技术应用方案
非接触式交通量数据分析采集仪 (超声波、微波复合式车检器)
崔冬 135******** cuidong@https://www.doczj.com/doc/3d4915328.html, Ver.2010.05.03
此方案对超声波、微波车辆检测系统（交通流量）做了详细的介绍，包括技术发展 路线、设备构成、运转方式、通信接口、安调方法以及应用方案。可作为集团内部的培 训资料，也可提供给业主和相关专家。
一、 技术功能指标 设备名称： 非接触交通量数据分析采集仪 （超声波微波车检器）
设备别名：超声波微波车交通流量仪、交通信息采集记录仪 关键字：超声波，微波，交通流量，交通信息采集，车辆检测 应用类型：连续式、无人值守观测站、车辆检测器（VD） 检测类型：非接触式检测 检测技术：采用超声波与微波雷达复合式检测技术 计数精度：＞99% 测速精度：＞98% 分型精度：＞95%（8 种） 测速范围：0km/h～200km/h 分型数量：部颁 I 型标准（小货、中货、大货、特大货、小客、 大客、拖挂、集装箱） 安装方式：安装在情报板或分离立交上，无须另备立柱； 防护等级：IP67 传输方式：光纤传输(RS232)、RS422、3G/GPRS/CDMA
2/33
二、 系统特点 1、 国际先进的检测技术 超声波轮廓识别功能； 具备自学习功能，可生成车型特征库，无数量限制； 温漂自动校正技术； 采用专业微波测速雷达，测速精度达 95%-98%
a、 b、 c、 d、 2、
高可靠性设计，三年无故障运行 无人值守型，可常年连续、稳定的运转； 全封闭一体化防水设计， 达到 IP67 等级， 适应湿热气候； 极限温度适应能力（-55℃～+85℃） ； 电压适应范围宽，在-55℃～+85℃环境下电源电压可低 至 AC110v，为设备常年连续运转提供了最大保障；
a、 b、 c、 d、
e、 f、 g、 3、
各探头独立数据通道、 输入/输出全部隔离， 抗干扰性强； 关键单元有较大余量、冗余设计，故障率低； 无机械运转部件、无电位器设计，可靠性高；
具有良好的系统兼容性和扩展性 可选配后备电源（2h～200h） 可选配视频监控及视频录像组件（固态硬盘） ； 可选配 3G、GPRS、CDMA 数传终端，其中 3G 数传终端具 备远程视频监控功能。
a、 b、 c、
d、
服务器模式，可大幅降低维护成本；
3/33
三、 技术原理及产品优势 本产品是我公司的第 2 代超声波设备，它具有极高可靠性和测 速、计数精度。近两年在国内批量使用证实，本设备可常年保持稳定 工作状态，故障率极低。 一套成熟的产品并非一朝一夕就能设计出来。2003 年以前，交 通部并未要求交调仪器须有测速功能， 因此我公司的第一代超声波采 用单排检测方式（如图一） 。这种方法仅具有计数和分型功能。
C J C-I第 一 代 超 声 波 （无 测 速） C-
C C C 1
cuidong
S 3
2
图一
4/33
2004 年， 交通部实行新的 “黄金周” 交通量调查规划， 要求 2004 年以后安装的连续式观测站须具有测速功能。我公司积极响应，为第 一代超声波（CJC-I 型）进行了临时升级（如图二） ，每车道各增加 了一个超声波探头，此方案技术简单、略微改动即可实现，但有个致 命的缺陷 ——因超声波的空气传播特性，若要达到部颁 90%的测速 精度，前后两排（新-旧）探头的距离要拉开 20 米以上。由于实际安 装条件的限制，一般只能拉开 2-3 米，这导致单车测速误差过大， 无 法满足部颁标准。
C J C-I第 一 代 超 声 波 （有 测 速） C-
S
cuidong
图二
5/33
2005 年，作为业内资质最久的交调仪器供应商，我公司着手研 发全新第二代超声波检测系统。吸取了第一代（CJC-I）超声波的经 验，结合新的部颁标准，我们放弃了用纯超声波测速的方案，改用专 业的微波测速雷达进行复合式检测。 检测原理： （图三）
1 5m～3 0m
5m～1 0m
∠8°
±3°
∠1 5°
±3°
B
A
cuidong
图三 当车辆经过时，超声波（A 区域）可对车辆进行分型处理，微波 测速雷达（B 区域）进行准确测速，这种测速办法是目前测速精度最 高的方案。探头内部结构如下： （图四）
B
R B R A
A
图四
6/33
图四中 A 为超声波信号（RA 为返回的地面或车辆轮廓信号） 为 ，B 微波信号（RB 为车辆返回的速度相关信号） 每车道均有独立的微波测速雷达，因此具有极高的分离度，通常 在验收考核中， 测速精度、 分离度高于常用的手持式雷达测速枪。 （图 五）
B B B A C A C 1
cuidong
A 2
C 3
S
图五 图五为实际三车道安装示意图，C 区域为超声波从探头，作为防 止因车辆跨行造成漏检。 与第一代超声波相比， 第二代超声波不仅增加了专用微波测速雷 达，还改进了设备整体的防水等级，南方的室外环境对于电子设备而 言是比较严酷的，第二代超声波防护等级达到了 IP67，可在一米深 水中浸泡 24 小时而正常工作，温度适应范围达-55℃～+85℃，关键 器件采用军品等级，整机发热量极小，无须机械散热。
7/33
第二代超声波经过近几年大量的投入使用，设计和技术已成熟， 产品常年运转稳定可靠、精度不随使用年限大幅变化，测速、计数精 度极高，完全满足部颁标准。
使用现场
8/33
四、 系统设备组成
非接触交通流量数据分析采集仪（超声波）由探头、主机、服务 器三部分组成，设备工作时，探头连续采集路面信息，将信号传送到 主机进行预处理，初步判别后，再将相关数据上传至服务器，最后由 服务器完成数据分析、汇总、上报、发布、管理等功能。
本机可以实时统计断面车流量、车型、车速、车道占有率等数据。
通过上位机软件，可生成交通部要求的各类报表，如小时日报、 月报、季报、年报、1min、5min、15min、60min 等交通流量及平均 车速、占有率等报表。
本机属于无人值守型交通量调查设备，具备全天候工作能力，温 度适应范围 –55℃～+85℃； 工作湿度 0%～95%； 电压 AC150v～240v； 防护等级 IP67，满足国家 YD/T5098-2001 防雷规范要求。
9/33
1、
探头 探头分三部分，分别是：
a) 超声波主探头（图五 A 部 分） ：以每秒 10～50 次的频 率连续检测路面高度。当车 辆从探头下方（检测范围） 驶过后， 一个完整的车顶轮廓曲线即在主机中计算出来。
b) 超声波从探头（图五 C 部分） ：功能同超声波主探头，为 防止车辆在两车道中间跨道行驶出现漏检，特设此探头。 当一个车辆同时被两个探头检测到时， 由主机进行判别和 处理。
c) 微波测速探头（图五 B 部分） ：利用微波的多普勒效应， 实时检测 15～30 米外的车辆速度，其结果也将送交主机 进行判别。
10/33
2、
主机
主机的功能是收集所有探头的 原始数据，进行判别和预处理以后， 将结果通过光纤上传至服务器。
a、集线器单元：将来自各探头的数据通过八个线缆以接插件的形 式汇集在一起，具有 2000v 隔离保护、FIFO 缓存和驱动探头的 作用。集线器可接 2-4 个车道的探头。
b、主控单元：它具有识别车辆、检测速度、统计数据、驱动通讯 设备等功能。并具有一定的保护和自恢复机制。
c、电源：提供宽达 150v～240v 的电压适应范围。
d、交流电源防雷组：SPD3 防雷器件组，位于供电箱内。
e、 数据接口： 两路 RS232/422 隔离通信接口， 波特率 19200 19.2k） （
11/33
3、 可选组件 a、视频监控摄像机：CRE-2510（推荐） 、视频监控摄像机：CRE-2510 CRE-2510（推荐） 图像元件 总/有效像素 扫描格式 信号模式 清晰度 外壳 红外有效距离 红外感应方式 珈玛 镜头 光圈 信号处理 同步 场频 信噪比 视频输出 背光补偿 增益控制 白平衡 电子曝光 快门速度 1/3 英寸 sony 隔行彩色 CCD 582（H）×512（V） 2：1 隔行扫描 PAL 480TV 线 全金属防水外壳设计 80 米 红外灯开启时，自动移动滤光片 0.45 35mm 控制自动 数字信号处理 内/外同步（VS/VD/line look） 50HZ（VD） ≥48dB 复合视频 1Vp-p（75Ω） 自动 自动 自动 自动 1/50-1/100000
12/33
b、视频叠加、编码、存储组件 视频功能： 采用 H.264 视频
压缩算法，低网络带宽占用， 200Kbps 目标码率即可传输 CIF 分 辨率的实时图像， 并具有车型车速 信息叠加功能。双码流设计，远程 观看实时图像的同时前端可以高 清晰度录像。 传输功能： 1 路视频信号，可提供 25 帧/路/秒的独立硬件
压缩。支持变帧率、变码率设定。 存储功能： 分辨率： 网络功能： 0h～500h D1、HD1、CIF、QCIF。 支持 TCP/IP、ARP、HTTP、SMTP、RTP、DHCP 、
PPPOE 等传输协议，支持自动拨号。 动态域名解析：支持 DDNS 动态域名解析。 PTZ 控制： 支持云台、解码器、电动镜头控制；RS-485 接口支 持双向透明通道连接，客户端可以通过透明通道控制串行设备。 报警功能： 报警输入信号、图像丢失、移动侦测报警、图像
遮挡、报警联动输出、网络联动输出等报警功能。 管理软件： 管理平台： 频监控系统。 内置管理 100 路图像精装版管理软件。 支持 KE2008 管理平台软件，可用于组建大型视
13/33
c、3G、GPRS、CDMA 无线数传终端 3G、GPRS、 产品外壳具有足够的机械强度和刚度， 标准工业 DIN 导轨式安装，适用于工业机柜安 装； SIM 卡采用翻盖式卡座，提供拆卸保护； 供电采用 9~48VDC 宽电压输入，连接头 采用电源端子，具有防反接及防过流保护； 支持工业现场总线协议 MODBUS 等； 通过电力科学研究院的 EMC 检测及安全 认证； 采用高性能 ARM9 平台，快速接入 GPRS 网络； 采用软硬件看门狗及多级链路检测机制，具备故障自动检测、 自动恢复能力，保证设备稳定可靠运行； 远程和本地升级固件程序，且采用冗余备份的升级机制； 支持 WEB、TELNET、SSH 等多种配置方式，且支持串口控制 台。串口控制台接口采用 RJ45 接口，符合 IEC 1000-4-2 标准的 要求； 具备无线网络信号指示灯，分三级显示现场信号强度； 支持 DTU 功能，赋予串口设备无线传输能力。
14/33
五、 数据传输（光纤方式） 非接触交通量数据分析采集仪（超声波）具备 RS232 或光电 隔离的 RS422 通信接口，最简化连接如下： （图六）
图六 在高速公路中，一般采用较可靠的光纤传输，物理连接至少是 （图七）这样的。虽略显复杂，但可理解成与（图六）是一样的。
图七
15/33
六、 数据服务器及功能（服务器模式） 数据服务器实时接收来自各站点主机传来的计数、车速数据， 并 根据超声波扫描图像进行车型分类。 服务器可定时向任何指定的管理 部门报送数据，同时本机也相应存储。数据存储时间长达２０年。 服务器的另一个作用是数据发布，管辖内各站点运转情况，都能 在各管理终端上实时显示。
数据服务器配备以下软件： １、 超声波分型服务器：识别来自下位机主机发来的车辆轮 廓数据，并进行数据统计和记录。 ２、 实时数据上报系统：将数据实时上报到上级管理部门信 息系统中，其上报的内容及结果会以日志的方式记录下 来，以备维护和调试。 ３、 ４、 调试工具：用于设备和网络调试的各种工具。 管理终端(电脑)：管理终端可查询管辖内所有站点的数 据，具有权限控制功能。 ５、 视频监控功能（可选） ：实时显示现场情况，一车一显， 并可在服务器端加强学习车型，使设备的分型精度进一 步提高。 ６、 视频录像功能（可选） ：能重新调出盘内的路面录像。
16/33
服务器配置： 处理器: PowerEdge(TM) 2900, 英特尔(R) 至强(R) 四核处理器 E5405, 2x6MB 缓存 2 CPU 机箱选项: 塔式机箱带滚轮 操作系统: 不含操作系统 显示器: 内存: 戴尔(TM) E178FP 17" 平板液晶显示器 4GB (2x2048), DDR-2 667MHz ECC 2R 全缓冲内存 300GB 3.5 英寸 15K RPM SAS 硬盘
硬盘(SATA/SAS):
工厂配置: C1: No RAID, 集成 SAS 6i SAS / PERC 集成卡: SAS 6IR, 集成控制卡 光驱: 键盘: 鼠标: 48x SATA CDRW/DVD 光驱 戴尔(TM)USB 接口 104 键标准键盘(简体中文) 戴尔(TM) 光电 USB 接口黑色鼠标 (2 键滚轮)
显示器电源线: 连接墙壁的电源数据线，中国用 戴尔服务: 硬件支持:3 年 (5x12) 4 小时上门服务 本系统已包含的项目: 集成双 Broadcom 千兆网卡,支持 TOE 功能 集成 ATI ES1000 带 16MB 显存 主板, 用于 PowerEdge(TM) 2900, 中国 TCP/IP Offload Engine (TOE) NIC 硬件密钥 (标准包） 非冗余电源(930W) 戴尔(TM) OpenManage(TM) 软件包 用于 PowerEdge(TM) 2900
17/33
七、 服务器配套软件
数据中心服务器 接收来自各终端的连 接
A 要 求 光 纤 （推 荐） 、A D S L 方 式 接 入 公 网 ，有 固 定II P
网络连接管理
数 据 服 务 部 件1
数 据 平 台1 1 流 量 数 据 库1
2 数 据 服 务 部 件2
2 数 据 平 台2 2 流 量 数 据 库2
3 数 据 服 务 部 件3
3 数 据 平 台3 3 流 量 数 据 库3
4 数 据 服 务 部 件4
4 数 据 平 台4 4 流 量 数 据 库4 根据请求指令动态建立连接
n 数 据 服 务 部 件n
n 数 据 平 台n 流 量 数 据 库n
站点信息库
权限信息库
18/33
八、 数字硬盘录像机 基于 Windows 操作系统，采 用 H.264 视频压缩技术，采用 VC 实现系统功能的多进程模式自主 开发整个系统； 对软件采用一定的加密算法，实现了软件授权使用机制，在一定程 度上起到防伪作用； 通过对磁盘的研究分析，自主研发了系统对磁盘容量大小的自动控 制，以此实现了 7×24 小时的循环录像，无需人工干预； 利用第三方工具集成监控内容的刻录备份功能； 检索过程中利用多进程机制实现多画面回放、快进、回退等操作； 利用硬件的视频侦测功能，可对移动物体进行侦测录像，大大减少 存储空间； 利用 TCP/IP 协议实现了网络模式下的多画面二级监控、录像。
19/33
省、市局服务器机房
办公室1
检测站点1
WEB信息发布 光纤 流量数据
九、 网络拓扑结构
S/C D M A 3G/G P R
公网 Internet 公网光纤接入 WEB服务器
数据
管理终端 办公室2
管理终端
像 频图 3G视
P /G 3G
D /C RS
MA
检测站点2
专用光纤
专用光纤
检测站点n
专用光纤
光端机
专用光纤
20/33
流量 数据
数据库服务器 管理终端
视频图像
管理终端 办公室3
检测站点3 专用光纤接入
光端机
数字硬盘录像机
cuidong
管理终端
管理终端
局内骨干网络