隧道视频检测系统解决方案_解决方案

1、系统概述
1.1 系统构成
隧道视频检测系统主要由信息采集子系统、信息处理子系统、信息发布和诱导控制子系统（由监控处理中心提供）三个部分组成，共同完成交通流信息的采集、传输、处理、显示与发布等功能。系统的构成如图1所示。

图1 隧道视频检测系统的总体结构

1.1.1 信息采集子系统
主要设备：视频摄像头
主要任务：全天候拍摄检测范围内的车流运行图像
1.1.2 信息处理子系统
主要设备：
1) 视频处理器
2) 视频检测上端软件
主要任务：
1) 处理图像；
2) 获取并处理实时的交通流运行参数；
3) 传送带有虚拟检测线圈的图像，使管理者能够监视交通流的运行状况。
1.1.3 信息发布和诱导控制子系统（由监控处理中心提供）
主要设备：
1) 可变情报板
2) 电子限速标志
3) 入口控制设备
主要任务：向驾驶员和隧道管理者提供事件、拥挤、速度、服务水平等信息
1.2 系统检测信息流程图
整个视频检测信息的传输流程如图2所示。视频检测系统得到的交通流运行参数、车型、事件、拥挤、图像等信息由视频摄像头传到隧道监控处理中心后，监控处理中心通过对这些数据进行分析，将用于以下管理功能的实现：
（1）接受视频检测信息发送的事件、拥挤警告，通过视频图像或闭路电视图像进一步确认事件是否发生及其地点、严重性等，而后采取相应的紧急救援或处理措施；
（2）由监视屏的动态视频图像监视各条路段上的交通流状况；
（3）将视频检测获得的流量、速度、事件、拥挤等信息通过可变情报板向驾驶员发布；
（4）通过更改视频检测系统的设置参数，控制视频检测系统的工作进程。
1.3 工程范围
在隧道范围内安装视频检测摄像头（与闭路电视系统共用），对隧道内各车道的交通流运行情况进行实时的检测与监视。本次工程包括视频检测系统以下各项设备的生产、运输、安装、调试、试运行及缺陷责任期运行：
（1）视频检测摄像机
（2）多路视频复用光端机
（3）视频检测视频处理器
（4）视频处理器机柜：可订做，数目待定
（5）所需的电力电缆和信号电缆（包括电缆及电缆从路边手孔到设备的敷设与连接）
（6）规范中没有规定，但对于完成工程所必须的材料及工作。
2、系统的安装
整个视频检测系统的安装内容主要包括：摄像头、视频处理器和视频检测上端软件的安装。
2.1 视频摄像头的安装
2.1.1 平面布置图
视频摄像头的安装位置如图3（具体省略）与图4（具体省略）所示。摄像头朝向与车流行驶方向相反。
2.1.2 现场安装图
在选取视频摄像头安装位置时，应保证摄像头的视线不受障碍物遮挡并有充分的检测视距。综合比较下，视频摄像头应设置在隧道拱壁中央，其安装位置如图5所示。
2.1.3 检测范围图
当安装高度一定（视具体情况而定）时，视频摄像头的检测范围为150米以内（如图6所示）。

图5 视频摄像头现场安装位置图

图6 视频摄像头检测范围

2.2 视频处理器的安装
对应于每台视频检测摄像头，整个视频检测系统共需要××台视频处理器（视具体情况而定）。所有的视频处理器都放在隧道监控处理中心，负责处理摄像头传送的图像。由于视频处理器的台数较多，监控处理中心需要专用机柜来统一放置视频处理器。
2.3 视频检测上端软件的安装
视频检测上端软件安装于隧道监控中心的视频处理工作站上（PC机）。程序的安装可参见上端软件用户手册。
3、系统功能及技术指标
3.1 单个视频处理器的功能
采集实时的交通流运行参数
采集的交通流运行参数包括：
1) 交通流量
2) 时间占有率
3) 车辆速度
4) 车流密度
5) 车头时距
6) 车头间距
采集的车型信息包括：
1) 车型分类（大型车、中型车、小型车）
 采集实时的事件信息
采集的事件信息包括：
1) 排队
2) 停车
3) 逆向行驶
4) 照明变化
5) 散落物（一定体积以上）
 采集用于实时监控的图像
3.2 整个视频检测系统的功能
视频处理器采集的实时交通信息传送到隧道监控处理中心后，由视频检测上端软件完成所有参数的处理工作。视频检测上端软件由：视频检测应用软件、视频检测设置软件、事件自动检测及警告模块、拥挤自动检测及警告模块、服务水平评价模块五个部分组成。各部分的主要功能为：

（1）视频检测应用软件主要功能（主界面如图7所示）
 检测参数处理功能：
 显示检测范围内所有车道的车流情况
 显示设定时间段内的车辆平均速度、时间占有率、平均车间距等
 显示即时车头时距
 显示总车流量、对应车道的车流量、小型车流量、中型车流量、大型车流量
 绘制交通流量、速度、占有率等检测参数的日变、周变、月变、年变统计图
 设置统计图的统计周期、车道等系统参数
 检测参数的统计报表、查询、存储、打印等功能

图7 视频检测应用软件主界面

 附加功能：
 警告/纪录检测摄像机、视频处理器或通讯线路的故障

（2）视频检测设置软件主要功能（主界面如图8所示）
 调整检测范围的功能：
 显示/调整检测区域的水平/垂直距离
 界定各车道的边界
 添加/删除检测的车道
 调整虚拟检测线圈的功能：
 显示/调整虚拟检测线圈的位置、高度、宽度等指标；
 添加/删除虚拟检测线圈
 附加功能：
 确定全天不同时段车辆阴影的方向
 纪录每次检测参数调整的时间、取值等信息

图8 视频检测设置软件主界面

（3）事件自动检测及警告功能
为了使检测的事件类型更广、精度更高，本系统在视频检测上端软件中加入了“事件自动检测及警告”模块，采用了车辆跟踪检测与事件算法检测相结合的方法。事件检测的基本原理如图9所示。停车、排队与逆向行驶是高速公路发生频率较高的几种事件。当视频处理器得到的检测信息中包含停车、排队与逆向行驶信息时，上端软件除记录事件的发生位置外，还将发出警告信号；这些事件都是由视频处理器根据车辆跟踪技术直接检测到的，因此称为“车辆跟踪事件检测”。此外，上端软件中还加入了事件检测算法模块，只要以某时段内检测的交通流量、车辆速度及时间占有率作为输入，在分析其是否发生异常变化的基础上，就能判断是否发生了事件，如果有事件，就发出警告；由于这种事件的判断是由上端软件中的事件检测算法完成的，因此称为“事件算法检测”。除检测事件外，该软件还能对每次事件的发生、地点、类型等进行纪录，方便以后的查询。通过这些功能，监控中心可以及时发现并处理各路段的事件。

图9 事件检测的基本原理

（4）常发性拥挤自动检测及警告功能
为了方便隧道管理者及时有效地发现交通拥挤，本系统在视频检测上端软件中加入了“常发性拥挤自动检测及警告”模块，拥挤检测的基本原理如图10所示。根据拥挤的定义和常发性拥挤的特点，常发性拥挤可用下列参数度量：交通量、交通密度（辆/公里/车道）、占有率（时间占有率和空间占有率）、路段行程速度（时间）等。在交通拥挤发生时，行程速度参数反映交通流变化上最敏感，交通量次之，利用视频检测技术和拥挤检测算法，可以准确及时地得到交通流量、行程速度及车道占有率和交通延误等交通参数(后3个参数是传统检测方法无法准确得到的)，从而实现对道路拥挤程度的直接测量。如果有拥挤，就发出警告。

图10 常发性拥挤检测的基本原理

（5）服务水平评价功能

服务水平是用来衡量道路为驾驶员所提供的服务质量等级。我国公路服务水平现分为四级，一级相当于美国的A、B两级，二、三级相当于美国的C级和D级，四级相当于美国的E、F两级，我国高速公路的适应交通量宜按二级（相当于美国的C级）来考虑。

利用视频车辆检测系统，可以直接得到隧道的交通流密度、速度，根据车型的判别结果可以得到折算成标准车的交通量，从而得到饱和度（V/C），利用这些参数，通过上端软件中的“服务水平评价算法”就可以准确地得到基本路段的服务水平。

3.3 主要的技术指标

处理速度

1) 视频处理器处理速度：20ms/帧

2) 上位软件参数更新速度：≤30秒（可根据用户要求调整）

检测精度

1) 交通流量≥95%

2) 时间占有率≥90%

3) 平均速度≥90%

4) 车头时距≥90%

5) 车头间距≥90%

6) 正确触发率≥90%

4、系统设备介绍

4.1 推荐摄像机

扫描系统：PAL标准，625行，每秒25帧

摄像器件：1/2”CCD

分辨率：水平480线，垂直350线

信噪比：大于50dB

最低照度：0.005Lux/F1.2

镜头架：C/CS

快门：关、1/100—1/100000、自动

光圈控制：ALC/ELC

背光补偿

数码变焦：2—10倍

4.2 推荐镜头

采用自动光圈变焦镜头，带红外滤色片

焦距：8—16mm

光圈：1.4—22

4.3 GDW-VD-2002型视频检测处理器

GDW-VD-2002型视频车辆检测器接受标准视频流，摄像机需架设在道路或隧道的合适位置(道路上方、路中央的隔离带、路侧、隧道内壁)，视频信号经传输设备输入视频处理器，通过对图像的分析与处理获得所需的各种交通数据，检测区域可在计算机或监视器的图像画面上自由设置。设备检测到的各种交通数据既可存储在设备本身的大容量非易失存储器中，也可以通过通讯接口（RS232、RS485、以太网接口等），将检测数据传输到远端数据中心。

GDW-VD-2002型视频车辆检测器的使用非常简单，用户只需对照显示器或监视器上的现场图像设置好检测区域（模拟线圈），就可以同时检测6-8个车道。当车辆经过这些模拟线圈时，各种交通数据就被提取出来，检测数据可以实时发送，也可存在设备本身，在合适的时间传送。

GDW-VD-2002型视频车辆检测器采用了嵌入式设计方案，采用工业级芯片，可以适应恶劣环境条件。

GDW-VD-2002型视频车辆检测器的技术指标如下：

1) 电源：220VAC

2) 检测精度：车流量≥95% 、平均速度：≥90%

3) 接口： 1个RS232口，1个RJ45以太网口

4) 协议支持：标准串行通讯协议

5) 标准IP地址和TCP/IP、IPX协议支持

6) 联网能力：支持现有各种联网方式

7) 数据格式：兼容其他检测设备数据格式

8) 工作温度：-40℃ -- +85℃摄氏度

9) 相对湿度：0 -- 95%