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1、交 通 信 号 控 制 系 统 ( ATC) 设 计 方 案 x x xx 有 限 责 任 公 司 I 目录 一、 概述 1 (一) 系统简介 . 1 (二) 设计原则 . 2 (三) 系统设计依据及执行标准. 4 二、 总体设计方案 6 (一) 控制系统总体功能 . 6 (二) 通信系统总体结构 . 6 (三) 通信系统主要优势 . 8 三 详细设计方案 9 (一) 监测点设备 . 9 1 设备功能描述 . . 9 2 监测点设备组成、结构及特点. . 9 3 路面监测点设备抓拍的实际照片. 14 4 防雷保护及安全设计 . 14 5 详细设备说明 . 15 1 1. 概述 城市发展交通智能
2、信号灯, 减少道路拥堵, 最终达到智能化区域交通信号控 制系统。智能交通信号灯迎合实现绿色经济的时代潮流,为了解决这个问题,提 出智能交通信号灯及网络技术,会根据路口车辆多少,自动调节时间,可减少等 候时间在 75% 以上,从而大大节省了人们的出行时间,减少了路口的无效等候, 使出行更快捷。 在智能交通系统中, 以往的常规摄像机是对所有通过该地点的机动车辆的车 牌进行拍摄、记录与处理。 由于受到图像采集设备分辨率的制约,图片仅能反映 出车型、车身颜色、车牌号码等简单信息。公安执法部门对部分治安案件、交通 肇事案件的取证要求上, 希望能掌握更详细更清楚的资料, 如驾驶员的面貌特征、 车内驾驶室的
3、情况、清晰的车辆信息、货车的装载情况。采用高清晰摄像机做前 端采集,可以实现所抓拍的图像中用肉眼清楚地分辨:车辆的颜色、特征、车牌 的号码、车牌颜色、司乘人员的面部特征。 如此一来智能化同时也带来了网络数据流量的剧增,对网络通信的可靠传输 提出了更高的要求。工业以太网交换机在区域交通信号控制系统网络中稳定性、 高可靠性、高安全性成为关键中的关键。 1.1 系统简介 区域交通信号控制系统 (ATC) 智能化区域交通信号控制系统采用百万像素的数字化网络摄像机(1600 1200 CCD传感器) ,一台摄像机覆盖两条车道,准确抓拍正常行驶、压线行驶、 并行通过的车辆, 并自动识别车牌号码, 抓拍的车
4、辆图片可清晰地显示车辆特征 及前排司乘人员的面部特征。摄像机工作于外触发方式,通过视频分析、环形线 圈或者窄波雷达检测通过车辆,在抓拍车辆的同时可获取车辆的行驶速度。两条 车道共用一台高清数字摄像机的方式在保障系统性能的前提下,大大降低了系统 成本。 2 为增强系统的稳定性, 前端车辆检测设备、 摄像机系统及抓拍控制系统采用 嵌入式设备, 采用了后端识别的工作方式, 即摄像机抓拍到图片后通过系统网络 传输到后端服务器进行车牌号码识别。采用这种方式, 离服务器较近的监测点可 不放置工控机, 远离系统服务器的监测点可放置低配置、无风扇的嵌入式主机仅 用于图片数据的存储和转发。 后端识别方式大大减小
5、了监测点设备的工作量,降 低了前端设备的配置要求,提高了系统的稳定性。 在环境光适应方面,采用环境光线动态跟踪技术、局部亮度反馈闭环控制 技术。系统识别车牌号码的同时将分析车辆的局部亮度,依据局部亮度参数跟踪 光线变化并自动调节摄像机的曝光参数,使全天候都可拍摄到最清晰的图像。在 夜间补光方式上, 系统采用了大功率LED常量补关灯加电子闪光灯侧装的补光模 式,在保障系统性能需求的情况下,减少光污染及消除瞬间强闪光造成的安全隐 患。 各种先进技术的综合应用,保障了系统的高抓拍率、识别率,并使整个系统 具有低成本、环境适应强、可靠性高、工作稳定、维护方便的优势。 1.2 设计原则 系统建设应以需求
6、为导向,坚持“技术先进、可靠实用”的基本原则。具体 将遵循以下几个方面的原则: 1、先进性 系统核心采用当今国内、国际上最先进和成熟的高分辨率数字化网络摄像 机,稳定可靠的工业以太网络设备及嵌入式系统,使系统能够最大限度地适应今 后技术进步和业务发展变化的需要,在保证其先进性的前提下使系统具有较长的 生命周期。 2、可靠性 系统必须采用相对成熟的设备和技术,尽量减少系统的风险。 在设备选型和 系统方案的设计方面均应确保系统能长期稳定可靠地运行,尽最大限度地减少系 统故障的发生。 整个系统设备具有长期连续工作的能力和容错能力,在系统故障 3 或事故造成中断后, 具备迅速恢复的功能, 同时系统具有
7、一整套完成的系统管理 策略,可以保证系统的运行安全。 3、安全性、保密性 由于该系统的使用和维护主要依托专网,所以系统应具有保密措施, 具备良 好的防“病毒和黑客”攻击的能力。随着社会进步与科学技术的发展,各种高科 技手段的入侵和网络病毒的传播,严重地威胁到系统的正常运转,造成了许多不 必要的财力、物力上的损失。系统的建设要求具有较高地安全性,保密性,系统 应能保护和恢复文件信息、 数据信息。对于使用信息和操作人员进行严格的权限 管理。 4、整体性 由于系统是一个网络型的综合性职能车辆管理项目,因此与整体性有关的因 素就显得尤为重要,例如:设备安装位置是否合理、数据通讯的快捷、网络工作 的稳定
8、性、综合管理系统的管理软件是否高效、合理等。 这些都是在本系统设计 中所考虑到的因素。 5、开放性、兼容性 从发展和功能扩展方面考虑, 本系统必须是完全开放的系统。系统应具备良 好的可扩充性、 可移植性和兼容性, 系统设计方案充分利用现有的信息化建设成 果和路口资源, 并预留扩展接口。 工程设计与施工规范都应当结合与执行国家有 关部门的规定及国家工业标准。 6、结构合理性 建立层面清晰的结构,系统分为物理层、逻辑层、业务层等层次,各层次的 关系是以物理层资源为基础, 以面向支持业务层的合理逻辑层为保障,建立业务 流转清晰,资源调用清晰的业务层。 7、易维护性 为使系统能够长期可靠运行, 一旦系
9、统故障应能及时发现并快速排除,因此 在系统设计时需充分考虑维护的简单性、方便性。系统结构应清晰合理,符合常 4 规业务处理习惯。硬件应尽量采用接口简单、模块化的产品。软件界面友好、易 于操作。工作参数采用自动化配置方式,尽量避免复杂的系统配置文件。 8、节能、环保 在国家倡导建设节约型社会的背景下,系统应优先选用低功耗、 节能型产品。 系统由很多监测点联网组成,规模还将不断扩大。每个监测点都能遵循节能、环 保原则对降低能源消耗、减少温室气体排放有着重大作用和意义。 1.3 系统设计依据及执行标准 GA/T497-2004公路车辆智能监测记录系统通用技术条件 GA/T 8332009机动车号牌图
10、像自动识别技术规范 GA/T 8322009道路交通安全违法行为图像取证技术规范 JTJ 074-2003 公路交通安全设施设计技术规范 JT/T367-1997 公路照明技术条件 GB16796-1997 安全防范报警设备安全要求和试验方法 GA/T70-1994安全防范工程费用概预算编制方法 UDC681.3 中华人民共和国国家标准 GA38-92 中华人民共和国公共安全行业标准 GBJ232-90.92中国电气装置安装工程施工及验收规范 GBJ54-83 低压配电装置及线路设计规范 ELA-422、ELA-485电气指标标准 GBJ16 建筑电气设计技术规范 JGJ/T16-92民用建筑
11、电气设计规范 GA/T75-94安全防范工程程序与要求 GB50348-2004 安全防范工程技术规范 GA/T 367-2001安防视频监控系统技术要求 GB50198-94 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB4208-93 外壳防护等级( IP 代码) GB9969.1-1998工业产品使用说明书总则 GBJ79-85 工业企业通信接地设计规范 5 GB14050-1993 系统接地的型式及安全技术要求 GA/24.4 机动车登记信息代码第四部分:机动车辆类型代码 GA/24.7 机动车登记信息代码第七部分:机动车号牌种类代码 GA/36-1992 中华人民共和国机动车号牌 国家、行业
12、和公安部有关标准与规定 6 2总体设计方案 2.1 控制系统总体功能 1.实现交通流量的变化,实现信号指示灯的自动控制。 2.对机动车的超速违法行为进行监控。记录监测断面所有进出机动车的牌照 号码、数字图片以及通过时间、地点、行驶速度等相关信息; 3.提供监测断面的机动车流量等相关交通参数; 4.在车流量大的繁忙路口实现公交优先控制。 2.2 通信系统总体结构 系统采用三级组网方案,一级:指挥中心;二级:区域控制机房;三级:交 通路口监测点。如果没有区域控制机房,监测点数据可直接传回指挥中心。 网络通信布局: 二级之间通过千兆三层交换机构建,建议采用cisco 、H3C的千兆汇聚 型交换机。可
13、根据实际情况采用环形、星形、双星形拓扑结构。 二、三级之间采用千兆、 二层工业以太网交换机构建, 建议采用卡轨式、 支持网管、快速冗余倒换的现场层交换机。一般采用环形拓扑。 现场监测点的高清视频信号通过POE光纤收发器 / 交换机实现远程传输 及供电。 系统总体结构如下: 7 图 0-1 系统总体结构 详细说明: 1:区域交通信号控制网络传输设备选用千兆工业以太网交换机GOE210 安装于各区域路口信号机柜中并构建千兆冗余环网,启用Jiffy Ring瞬间 环网冗余协议,保障了网络通信的无扰动切换,网络自愈时间小于18ms 。千兆 工业以太网交换机构建环网的同时,利用主节点的GOE210 的上
14、联千兆光口与各 区域的三层以太网交换机通过光纤连接。 GOE210 的 VLAN 功能将信号控制、高清视频监控及综合环境监控等业务隔离, 并将 GOE210 的各业务接入端口(交换机端口)采取相应带宽限制设置;同时禁 8 用其他未接入业务的端口,为了防止误接入导致交换网络的中断等等安全问题。 2:高清视频传输和以太网远程供电采用OMATE1100P POE 工业以太网光纤 收发器。 一般情况下是东西南北四个路口各配置一台,控制机柜内采用多光口的工 业以太网交换机实现业务汇接。 3:提供于将路口的各方向集中传至现场工控机内作为本地存储,再将工控 机中的抓拍图片、视频录像和少部分的实时视频上传监控
15、中心。GOE210和 OMATE1100P 采用 IP40 防护等级设计,便于安装于路口机柜或机箱内,能适应如 强电磁干扰、尘土、高温、低温、潮湿、振动、静电等恶劣的工作环境。 2.3 通信系统主要优势 高安全: 提供完整的安全体系结构,覆盖了系统的各个层面,采用了包括 认证、授权、端口绑定、VLAN等系列的安全措施,确保网络的安全性。千兆工 业以太网交换机GOE210 和工业以太网收发器OMATE1100P 电源均为 AC220V ,无 需外接适配器, 避免了电源适配器故障所造成的网络通信异常。电源接口也做了 防水处理,配备有旋紧螺母。 高效率: 提供高品质 QoS保证,为不同的业务提供不同优先级服务,根据 优先级确定带宽, 保证了整个网络数据传送的高效率。以及对相应的业务端口设 置带宽限制。 高可靠性: 支持业内领先的 Jiffy Ring 瞬间环网冗余技术、高品质工业产 品、冗余电源设计、端到端可管理技术,满足了系统对于可靠性的要求。 易维护网络: 除提供方便的 Web方式访问外,还支持SNMP 、RMON 管理,方 便与第三方设备实现全网统一管理。
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