公路无人值守治超检测系统

一、公路无人值守治超检测系统概述

公路无人值守治超检测系统是我公司结合多年来动态称重系统设备设计制造以及在全国各个地的实际运用经验，综合公路管理部门对超限运输管理的具体需求进行开发的一款智能称重系统。该系统在不干扰道路正常通行秩序的前提条件下，对车道中正常行驶的车辆进行预检测，并提示超载车辆以及管理人员引导超限嫌疑车辆进入复检超限站，进行精确复核，对于确实超限车辆进行进一步的执法处理。同时，公路无人值守治超检测系统也可为公路管理部门提供统计该路段过往车辆数据。
公路无人值守治超检测系统主要包括计重子系统、控制子系统、监控子系统、车牌识别子系统、通信子系统和防雷子系统组成，并进行联网扩展，实现区域内的站点联网，实现远程监控管理。

计重子系统计量准确度高，动态响应快，称台过载能力强，使用寿命长，横向一致性好，偏载误差小，检测100km/h以内过往车辆，整车重量精度小于等于6%；单轴称重能力不小于40吨。

控制子系统是公路超限预检系统的核心，它处理并保存过往车量数据，对车辆数据进行统计，分析得出超载车辆信息并通过以太网，光缆，3G等方式传输到指定控制中心，同时将超载车辆信息以彩信方式发送到指定手机；控制系统将车辆信息发送到情报板显示，提示超载车辆进入指定的超限站进行复检；控制系统可实时查询过往车辆数据；控制系统具有高稳定性，内配置有温控风扇可自动调节温度，保证了控制系统在高于50度的环境下还可正常运行。

监控子系统采用日夜型网络高清摄像机，保证了全天24时间可清楚观察车道通行情况；监控数据实时保存到网络硬盘录像机内，可供监控中心随时查看当前道路情况和以往道路过车情况。监控子系统还可以监控控制系统和称重设备，防止不法破坏，提高了整个系统的安全性。

车牌识别系统采用了先进的高速高清智能车牌识别一体机，分辨率为1932×1452，帧率为25帧/秒；视频测速功能，满足GB/T 21255-2007《机动车测速仪》；车辆违章抓拍和交通参数采集（车流量、道路占有率等）功能；可视频触发、硬件触发、软件触发、无触发；车辆行驶速度在0 ~ 200km/h范围内整体识别率：＞ 95%，车牌字符识别率≥99%；采用网络传输：100/1000M自适应；工作温度 ：-25℃～+60℃。

通信子系统是由1000M交换机，路由器，光端机，彩信发送设备等构成，可供业主选择多种接口通信方式，如：以太网，光纤，3G，彩信等方式，保证了监控中心可随时间查询以以往记录，并且实时传送可疑车辆数据到指定治超人员手机上。

防雷系统由电源防雷模块，信号防雷模块，控制柜接地防雷，监控杆防雷接地及避雷针，情报板接地防雷等构成。设备柜内安装电源防雷模块，防护电源线路雷击过电压；信号防雷器，保护通信系统与视频信号免受雷击干扰。设备柜内安装控制防雷器，确保控制线路的安全与稳定，铺设专用地网，标准阻值＜4Ω。

二、公路无人值守治超检测系统系统组成
2.1.计重子系统
2.1.1 计重子系统原理
计重系统（以两车道为例）由4块弯板式称重传感器、４个线圈、４个线圈控制器和1台称重控制器构成。每个车道放置两块弯板，采取交错布置方式。弯板前后各安装一个的线圈传感器，用作车辆检测器；避免相邻线圈之间的相互干扰，线圈控制器上可以对线圈的频率和灵敏度进行调节。计重控制器对弯板式称重传感器和线圈传感器的信息进行采集处理，将结果传送到控制计算机。主要技术指标如下：
 系统精度：
车速在0～30km/h时: 整车重量平均偏差±3%
车速在30～80km/h时: 整车重量平均偏差±5%
车速在80～100km/h时: 整车重量平均偏差±6%
 速度检测精度：
车速在5～50km/h时: ±3km/h
车速在 >50km/h时: ±5%(2σ)km/h
检测速度是指被检测车辆通过弯板的平均速度值
 轴间间距: ±0.15m(标准偏差)
 温度： -30℃～+80℃
 相对湿度： 0～95％
 标准载重： 15t
 过载能力： 150％
2.1.2. 计重子系统组成
计重子系统由：计重控制器、弯板式传感器、线圈、地感主机及相关附件组成。
2.2.控制子系统
2.2.1. 控制子系统原理
控制子系统是公路超限预检系统的核心，它不仅控制着整个系统的硬件部分，还控制着软件部分。控制子系统配套软件包对预检计重系统各种数据进行接收并对车辆信息进行管理,自动将超载车辆信息发送到情报板上显示，提醒过往超载车辆到指定超限站进行复检。该系统具备了车辆的动态信息处理、超重车辆图像抓拍、数据统计管理等多项功能。并可根据用户要求对软件功能进行扩展。
2.2.2.控制子系统组成
控制子系统由中心控制器，显示器，情报板，预检系统软件组成；
中心控制器采用i3处理器；2G内存；2T高速硬盘；集成10/100/1000Mbps以太网卡；
前端：4个USB（Ver 2.0），4个串口，显卡1G显存；显示器：19″高分辨率液晶显示器。
2.3.车牌识别子系统
2.3.1. 车牌识别子系统原理
车牌识别系统采用目前国际最先进的 DSP 技术、图像识别技术以及人工智能，对视频流中的车辆进行高速实时准确的识别，彻底抛弃了外部触发，成功实现了识别率高、工程简洁、维护成本低等诸多目标。
高清300万智能一体机是集“图像采集+车辆检测+车牌识别”于一体的设备。设备具有检测车辆并识别车牌的功能。图像采集模块采用CCD图像传感器，支持连续视频采集与抓拍工作模式。该设备即可对当前在摄像机监测范围内通行的车辆进行跟踪和识别，同时可外接大容量存储功能。设备可用于高清收费站，可实现硬件触发、视频流触发并可同时支持2种触发方式。
车牌自动识别器设备内嵌识别软件，包含了视频采集、图像预处理、车牌检测、车牌切分、字符识别、跟踪和比对、图像压缩、数据传输等模块，系统识别速度快，可靠性高。车牌自动识别器的外形尺寸为 236mm × 139mm × 36mm ，前端包括一对视频输入 / 输出接口、一个标准 10M / 100M 自适应的 RJ45 以太网接口、USB接口一个、RS232串口2个、CDMA/GPRS可选。 主要技术指标如下：识别时间： ≤0.02 秒;车牌正确定位率：99%；车牌字符识别率：99%;车牌整牌识别率：95%；允许车辆行驶速度： 0-200 公里 / 小时 ；输出图像色彩： 彩色；视频：全景监控视频；图像格式：高清JPEG；设备输出接口： RS232 、 10/100M 以太网口；输出信息：车辆大图、车牌小图、车牌识别号码、车牌颜色和识别可信度 ；工作电压： AC 220V ± 10 % ,50HZ ；工作温度： -40℃— +70℃ ；湿度： < 90%；
平均无故障时间： MTBF≥30000 小时 ；防护等级：IP66。
2.3.2 车牌识别子系统组成
车牌识别子系统主要包括两个主要部分：车牌识别器和“T”形架(或龙门架)

2.4.视频监控子系统
2.4.1. 视频监控子系统原理
视频监控系统主要是对整个称重预检区域进行监控，处理各种突发事件，规避管理漏洞。监控点的全部图像通过通信传输系统传输到监控中心，通过视频分配器分配到液晶电视、硬盘录像机和电视墙上，通过连接到硬盘录像机的键盘进行切换，选择要重点关注的监控点，并可通过键盘进行拉近和放大处理。硬盘录像机则将全部视频信号存储到硬盘上。
视频监控系统主要是对公路超限预检站各个区域进行监控，确保各个区域的安全有序，并对突发事件进行信息保存。
2.4.2 视频监控子系统组成
视频监控子系统由室外全景摄像机，网络硬盘录像机构成；
高速检测点视频监控摄像机安装在车牌识别摄像机T型架上，使之能在摄像机防护罩处于最大额定风速下，从监视器看不出摄像机有明显抖动现象。
硬盘录像机CPU安装在室外控制柜内：主频≥1GHz；硬盘：1块2T(7200转)；视频编码格式：MPEG-II；显示、录像帧数：8路全实时共200帧/秒(25帧/秒/路)；集成1个10/100MB自适网口。

2.5.通信子系统
2.5.1. 通信子系统原理
通讯子系统设备主要用于连接车道设备和监控中心，由于距离较远，采用光纤通信的方式或专网通信方式。整个车道设备共需要传输有两路视频数据、1路网络信号，因此需要2对光端机和1对光电收发器，需要布设6芯光缆。彩信设备主要是用于发送超载车辆信息。
2.5.2 通信子系统组成
通信子系统由光端机，光电收发器，交换机，路由器，彩信发送器等设备组成；
光端机：采用多模 850nm；视频输入/输出阻抗 75欧；信噪比＞60dB；IP以太网信号；无电磁、射频及地电流干扰；抗干扰性强、保密性高；每端口10M/100Mbps； 100Base-FX 多模光纤；传输距离：100BASE-FX∶2公里（多模）；光接口特性：1300nm（多模2公里）
交换机为16口的网络交换机，符合IEEE 802.3u 100Base—T快速以太网标准；接口：16口RJ-45以太网，LED指示灯，电源、网络通信量/双工模式、链路状态/速度；功能：ISO 8802-3、IEEE802.3（以太网）、IEEE802.3u（快速以太网）、IEEE802.1d（桥接）、IEEE802.3x（流控），MAC地址：4,000个；电源：交流线路频率：50/60Hz；输入电压：100-240VCA。
2.6.防雷子系统
2.6.1. 防雷子系统原理
公路超限预检站大多安装于野外，而且还有门架或T型架等较易遭受雷击的装置，因此防雷系统的好坏非常关键，各个设备一定要设置接地点，并严格按照规范保证接地电阻外，还要对所有的线路进行保护。系统中主要有3类线路：电源、视频、网络和通信。我们针对这些线路特征，选取了相应的防雷设备，接地就是把数字电路等位地与大地相接,它克服了直流地悬浮带来的问题,特别是在LED显示屏系统中有大量的静电荷积沉,还有人体静电都会影响设备的运行,所以采用直流地接大地后，为静电荷找到了通路。
摄像机防雷：摄像机立柱顶端设置避雷针，避雷引下线绝缘套管做支撑夹子固定。防雷接地母线采用40*4mm镀锌扁钢引至20米以外做防雷接地体。防雷接地电阻＜10Ω，摄像机室外电缆屏蔽层和控制箱均做保护接地，保护接地电阻≤4Ω。两类接地体距离≥20m。或采用联合接地电阻≤1Ω。
直流地接大地我们采用的是并联接地方法,这种接法各点间的电位差很小,可获得较低的接地阻。
LED显示屏系统中的安全保护地是将所有显示单元的固定柱,通过安装骨架联接起来,再用接地母线将其接地或接到配电柜的中线上。
对于防雷采取了一下措施：
避雷网: 采用Φ8 圆钢绕屏顶部四角
架设；
避雷针: 采用Φ10圆钢，高度为1米2
根，分别焊接于避雷网两对角处；
引下线: 采用Φ8 圆钢，建筑物上的显示屏引下线沿建筑物外墙明敷，地面安装的显示屏其引下线沿支柱敷设；
接地线: 垂直接地体均采用Φ10圆钢，长度为2.5m，2根。

2.6.2 防雷子系统组成
防雷子系统由电源防雷模块，视频防雷模块，网络防雷模块和设备接地网组成。
电源防雷技术指标：保护模式L-PE/L-N/N-PE；最大持续工作电压Uc320V/385V；额定负载电流I35/63A；连接导线16-35mm ；工作环境温度-40/85 ；外壳防护等级IP50；安装方式：串联安装；标称放电电流In：30KA；最大放电电流IMAX：60KA；电压保护水平Up：0.9KV；输出功率：10KVA；适用电源：220VA。
视频防雷技术指标：接口形式BNC F/M；额定电压 Un 8V；标称放电电流 In 5kA；最大放电电流 Imax 10kA；最大传输速率10Mbps；插入损耗<0.15db。
网络通讯防雷技术指标：通流容量：5KA；插入损耗：0.2dB；限制电压 15V；标称放电电流 In 5kA；标称放电电流 Imax10kA；放电电流(屏蔽-地)10kA；保护线路1,2,3,6；外壳防护等级IP20。

三．设计方案
3.1.公路超限预检站设备布置及说明
超限预检站的布设方案根据各个检测的特点有着不同的设计

1.　弯板前后各安装一个的线圈传感器,为计重控制器提供车辆收尾信号和车牌识别提供触发信号。
2.　两个车道各采用2米长规格的弯板式传感器2块进行过车数据采集。
3.　车道布设二台覆盖双车道高清智能一体机并相应配有LED补光灯和闪光灯提高了车牌识别率。
4. 情报板显示实时过车的车辆信息,并提醒可疑车辆进入超限站复检。
5.　车道T型架中央安装了高清网络摄像机，可以实时监控车道过车情况。

1.弯板前后各安装一个的线圈传感器,为计重控制器提供车辆收尾信号和车牌识别提供触发信号。
2.四个车道各采用2米长规格的弯板式传感器8块块进行过车数据采集。
3.车道布设二台覆盖双车道高清智能一体机并相应配有LED补光灯提高了车牌识别率。
4.情报板显示实时过车的车辆信息,并提醒可疑车辆进入超限站复检。
5.车道T型架中央安装了高清网络摄像机，可以实时监控车道过车情况。

动态弯板式传感器后方25米处设置车牌识别系统及全景监控摄像机，并在摄像机边上安装补光设备和闪光设备，确保车牌识别的可靠性。车牌识别设备、补光设备及监控摄像机均安装在净空高度为6米的监控杆上；弯板传感器后500米处设置情报板，显示过车信息情况，如有超载车辆，情报板提醒超载车辆驶入前方超限站进行复称。
预检系统上位机和硬盘录像机,交换机，路由器等设备都安装在室外控制机柜内。预检设备与上位机通过光缆进行通信。

四. 预检系统功能说明
具有实时彩信发送超载车辆信息功能；
具有不间断UPS供电模式功能；
具有防盗监控功能；
具有现场存储监控数据功能;
具有通过各道车辆车牌信息图片高清显示功能；
具有轴重量，速度，及总重信息显示功能；
具有报表显示车辆经过时间，车牌，总重，超重，轴数，速度，超载率功能；
具有历史数据统计查询功能：包括按车牌，按时间，按超重，按轴数；
具有统数据统计报表功能；
具有数据报表打印功能；
具有数据修改功能；
具有情报板大屏显示车辆信息功能；
具有超载报警功能；
系统管理：管理员登录，参数设置等功能；
特种车型，超限运输通行证号录入栏功能；
预检系统将车辆数据通过局域网保存到数据服务器的功能；
管理员可以通过局域网来远程访问数据据服务器功能；