CN103680094B - 公路监控系统的远端监控装置及信息发布方法及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路监控系统的远端监控装置及信息发布方法及监控方法，属于公路监控技术领域，本发明要解决的技术问题为：监控数据的无线传输、系统中所有设备的统一监控、设备状态的实时监控和故障诊断及报警。公路监控系统的远端监控装置，包括：用于与公路监控系统的监控中心实现人机交互的人机界面单元、用于处理信号及发布信息的信号处理及信息发布单元、用于连接公路监控系统的可变情报板并发布信息的信息发布接口、用于连接公路监控系统的信息采集设备并输入信息的信息输入接口、用于缓存数据的本地数据缓存单元；人机界面单元通过冗余配置的总线与信号处理及信息发布单元相联；信息发布接口、信息输入接口均采用冗余配置。

Description

公路监控系统的远端监控装置及信息发布方法及监控方法

技术领域

本发明涉及一种公路监控技术领域，具体地说是一种公路监控系统的远端监控装置。

背景技术

高速公路监控系统主要负责数据、视频、路况的信息采集、处理和存储，提供交通信息资源。为高速公路快速、安全、舒适、高效提供了保障。

公路运营及应急指挥监控是目前公路全程监控和公路综合监控的应用重点。

1、当前的全程监控系统涉及视频、气象、微波车辆检测及太阳能供电和可变情报板信息发布，整个系统采用不同厂家、不同技术规格的产品，存在以下问题：1）接口规格各异、设备状态无法做到统一监控；2）用户对设备的状态无法实时了解，出现故障只有到现场才能够了解系统故障种类和设备类型，不利于使用中的维护；3）设备状态监控多采用有线方式，不利于野外使用。

2、当前公路综合监控系统各个设备独立而设，设备线路连接复杂，使用性差。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种公路监控系统的远端监控装置及信息发布方法及监控方法。要解决的技术问题：1、监控数据的无线传输。2、系统中所有设备的统一监控。3、设备状态的实时监控和故障诊断及报警。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，

公路监控系统的远端监控装置，包括：

用于与公路监控系统的监控中心实现人机交互的人机界面单元、

用于处理信号及发布信息的信号处理及信息发布单元、

用于连接公路监控系统的可变情报板并发布信息的信息发布接口、

用于连接公路监控系统的信息采集设备并输入信息的信息输入接口、

用于缓存数据的本地数据缓存单元；

人机界面单元通过无线传输模块、光电传输模块与公路监控系统的监控中心相联并互相传输数据；

人机界面单元与本地数据缓存单元相联；

人机界面单元通过冗余配置的总线与信号处理及信息发布单元相联；

信息发布接口、信息输入接口均采用冗余配置，信息发布接口、信息输入接口以及冗余的备份信息发布接口、备份信息输入接口均通过各自的总线与信号处理及信息发布单元相联。

所述的公路监控系统的远端监控装置的人机界面单元的处理器，采用ARM处理器。

所述的公路监控系统的远端监控装置的信号处理及信息发布单元采用DSP芯片。

所述的公路监控系统的远端监控装置的信息发布接口及冗余的备份信息发布接口，均设置有RS232接口和RJ45接口，或者均设置有RS422接口和RJ45接口，或者均设置有RS485接口和RJ45接口。

所述的公路监控系统的远端监控装置的信息输入接口及冗余的备份信息输入接口,均设置有双向全工接口、RJ45接口、BNC视频接口、开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口；双向全工接口为RS232接口、RS422接口、RS485接口中的一种或几种的组合。

信息输入接口及冗余的备份信息输入接口均为如下配置：双向全工接口采用RS232接口或RS422接口或RS485接口或组合共16个，RJ45接口8个，BNC视频接口4个，开关量输入接口64个，开关量输出接口64个、模拟量输入接口16个，模拟量输出接口16个。

所述的公路监控系统的远端监控装置还包括用于进行公路监控系统的设备状态判断并提供故障维护策略的专家库单元，人机界面单元与专家库单元相联。

所述的公路监控系统的远端监控装置的光电传输模块采用GE光口（GE，英文GigabitEthernet，翻译为千兆以太网）或FE电口或FE光口（FE，英文FastEthernet，翻译为快速以太网，也称百兆以太网），无线传输模块采用3G无线接口与2个2G接口。

公路监控系统的信息发布方法，应用公路监控系统的远端监控装置，具体步骤为：

（1）、用户在公路监控系统的监控中心通过无线传输模块或光电传输模块远程下发信息发布指令及需发布信息内容至人机界面单元；

（2）、远端监控装置通过人机界面单元接受步骤（1）中的信息发布指令及需发布信息内容，判断公路监控系统的监控中心此信息的权限后通过总线传输至信号处理及信息发布单元；

（3）、信号处理及信息发布单元判断上述信息发布指令及需发布信息内容，传输至信息发布接口的相对应的接口；

（4）、上述信息发布指令及需发布信息内容通过信息发布接口发布到公路监控系统的可变情报板。

公路监控系统的监控方法，应用公路监控系统的远端监控装置，具体步骤为：

（1）、远端监控装置的信号处理及信息发布单元判断与信息输入接口相连接的公路监控系统的信息采集设备是否可用，并将判断结果传输至人机界面单元；

（2）、人机界面单元形成公路监控系统的信息采集设备的状态实时记录和采集数据记录并缓存至本地数据缓存单元；

（3）、人机界面单元通过无线传输模块或光电传输模块自动将公路监控系统的信息采集设备的状态实时记录和采集数据记录上传至公路监控系统的监控中心。

本发明的公路监控系统的远端监控装置，所涉及到的结构部件公开如下：

人机界面单元：是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。人机界面单元硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了人机界面单元的性能高低，是人机界面单元的核心单元。人机界面单元采用的软件一般分为两部分，即运行于人机界面单元硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JB－HMI画面组态软件）。

ARM处理器：是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的一款RISC微处理器。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集。

RISC：英文全称reducedinstructionsetcomputer，翻译为：精简指令集计算机，是一种执行较少类型计算机指令的微处理器。

DSP：英文全称为digitalsignalprocessing，翻译为：数字信号处理。DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

RS232接口：为由电子工业协会(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)所制定的异步传输标准接口。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号。

RJ45接口：为以太网络连接接口。是各种不同接头的一种类型，通常用于数据传输，接头的线有直通线、交叉线两种。

RS422接口：采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）。支持点对多的双向通信，是差模传输，抗干扰能力强。

RS485接口：这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。

BNC视频接口：是10Base2?的接头，即同轴细缆接头。可以隔绝视频输入信号，使信号相互间干扰减少，且信号带宽要比普通15针的D型接口大，可达到更佳的信号响应效果。为一种传输视频信号接口。

开关量：是指非连续性信号的采集和输出，包括遥信采集和遥控输出。

开关量输入接口：是PLC与现场的以开关量为输出形式的检测元件（如操作控制按钮、行程开关、接近开关、压力继电器等）的连接通道接口，它把反映生产过程的有关信号转换成CPU单元所能接收的数字信号。

开关量输出接口：是实现传感器将感应到的模拟或数字信号转换成一个开关量信号，再继而输出的一个功能接口。

模拟量：是指变量在一定范围连续变化的量，在时间上或数值上都是连续的物理量。

模拟量输入接口：是一款将远程现场的模拟量信号采集至计算机的接口设备。

模拟量输出接口：是将计算机的信号输出为模拟量信号的接口设备。

双向全工接口：能够同时接收和发送信号的接口。

针对要解决的技术问题1监控数据的无线传输：（1）、光电传输模块采用GE光口或FE电口或FE光口，无线传输模块采用3G无线接口与2个2G接口；（2）、光电传输模块与无线传输模块互为备份满足各种情况下的数据传输需求。（3）、无线传输模块采用3G无线接口兼容目前联通、移动和电信的3G通信规范并在无3G网络的区域采用2个2G接口捆绑方式保证最差情况下的数据传输。

针对要解决的技术问题2系统中所有设备的统一监控：监控数据的信息发布接口、信息输入接口均采用冗余配置，提供双向全工接口RS232/422/485接口16个、RJ45以太网络接口8个、BNC视频接口4个、开关量输入／输出接口64个、模拟量输入／输出接口16个，兼容国内公路监控行业所有设备。

针对要解决的技术问题3设备状态的实时监控和故障诊断及报警：采用高速DSP芯片+ARM处理器体系相结合方式，前端数据采用DSP芯片高速采集原始数据并进行预处理，并提供数据输出；后端采用ARM处理器提供良好的人机接口并兼容常见的uc-OSII、嵌入式linux和windows8操作系统。采用专家库的方式提供各种设备的故障诊断、对未输入专家库的故障可在人工输入后自行学习；可对用户提供故障预警，减少误维护量。

本发明的公路监控系统的远端监控装置具有以下优点：

1、本装置可兼容现有国内高速公路信息采集和发布的全部设备接口；

2、数据传输兼容目前国内高速公路数据传输的所有传输方式，在野外无法提供有线传输的情况下可采用无线方式进行数据传输;

3、监控机房内设备简单平台统一、可远程了解野外设备的运行状态，并提供故障维护策略;

4、降低公路现场维护量节能减排。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为公路监控系统的远端监控装置的结构框图。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的公路监控系统的远端监控装置及信息发布方法及监控方法作以下详细地说明。

实施例1：

本发明的公路监控系统的远端监控装置,其结构包括：

用于与公路监控系统的监控中心实现人机交互的人机界面单元、

用于处理信号及发布信息的信号处理及信息发布单元、

用于连接公路监控系统的可变情报板并发布信息的信息发布接口、

用于连接公路监控系统的信息采集设备并输入信息的信息输入接口、

用于缓存数据的本地数据缓存单元；

人机界面单元通过无线传输模块、光电传输模块与公路监控系统的监控中心相联并互相传输数据；

人机界面单元与本地数据缓存单元相联；

人机界面单元通过冗余配置的总线与信号处理及信息发布单元相联；

信息发布接口、信息输入接口均采用冗余配置，信息发布接口、信息输入接口以及冗余的备份信息发布接口、备份信息输入接口均通过各自的总线与信号处理及信息发布单元相联。

实施例2：

本发明的公路监控系统的远端监控装置,其结构包括：

用于与公路监控系统的监控中心实现人机交互的人机界面单元、

用于处理信号及发布信息的信号处理及信息发布单元、

用于连接公路监控系统的可变情报板并发布信息的信息发布接口、

用于连接公路监控系统的信息采集设备并输入信息的信息输入接口、

用于缓存数据的本地数据缓存单元；

人机界面单元通过无线传输模块、光电传输模块与公路监控系统的监控中心相联并互相传输数据；

人机界面单元与本地数据缓存单元相联；

人机界面单元通过冗余配置的总线与信号处理及信息发布单元相联；

信息发布接口、信息输入接口均采用冗余配置，信息发布接口、信息输入接口以及冗余的备份信息发布接口、备份信息输入接口均通过各自的总线与信号处理及信息发布单元相联。

公路监控系统的远端监控装置的人机界面单元的处理器，采用ARM处理器。

公路监控系统的远端监控装置的信号处理及信息发布单元采用DSP芯片。

公路监控系统的远端监控装置的信息发布接口及冗余的备份信息发布接口，均设置有RS232接口和RJ45接口，或者均设置有RS422接口和RJ45接口，或者均设置有RS485接口和RJ45接口。

公路监控系统的远端监控装置的信息输入接口及冗余的备份信息输入接口,均设置有双向全工接口、RJ45接口、BNC视频接口、开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口；双向全工接口为RS232接口、RS422接口、RS485接口中的一种。

公路监控系统的远端监控装置还包括用于进行公路监控系统的设备状态判断并提供故障维护策略的专家库单元，人机界面单元与专家库单元相联。

公路监控系统的远端监控装置的光电传输模块采用GE光口或FE电口或FE光口，无线传输模块采用3G无线接口与2个2G接口。

实施例3：

本发明的公路监控系统的远端监控装置,其结构包括：

用于与公路监控系统的监控中心实现人机交互的人机界面单元、

用于处理信号及发布信息的信号处理及信息发布单元、

用于连接公路监控系统的可变情报板并发布信息的信息发布接口、

用于连接公路监控系统的信息采集设备并输入信息的信息输入接口、

用于缓存数据的本地数据缓存单元；

人机界面单元通过无线传输模块、光电传输模块与公路监控系统的监控中心相联并互相传输数据；

人机界面单元与本地数据缓存单元相联；

人机界面单元通过冗余配置的总线与信号处理及信息发布单元相联；

信息发布接口、信息输入接口均采用冗余配置，信息发布接口、信息输入接口以及冗余的备份信息发布接口、备份信息输入接口均通过各自的总线与信号处理及信息发布单元相联。

公路监控系统的远端监控装置的人机界面单元的处理器，采用ARM处理器。

公路监控系统的远端监控装置的信号处理及信息发布单元采用DSP芯片。

公路监控系统的远端监控装置的信息发布接口及冗余的备份信息发布接口，均设置有RS232接口和RJ45接口，或者均设置有RS422接口和RJ45接口，或者均设置有RS485接口和RJ45接口。

公路监控系统的远端监控装置的信息输入接口及冗余的备份信息输入接口,均设置有双向全工接口、RJ45接口、BNC视频接口、开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口；双向全工接口为RS232接口、RS422接口、RS485接口中的一种。

信息输入接口及冗余的备份信息输入接口均为如下配置：双向全工接口采用RS232接口或RS422接口或RS485接口或组合共16个，RJ45接口8个，BNC视频接口4个，开关量输入接口64个，开关量输出接口64个、模拟量输入接口16个，模拟量输出接口16个。

公路监控系统的远端监控装置还包括用于进行公路监控系统的设备状态判断并提供故障维护策略的专家库单元，人机界面单元与专家库单元相联。

公路监控系统的远端监控装置的光电传输模块采用GE光口或FE电口或FE光口，无线传输模块采用3G无线接口与2个2G接口。

本发明的公路监控系统的远端监控装置,使用时：

1、信息发布接口、信息输入接口均采用冗余配置，采用1+1备份方式，在一组接口出现故障时可采用另一组；

2、信息发布接口、信息输入接口与信号处理及信息发布单元之间总线采用1+1备份方式，后者可自动检测前者状态，确保采集到有效信号，信息发布到可用设备上；

3、信号处理及信息发布单元与人机界面单元采用1+1总线备份方式，增强系统可靠性；

4、人机界面单元通过无线传输模块和/或光电传输模块与监控中心相联，实现人机交互；

5、人机界面单元与本地数据缓存单元相联，在传输不可用的状态下在本地缓存数据并记录设备操作日志；

6、人机界面单元与专家库单元相联，进行设备状态判断并提供故障维护策略，学习人工输入的故障类型。

专家库维护：用户通过传输模块远程下发新故障类型，本设备通过人机界面单元接受指令和信息，判断权限后存储入专家库单元并自行学习。

实施例4：

公路监控系统的信息发布方法，应用公路监控系统的远端监控装置，具体步骤为：

（1）、用户在公路监控系统的监控中心通过无线传输模块或光电传输模块远程下发信息发布指令及需发布信息内容至人机界面单元；

（2）、远端监控装置通过人机界面单元接受步骤（1）中的信息发布指令及需发布信息内容，判断公路监控系统的监控中心此信息的权限后通过总线传输至信号处理及信息发布单元；

（3）、信号处理及信息发布单元判断上述信息发布指令及需发布信息内容，传输至信息发布接口的相对应的接口；

（4）、上述信息发布指令及需发布信息内容通过信息发布接口发布到公路监控系统的可变情报板。

实施例5：

公路监控系统的监控方法，应用公路监控系统的远端监控装置，具体步骤为：

（1）、远端监控装置的信号处理及信息发布单元判断与信息输入接口相连接的公路监控系统的信息采集设备是否可用，并将判断结果传输至人机界面单元；

（2）、人机界面单元形成公路监控系统的信息采集设备的状态实时记录和采集数据记录并缓存至本地数据缓存单元；

（3）、人机界面单元通过无线传输模块或光电传输模块自动将公路监控系统的信息采集设备的状态实时记录和采集数据记录上传至公路监控系统的监控中心。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.公路监控系统的远端监控装置，其特征在于包括：

用于与公路监控系统的监控中心实现人机交互的人机界面单元、

用于处理信号及发布信息的信号处理及信息发布单元、

用于连接公路监控系统的可变情报板并发布信息的信息发布接口、

用于连接公路监控系统的信息采集设备并输入信息的信息输入接口和

用于缓存数据的本地数据缓存单元；

人机界面单元通过无线传输模块和光电传输模块与公路监控系统的监控中心相联并互相传输数据，无线传输模块包括3G无线接口和2G接口；

人机界面单元与本地数据缓存单元相联；

人机界面单元通过冗余配置的总线与信号处理及信息发布单元相联；

信息发布接口、信息输入接口均采用冗余配置，信息发布接口、信息输入接口以及冗余的备份信息发布接口、备份信息输入接口均通过各自的总线与信号处理及信息发布单元相联；

信息发布接口及冗余的备份信息发布接口，均设置有RS232接口和RJ45接口，或者均设置有RS422接口和RJ45接口，或者均设置有RS485接口和RJ45接口；

信息输入接口及冗余的备份信息输入接口,均设置有双向全工接口、RJ45接口、BNC视频接口、开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口；双向全工接口为RS232接口、RS422接口、RS485接口中的一种或几种的组合。

2.根据权利要求1所述的公路监控系统的远端监控装置，其特征在于人机界面单元的处理器，采用ARM处理器。

3.根据权利要求1所述的公路监控系统的远端监控装置，其特征在于信号处理及信息发布单元采用DSP芯片。

4.根据权利要求1所述的公路监控系统的远端监控装置，其特征在于信息输入接口及冗余的备份信息输入接口均为如下配置：双向全工接口采用RS232接口或RS422接口或RS485接口或组合共16个，RJ45接口8个，BNC视频接口4个，开关量输入接口64个，开关量输出接口64个、模拟量输入接口16个，模拟量输出接口16个。

5.根据权利要求1所述的公路监控系统的远端监控装置，其特征在于还包括用于进行公路监控系统的设备状态判断并提供故障维护策略的专家库单元，人机界面单元与专家库单元相联。

6.根据权利要求1所述的公路监控系统的远端监控装置，其特征在于光电传输模块采用GE光口或FE电口或FE光口，无线传输模块采用3G无线接口与2个2G接口。

7.公路监控系统的信息发布方法，其特征在于应用权利要求1-6任意一项的公路监控系统的远端监控装置，具体步骤为：

（1）、用户在公路监控系统的监控中心通过无线传输模块或光电传输模块远程下发信息发布指令及需发布信息内容至人机界面单元；

（2）、远端监控装置通过人机界面单元接受步骤（1）中的信息发布指令及需发布信息内容，判断公路监控系统的监控中心此信息的权限后通过总线传输至信号处理及信息发布单元；

（3）、信号处理及信息发布单元判断上述信息发布指令及需发布信息内容，传输至信息发布接口的相对应的接口；

（4）、上述信息发布指令及需发布信息内容通过信息发布接口发布到公路监控系统的可变情报板。

8.公路监控系统的监控方法，其特征在于应用权利要求1-6任意一项的公路监控系统的远端监控装置，具体步骤为：

（1）、远端监控装置的信号处理及信息发布单元判断与信息输入接口相连接的公路监控系统的信息采集设备是否可用，并将判断结果传输至人机界面单元；

（2）、人机界面单元形成公路监控系统的信息采集设备的状态实时记录和采集数据记录并缓存至本地数据缓存单元；

（3）、人机界面单元通过无线传输模块或光电传输模块自动将公路监控系统的信息采集设备的状态实时记录和采集数据记录上传至公路监控系统的监控中心。