基于GPRS的高速公路智能收費系統(tǒng)設(shè)計

高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用專業(yè)軟件工程研究生任真指導(dǎo)老師所在學(xué)院天津高校軟件學(xué)院2011年11月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的探討工作和取得的探討成果，除了文中特殊加以標注和致謝之外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的探討成果，也不包含為獲得天津高?；蚱渌袒瘷C構(gòu)的學(xué)位或證書而運用過的材料。與我一同工作的同志對本探討所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：任真簽字日期：2011年11月13日學(xué)位論文版權(quán)運用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津高校有關(guān)保留、運用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津高?？梢詫W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采納影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：任真導(dǎo)師簽名：簽字日期：2011年月日簽字日期：2011年月日中文摘要：以AT89S8252為核心，結(jié)合nRF2401和GR47設(shè)計一套高速馬路智能收費系統(tǒng)。采納無線通信方式，實現(xiàn)車輛與收費站之間收費的無人化操作；收費信息借助GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)銀行，再進行相應(yīng)的代收費。GPRS模塊和GPRS網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，增加系統(tǒng)的牢靠性、收費的便捷性，降低成本。系統(tǒng)給智能收費系統(tǒng)的實現(xiàn)供應(yīng)新方案，具有良好的市場前景。

英文摘要：ItdesignsasetofintelligenttollingsystemforexpresswaywhichusesAT89S8252ascorecombiningnRF2401andGR47.Unmannedoperationisrealizedbetweenautomobileandtollingstationbywirelesscommunication.ThetolliscompletedaccordingtollinginformationwhichwastransmittedtoNetBankbytheexistingGPRSnetwork.Itenhancesreliabilityandconvenienceofsystem,bytheapplicationofGPRSmoduleandGPRSnetwork.Atthesametime,thecostofsystemisreduced.Systemprovidesanewschemeforth...目錄：第一章緒論1.1高速馬路發(fā)呈現(xiàn)狀1.2高速馬路收費系統(tǒng)發(fā)呈現(xiàn)狀1.3高速馬路收費系統(tǒng)的發(fā)展前景1.4課題的提出背景1.5論文的組織結(jié)構(gòu)其次章系統(tǒng)設(shè)計2.1系統(tǒng)框圖和原理2.2系統(tǒng)硬件

2.2．1微處理器模塊

2.2．2無線模塊

2.2．3液晶顯示模塊2.2．4GPRS模塊2.3系統(tǒng)軟件

第三章結(jié)束語參考文獻致謝第一章高速馬路發(fā)呈現(xiàn)狀

1.1我國高速馬路發(fā)呈現(xiàn)狀

1988年我國第一條高速馬路上海至嘉定高速馬路的建成通車，實現(xiàn)了我國大陸高速馬路零的突破之后，我國的高速馬路建設(shè)步入了加速發(fā)展的快車道。2008年，總規(guī)模3.5萬公里的“五縱七橫”國道主干線系統(tǒng)全面建成，標記著我國高速馬路網(wǎng)骨架的基本形成。到2010年底，全國高速馬路由“十五”期末的4.1萬公里發(fā)展到7.4萬公里，新增3.3萬公里。整個“十一五”階段，全社會高速馬路建設(shè)累計投資達2萬億元，是我國馬路交通發(fā)展速度最快、發(fā)展質(zhì)量最好、服務(wù)水平提升最為顯著的時期。

從總量上看，我國高速馬路已經(jīng)得到了飛躍式發(fā)展，基本能夠滿意經(jīng)濟和生活的需求；從面積密度來看，東部等發(fā)達地區(qū)并不亞于美國等發(fā)達國家，甚至還超過了發(fā)達國家水平。

目前我國各地區(qū)高速馬路建設(shè)狀況同其經(jīng)濟發(fā)達狀況大體保持一樣。經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，高速馬路面積密度比較大；經(jīng)濟較落后的地區(qū)，高速馬路面積密度也相對滯后。這一局面的形成主要同我國之前推行的優(yōu)先發(fā)展發(fā)達地區(qū)交通基礎(chǔ)建設(shè)的戰(zhàn)略規(guī)劃有很大關(guān)系。從我國高速馬路規(guī)劃布局狀況來看，高速馬路發(fā)展將參考經(jīng)濟發(fā)展狀況的同時，兼顧區(qū)域間的均衡化發(fā)展。這將有助于減小和改善東西部地區(qū)高速馬路建設(shè)的巨大差距和區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

“十二五”期間我國交通運輸仍處于大建設(shè)、大發(fā)展的關(guān)鍵時期。2011年5月26日，交通運輸部正式發(fā)布了《交通運輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》。到“十二五”末，我國國家高速馬路網(wǎng)將基本建成，高速馬路總里程達到10.8萬公里，屆時將覆蓋90%以上的20萬以上城鎮(zhèn)人口城市。

1.2陜西高速馬路發(fā)呈現(xiàn)狀“十一五”以來，陜西省交通運輸系統(tǒng)以建設(shè)西部強省、富有三秦百姓為目標，實現(xiàn)了全行業(yè)超常規(guī)、跨越式、大規(guī)模發(fā)展。截止2010年底，全省馬路總里程達到14.7萬公里，路網(wǎng)密度71.7公里/百平方公里。特殊是建成秦嶺終南山馬路特長隧道、西漢高速馬路、機場專用高速馬路等一批在國內(nèi)外具有重大影響力的項目，充分呈現(xiàn)了陜西交通發(fā)展新形象。同時，陜西省還在全國領(lǐng)先簽訂部省共建協(xié)議，制定“群眾打底子、政府鋪面子”等系列惠民政策，掀起交通運輸行業(yè)建設(shè)的新高潮?！笆濉标兾鲗⒔⒏尤妗⒏咝У慕煌ㄟ\輸運行監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，進一步提升交通運輸信息資源的深度開發(fā)與綜合利用水平，通運輸系統(tǒng)全網(wǎng)聯(lián)動、協(xié)同應(yīng)用程度進一步提高，在保障暢通運行方面取得顯著實效，在提升運行效率、服務(wù)公眾出行方面取得明顯突破，在規(guī)范市場秩序、強化平安應(yīng)急、服務(wù)決策支持方面全面提升，在推動綜合運輸體系建設(shè)、發(fā)呈現(xiàn)代物流、實現(xiàn)低碳綠色交通方面取得重大進展，為現(xiàn)代交通運輸業(yè)發(fā)展供應(yīng)堅毅支撐與保障，是“十二五”馬路水路交通運輸信息化發(fā)展總體目標。陜西省位于中國的空間地理中心，周邊與七省相接，是我國連通東西、貫穿南北的重要交通樞紐，目前擁有高速馬路3400公里，已經(jīng)形成了省域范圍的高速馬路網(wǎng)?！笆濉睍r期，陜西省交通運輸系統(tǒng)將緊扣“科學(xué)發(fā)展、富民強省”主題，以打造全國交通樞紐和西部交通強省為目標，以“構(gòu)建大交通、完善大路網(wǎng)、強化大樞紐、發(fā)展大物流”為方向，接著加快馬路建設(shè)，大力加強道路運輸，主要實施高速馬路網(wǎng)化、干線馬路升等、農(nóng)村馬路惠民、運輸服務(wù)強化、應(yīng)急保障提升等五項工程，力爭到2015年基本實現(xiàn)縣縣通高速馬路，全面實現(xiàn)縣縣通二級以上馬路，路網(wǎng)總規(guī)模提高到16萬公里，路網(wǎng)密度增加78公里/百平方公里。其次章高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)高速馬路監(jiān)控內(nèi)容主要包括高速馬路、收費站兩個部分。監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用部門包括高速馬路管理處、分公司、省交通廳等各個領(lǐng)域。2.1高速馬路路遠地偏，如何組建平安牢靠的監(jiān)控系統(tǒng)？

高速馬路都修建在城市與城市之間，空間跨度大，室外環(huán)境惡劣，維護成本高。在設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)的時候應(yīng)當選用技術(shù)成熟，工作穩(wěn)定的設(shè)備。應(yīng)采納光端機加硬盤錄像機的實現(xiàn)模式。在高速馬路的延長線上，鋪設(shè)光纖，傳輸視頻和反向限制信號。光纖的傳輸距離遠，信號衰減小，價格又便宜，適合于遠距離傳輸。一旦鋪設(shè)完成，可常年運用，可有效降低維護成本。在前端采納高速球云臺對來往車輛進行監(jiān)控，球云臺內(nèi)置溫控調(diào)整系統(tǒng)，可以在更大的溫度范圍內(nèi)正常工作。而在監(jiān)控中心可以通過接收光端機將視頻信號還原出來輸入給硬盤錄像機，這套系統(tǒng)均采納成熟牢靠的設(shè)備實現(xiàn)。

2.2收費站位置分散，如何實現(xiàn)集中的監(jiān)控管理？

作為高速馬路的末端收費站的監(jiān)控，在設(shè)計上和高速馬路則迥然不同。它的位置相當分散，如何將這么多分散在各地區(qū)的收費站集中起來監(jiān)控是個難題。高速馬路專用監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計利用各個收費站的網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)分布式的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。目前每個收費站都有2M的專線接入，用于馬路計費信息管理等。系統(tǒng)設(shè)計在每個收費站安裝一臺網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，干脆將網(wǎng)絡(luò)信號接入即可。在監(jiān)控中心安裝一臺綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)收費站的統(tǒng)一集中式監(jiān)控。

2.3如何解決眾多用戶對大量設(shè)備的管理問題？

在這樣一個大型的監(jiān)控系統(tǒng)中，管理機構(gòu)和管理人員眾多，同時監(jiān)控資源也特別豐富，如何讓每一個用戶都可以恰當?shù)墓芾砻恳粋€監(jiān)控設(shè)備，對于一套系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。天地偉業(yè)高速馬路專用監(jiān)控系統(tǒng)采納了分組的概念，將眾多用戶分成了用戶組，將眾多設(shè)備分成了設(shè)備組。這樣一個大的系統(tǒng)就被分解成了若干個小的系統(tǒng)。同時對用戶組和設(shè)備組之間作權(quán)限的映射管理。包括視頻閱讀的權(quán)限、限制的權(quán)限、管理的權(quán)限等等。在設(shè)置權(quán)限的時候?qū)嵭姓l管理誰負責的原則，并對同樣具有管理的人設(shè)置權(quán)限的級別，這樣就可以保證不會出現(xiàn)沒人管理或交叉管理的問題。

2.4如何快速定位事故，做到快速出警？

高速馬路系統(tǒng)中地理位置分布廣泛，事故發(fā)生具有不確定性。收費站地處城市郊區(qū)，搶劫、沖關(guān)事務(wù)也時有發(fā)生，如何快速定位事故，快速出警。系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計電子地圖雙屏顯示功能，同時顯示現(xiàn)場實時的視頻和電子地圖畫面，并可以在地圖上用不同的顏色區(qū)分出當前的設(shè)備狀態(tài)。當有報警的時候，可以自動地將報警點所在的視頻切換到主顯示區(qū)。主機收到報警信號后，可以用不同語音提示當前的報警狀態(tài)，也可以自動地給責任人發(fā)送報警短信。

2.5系統(tǒng)如何依據(jù)多級結(jié)構(gòu)進行設(shè)計？省、市、地區(qū)多級，適合于組建大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。同時各個子系統(tǒng)又可以獨立運行，不依靠于其他部分。在高速馬路部分采納數(shù)字化監(jiān)控模式，通過光纖將視頻信號匯合到高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)主機。在收費站部分采納網(wǎng)絡(luò)化傳輸模式，通過原有的網(wǎng)絡(luò)資源，匯合到綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)主機，實現(xiàn)統(tǒng)一管理。同時上級機構(gòu)也可以利用交通專網(wǎng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，組建多級監(jiān)控系統(tǒng)。

第三章陜西高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)省內(nèi)交通運輸行業(yè)的蓬勃發(fā)展以及高速路網(wǎng)的建設(shè)不斷加快，行業(yè)面臨的監(jiān)管局面也更加困難和艱難，須要借助信息化手段加以推動。為提高高速馬路的服務(wù)與管理水平，服務(wù)于社會經(jīng)濟發(fā)展，陜西省交通廳啟動了“陜西高速馬路網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)（一期工程）”項目，該項目于2010年7月建成并投入試運營，覆蓋了以西安為中心共878公里的高速馬路，在2011年春運和第41屆世界園藝博覽會期間發(fā)揮了重要的交通保暢作用，取得了良好的管理效果。系統(tǒng)采納SuperMapGIS平臺作為業(yè)務(wù)應(yīng)用的基本支撐，具有五個主要特點：3.1設(shè)備驅(qū)動庫，支持各類設(shè)備、各型設(shè)備的動態(tài)擴充系統(tǒng)兼容十余個主流廠家的H.264編解碼器設(shè)備（如北京蛙視、海康威視、數(shù)碼視訊、亞邦偉業(yè)、中興智能、AB、武漢微創(chuàng)、金三立、浙江大華、華三等），兼容主流的光平臺及視頻矩陣限制功能（如杭州中威、北京蛙視、英飛拓、AB等），兼容主流云臺限制協(xié)議（Pelco-D/Pelco-P/YAAN/SAMSUNG等）。系統(tǒng)兼容同鑫、同洲、優(yōu)創(chuàng)、三思、元亨等多個廠家的情報板，兼容Advantech、中控、SmartSensor等主流車輛檢測器設(shè)備。如下為在地圖上顯示全部路段上車檢器、情報板和攝像機等設(shè)備的界面，點擊攝像機圖標可以干脆查看視頻圖像：3.2兼顧具體與抽象、局部與整體、微觀與宏觀的大跨度信息匯合系統(tǒng)將全省全部路段的設(shè)備配置信息以及設(shè)備采集到信息匯合到一起，可以展示原始采集數(shù)據(jù)以及經(jīng)過加工后得到的數(shù)據(jù)，為管理人員供應(yīng)從局部到全局的決策信息。如下為交通狀態(tài)顯示界面，將車檢器采集到的交通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為在地圖中以圖形表達的形式，不同顏色代表不同的狀態(tài)：3.3形成采集、處理、分析、限制的完全閉環(huán)限制系統(tǒng)省監(jiān)控中心系統(tǒng)不但能采集到各路段監(jiān)控中心的監(jiān)控數(shù)據(jù)，而且也可以在所得數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上依據(jù)管理須要下發(fā)各種交通限制信息，如向情報板發(fā)布信息。如下為情報板信息發(fā)布后的監(jiān)視界面：3.4路段中心、路網(wǎng)中心應(yīng)急處置的協(xié)調(diào)聯(lián)動路段上發(fā)生緊急事務(wù)后，通過系統(tǒng)可以馬上將事務(wù)信息上報至省中心，便于省中心在路網(wǎng)中做好應(yīng)急救援的協(xié)調(diào)調(diào)度工作并進行適當?shù)恼T導(dǎo)，防止車輛接著進入事發(fā)路段。3.5交通參數(shù)的專題分析工具以及決策支持系統(tǒng)在運行過程中積累了大量的交通監(jiān)控的歷史數(shù)據(jù)，在這些歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采納智能算法實現(xiàn)了交通預(yù)料、時間最短路徑查詢以及事務(wù)影響分析等高級功能。下面為交通預(yù)料、時間最短路徑查詢和事務(wù)影響分析三個功能與歷史數(shù)據(jù)庫之間的結(jié)構(gòu)示意圖：時間最短路徑查詢功能主要為12122高速馬路報警救援呼叫熱線坐席員所運用，供其在路網(wǎng)中查詢從動身地點到目的地點用時最短的一條路途，為司乘人員供應(yīng)路徑詢問服務(wù)，有效提高了服務(wù)水平。如下為系統(tǒng)截圖：路網(wǎng)事務(wù)影響分析功能主要為路政管理人員和路網(wǎng)管理人員所運用，便于分析事務(wù)對路網(wǎng)所產(chǎn)生的影響，可分析出隨著時間的推移受到事務(wù)影響的路段范圍，為交通限制管理、事務(wù)處理以及指揮調(diào)度起到有效的決策支持作用。如下為系統(tǒng)截圖：第四章監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計存在的主要問題

4.1設(shè)計市場與隊伍

設(shè)計單位的擴展與整個行業(yè)人員培育的不同步，導(dǎo)致一些單位雖取得了設(shè)計資質(zhì)，可設(shè)計力氣差別特別大，有些剛組建的單位僅有個別人員參與過設(shè)計，有的設(shè)計單位甚至都沒有人員做過具體的設(shè)計，僅靠聘用退休的或具有豐富設(shè)計閱歷的專家來指導(dǎo)，以求達到提高設(shè)計水平，作好設(shè)計文件。筆者去年曾經(jīng)與某設(shè)計單位人員溝通，得知其在完全不懂的狀況下，盡然照貓畫虎的把設(shè)計搞完，這樣的設(shè)計質(zhì)量可想而知。

4.2設(shè)計水平與審查

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計是一個比較困難、涉及內(nèi)容比較多的專業(yè)，要設(shè)計好一個項目的監(jiān)控系統(tǒng)必需具體分析其主體線型、構(gòu)造物、自然地理條件、人文、氣候特點、交通量發(fā)展、路網(wǎng)狀況等等。而目前設(shè)計照搬照抄現(xiàn)象還是比較嚴峻，甚至出現(xiàn)只要知道項目長度、互通位置，不須要任何主體資料，就可以完成一個項目的設(shè)計，完全沒有針對性；另外，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件的功能設(shè)計也是目前普遍存在的問題。

設(shè)計審查對提高設(shè)計質(zhì)量有特別重要的作用，一般分為內(nèi)部審查和外部審查。內(nèi)部審查由設(shè)計單位內(nèi)部人員審核完成，外部審查由業(yè)主組織專家或托付詢問單位進行。但目前各級審查狀況也不容樂觀。一些設(shè)計單位由于設(shè)計任務(wù)比較飽滿，無暇顧及，審查也只是簽字畫押而已；某些業(yè)主組織的專家審查由于專家成員的構(gòu)成、審查時間等問題，審查質(zhì)量和效果也不是特別好，甚至有的成為走過場。目前很多省份的主管領(lǐng)導(dǎo)已意識到審查的重要性，正主動實行措施解決。

4.3系統(tǒng)施工與驗收

設(shè)計完成后，項目實施的好壞與施工單位的選擇特別重要，目前國內(nèi)的機電施工單位大都閱歷比較豐富，對于設(shè)備安裝、綜合布線、土建施工等都沒有什么問題，但目前主要問題集中在監(jiān)控軟件的編制以及數(shù)據(jù)通信方面。依據(jù)筆者了解的狀況，很多項目的現(xiàn)場采集設(shè)備能精確采集到信息，但通過協(xié)議轉(zhuǎn)換、通信傳輸以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計后，數(shù)據(jù)失真特別嚴峻；另外，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件處理深度特別欠缺，即使外場數(shù)據(jù)能精確采集到數(shù)據(jù)庫中，但應(yīng)用軟件只能完成基本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，還無法完成自動處理、自動限制等最急需的功能。

自2005年1月1日起先，交通部發(fā)布了機電工程質(zhì)量檢驗評定標準，使得項目驗收有章可尋，彌補以前機電工程驗收有問題相互推卸責任，甚至走形式的做法。但是目前的驗收標準針對應(yīng)用軟件的驗收仍舊不特別完善。$Page_Split$

4.4運營管理與維護

一個項目的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和施工得再好，假如運營管理不佳，監(jiān)控系統(tǒng)也起不到大多作用，很可能成了擺設(shè)，可見運營管理對監(jiān)控系統(tǒng)特別重要，設(shè)計和施工也是圍繞運營管理服務(wù)。一些交通量不大、事故較少的路段，對運營管理的要求可能還不很突出，但是對于交通特別大、事故頻發(fā)的路段，如廣深、滬杭涌、滬寧等高速馬路對運營管理的要求就特別高。目前，我國高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)的運營管理水平除個別建設(shè)較早或重視高的項目外，普遍水平不高，其緣由除缺乏專業(yè)人才外，不重視也是一個方面。

系統(tǒng)維護的問題目前也比較突出，除維護人才缺乏外，維護成本也是一個主要緣由。據(jù)調(diào)查，一些項目由于交通量小，甚至出現(xiàn)除個別外場攝像機可運用外，其它基本都癱瘓的狀況。

4.5應(yīng)急救援與誘導(dǎo)

事故當然可怕，但在事故發(fā)生后，假如沒有相應(yīng)合理的應(yīng)急救援預(yù)案以及誘導(dǎo)方案實施，那后果更可怕。眾所周知的緣由，國內(nèi)正在主動投入高速馬路的建設(shè)當中，各科研設(shè)計單位對設(shè)計、施工當中的課題投入的精力原來就有限，而對于后期運營應(yīng)急救援關(guān)切就更少了，即使一些管理單位在實際運營管理中形成了一些應(yīng)急救援方案，但是否合理、是否可推廣運用并沒有機構(gòu)在做調(diào)查、分析、確認、推廣應(yīng)用的工作。

第五章監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢

5.1聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、大勢所趨

目前，我國絕大部分省份高速馬路已形成路網(wǎng)，單獨路段的異樣事務(wù)影響的范圍越來越廣，必定要求相臨路段之間能互通協(xié)調(diào)，這就帶來了聯(lián)網(wǎng)的需求，聯(lián)網(wǎng)主要包括數(shù)據(jù)和視頻兩部分。到現(xiàn)在為止，全國約13個省建立了聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中心，基本實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。在將來2-3年的時間里，全國大部分省都將實現(xiàn)省內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，全國監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)目前也在進行當中。技術(shù)上要實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，已沒有難點，很多已實現(xiàn)的省份積累了豐富的閱歷，但目前主要問題還是集中在管理體制上。

5.2信息化建設(shè)、燃眉之急

“十一五”期間，國家印發(fā)了《2006-2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》，對交通信息化建設(shè)提出了更高的要求，交通部依據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略確定了交通信息化發(fā)展方向，并開展實施示范工程，為信息化建設(shè)積累了豐富閱歷。在“十一五”期間，交通信息化建設(shè)是整個交通行業(yè)的工作重點，而監(jiān)控系統(tǒng)的信息化建設(shè)正是高速馬路信息化建設(shè)的一部分，主要包括完善信息采集、整合數(shù)據(jù)資源、實現(xiàn)公眾出行信息服務(wù)系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、綜合應(yīng)急指揮調(diào)度平臺、呼叫中心、網(wǎng)絡(luò)平安等等。

5.3運營管理及應(yīng)急救援預(yù)案

依據(jù)國家宏觀政策，今后幾年高速馬路建設(shè)將急劇削減，2007年預(yù)料只有20個新項目、2008年及以后每年可能只有幾個新項目。高速馬路以后的工作重點將由建設(shè)轉(zhuǎn)入運營管理，特殊是交通量增長快速，交通異樣事務(wù)常發(fā)或影響到車輛通行、收費的道路，提高運營管理水平是主要的解決方法。

第六章電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計高速馬路電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定是高速馬路通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)正常運行的重要因素，為了解決收費站配電房采納電工值守維護管理模式效率低、成本高的問題，通過論證和比較，電力監(jiān)控模塊和應(yīng)用軟件，組成了電力遙測、遙信、遙控的自動監(jiān)控系統(tǒng)。6.1系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

高速馬路電力監(jiān)控系統(tǒng)采納分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整個監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)功能劃分為站控層網(wǎng)絡(luò)和間隔層網(wǎng)絡(luò)，采納10/100BASE-T以太網(wǎng)組成骨干網(wǎng)，以充分保證系統(tǒng)通信時的實時性和抗干擾性。其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。

高速馬路電力監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示意圖

其中RTU為遠程智能通信限制器，RTU各單元之間采納現(xiàn)場總線組成底層通信網(wǎng)絡(luò)。由于采納了現(xiàn)場總線組網(wǎng)，使得網(wǎng)絡(luò)具備了數(shù)據(jù)傳輸效率高、傳輸速率快。即使某個智能測控節(jié)點出現(xiàn)故障也不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和限制設(shè)備為ICU，電流變送器、電壓變送器等傳感器信號送至ICU。由于ICU單元自帶CPU，信號采集周期短、實時性強、系統(tǒng)冗余度高，通信時為短禎傳送，削減了通信時的誤碼率。ICU通過智能通信限制器RTU相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。

站控層網(wǎng)絡(luò)主要通過通信管理主機與遠程監(jiān)控中心相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程交換。6.2系統(tǒng)主要硬件設(shè)備及其功能

依據(jù)硬件設(shè)備成熟牢靠,軟件技術(shù)先進的原則,在實際運用中采納GED25多功能智能裝置作為監(jiān)控系統(tǒng)通信管理機，GEMIF微機愛護測控裝置作為10kV間隔愛護裝置，GEPLC實現(xiàn)低壓系統(tǒng)三遙功能，供應(yīng)一整套高速馬路變電站監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。監(jiān)控系統(tǒng)通信管理機

監(jiān)控系統(tǒng)中通信管理機的是采納GE公司的生產(chǎn)的D25多功能智能設(shè)備。D25采納了高速、低功耗、低噪音、高牢靠性、超大規(guī)模CMOS限制器件和可編程陣列技術(shù)，具有更高的敏捷性，并削減了邏輯線路。D25采納了標準的開放式的軟件平臺。從整個系統(tǒng)性能和功能來看，配置D25是優(yōu)于運用工控機作為通信管理機的系統(tǒng)方案。

D25還具有GE公司最新研制開發(fā)出來的智能溝通I/O單元，它綜合了全世界不同廠家I/O單元的特點，以及GE公司生產(chǎn)的設(shè)備自身設(shè)備的優(yōu)點。在與愛護設(shè)備通訊，就地操作閉鎖，數(shù)據(jù)采集限制上都有獨特之處，其中CPU采納32位Motorola68360，而且還有特地的數(shù)字信號處理器DSP芯片，溝通信號每個周波采樣為64次，精度為0.2%，并可測量最高21次的諧波。D25另外還有兩個IED通信口，可干脆同其他IED設(shè)備接口，完成對其他IED設(shè)備I/O數(shù)據(jù)采集和限制功能。

D25具有測量、狀態(tài)監(jiān)視、限制和通訊等功能集于一身的裝置。D25作為一個智能測控裝置已被用作開關(guān)站、發(fā)電廠站間隔層測控及配電網(wǎng)的通信管理測控單元。D25能適用各種分別的輸入點，如狀態(tài)/數(shù)字量輸入，SOE，脈沖累加器，AC或DC模擬量輸入以及限制/數(shù)字量輸出，通訊敏捷，具有兩個RS232串行口，和兩個以太網(wǎng)LAN（DNP/UDP/IP）通訊接口，兩個同其他IED的通信接口。

D25裝置可支持干脆上網(wǎng)功能，這樣就很好地解決了變電站監(jiān)控系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集量大，當通過串行口與后臺機通訊時，因數(shù)據(jù)量大，通信任務(wù)重，實時性差等缺點。D25干脆上網(wǎng)的傳送速率已達到了10MB/s，從而牢靠地保證本系統(tǒng)實時性能。10kV間隔層愛護測控裝置

10kV間隔層進線、變壓器配置的GEMIF數(shù)字型間隔管理裝置，供應(yīng)10kV各間隔所需的愛護、測控及通信功能。在與監(jiān)控系統(tǒng)通信方面，采納現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)方式，通過網(wǎng)絡(luò)適配器經(jīng)光纖接入站控層網(wǎng)絡(luò)。MIF是M系列的一種基于微處理器的愛護繼電器。用于任何電壓等級配電網(wǎng)絡(luò)饋電線路的主愛護，也可以作為變壓器、發(fā)電機和電動機的后備或協(xié)助愛護?；緪圩o功能包括三相延時過流，相瞬時過流，接地延時過流，接地瞬時過流和模擬發(fā)熱愛護。每個愛護元件可以通過面板或通訊選擇為enabled（可用）。敏捷的整定，可選的ANSI或IEC曲線，再加上用戶可配置的過流曲線，保證了與其他智能設(shè)備的精確協(xié)作。低壓部分測控系統(tǒng)配置

在低壓配電系統(tǒng)中，我們采納美國GEFanucPLC集成的LCU自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)低壓系統(tǒng)遙控、遙信和遙測功能。依據(jù)低壓測控系統(tǒng)三遙功能要求，配電柜的每個回路要進行測控的狀況如下：每個回路的單相或三相電流，每個回路的4個遙信、2個遙控。這樣，GEPLC相應(yīng)敏捷地可以配置模擬量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊及開關(guān)量輸出模塊，實現(xiàn)高速馬路配電站的具體要求。6.3系統(tǒng)設(shè)計的功能模塊的劃分

在電力系統(tǒng)中，限制系統(tǒng)有如下功能：數(shù)據(jù)的采集、信息顯示、監(jiān)控、報警處理、信息數(shù)據(jù)報表和數(shù)據(jù)的處理計算。通過將系統(tǒng)功能模塊進行劃分，使得各個模塊之間相互獨立，以提高系統(tǒng)的牢靠性。數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集過程其實是一些專用及高度相關(guān)子過程的過程集。這些子過程為:

（1）對RTU內(nèi)部數(shù)據(jù)庫的查詢及快速修改;

（2）通信管理主機周期性地對RTU進行查詢;

（3）把限制中心所需的RTU數(shù)據(jù)傳送給限制中心;

（4）校核因傳送所引起的數(shù)據(jù)錯誤;

（5）把數(shù)據(jù)換算為工程單位;

（6）通過寫入來覆蓋數(shù)據(jù)庫中的原有狀態(tài)或數(shù)據(jù)。信息顯示

信息顯示信息顯示是有選擇地檢索數(shù)據(jù)庫中固定數(shù)據(jù)及實時數(shù)據(jù),并將其組合、供應(yīng)應(yīng)運行人員的過程。固定數(shù)據(jù)包括變電站、配電接線圖的信息及其他不隨時間改變可顯示信息。實時數(shù)據(jù)包括二態(tài)或三態(tài)設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)量改變并可能帶有符號的模擬量，主要有：測量電流、母線和線路的線電壓、有功功率、有功電度、功率因數(shù)、頻率等數(shù)據(jù)。監(jiān)控模塊

監(jiān)控是指在遠方操縱設(shè)備運行的過程。這個過程包括:變電站的選擇,被控設(shè)備的選擇以及執(zhí)行斷開或閉合這樣的吩咐。正確的選擇和操作是保障人身平安及電力系統(tǒng)平安的關(guān)鍵。用此需采納選擇確認選擇操作的操作依次(簡稱為“操作前校核”)。必需避開未被選中設(shè)備的操作,或未發(fā)吩咐就進行錯誤操作的狀況發(fā)生,這是監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中一個重要的設(shè)計環(huán)節(jié)。這種限制形式須要運行人員從計算機輸入設(shè)定數(shù)值,作為對外部設(shè)備及限制回路按比例整定的模擬量輸出,或一個RTU的限量。這種限制方式一般常用于負荷監(jiān)控。報警處理

報警處理警告運行人員發(fā)生了異樣事務(wù)并報告發(fā)生的時間、站號、設(shè)備和事務(wù)的實質(zhì)。處理方法的細微環(huán)節(jié)大都作為監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計制造該系統(tǒng)中的一個功能塊。最常用的報警處理輸出是按時間先后排列顯示在CRT報警表中,打印機硬拷貝輸出和語言報警。運行人員確認報警之后,并把運行狀態(tài)干脆轉(zhuǎn)到與其相關(guān)的運行位置,實現(xiàn)重要的人工干預(yù)。信息數(shù)據(jù)報表和數(shù)據(jù)的處理計算

信息存儲及報告記錄保存運行過程中的狀態(tài)、數(shù)據(jù)是電力系統(tǒng)運行中的一個重要任務(wù)。須要精確記錄滿意各種統(tǒng)計要求,支持和預(yù)料系統(tǒng)將來運行狀況及用電規(guī)劃方面的需求。記錄保存的一般實現(xiàn)方法是按肯定的周期間隔獲得預(yù)先選定的數(shù)據(jù)集,并把它們保存在一個滾動文件中。存儲周期常被設(shè)定為1h,但有些特殊的配電系統(tǒng)要更頻繁地獲得和保存信息。監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的歷史文件為產(chǎn)生各種報表、報告供應(yīng)了一個極為有效的數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息流?？稍诒４鏆v史數(shù)據(jù)文件的基礎(chǔ)上設(shè)置各種報表格式,如日、月、年報表,以滿意用戶最終需求。

數(shù)據(jù)計算處理須要不斷利用所采集的數(shù)據(jù)進行各種計算。其中包括工程量轉(zhuǎn)換,在給定時間間隔內(nèi)最大或最小值的計算,以及對時間的積分。對大變壓器組進行負荷監(jiān)控,就是一個計算過程實例,通過數(shù)據(jù)處理的這一過程，能確定高速馬路供電系統(tǒng)中某些部分的特殊狀態(tài),如斷路器的通斷狀態(tài)。結(jié)論

實現(xiàn)整個高速馬路供電網(wǎng)絡(luò)實時、牢靠、敏捷、高效是廣闊用戶和設(shè)計者所追求的目標。本文所設(shè)計的電力自動監(jiān)控系統(tǒng)。能在無人管理的狀況下工作，模擬量測量綜合誤差小于0.5%，事務(wù)依次記錄辨別率(SOE)小于2ms，遙控動作勝利率大于99.99%，系統(tǒng)平均無故障間隔時間(MTBF)大于20000h，完全滿意當前高速馬路供配電的需求。在處理遠程通信任務(wù)時，一方面現(xiàn)場限制系統(tǒng)向遠程限制中心發(fā)送遙信及報警數(shù)據(jù)和遙測及限制數(shù)據(jù)，另一方面本地監(jiān)控系統(tǒng)也接受遠程中心發(fā)送的遙控吩咐，依據(jù)發(fā)送來的吩咐執(zhí)行相應(yīng)的操作，為了保證數(shù)據(jù)的牢靠和平安，在設(shè)計中采CRC（循環(huán)冗余效驗）系統(tǒng)來保證通信的精確率。設(shè)計的同時還考慮到系統(tǒng)的冗余，以備將來系統(tǒng)的擴展。

該系統(tǒng)是一套融合現(xiàn)代電網(wǎng)最新限制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機圖形處理技術(shù)、嵌入型實時操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)的電力限制系統(tǒng)，中江高速馬路通過采納這套電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對收費站配電房供電系統(tǒng)運行狀況的遠程監(jiān)控和無人值守，為高速馬路的收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)供應(yīng)了平安、穩(wěn)定的電力保障。

1.2高速馬路收費系統(tǒng)發(fā)呈現(xiàn)狀

高速馬路機電系統(tǒng)設(shè)計理念基本是沿襲《高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)》—國家七五攻關(guān)項目的高速馬路，該項目包括路面交通量數(shù)據(jù)采集、綜合信息發(fā)布、視頻實時監(jiān)控、緊急電話系統(tǒng)等，主要是將道路采集的交通流量、占有率、平均車速等具體參數(shù)，反映在限制中心的地圖板上，為監(jiān)控人員信息發(fā)布供應(yīng)依據(jù)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以及高速馬路通車里程的增加和不斷地閱歷積累，我國高速馬路的機電系統(tǒng)無論規(guī)模還是技術(shù)上都與世界接軌，并在收費系統(tǒng)上采納了計重收費這一方式，開創(chuàng)了歷史。高速馬路收費系統(tǒng)可以實現(xiàn)人工半自動和ETC(不停車電子收費)兩種收費方式，可選用IC卡、磁票、二維條卡作為通行券，支持現(xiàn)金、預(yù)付卡、儲值卡等支付方式；各級可以實現(xiàn)監(jiān)控下級的操作異樣事務(wù)；實時監(jiān)測出入口車道的設(shè)備狀態(tài)；各級系統(tǒng)可以自動統(tǒng)計交通量、通告量曲線圖；實現(xiàn)了對路費、通行券、票據(jù)、設(shè)備等的嚴格管理，杜絕舞弊行為；供應(yīng)獨特的專家分析系統(tǒng)等。各省高速馬路聯(lián)網(wǎng)收費管理體制分為四級，分別是省收費總中心、片區(qū)收費分中心、路段收費分中心以及收費站。相應(yīng)收費計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也分為四層，各層之間由路由器或者三層以太網(wǎng)交換機通過通信系統(tǒng)供應(yīng)的10/looM或ZM通道相連，每層以太網(wǎng)交換機為節(jié)點構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，同時各層配有功能不同的工作站和服務(wù)器等設(shè)備。整個系統(tǒng)分為車道軟件和站管軟件兩大部分，其主要功能:(l)車道軟件子系統(tǒng)的主要功能是對過往車輛收取通行費:入口車道發(fā)卡，出口車道收費。入口系統(tǒng)獲得車型、車種信息并輸人計算機，計算機自動統(tǒng)計車流，限制自動欄桿和通行燈等外設(shè)，并將收費數(shù)據(jù)上傳到站服務(wù)器。出口系統(tǒng)獲得車輛車型、車種、人口站代碼信息，限制自動欄桿、票據(jù)打印機等外設(shè)，打印收費票據(jù)，并將收費數(shù)據(jù)上傳到站服務(wù)器。（2）站管軟件子系統(tǒng)的主要功能是進行收費結(jié)算、統(tǒng)計報表、系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)拆帳。收費結(jié)算對收費員的車道收費數(shù)據(jù)進行分類匯總統(tǒng)計，匯總結(jié)果是核查收費員工作的依據(jù)。統(tǒng)計報表對收費結(jié)算數(shù)據(jù)進行匯總，生成收費站的各種統(tǒng)計報表。系統(tǒng)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并下發(fā)到車道計算機，進行數(shù)據(jù)設(shè)置等工作，以保證整個收費軟件正常運行。數(shù)據(jù)拆帳主要依據(jù)每條出入口信息和拆帳公式對原始交易信息進行拆帳處理，生成收費站的拆帳報表。1.3高速馬路收費系統(tǒng)的發(fā)展前景隨著高速馬路里程的不斷增加，高速馬路在交通運輸行業(yè)中的作用日益增加，針對其應(yīng)用的系統(tǒng)探討在不斷地進行，收費系統(tǒng)的發(fā)展趨勢正朝著以下方面進行:(l)采納多層體系結(jié)構(gòu)，使應(yīng)用系統(tǒng)具有良好的可擴充性和可維護性；(2)采納嵌入式操作系統(tǒng)，適應(yīng)用戶對功能、成本、體積、功耗的嚴格要求；(3)符合相關(guān)標準，同時具有極強的兼容性，可與國內(nèi)外設(shè)備供應(yīng)商的標準與非標準產(chǎn)品實現(xiàn)完備連接；采納優(yōu)化算法，保證系統(tǒng)的實時陛；(5)良好的系統(tǒng)平安防范機制，供應(yīng)以過濾網(wǎng)技術(shù)為核心的“軟網(wǎng)關(guān)”功能，屏蔽非法地址的服務(wù)懇求和超出系統(tǒng)最大處理實力的異樣數(shù)據(jù)攻擊，保障系統(tǒng)的堅實性；(6)路網(wǎng)模型具有良好的適應(yīng)性，在路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時，只需用戶做很少的調(diào)整。1.4課題的提出背景目前，我國的高速馬路建設(shè)發(fā)展快速，建設(shè)里程逐年增加；高速馬路編號命名也在像世界上發(fā)達國家學(xué)習，更多地采納英文字母、數(shù)字或圖形符號等對高速馬路進行編號管理。盡管加快了高速馬路的建設(shè)，但是馬路的大部分收費系統(tǒng)還停留在人工停車收費的狀態(tài)。車輛流量的加大與收費效率低下形成了顯明的沖突。為此而作此文。1.5論文的組織結(jié)構(gòu)本文采納無線通信和GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸，設(shè)計的一套高速馬路智能收費系統(tǒng)，省掉停車收費時間，提高工作效率、提高車輛的通過率，降低經(jīng)營成本。第七章智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)的高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)主要關(guān)注在收費站、服務(wù)區(qū)、隧道、大橋等。完成車輛收費、車牌記錄、重點地段監(jiān)控等基本功能。目前國內(nèi)國外的軌道、隧道、高速交通中都實施了很嚴密的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過架設(shè)大量各種各樣的攝像機來監(jiān)控各個場合，協(xié)作其他的平安措施，以避開意外事務(wù)的發(fā)生。但是現(xiàn)有的、傳統(tǒng)的CCTV監(jiān)控系統(tǒng)也面臨著很大的挑戰(zhàn)。大量的攝像機都須要大量的顯示器來顯示其所監(jiān)控到的畫面，而監(jiān)控室或監(jiān)控中心中的空間有限，所能安裝的顯示器也特別有限，因而只能通過輪換畫面來監(jiān)視全部的場景。同時，依據(jù)IMSResearch的探討，“在傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控模式下，監(jiān)控人員須要監(jiān)視太多的視頻畫面，遠遠超出人類的接受實力，導(dǎo)致實際監(jiān)控效果降低。試驗結(jié)果表明，在盯著視頻畫面僅僅22分鐘之后，人眼將對視頻畫面里95%以上的活動信息視而不見?！币蚨?，監(jiān)視這些攝像機也為我們帶來了兩個挑戰(zhàn)。第一，由于人類本身的弱點，7x24小時的實時監(jiān)控更是一件不行能的工作，因而只起到了事后取證的作用。其次，當一個事務(wù)發(fā)生后，要想快速、精確地在這些海量存儲的視頻中搜尋這個事務(wù)的視頻是一件特別費時、費勁的事情。但隨著高速馬路基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善。對整個高速馬路的總體服務(wù)質(zhì)量也提出了更高的要求。

7.1智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)概述目前高速馬路監(jiān)控已經(jīng)具備了基本的電視監(jiān)控系統(tǒng)。入侵報警系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)依據(jù)建筑物的運用功能、建設(shè)標準及業(yè)主的要求，并貫徹國家已頒布實施的有關(guān)“規(guī)范”和“標準”，考慮到節(jié)約成本，需充分利用已有的設(shè)備，并綜合運用電子信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、平安防范技術(shù)等，構(gòu)成先進、牢靠、經(jīng)濟適用的平安防范體系。

從平安防范角度來說，高速馬路監(jiān)控自身具有交警等“人防”體系，加上智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)的“技防”體系，“人防”與“技防”親密結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)點。建立較完善的保安監(jiān)控體系。

嚴密監(jiān)控區(qū)域的前端系統(tǒng)的核心是“發(fā)覺可疑行為”和“攝像”。尤其以“發(fā)覺可疑行為”作為設(shè)計基礎(chǔ)。只有在發(fā)覺了可疑行為的基礎(chǔ)，攝像才有更加實際的意義。在傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控模式下，保安人員須要監(jiān)視太多的視頻畫面，遠遠超出人的接受實力，導(dǎo)致實際監(jiān)控效果低下。試驗結(jié)果表明，在盯著視頻畫面僅僅22分鐘之后，人眼將對視頻畫面里95%以上的活動信息視而不見。因此我們須要智能視覺監(jiān)控來改善監(jiān)控效果，同時減輕保安人員的負擔。這樣才能真正讓限制中心人員從繁雜的電視監(jiān)控工作中解脫出來，以便有更多的資源應(yīng)對可疑現(xiàn)場。7.2智能視覺監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)遺留物檢測：為防止從車輛上滾落的物品或施工過程中遺留的物件影響道路狀況，運用遺留物檢測模塊，當有遺留物事務(wù)發(fā)生時通過光標、音頻及聯(lián)動三種報警方式同時報警。

非法停車檢測：在特定或一段道路上，設(shè)定一防區(qū)，車輛停留時間超過肯定時間或位置時，產(chǎn)生報警。

行人檢測：防止機動車道行人行走，發(fā)覺目標馬上報警

監(jiān)控一些路口或易擁堵的路段，當車輛密度達到某一值時，發(fā)生報警。

車輛逆行：防止車輛逆向行駛而帶來交通堵塞或交通事故，當有車輛逆行時，設(shè)備也產(chǎn)生報警。

車輛統(tǒng)計：對某一路段經(jīng)過的車流量進行統(tǒng)計

自動跟蹤：對違返設(shè)置規(guī)則的車輛進行自動跟。

指定車輛自動跟蹤：為了更加敏捷限制以及防止多輛車輛違規(guī)而須要人工確定，本系統(tǒng)支持指定車輛跟蹤功能（手動跟蹤），即監(jiān)控人員在畫面上運用鼠標點擊所要跟蹤的車輛，智能視頻分析服務(wù)器即可跟蹤此車輛。

防護欄、廣告牌、標記牌被盜發(fā)出報警。

橋梁坍塌、路面出現(xiàn)較大破損時發(fā)出報警。

7.3監(jiān)控系統(tǒng)拓展圖

每個攝像機通過光端機將模擬攝像機的視頻源傳送到監(jiān)控中心機房，然后進過貝爾信智能分析服務(wù)器分析，再用?？档腄VR進行實時錄像的存儲；在中心機房部署對應(yīng)的視頻分析器，事務(wù)分析器同時聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)，一旦檢測到意外事務(wù)，通過開關(guān)量信號馬上將信息發(fā)送給報警服務(wù)器。這樣可以做到馬路內(nèi)的全程事務(wù)監(jiān)控。必要的話，報警服務(wù)器還可以通過管理服務(wù)器將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送給總集成系統(tǒng)以便限制相應(yīng)的交通燈以及信息屏。

7.4后端管理平臺軟件

bellsentware限制中心軟件系統(tǒng)功能強大，可以為用戶供應(yīng)集中式管理、錄像管理、系統(tǒng)管理、企業(yè)級指揮和限制功能。

采納智能化布局和簡潔易用的設(shè)計理念，bellsentware視頻，操作管理貝爾信公司的bellsentbox和bellsentcam系列產(chǎn)品，內(nèi)置分級地圖系統(tǒng)，雙向音頻通信，報警管理，連續(xù)錄像、報警聯(lián)動錄像、時間調(diào)度設(shè)防，多攝像機輪循顯示，多預(yù)置位巡察，PTZ操作等等。

bellsentware限制中心軟件系統(tǒng)大大簡化了bellsentbox和bellsentcam產(chǎn)品系列的配置和管理，作為一套大型監(jiān)控管理軟件，它可以將bellsentbox、bellsentcam、第三方報警傳感器以及報警聯(lián)動輸出設(shè)備集成起來，為用戶供應(yīng)一體化的安防解決方案。

7.5、系統(tǒng)模塊描述

管理服務(wù)器模塊

管理服務(wù)模塊是系統(tǒng)的核心，是整個系統(tǒng)的主服務(wù)器，橋接了其他的各個服務(wù)模塊。主要用于管理系統(tǒng)平臺全部的設(shè)備和與其它的管理服務(wù)器進行通訊和同步?？梢詫崿F(xiàn)對遠程數(shù)字視頻設(shè)備的機構(gòu)、人員、設(shè)備、任務(wù)、報警、日志等的配置、設(shè)備巡檢和實時訪問權(quán)限限制等管理。

流媒體轉(zhuǎn)發(fā)模塊

流媒體服務(wù)模塊分為實時流媒體服務(wù)模塊和回放流媒體服務(wù)模塊。實時流媒體服務(wù)模塊用于對本地的實時視頻流進行轉(zhuǎn)發(fā)?；胤帕髅襟w服務(wù)模塊用于對本地的回放視頻流進行轉(zhuǎn)發(fā)。

報警管理模塊

通過串口或網(wǎng)絡(luò)通訊的方式，將分散在各個地方的獨立的報警子系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，報警管理中心可對任何一個子系統(tǒng)進行報警限制，如：報警布防、撤防、旁路、清除報警、報警輸出的打開、關(guān)閉等。當任何一個報警子系統(tǒng)有報警發(fā)生時，報警管理中心能快速精確的顯示出報警的具體信息，如：報警地點、名稱、類型、子系統(tǒng)號、防區(qū)號等，并會自動依據(jù)預(yù)先設(shè)置的報警預(yù)案進行聯(lián)動操作，如：視頻彈出播放、播放指定聲音、視頻群組播放、視頻群組淪陷、聯(lián)動報警輸出、報警布撤防、電視墻切換、聯(lián)動云臺預(yù)置位、巡航、發(fā)送手機短信、LED屏顯示、打印機打印等。

電子地圖模塊

支持多級多層多文件電子地圖，通過電子地圖可以干脆對監(jiān)控點進行調(diào)看、設(shè)置、報警聯(lián)動操作，讓運用者更加形象地感受與應(yīng)用，可以通過電子地圖編輯器編輯生成地圖，原始地圖可以來源于jpg、bmp、png、gif或wmf矢量地圖。

集中存儲模塊

集中存儲服務(wù)對于前端沒有存儲功能、或者不適合在前端進行錄像文件存儲的狀況尤為適用。也適用于一些重要的錄像文件在前端不適合保存的，可以集中存儲在后端集中存儲主機上。該功能可以設(shè)置集中存儲安排，從而在集中存儲服務(wù)器上實現(xiàn)定時文件存儲功能。

數(shù)字矩陣模塊

通過虛擬數(shù)字矩陣實現(xiàn)對電視墻的視頻畫面切換及云臺限制等動作。網(wǎng)絡(luò)虛擬數(shù)字矩陣和傳統(tǒng)模擬矩陣不同，它以視頻壓縮模塊（或視頻編碼軟件）代替模擬矩陣中的視頻輸入模塊，以視頻解壓縮模塊（或視頻解碼軟件）代替模擬矩陣中的視頻輸出模塊，以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器代替模擬矩陣主機，以基于TCP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)代替模擬總線（或模擬視頻總線結(jié)合IP限制總線），以數(shù)字高速處理芯片代替模擬電開關(guān)，運用高速處理芯片的運算完成視頻從輸入到輸出的切換，將視頻信號傳輸至電視墻。

WEB功能管理模塊

用戶可在任何地點通過IE方式接入平臺軟件進行操作和管理，運用時不需修改IE的平安限制即可正常運用，不受IE參數(shù)設(shè)置局限，和正常運用客戶端軟件是一樣的，較一般的用控件實現(xiàn)WEB功能的方式更為先進好用。

模擬量采集模塊

可對市場主流的模擬量采集設(shè)備進行管理，實現(xiàn)對前端的溫度、濕度、電壓、電流等模擬數(shù)據(jù)的采集和實時數(shù)據(jù)值顯示，并可通過預(yù)設(shè)的報警上限和下限值進行自定義的報警處理。

客戶端模塊

客戶端模塊是最終呈現(xiàn)在用戶面前，供用戶操作運用的模塊，客戶端通過與各個服務(wù)組件進行通訊，用于實現(xiàn)電子地圖、顯示實時視頻和回放錄像、視頻分析參數(shù)配置、報警聯(lián)動管理、限制云臺鏡頭動作、限制報警輸入輸出等監(jiān)控操作，以及配置電子地圖、外部設(shè)備及用戶權(quán)限等管理功能。

應(yīng)急預(yù)案模塊

用戶可以預(yù)先設(shè)置多種應(yīng)急處理預(yù)案，在同一個預(yù)案里可以設(shè)置一系列要執(zhí)行的操作。在必要時，例如有報警信息觸發(fā)時，就可以干脆調(diào)用某些預(yù)案剛好對事務(wù)做出反應(yīng)，實行必要的手段和措施，切實發(fā)揮出高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)的好用效果。

四、方案小結(jié)高速馬路監(jiān)控系統(tǒng)方案通過應(yīng)用智能視頻分析技術(shù)，可以在高速交通中幫助安防部門實現(xiàn)主動、實時的監(jiān)控，剛好有效地避開或處理有威逼的或突發(fā)性事務(wù)?？梢詫崟r的對健康畫面分析推斷并對緊急狀況和事務(wù)進行處理（顯示、報警等）。應(yīng)用在高速馬路監(jiān)控領(lǐng)域，可以自主分析道路狀況，實現(xiàn)流量限制、自動記錄各種違章行為、煙、火的自動檢測，道路遺棄物檢測，防護欄防盜、行人穿越道路報警等一系列智能功能。協(xié)作后端管理軟件的強大功能，更可以實現(xiàn)對高速路段平安的輕松簡易管理，最大程度的保障高速路段的平安。其次章系統(tǒng)設(shè)計2.1系統(tǒng)框圖和原理

收費系統(tǒng)主要包括兩部分：車載系統(tǒng)和出入口值守系統(tǒng)?？驁D如圖1和圖2所示。

2.1.1車載系統(tǒng)系統(tǒng)要求車輛進入高速馬路入口限速區(qū)時，司機依據(jù)入口現(xiàn)場的狀況通過鍵盤輸入入口站編號以及通道編號。輸入完畢就啟動車載系統(tǒng)的放射電路向入口值守系統(tǒng)發(fā)送本車的基本信息和司機輸入的編號信息，同時車載系統(tǒng)將這些信息存儲在內(nèi)存中作為出高速時發(fā)送信息的一部分。通過入口后關(guān)閉車載系統(tǒng)。

2.1.2入口值守系統(tǒng)入口值守系統(tǒng)收到信息后，將對信息進行核查，確定鍵盤輸入是否正確和車輛是否具有自動交費功能，核查無誤將存儲接收的信息并抬起欄桿放行，否

則拒絕通行。當車輛進入高速馬路出口限速區(qū)時，司機通過鍵盤輸入出口站編號以及通道編號，同時啟動放射電路將存儲在車載系統(tǒng)內(nèi)存的信息發(fā)送給出口值守系統(tǒng)。通過出口后關(guān)閉車載系統(tǒng)。出口值守系統(tǒng)出口系統(tǒng)確認收到信息后也和入口值守系統(tǒng)一樣做核查，區(qū)分是在出口還將核查收到的信息是否具有入口站編號信息。核查無誤抬起欄桿放行，否則拒絕通行。出口值守系統(tǒng)將提取車輛入口、出口、車牌號碼、車輛類型和時間等信息，確定收費標準以及收費金額。最終將車輛的收費懇求通過無線通信傳到銀行收費系統(tǒng)，由銀行進行費用扣除以及反饋消息給車主。2.1.4系統(tǒng)原理車載系統(tǒng)與高速馬路出入口值守系統(tǒng)之間的通信為短距離無線通信，出口值守系統(tǒng)與銀行收費系統(tǒng)間的通信借助GPRS網(wǎng)絡(luò)。選用的短距離無線通信模塊有效距離不小于100米，所以從車載發(fā)送信息到出入口值守系統(tǒng)確認信息并抬起欄桿所耗的時間限制在2—5秒內(nèi)完成（以30km／h速度通過）。

2.2系統(tǒng)硬件

2.2．1微處理器模塊

采納的ATMEL89系列單片機中的AT89S8252型號。它采納ATMEL的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)上標準的80C51的指令系統(tǒng)及引腳兼容。它還有8K的FLASH、2K的EEPROM；9個中斷響應(yīng)、SPI接口、WATCHDOG定時器和雙數(shù)據(jù)指針。89S8252也是目前以51為核心的單片機中功能較強，性價比較高的一款。在車載系統(tǒng)中，89S8252完成鍵盤輸入識別、送LCD顯示并與nRF2401間進行數(shù)據(jù)通信。在出入口值守系統(tǒng)中，89S8252完成與nRF2401、GR47之間通信和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。

2.2．2無線模塊

采納nRF2401無線收發(fā)一體芯片。有效距離不小于100米，工作在2.4GHz自由頻段，能夠在全球無線市場暢通無阻；支持多點間通信，最高傳輸速率超過1Mbit／S，比藍牙技術(shù)具有更高的傳輸速；采納SOC方法設(shè)計，只需少量外圍元件便可組成射頻收發(fā)電路；與藍牙不同的是，nRF2401沒有困難的通信協(xié)議，它完全對用戶透亮，同種產(chǎn)品之間可以自由通信。更重要的是，nRF2401比藍牙產(chǎn)品更便宜，應(yīng)用時須要的外圍元件更少。

nRF2401通過SPI接口與89S8252進行通訊。在收發(fā)模式下nRF2401有ShockBurst和DirectMode兩種工作方式。本系統(tǒng)采納了前一種方式，一路信號收發(fā)。與89S8252相連的引腳包括PWR_UP、CE和CS，用來負責工作模式的選擇；DR1、CLK1和DATA，為數(shù)據(jù)通道1端口，DATA也是發(fā)送數(shù)和配置數(shù)據(jù)的輸入端口。電路如圖3所示：

置SPCR中的SPE位后，使能SP