圈。因采用的是虚拟图象传感器， 可以通过软件随意更改检测范 围而不必重新安装检测摄像 机。视频监控功能无法提供视频图象可以提供检测路段的实时视频 图象。系统的升级扩展较难提升为智能交通管理系统(ITS)。容易提升为智能交通管理系统(ITS)。安装方便程度要关闭路段、挖开路面不必挖路面，不必关闭路段维修方便程度更换感应线圈时，要关闭路段、 挖开路面更换检测摄像机时，不必挖路 面，不必关闭路段投资成本初期安装成本较低，但维修、 更换成本较咼。初期安装成本较咼，但维修、 更换成本较低。性能价格比低高CeTracTMS 视频检测系统 来采集所监控路面的交通信

7、息和状况。该视频检测系统目前已应用城市路口路况监视系统和高速公路路况监控系统上。二、系统分析1.项目建设的目标和内容交通管理数据是智能交通管理系统的重要信息来源，交通流的采集则是交 通管理数据采集的一个十分重要的部分。交通流数据将广泛应用于交通控制、 交通管理、公路规划、设计、养护，也将广泛地用于物流系统，为先进的交通 管理系统提供最基本的数据。目前可用于交通信息检测的探测器有许多种，本项目计划在XX市建设视频图像检测系统和线圈检测系统来采集交通信息数据，可提供基础性城市交通 流数据，包括交通流量、车速、车型、行驶时间等参数。1.1 用于统计交通数据车流总量：在设定时间问隔内检测车辆数量；占有

8、率：按时间百分率测量的车道占有率；车辆分类：按长度定义的小汽车、货车或拖车数量； 车流率：每车道单位时间车辆数； 车头时距：车辆间的平均时间间隔；车速：车辆的平均速度；服务水平( Level of service )：由用户定义的平均速度和车流率阈值所确定；空间占有率：按百分率计量的车辆长度总和除以时间间隔内车辆平均旅行距离；车辆密度- 5 -1.2 检测与事件有关的交通数据高速、高密度或高占有率；排队；逆向行使；停车或非常慢的运动车辆； 根据检测到的事件数据，可以产生不同的报警。当检测到某一事件发生时，系统 自动产生报警以提示操作员。操作员可从图像上了解事件发生的地点、该地点的 交通状况，并

9、采取相应的交通管理措施。三、系统技术方案1.设计原则系统设计应符合公安部 全国信息化工作信息化工程 -金盾工程总体方案设 计及公交管 1997231 号文件提出的“中心建设应遵循的基本原则的六项要 求”，应符合国家的有关标准和规范。系统应具有实用性、可靠性、先进性、可维护性、经济性、整体性的特点。 系统应具有良好的升级、扩展能力，应具有一定的容量，为保持系统的先 进性留下充分的发展余地。系统设备选型要在符合系统设计要求的前提下，综合考虑其性能价格比、 性能指标和外观的一致性、产品的合格性及设备的环境适应性等因素。子系统技术应充分合成，到信息采集、传输、处理的有机结合，充分发挥 系统的整体功能。

10、系统设计要针对实际情况，解决交通管理系统的实际问题。指挥中心系统 建设坚持长远规划、科学论证、分步实施、急用先上、逐步完善的原则。要立 足与现时应用，搞好新设备和现有设备的兼容，充分发挥现有装备的作用，最 大程度节约经费的投入。在具体建设实施过程中要遵循以下几个原则： 实用性要建立一个实用、高效的综合信息系统和指挥系统；这是最基本的原则， 目的是为了建立一个高小快速反应机制。先进性采用成熟的先进技术，兼顾未来的发展趋势，既量力而行，又适当超前， 留有发展余地；保证所采用的设备和技术属主流产品，在相应的应用领域占有 叫大的用户市场，在相关计算机技术及网络技术方面处于领先地位；安全可靠性整个系统所

11、采用的设备应具有较高的安全可靠性，在关键的网络和主机设 备上消除单点失效，在各个独立的节点考虑相应的系统硬件和软件方面的可靠 性，在网络和应用软件方面必须注重系统的安全保密。开放性具有良好的开放性，在网络和主机方面可以支持符合国际标准和工业标准 的相关接口，可以与全国和省内其他相关系统联网和通讯，可以支持标准的应 用开发平台和系统软件平台的良好移植能力，在硬件升级后保持二进制级兼容 性和协议的高度统一。整体性和灵活性整体统一规划、统一标准、联合建设、滚动发展、边建设边应用，注重实 效；该系统具有良好的扩展能力，可以根据不断增长的业务处理需要很容易地 进行系统功能的调整和升级，存储容量和网络规模

12、的扩充。经济性交通指挥中心建设在技术和价格的平衡中，技术优先，兼顾价格，- 7 -2交通流采集系统的组成2.1 Cetrac-TMS视频检测系统的组成下图为Cetrac TMS视频检测系统在应用中的系统构成图I前端信息米集设备中央控制管理系统CCD摄像机I图21、Cetrac TMS视频检测系统的应用Cetrac TMS视频检测系统是基于图象处理技术的交通检测系统，它以虚拟 的图象传感器代替传统的感应线圈。前端CCD摄象机捕捉多个交通监测点的图象，然后通过电缆传送给 Cetrac TMS视频检测系统进行数字化处理。每个摄 像机具有固定的焦距，摄像机可安装在灯柱上、高架电缆支架或桥梁上。Cetr

13、ac TMS视频检测系统可以用于监视高速公路、高架公路或城市交叉路 口的交通状况，并实时将采集到的交通信息送回控制中心的中央交通数据管理 系统。当用于监视高架路/高速公路路段或路口的路况、采集交通信息时，Cetrac TMS视频检测系统的每个摄像机可以监视 1至6个车道。一个Cetrac TMS 视频检测系统可以同时监视多达 4个不同的路段或行车方向。Cetrac TMS视频检测系统的核心组成部分为其视频图象处理模块。它完成 该系统的图像及交通数据的处理工作。它首先将摄像机采集到的视频信号数字 化，然后检测在检测区（虚拟的图象传感器）内的车辆并跟踪被检车辆，处理 实时交通信息。Cetrac T

14、MS视频检测系统是一种全自动内置式设备。一旦接通电源，它便 可以自动检查是否有视频信号输入，并优化数字化过程。接通电源之后，还可 以通过程序控制提取交通数据。Cetrac TMS视频检测系统可以通过通信传输设备与中央控制中心里的交通 数据管理系统连接，传输交通信息。系统操作员也可以透过交通数据管理系统 对Cetrac TMS视频检测系统进行远程的控制和设置。交通数据管理系统主要 用于集中存放和管理由各个检测点的 Cetrac TMS视频检测系统采集到的交通 信息和数据。它实际上是一个数据库系统，但它同时也将为用户提供交通数据 的查询、分析和报表打印等功能。交通数据管理系统将为操作人员提供一个交

15、互式的用户界面软件，让操作员可以对来自Cetrac TMS视频检测系统的交通数据进行如下操作：按日期和时间查询所有路口的交通状况；按日期和时间查询某个路口的交通状况；*在打印机上打印出查询结果；*拷贝选定的交通数据到指定的软盘或硬盘上；*从交通数据管理系统中删除选定的交通数据；查询和修改视频检测系统的系统参数。为了充分利用已得到的实时交通信息， 让其它功能子系统共享信息资源， 该 系统还可以提供软件接口模块和通信协议。其它子系统只要按照规定的通信协 议编写自己的软件接口模块，便可以从交通数据管理系统获取所需的数据。2.2线圈检测系统的组成线圈检测系统的组成与视频检测系统相似，主要偏差在于线圈检

16、测系统采用 埋入式感应线圈为检测单元，而视频检测系统则以摄像机为检测单元。中央控 制中心里的交通数据管理系统也可以对检测系统进行远程控制和数据的传输。SQ200（交通信息采集器是一个基于工业控制 PC机和MS.WindowS操作系统的道 路交通流量、速度、密度、车辆类型等交通信息的自动采集、处理和传输的开 放式计算机网络工作站。SQ2000交通信息采集器的基本组成部分包括：1. 工业控制PC机2. MS Win dows操作系统3.SQ2000软件包4. PC总线式车辆检测卡5. 安装在道路浅表层的环形线圈车辆传感器3系统功能3.1 Cetrac-TMS 视频检测系统的功能Cetrac TMS

17、视频检测系统可以提供三类交通信息，包括实时交通数据、统 计性交通数据以及交通事故信息。就 实时交通数据 而言，它可以提取出诸如车 速、车辆数量、车身长度以及车队长度等最为基本的数据。其他实时交通数据， 例如行车方向以及车辆按照车身长度等标准的分类等，也可以轻而易举地得到。它提供的统计性交通数据 包括在某时间段内（由用户定义的时间段）的平均车 速、车流量以及道路占用率等，并且可以为每条车道得出此类交通数据。此外, -11 -Cetrac - TMS视频检测系统还能够得到与事故相关的 交通事故信息，例如摄像 机视野范围内停下来的车辆、阻塞状况或正在等候的车队长度等。Cetrac - TMS视频检测

18、系统还能够直接探测在摄像机焦距范围内的交通异常 状况，如交通拥挤、交通阻塞和交通事故等。本系统能保存异常状况发生前的 十二幅图象， 如图 2- 2 所示。每幅图象之间的时间间隔可由操作员通过交互式 用户接口界面设定。当Cetrac TMS视频检测系统检测到某个检测点有交通异常状况时，它将会发出报警信息。控制室的操作员获得报警信号后，可以将显示的视频输入信号 切换到该检测点的有关摄像机，以便核实和验证异常交通的状况。CeTrac TMS视频检测系统还提供一个的广域事故探测（WAID）模块供用户选 择。该模块采用人工智能的神经元网络技术探测摄像机焦距范围以外的交通事 故，并将问题报警给控制中心。广

19、域事故探测系统在探测率和控制误报警率上 均取得了满意的效果。它可达到 98以上的探测率和小于 1的误报警率。- # -03:1403:203:32.二爭 ：J r03:10F3Sr *03:121 .ruJIS0330护5I03:24图2- 2、交通事故发生前的路口图象线圈检测系统的功能线圈检测系统可以提供统计交通数据， 如车流总量、车速、车道占有率等数 据。线圈检测系统在天气变化时，也可以维持比较良好的运作。统计交通数据车流总量：在设定时间问隔内检测车辆数量；占有率：按时间百分率测量的车道占有率；车流率：每车道单位时间车辆数；车速：车辆的平均速度；服务水平(Level.of.service)

20、：由用户定义的平均速度和车流率阈值所确定；车辆密度车型识别车辆类型的自动识别是一个令人困惑的技术难题，全世界的科技人员苦苦 研究了多少年。众所周知，车辆底部构造的形状和车型具有密切的关系。研究表明：在一 定的条件下，车辆通过环形线圈检测区域时，环形线圈电感的变化图形和车辆 底部构造的形状密切相关。利用车辆检测卡高速采集的环形线圈电感变化的数据，运用独创的模式识 别方法，就能迅速地检测出车辆底部构造的形状，从而获得车辆的个性特征信 息，例如轮轴数量，底盘高度，轴距，车辆长度等等。不论车辆行驶速度如何变化，甚至长时间滞留在检测区域内，当车辆驶离 后的千分之几秒内就能准确地识别出车辆的类型乃至车辆的

21、具体型号，比如解 放CA141东风EQ140瑞典V0LV0-F1等等。车辆类型的名称、划分方法以及数量等，均可按照用户的需求进行度身定制。SQ200（交通信息采集器投入运行后，对未知的车型，经过一段时间自学后， 会自动添加到车型数据库中。速度测量长期以来，利用环形线圈车辆检测器进行速度测量一直沿用双线圈测量 法，原因是传统的车辆检测器仅能检测车辆的占有时间，不能检测车辆长度。SQ2000交通信息采集器根据一个线圈检知的车辆占有时间P和车辆长度L，按下示算式就能计算出车辆的行驶速度 V。V = L 3.6p-其中：V.速度，单位公里/小时;L.为车辆长度，单位米;P.车辆的占 有时间，单位秒，按

22、下式计算：其中：t.为每个线圈的采样时间，单位秒;n.为每块车辆检测卡上连接 的环形线圈数量；s.为采集到的样本数量。4交通流采集系统的特点4.1 Cetrac TMS视频检测系统的特征*基本特征：简易操作的界面适用于白天、晚上以及雨天等不同气候条件I/O卡或RS232端口接收交通信号控制方案信息网络卡或RS232端 口供上传交通数据及车辆图象*图象的输入输出与制式：接受四个CCIR或 RS-170摄像机输入每个摄像机可监测3至9个车道可输出VGA/PAL/NTS图象可存储路上车辆的图象电气及机械指标：电源：230VAC 12A, 50Hz尺寸：WHD (mm =42055父340- 15 -

23、重量：6.9Kg工作环境：工作温度：-10至50C相对湿度：0至95%自检装置：自动电源检测LED状态显示4.2线圈检测系统的特征*基本特征：适用于白天、晚上以及雨天等不同气候条件网络卡或RS232端 口供上传交通数据及车辆图象5检测性能指标5.1Cetrac TMS视频检测系统的性能指标视频检测系统的检测性能在很大程度上取决于视频图象的质量，而图象的质量又受气候条件的影响。但Cetrac - TMS视频检测系统在各种气候条件下仍能 提供令人满意的性能。下表是 Cetrac TMS2000在新加坡、台北、上海和苏州 等地实际应用或路口现场试验所得的检测精确度范围。表二、Cetrac TMS视频

24、检测系统在各种气候条件下性能照明和气候条件检测精确度白天、气候良好93% - 97%晚上、气候良好90% - 92%白天、下大雨90% - 92%晚上、下大雨89% - 92%白天、浓雾（肉眼可见）90% - 92%晚上、浓雾（肉眼可见）89% - 92%5.2线圈检测系统的性能指标保证车辆行驶到检测点位置时的行驶速度是设计时速或正常行驶速度 的20%以内。交通信号控制系统中绿信比、相位差优化要求保证车辆以在正常行驶 速度的20%以内的速度通过检测点位置后，到达停车线时的旅行时间 不少于7秒。保证进入车道或联线（link ）的所有车辆都被检测到，而其他非相关 车道或联线的车辆不被检测。在交通信号控制系统中通常要求检测流 量的有效性不小于90%，而车流量信息采集系统通常要求检测流量的 准确性不小于95%。流量98%，车速96%工作温度：-40 C +85 C相对湿度：095%数据输出：RS232/422/485, LAN MODEM-# -