基于微波檢測和LED屏的交通誘導系統

陳啟明

(大連市城市交通設計研究院　大連　116033)

基于微波檢測和LED屏的交通誘導系統

陳啟明

(大連市城市交通設計研究院大連116033)

摘要在城市交通管理控制中，交通誘導系統對城市交通的疏導起到重要的作用。交通信息采集和信息發布是城市交通誘導系統中的關鍵技術。信息的采集和發布有多種方式，采用微波檢測器對交通流等信息進行采集，安裝方便、使用靈活、系統可靠性高。LED誘導屏是交通信息發布的主要方式，能夠對交通車流進行有效的疏導。文中介紹了大連市交通誘導系統的應用，及對交通狀況改善的有效性。

關鍵詞交通誘導微波檢測LED屏信息采集

近些年來，城市化進程不斷加快，城市規模擴大，人口快速增長。這些導致城市機動車數量不斷攀升。城市道路擁堵，交通不暢已經成為一個社會嚴重關注的問題。交通誘導是城市智能化交通管理的一個方面。交通誘導系統可以對人們的出行進行指引，使出行者能夠采取方便、快捷的路線和方式到達目的地。同時誘導系統能夠對車流進行疏導，提高道路的使用效率，緩解交通壓力，提高道路通行能力。智能交通誘導系統由信息采集、數據傳輸、數據處理和信息發布4部分組成。

1信息采集系統工作原理及組成

建立交通誘導系統，首先要進行的是道路交通信息和參數的采集。路況信息采集的及時和準確性是保證交通誘導系統有效運轉的前提條件。采集的信息包括車的流量、車速、車道的占用率等。路況信息應該通過多種途徑獲取[1]。微波檢測器、交通路口的地埋檢測線圈、電子警察系統、關鍵路段的卡口系統、高清監控、高點抓拍攝像機等獲取的數據都可以作為交通誘導系統的信息輸入。人工獲取的路段施工、突發事件、氣象等信息也可以作為系統的數據來源。這樣采集的信息能夠比較全面地反映道路交通狀況，保障路況信息采集的完整和精確。每種檢測技術都有自己的優點和缺點。

微波檢測器是利用雷達線性調頻技術原理進行檢測。雷達在一個周期內向路面發射一種頻率隨時間線性增加的連續微波，接收器連續地接收來自該方向的回波。通過對來往車輛反射的回波信號頻率進行計算處理分析，可以獲得車道內車的流量、速度、車道占有率和車型等交通流基本信息。

微波檢測具有多道性、全天候、可靠性、安裝靈活方便等特點。由于微波探測器是采用雷達進行檢測的非接觸式探測器，所以它可以在雨、雪、大霧、風沙等惡劣天氣情況下工作。在通信中斷時，檢測數據可以暫存于設備的存儲單元。一套微波檢測器可以探測多達12 條車道的每一條車道上的車道占用率、流量和平均速度等信息，其檢測精度準確率達98%，車道探測分辨率為0.3 m，時間分辨率為10 ms。微波安裝示意圖見圖1。

圖1　微波安裝示意圖

微波檢測器主要包括微波檢測探頭和檢測器控制箱。微波檢測探頭安裝方式分為正向安裝和側向安裝。正向安裝每臺設備只能檢測1條車道，而且設備需要安裝在懸臂或門架上。一般情況采用側向安裝，這種安裝方式簡單方便，不影響交通。根據車道的寬度和設備桿后置的距離選擇設備桿的高度。微波探頭安裝在立柱桿頂部。這樣可以確保探頭更好地接收車輛側面反射的信號。

微波探頭通過機帶電纜與檢測器控制箱連接。檢測控制箱內安裝有斷路器、電涌保護器、UPS、12 V蓄電池、通信接口等。外部電源可以引自附近的路燈桿，通過蓄電池可以保證24 h為內部設備供電。

微波檢測器完成數據采集和本地數據處理后，數據通過標準的RS232(或RS422，RS485)接口連接無線傳輸模塊，無線傳輸模塊通過GMS基站和移動信息服務中心將數據傳送到中心控制室。也可以通過有線的方式進行數據傳輸。通信接口連接數據光端機，數據通過光纜連接到控制中心?？刂浦行呐渲?臺計算機來接收數據。該計算機配有固定的IP地址?，F場設備采集終端的傳輸模塊配置成相同的IP地址。這樣可以實現1臺計算機對多臺微波檢測器進行監控管理。

2交通誘導系統數據處理中心構成

現場采集的數據通過交通專用光纖傳輸到監控中心。監控中心是通過多臺數據采集和數據通信接收服務器獲取數據信息。交通誘導系統數據處理中心硬件構架見圖2。

圖2　交通誘導系統數據處理中心構架圖

SCOOT數據采集服務器主要接收信號燈管理系統傳遞的數據。安裝有信號燈的路口普遍安裝有SCOOT線圈檢測車流。GPS數據通信和接收服務器負責接收通過無線3G網傳來的微波檢測器和電子警察系統采集的數據。視頻存儲服務器接收高清視頻監控和卡口系統的數據信息。數據采集管理單元將這些數據匯聚到數據庫服務器進行分析處理。數據可以上傳至公安網絡系統。誘導計算處理單元對接收的信息進行整合、分析處理，對交通狀態進行評估。采集的數據與系統設定的交通車流量和車速指標閾值進行比對，產生比對結果。最終得出城市主干路網的交通狀況評價結果——暢通、緩行、擁堵，即該路口不同方向、不同路段道路交通誘導信息。誘導信息處理單元還對一些突發事件，如交通事故、特殊車輛通行等信息進行響應[2]，優先傳遞到信息發布單元。誘導信息發布控制單元將誘導信息即時發布。用戶端還可以在GIS平臺通過數據庫應用分析軟件對數據進行分析和管理，形成道路交通流量、車道占有率等數據。數據可以用于查詢，生成報表和繪制曲線，為交通管理者提供疏導交通的依據。

3誘導屏信息發布系統性能和功能介紹

誘導信息可以通過公共交通信息服務平臺自動或經過人工確認后發布。LED誘導屏是一種把道路交通狀況及時傳遞給出行者的重要方式。誘導屏主要安裝在城市主干道路的重要交叉口、分流點前，這樣可以對行駛車輛進行疏導和分流。LED誘導屏前端設備包括可變情報顯示板和設備控制箱。顯示板屏體為可拆裝式模塊化結構，由6塊小屏組成，外形尺寸為3.8 m×2.3 m，安裝于金屬桿上。全屏采用全點陣式紅綠雙基色模組，顯示屏基底為黑色，顯示顏色為紅色、綠色及混合色黃色[3]。點陣模塊為8×16點陣。8.8 m2點陣顯示屏整屏分辨率(高×寬)為144×240(像素)。由于顯示屏安裝于室外，所以顯示單元具有防水、防塵、防腐蝕、防電磁干擾、防雷擊等功能，防護等級符合 GB4208-93中IP65標準[4]。屏體內環境應具有防塵和散熱裝置。

可變情報顯示板可存儲上端控制計算機下傳的信息不少于100條，按節目單形式輪流顯示。信息顯示為點陣，傳輸數據為壓縮位圖格式。顯示板根據指令，調用存儲的任一條信息在屏體上顯示，也可以通過計算機對信息庫進行修改和更新。顯示板控制器留有RS232，RS485和以太網RJ45接口。通過接口，利用便攜式計算機現場對設備進行測試及維修。設備控制箱內安裝有光交換機和數據收發器。設備箱為顯示屏供電，同時通過網線與其進行數據交換。數據收發器通過光纖與控制中心進行通信。控制箱具有漏電、短路、防雷等保護。誘導屏接收控制中心發送的顯示指令，同時給出回應信號，確認發出信息是否顯示成功和自身的工作狀態。誘導屏還裝有室外型光敏開關，可以自動根據環境亮度進行32級調光。除了通過LED誘導屏了解路況信息，人們還可以通過手機終端、車載導航和交通廣播等途徑獲取信息。信息發布系統負責將生成的路況信息通過LED誘導屏、手機、廣播等途徑發給出行者[5]。

4誘導系統應用

近幾年來，大連市在城市的高速路、高架橋、車流集中的主干路等不適宜地埋線圈的路段設置了幾百套微波檢測裝置，作為車流檢測的數據來源。微波檢測器對這些路段的車速、車流量等信息進行全天候實時采集。這些信息匯集到數據處理中心進行數據處理和分析，生成交通是否暢通的信息。同時大連市又在主要道路分流節點的前方路段安置了數十套LED交通信息誘導屏。LED顯示屏作為誘導信息發布終端，通過專用光纖實時接收道路交通動態狀況和交通管理部門發布的信息，及時顯示能夠誘導交通的信息。LED誘導屏顯示分流節點附近幾條路街的電子地圖和文字提示。顯示屏用不同顏色區分前方各條道路的交通狀況，紅色表示道路車輛飽和，黃色表示道路車輛緩行，綠色表示道路暢通。同時LED屏切換顯示文字，提示某路段施工和封閉。駕駛員可通過交通誘導屏非常直觀、有效地獲得前方路況信息。引導車流提前合理選擇行駛路線。避免了當某一路段道路交通不暢時，后續車輛持續跟進、進而造成該路段交通癱瘓。交通誘導系統實施以來，對大連地區的交通車輛進行引導，合理地控制和均衡交通流分布。在早晚出行高峰時段，誘導系統與公交專用道管控等智能交通設施相結合，對車輛進行疏導，有效地緩解了道路交通壓力，改善了交通狀況。

5結語

城市智能交通誘導系統是集信息采集、通信、網絡、數據挖掘與處理分析、信息發布技術于一體的綜合運用系統，在城市交通管理中發揮著越來越重要的作用。今后應該提高交通信息交互和資源共享的能力，通過數據發掘、模型建立和算法優化，對路況信息進行預測，提高交通狀況自動生成和發布的能力，為出行者提供最佳出行路線，讓人們出行更加便捷、安全。

參考文獻

[1]李翔,沈友興.基于多種信息源的城市交通誘導系統[J].上海船舶運輸科學研究所學報,2012,35(1):77-82.

[2]李振龍.城市交通誘導策略的探討[J].交通科技,2003(1):4-6.

[3]林惠松.交通誘導信息室外顯示系統的設計[J].福建電腦,2006(6):171-172.

[4]王毅.交通誘導LED顯示系統[J].科技成果縱橫,2009(6):62-64.

[5]周超雄,孫巧燕.城市交通誘導系統信息處理技術研究[J].公路交通科技,2003(6):28-30.

Traffic Guidance System Based on Microwave Detection and the LED Screen

ChenQiming

(Dalian city traffic design and Research Institute, Dalian 116033, China)

Abstract：Traffic guidance system plays an important role in urban traffic management control. The traffic information collection and information dissemination are the city traffic guidance system of key technologies. The information collection and information dissemination have many ways. The microwave detector is used to collect the information of traffic flow, easy installation, flexible and high reliability. LED induced screen is the main way of traffic information dissemination, which can effectively guide the traffic flow. The paper introduces the application of the traffic guidance system in Dalian and the effectiveness of the improvement of traffic conditions.

Key words:traffic guidance; microwave detection; LED screen; information collection

收稿日期：2015-09-14

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.042