基于微波檢測和LED屏的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)

陳啟明

(大連市城市交通設(shè)計研究院　大連　116033)

基于微波檢測和LED屏的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)

陳啟明

(大連市城市交通設(shè)計研究院大連116033)

摘要在城市交通管理控制中，交通誘導(dǎo)系統(tǒng)對城市交通的疏導(dǎo)起到重要的作用。交通信息采集和信息發(fā)布是城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。信息的采集和發(fā)布有多種方式，采用微波檢測器對交通流等信息進行采集，安裝方便、使用靈活、系統(tǒng)可靠性高。LED誘導(dǎo)屏是交通信息發(fā)布的主要方式，能夠?qū)煌ㄜ嚵鬟M行有效的疏導(dǎo)。文中介紹了大連市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用，及對交通狀況改善的有效性。

關(guān)鍵詞交通誘導(dǎo)微波檢測LED屏信息采集

近些年來，城市化進程不斷加快，城市規(guī)模擴大，人口快速增長。這些導(dǎo)致城市機動車數(shù)量不斷攀升。城市道路擁堵，交通不暢已經(jīng)成為一個社會嚴重關(guān)注的問題。交通誘導(dǎo)是城市智能化交通管理的一個方面。交通誘導(dǎo)系統(tǒng)可以對人們的出行進行指引，使出行者能夠采取方便、快捷的路線和方式到達目的地。同時誘導(dǎo)系統(tǒng)能夠?qū)嚵鬟M行疏導(dǎo)，提高道路的使用效率，緩解交通壓力，提高道路通行能力。智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)由信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和信息發(fā)布4部分組成。

1信息采集系統(tǒng)工作原理及組成

建立交通誘導(dǎo)系統(tǒng)，首先要進行的是道路交通信息和參數(shù)的采集。路況信息采集的及時和準(zhǔn)確性是保證交通誘導(dǎo)系統(tǒng)有效運轉(zhuǎn)的前提條件。采集的信息包括車的流量、車速、車道的占用率等。路況信息應(yīng)該通過多種途徑獲取[1]。微波檢測器、交通路口的地埋檢測線圈、電子警察系統(tǒng)、關(guān)鍵路段的卡口系統(tǒng)、高清監(jiān)控、高點抓拍攝像機等獲取的數(shù)據(jù)都可以作為交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的信息輸入。人工獲取的路段施工、突發(fā)事件、氣象等信息也可以作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。這樣采集的信息能夠比較全面地反映道路交通狀況，保障路況信息采集的完整和精確。每種檢測技術(shù)都有自己的優(yōu)點和缺點。

微波檢測器是利用雷達線性調(diào)頻技術(shù)原理進行檢測。雷達在一個周期內(nèi)向路面發(fā)射一種頻率隨時間線性增加的連續(xù)微波，接收器連續(xù)地接收來自該方向的回波。通過對來往車輛反射的回波信號頻率進行計算處理分析，可以獲得車道內(nèi)車的流量、速度、車道占有率和車型等交通流基本信息。

微波檢測具有多道性、全天候、可靠性、安裝靈活方便等特點。由于微波探測器是采用雷達進行檢測的非接觸式探測器，所以它可以在雨、雪、大霧、風(fēng)沙等惡劣天氣情況下工作。在通信中斷時，檢測數(shù)據(jù)可以暫存于設(shè)備的存儲單元。一套微波檢測器可以探測多達12 條車道的每一條車道上的車道占用率、流量和平均速度等信息，其檢測精度準(zhǔn)確率達98%，車道探測分辨率為0.3 m，時間分辨率為10 ms。微波安裝示意圖見圖1。

圖1　微波安裝示意圖

微波檢測器主要包括微波檢測探頭和檢測器控制箱。微波檢測探頭安裝方式分為正向安裝和側(cè)向安裝。正向安裝每臺設(shè)備只能檢測1條車道，而且設(shè)備需要安裝在懸臂或門架上。一般情況采用側(cè)向安裝，這種安裝方式簡單方便，不影響交通。根據(jù)車道的寬度和設(shè)備桿后置的距離選擇設(shè)備桿的高度。微波探頭安裝在立柱桿頂部。這樣可以確保探頭更好地接收車輛側(cè)面反射的信號。

微波探頭通過機帶電纜與檢測器控制箱連接。檢測控制箱內(nèi)安裝有斷路器、電涌保護器、UPS、12 V蓄電池、通信接口等。外部電源可以引自附近的路燈桿，通過蓄電池可以保證24 h為內(nèi)部設(shè)備供電。

微波檢測器完成數(shù)據(jù)采集和本地數(shù)據(jù)處理后，數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232(或RS422，RS485)接口連接無線傳輸模塊，無線傳輸模塊通過GMS基站和移動信息服務(wù)中心將數(shù)據(jù)傳送到中心控制室。也可以通過有線的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。通信接口連接數(shù)據(jù)光端機，數(shù)據(jù)通過光纜連接到控制中心?？刂浦行呐渲?臺計算機來接收數(shù)據(jù)。該計算機配有固定的IP地址。現(xiàn)場設(shè)備采集終端的傳輸模塊配置成相同的IP地址。這樣可以實現(xiàn)1臺計算機對多臺微波檢測器進行監(jiān)控管理。

2交通誘導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中心構(gòu)成

現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過交通專用光纖傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心是通過多臺數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通信接收服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)信息。交通誘導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中心硬件構(gòu)架見圖2。

圖2　交通誘導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中心構(gòu)架圖

SCOOT數(shù)據(jù)采集服務(wù)器主要接收信號燈管理系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)。安裝有信號燈的路口普遍安裝有SCOOT線圈檢測車流。GPS數(shù)據(jù)通信和接收服務(wù)器負責(zé)接收通過無線3G網(wǎng)傳來的微波檢測器和電子警察系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。視頻存儲服務(wù)器接收高清視頻監(jiān)控和卡口系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)采集管理單元將這些數(shù)據(jù)匯聚到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行分析處理。數(shù)據(jù)可以上傳至公安網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。誘導(dǎo)計算處理單元對接收的信息進行整合、分析處理，對交通狀態(tài)進行評估。采集的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)設(shè)定的交通車流量和車速指標(biāo)閾值進行比對，產(chǎn)生比對結(jié)果。最終得出城市主干路網(wǎng)的交通狀況評價結(jié)果——暢通、緩行、擁堵，即該路口不同方向、不同路段道路交通誘導(dǎo)信息。誘導(dǎo)信息處理單元還對一些突發(fā)事件，如交通事故、特殊車輛通行等信息進行響應(yīng)[2]，優(yōu)先傳遞到信息發(fā)布單元。誘導(dǎo)信息發(fā)布控制單元將誘導(dǎo)信息即時發(fā)布。用戶端還可以在GIS平臺通過數(shù)據(jù)庫應(yīng)用分析軟件對數(shù)據(jù)進行分析和管理，形成道路交通流量、車道占有率等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以用于查詢，生成報表和繪制曲線，為交通管理者提供疏導(dǎo)交通的依據(jù)。

3誘導(dǎo)屏信息發(fā)布系統(tǒng)性能和功能介紹

誘導(dǎo)信息可以通過公共交通信息服務(wù)平臺自動或經(jīng)過人工確認后發(fā)布。LED誘導(dǎo)屏是一種把道路交通狀況及時傳遞給出行者的重要方式。誘導(dǎo)屏主要安裝在城市主干道路的重要交叉口、分流點前，這樣可以對行駛車輛進行疏導(dǎo)和分流。LED誘導(dǎo)屏前端設(shè)備包括可變情報顯示板和設(shè)備控制箱。顯示板屏體為可拆裝式模塊化結(jié)構(gòu)，由6塊小屏組成，外形尺寸為3.8 m×2.3 m，安裝于金屬桿上。全屏采用全點陣式紅綠雙基色模組，顯示屏基底為黑色，顯示顏色為紅色、綠色及混合色黃色[3]。點陣模塊為8×16點陣。8.8 m2點陣顯示屏整屏分辨率(高×寬)為144×240(像素)。由于顯示屏安裝于室外，所以顯示單元具有防水、防塵、防腐蝕、防電磁干擾、防雷擊等功能，防護等級符合 GB4208-93中IP65標(biāo)準(zhǔn)[4]。屏體內(nèi)環(huán)境應(yīng)具有防塵和散熱裝置。

可變情報顯示板可存儲上端控制計算機下傳的信息不少于100條，按節(jié)目單形式輪流顯示。信息顯示為點陣，傳輸數(shù)據(jù)為壓縮位圖格式。顯示板根據(jù)指令，調(diào)用存儲的任一條信息在屏體上顯示，也可以通過計算機對信息庫進行修改和更新。顯示板控制器留有RS232，RS485和以太網(wǎng)RJ45接口。通過接口，利用便攜式計算機現(xiàn)場對設(shè)備進行測試及維修。設(shè)備控制箱內(nèi)安裝有光交換機和數(shù)據(jù)收發(fā)器。設(shè)備箱為顯示屏供電，同時通過網(wǎng)線與其進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)收發(fā)器通過光纖與控制中心進行通信。控制箱具有漏電、短路、防雷等保護。誘導(dǎo)屏接收控制中心發(fā)送的顯示指令，同時給出回應(yīng)信號，確認發(fā)出信息是否顯示成功和自身的工作狀態(tài)。誘導(dǎo)屏還裝有室外型光敏開關(guān)，可以自動根據(jù)環(huán)境亮度進行32級調(diào)光。除了通過LED誘導(dǎo)屏了解路況信息，人們還可以通過手機終端、車載導(dǎo)航和交通廣播等途徑獲取信息。信息發(fā)布系統(tǒng)負責(zé)將生成的路況信息通過LED誘導(dǎo)屏、手機、廣播等途徑發(fā)給出行者[5]。

4誘導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用

近幾年來，大連市在城市的高速路、高架橋、車流集中的主干路等不適宜地埋線圈的路段設(shè)置了幾百套微波檢測裝置，作為車流檢測的數(shù)據(jù)來源。微波檢測器對這些路段的車速、車流量等信息進行全天候?qū)崟r采集。這些信息匯集到數(shù)據(jù)處理中心進行數(shù)據(jù)處理和分析，生成交通是否暢通的信息。同時大連市又在主要道路分流節(jié)點的前方路段安置了數(shù)十套LED交通信息誘導(dǎo)屏。LED顯示屏作為誘導(dǎo)信息發(fā)布終端，通過專用光纖實時接收道路交通動態(tài)狀況和交通管理部門發(fā)布的信息，及時顯示能夠誘導(dǎo)交通的信息。LED誘導(dǎo)屏顯示分流節(jié)點附近幾條路街的電子地圖和文字提示。顯示屏用不同顏色區(qū)分前方各條道路的交通狀況，紅色表示道路車輛飽和，黃色表示道路車輛緩行，綠色表示道路暢通。同時LED屏切換顯示文字，提示某路段施工和封閉。駕駛員可通過交通誘導(dǎo)屏非常直觀、有效地獲得前方路況信息。引導(dǎo)車流提前合理選擇行駛路線。避免了當(dāng)某一路段道路交通不暢時，后續(xù)車輛持續(xù)跟進、進而造成該路段交通癱瘓。交通誘導(dǎo)系統(tǒng)實施以來，對大連地區(qū)的交通車輛進行引導(dǎo)，合理地控制和均衡交通流分布。在早晚出行高峰時段，誘導(dǎo)系統(tǒng)與公交專用道管控等智能交通設(shè)施相結(jié)合，對車輛進行疏導(dǎo)，有效地緩解了道路交通壓力，改善了交通狀況。

5結(jié)語

城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是集信息采集、通信、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘與處理分析、信息發(fā)布技術(shù)于一體的綜合運用系統(tǒng)，在城市交通管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。今后應(yīng)該提高交通信息交互和資源共享的能力，通過數(shù)據(jù)發(fā)掘、模型建立和算法優(yōu)化，對路況信息進行預(yù)測，提高交通狀況自動生成和發(fā)布的能力，為出行者提供最佳出行路線，讓人們出行更加便捷、安全。

參考文獻

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[3]林惠松.交通誘導(dǎo)信息室外顯示系統(tǒng)的設(shè)計[J].福建電腦,2006(6):171-172.

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[5]周超雄,孫巧燕.城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)信息處理技術(shù)研究[J].公路交通科技,2003(6):28-30.

Traffic Guidance System Based on Microwave Detection and the LED Screen

ChenQiming

(Dalian city traffic design and Research Institute, Dalian 116033, China)

Abstract：Traffic guidance system plays an important role in urban traffic management control. The traffic information collection and information dissemination are the city traffic guidance system of key technologies. The information collection and information dissemination have many ways. The microwave detector is used to collect the information of traffic flow, easy installation, flexible and high reliability. LED induced screen is the main way of traffic information dissemination, which can effectively guide the traffic flow. The paper introduces the application of the traffic guidance system in Dalian and the effectiveness of the improvement of traffic conditions.

Key words:traffic guidance; microwave detection; LED screen; information collection

收稿日期：2015-09-14

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.042