CN103810855A - 面向多用户群的多特征量综合交通检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，属于交通检测技术领域。该系统包括智能称重装置、视频检测装置、车牌识别装置、现场工控机和远程服务器；智能称重装置、视频检测装置分别通过串口或有线网络通讯方式与现场工控机进行连接，现场工控机与远程服务器之间采用有线网络或2G/3G无线网络通讯方式进行连接。本系统采用多种方式对道路交通信息进行检测，结合多种检测技术的优点，通过功能互补、组合优化和数据融合等，实现全面与准确地检测公路路网动态交通数据，可以很好的服务于公路设计、建设、运营、维护，以及高速公路联网收费、高速公路收费站通行费全自动计算、自动超限检测、交通情况调查、轴载调查、道路养护管理等领域。

Description

面向多用户群的多特征量综合交通检测系统

技术领域

本发明属于交通检测技术领域，涉及一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统。

背景技术

随着国民经济的蓬勃发展以及四通八达的公路运输网的加速编织，一方面，交通运输需求与运输能力之间的矛盾越来越显著：交通运输中的大中型货运车辆的比率日益增加，交通量迅速上升，车辆超载、超限现象也变得越来越普遍和严重，这些情况不但加大了路面损伤程度，也为人们出行带来安全隐患，为此加速了市场对具有车辆自动检测和管制、交通情况调查、轴载调查等功能产品的紧迫需求；另一方面，高速路的通行费也将越来越巨大，而多路径路段收费的合理性和公平性直接影响投资方、管理层和道路使用者的利益。如何提高收费站车辆通行速度，如何有效进行高速路收费管理、提高多路径路段收费的合理性和公平性已成为迫在眉睫的问题。

目前国外发达国家还在对现有的车辆检测技术做进一步深入地研究，试图提高检测精度，扩大使用范围。传统的磁频检测、波频车辆检测及视频检测技术存在工作寿命、使用环境及可靠性等问题，且最大的缺陷在于它们各自只能提供少量信息，无法满足现代交通管理的需要。从国内实践来看，多种检测技术相互搭配运用，是比较现实的做法。每种检测技术都有其检测原理上的限制，无法获得所需的所有交通参数，因此，十分有必要综合应用各种检测技术的优点，通过功能互补、组合优化和数据融合等，实现全面与准确地检测公路路网动态交通数据。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，通过功能互补、组合优化和数据融合等方式，实现全面准确地检测公路路网动态交通数据。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，包括智能称重装置、视频检测装置、车牌识别装置、现场工控机和远程服务器；智能称重装置、视频检测装置分别通过串口或有线网络通讯方式与现场工控机进行连接，现场工控机与远程服务器之间采用有线网络或2G/3G无线网络通讯方式进行连接。

进一步，所述智能称重装置包括弯板传感器、电磁波及激光测距仪、信号调理模块及智能称重仪；弯板传感器、电磁波及激光测距仪分别通过电缆与智能称重仪相连，弯板传感器用于采集重量数据并将采集到的数据经过信号调理模块处理后传送至智能称重仪，电磁波及激光测距仪用于测量车辆轮廓和距离数据并将数据传送至智能称重仪，智能称重仪通过RS232串口向现场工控机发送称重及距离检测数据。

进一步，所述弯板传感器采用非静定系统结构，使用大面积特殊弹簧钢板作为称重板，采用精密机械加工工艺和热处理工艺使传感器具有优良的高频响应性能；同时，该技术采用多层密封工艺和专有的密封技术提高了传感器的耐久性；弯板式传感器内部信号输出采用了专有的均衡补偿技术，保证了称重器的横向一致性。

进一步，所述视频检测装置包括摄像机和视频检测仪，摄像机用于对车道视频进行拍摄并将视频数据通过视频线缆传送至视频检测仪，视频检测仪对视频数据进行处理后通过串口连接的方式与现场工控机进行通讯。

进一步，所述现场工控机包括嵌入式主板、数量至少为两个的RS232接口、LAN接口及电源模块；现场工控机通过2个RS232接口分别与视频检测装置、智能称重装置通讯，通过2个LAN接口分别与车牌识别装置及远程服务器通讯。

进一步，所述远程服务器接收现场工控机发送的数据，获得最终车辆数据；远程服务器包括数据接收、数据融合、数据存储三大模块；远程服务器基于B/S模式结构，分为数据层、服务层和用户界面层，数据层存储融合后的车辆数据，服务层在数据层基础上形成多样化特色服务，并以服务接口的形式向用户界面层提供服务，向不同用户群提供交通情况调查、自动超限检测、计重收费等服务。

本发明的有益效果在于：本发明提供的面向多用户群的多特征量综合交通检测系统采用多种方式对道路交通信息进行检测，结合多种检测技术的优点，通过功能互补、组合优化和数据融合等，实现全面与准确地检测公路路网动态交通数据。系统提供的全方位车辆特征量，可服务于公路设计、建设、运营、维护，应用在高速公路联网收费通行费拆分、高速公路收费站通行费全自动计算、自动超限检测、交通情况调查、轴载调查、道路养护管理等领域，大大提高相关交通单位自动化、数字化水平，能更好的维护公路业主方、运营方及使用方的利益。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为系统总体结构图；

图2为系统划分结构示意图；

图3为现场工控机结构示意图；

图4为车辆视频检测流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提供了一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，结合多种传感器检测技术，可获取车辆流量、车型、速度、加速度、轮重、轴重、轴组重、总重、当量轴次、轴距、车高、车长、车宽、车辆轮廓、通行时间、行驶方向、超重、超速、车牌、车辆图片等多种车辆交通数据，对车辆进行数字化与动态建模。

图1为系统总体结构图，如图所示，该系统包括智能称重装置、视频检测装置、车牌识别装置、现场工控机和远程服务器；智能称重装置、视频检测装置分别通过串口或有线网络通讯方式与现场工控机进行连接，现场工控机与远程服务器之间采用有线网络或2G/3G无线网络通讯方式进行连接，图2为系统划分结构示意图。

其中，智能称重装置包括弯板传感器、电磁波及激光测距仪、信号调理模块及智能称重仪；弯板传感器、电磁波及激光测距仪分别通过电缆与智能称重仪相连，弯板传感器用于采集重量数据并将采集到的数据经过信号调理模块处理后传送至智能称重仪，电磁波及激光测距仪用于测量车辆轮廓和距离数据并将数据传送至智能称重仪，智能称重仪通过RS232串口向现场工控机发送称重及距离检测数据。智能称重仪主要用于采集弯板数据与电磁波及激光测距仪数据，并经过分析计算，可获取轮重、轴重、轴组重、总重、当量轴次、轴距、车型、车长、车宽、车高、车辆轮廓、通行时间、速度、加速度、车辆流量、超速等数据。

弯板传感器的核心技术摆脱了传统传感器基于静定结构测量理论的束缚，大胆基于非静定系统结构设计，大大降低了结构厚度，保证了高速动态响应频率；该技术仅使用大面积特殊弹簧钢板作为称重板，采用精密机械加工工艺和热处理工艺使传感器具有优良的高频响应性能；同时，该技术采用多层密封工艺和专有的密封技术提高了传感器的耐久性；弯板式传感器内部信号输出采用了专有的均衡补偿技术，保证了称重器的横向一致性。信号调理模块用于将弯板传感器信号转换为有效的电平信号，以及对电平信号进行放大、滤波、线性化补偿、隔离、保护等，使电平信号符合后端仪器采集卡的阻抗匹配要求。

具体来说，智能称重仪是该智能称重装置的控制中心，主要负责控制原始车辆数据的采集、实时处理以及发送处理后的车辆特征数据。在实时处理数据过程中，利用积分理论获取重量数据，基本算法如下式（1）所示，

W＝K*I*V    （1）

式中:

W——重量；

K——传感器重量系数；

I——波形积分，即

Val_i为离散AD值，Freq表示采样频率；

V——车辆速度。

电磁波及激光测距仪先用激光技术并基于相位方式对车辆剖面轮廓进行测量，相位式测距是对电波进行幅度调制并测定调制波往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制波的波长，换算此相位延迟所代表的距离，即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间。

智能称重仪作为智能称重装置的核心控制模块，基于PC104-X86结构开发，硬件平台由嵌入式PC104主板、12位AD卡和12位DA卡组成，运行平台选用WindowCE5.0。系统工作时，每个车道左右安装弯板传感器两块，测距仪距离地面6米高，垂直于第一块弯板传感器和车道中心线，弯板传感器及测距仪分别由电缆接入智能称重仪。另外，智能称重仪通过RS232串口向现场工控机发送称重及激光检测数据。

视频检测装置主要用于采集摄像机数据，并经过分析计算，获取车长、车宽、车辆轮廓、车牌、车辆图片、速度、加速度、行驶方向、车型、通行时间、车辆流量、超速等数据。视频检测过程运用模式识别、图像处理技术，对运动车辆连续图像帧进行分析处理，主要采用建立图像背景模型、图像背景模型的更新、图像差分处理、图像二值化、形态学滤波、阴影去除、运动轨迹跟踪等技术和算法，使用标清相机分析连续图像帧，识别运动车辆，获取车辆图像外部轮廓；同时使用高清相机软触发或硬触发抓拍高清车辆图片，分析抓拍车辆图像局部纹理。

在本实施例中，视频检测装置包括摄像机和视频检测仪，摄像机用于对车道视频进行拍摄并将视频数据通过视频线缆传送至视频检测仪，视频检测仪对视频数据进行处理后通过串口连接的方式与现场工控机进行通讯。高清摄像机或标清摄像机可在一定区域内负责多个车道的视频抓拍，并通过视频线缆接入视频检测仪。视频检测仪与现场工控机以串口连接方式通讯。

视频检测仪作为视频检测装置的核心控制模块，其硬件平台由视频采集卡和嵌入式PC104主板组成，运行平台选用Windows XP Embedded，开发环境采用Visual Studio2008，并配置图像处理开源模块OpenCV。车辆视频检测的流程如图4所示。

现场工控机主要用于接收智能称重仪数据、车辆视频检测仪数据、车牌识别数据，进行初步数据处理，并上传至服务端。图3为现场工控机结构示意图。现场工控机包括嵌入式主板、数量至少为两个的RS232接口、LAN接口及电源模块；现场工控机通过2个RS232接口分别与视频检测装置、智能称重装置通讯，通过2个LAN接口分别与车牌识别装置及远程服务器通讯。

远程服务器接收现场工控机发送的数据，获得最终车辆数据；远程服务器包括数据接收、数据融合、数据存储三大模块；远程服务器基于B/S模式结构，分为数据层、服务层和用户界面层，数据层存储融合后的车辆数据，服务层在数据层基础上形成多样化特色服务，并以服务接口的形式向用户界面层提供服务，向不同用户群提供交通情况调查、自动超限检测、计重收费等服务。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，其特征在于：包括智能称重装置、视频检测装置、车牌识别装置、现场工控机和远程服务器；智能称重装置、视频检测装置分别通过串口或有线网络通讯方式与现场工控机进行连接，现场工控机与远程服务器之间采用有线网络或2G/3G无线网络通讯方式进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，其特征在于：所述智能称重装置包括弯板传感器、电磁波及激光测距仪、信号调理模块及智能称重仪；弯板传感器、电磁波及激光测距仪分别通过电缆与智能称重仪相连，弯板传感器用于采集重量数据并将采集到的数据经过信号调理模块处理后传送至智能称重仪，电磁波及激光测距仪用于测量车辆轮廓和距离数据并将数据传送至智能称重仪，智能称重仪通过RS232串口向现场工控机发送称重及距离检测数据。

3.根据权利要求2所述的一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，其特征在于：所述弯板传感器采用非静定系统结构。

4.根据权利要求1所述的一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，其特征在于：所述视频检测装置包括摄像机和视频检测仪，摄像机用于对车道视频进行拍摄并将视频数据通过视频线缆传送至视频检测仪，视频检测仪对视频数据进行处理后通过串口连接的方式与现场工控机进行通讯。

5.根据权利要求1所述的一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，其特征在于：所述现场工控机包括嵌入式主板、数量至少为两个的RS232接口、LAN接口及电源模块；现场工控机通过2个RS232接口分别与视频检测装置、智能称重装置通讯，通过2个LAN接口分别与车牌识别装置及远程服务器通讯。

6.根据权利要求1所述的一种面向多用户群的多特征量综合交通检测系统，其特征在于：所述远程服务器接收现场工控机发送的数据，获得最终车辆数据；远程服务器包括数据接收、数据融合、数据存储三大模块；远程服务器基于B/S模式结构，分为数据层、服务层和用户界面层，数据层存储融合后的车辆数据，服务层在数据层基础上形成多样化特色服务，并以服务接口的形式向用户界面层提供服务，向不同用户群提供交通情况调查、自动超限检测、计重收费等服务。

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