1、环形线圈车辆检测器基本原理智能交通 2008-01-22 12:40:49 阅读 1390 评论 0 字号：大中小 订阅 车辆检测系统是道路监控系统非常重要的一部分。利用感应线圈来检测车辆速度是目前世界上技术较为成熟的车辆检测方法，它可以获得当前监控路面交通流量、占有率、速度等数据，以此判断道路阻塞情况，并利用外场信息发布系统发出警告等。本文将就目前环形线圈车辆检测器的基本原理和组成进行介绍和分析。一、环形线圈车辆检测器基本原理其基本原理如图所示：在同一车道的道路路基段埋设一组（2 个）感应线圈，每组感应线圈与多通道车辆检测器相连。当车辆分别经过两个线圈时，由于线圈电感量的变化，车辆的通过状态
2、将被检测到，同时状态信号传输给车辆检测器，由其进行采集和计算。此方法检测精确，设备稳定，且在恶劣天气条件下仍具备出色的性能。此外，廉价的成本也是其在世界范围内得以广泛应用的原因之一。二、检测器的组成检测器（欧标卡式插槽）基本由机架、底板、中央处理器、检测卡以及接线端子组成。检测卡(品牌可选)沿导轨插入机架内，并与底板和中央处理器实现电气连通。1、中央处理器中央处理器是对采集信号进行计算的模块，一般是一个带嵌入式操作系统的单板机，具备较强的数字计算、存储能力和通讯接口。通过对端口的扫描，捕捉电平的变化时间，以此计算出相应的交通数据（具体算法稍后介绍）。一般检测器的通讯接口包括 RS232/485
3、，比较先进的还具有以太网接口和 GPRS 模块。目前，在国内大多数应用中，由于监控路面和监控中心距离的关系，系统集成商普遍采用调制解调器点对点联接的方式上传数据，或者通过 PLC 中转数据。任何意外情况的发生导致处理器死机、故障等非工作状态，都应该能在短时间内重新启动，且不应超过三十秒。2、检测卡检测车辆通过或静止在感应线圈的检测域时，通过感应线圈的电感量会降低，检测卡的功能就是检测这一变化并精确地输出相应的电平。 线圈式车辆检测器采用的检测卡品牌较多，一般都为欧标卡式接口。比较广泛使用的有英国PEEK 公司的 MTS4E，南非 NORTECH 的 TD634ES，英国的 MoniSense
4、等。国内也有众多的检测卡开发商，产品具有较高的性能价格比，但是在抗干扰能力、检测灵敏度、稳定性等性能上略逊于国外同类型产品。就线圈感应的角度而言，检测卡应该具有存在时间稳定，并与车辆经过实际情况相吻合的高精度电平跳变性能，因为在车辆高速通过的时候检测时间是非常短的，通过两个线圈的时间一般为一二百毫秒，单个线圈的存在时间更短。况且各种车的底盘轻重，距离地面位置的高低都会影响到检测卡的电平存在时间。而存在时间和存在的开始时间是参与车长、车速计算的主要参数，这就解释了为什么车高速通过时有些检测卡测得的车长、车速不准确的情况，这就必须用一定的补偿值，所以只有正确调节灵敏度才能保证检测器的精度。三、检测
5、器协议的架构每个车辆检测器都应该有自己的地址，以相互区分。数据上传的方式一般是应答式的，也就是户外系统（车辆检测器）不主动发送数据，直到户内系统（监控中心）发出采集数据的指令。车辆检测器和监控中心通讯的命令通常分为查询和设置两类。查询类一般是查询车检当前的工作状态、故障等，并能根据预先设置的车长类型进行不同车长类型的归类处理；设置类命令是对检测器参与计算的参数进行调整，如时间、车长分类等。户外系统应对且对户内系统发出的设置、查询命令要做实时应答，推荐 IDS 规范中数据链路协议的定义。1、数据无错传输2、数据有错传输CC:控制中心；DEV:设备；1:请求信息帧；1:应答信息帧ACK:帧接收应答
6、；NACK:请求重发帧。四、检测器的算法概述在高速公路或城市的快速道路上，此类检测器多应用于统计道路的一段区域内的车辆经过情况，并且该统计是基于一定周期内的，比如 1、5 、10、30、60 分钟等，时间小于 1 分钟则失去了统计和分析的意义，长于 1 小时则可由上位机进行统计分析处理。而且数据具有掉电保护，至少能查询一周内的历史数据或者自配有高性能的 UPS 能在一定时间内继续工作。在国家交通部即将推出的行业规范里，环形线圈车辆检测器功能要求中，对流量、平均速度、车道占有率、平均车长、平均车间距要求是必须的，其他算法就不多陈述了。其中标准对平均速度的定义为 指第 i 辆车通过的速度，n 指单
7、位时间内通过的车辆数。而以前的 PEEK 公司的 IDS 规范则不同，它们是 S 指调和平均速度，Si 指个别车辆速度。后者算法主要是消除个别超高速车辆对反映在监控画面上的曲线或统计数据的影响，使之变得平滑。五、监控系统车辆检测器的综合评比随着我国智能交通系统概念的日益普及和应用的迅速发展，交通数据采集和交通事故检测作为智能交通系统的重中之重来优先发展。基础交通信息和交通事故主要包括车流量、车速、车间距、车辆类型、道路占有率、车辆违章信息、交通事故检测等。采集交通流数据信息和交通事故检测一般采用下述方式：感应线圈检测经过几十年的发展到现已标准化，技术成熟、易于掌握，计数非常精确，同时系统非常稳
8、定，不受环境的影响。它的缺点是安装过程对可靠性和寿命影响很大，维修或安装需中断交通，破坏路面，影响路面寿命。同时线圈易被重型车辆、路面修理等损坏，而且它的维护难度较大。现有的高速公路改造项目一般都采用其它类型的车辆检测器。视频检测可提供全面的交通数据信息和事故检测信息，如道路上车辆的车流量、平均速度、平均车头时距、车道占用率，车型分类、停车报警、逆行报警，拥堵报警等信息；可为管理人员提供可视图像，使管理更直观；单台摄像机可检测多车道。它的缺点在于夜晚进行车辆检测的精度比白天要低一些，但是我们可以使用低照度的高灵敏度（红外补偿）黑白摄像机来改善检测与分割的效果。 综合以上检测方法的优缺点，目前全世界使用较多的还是线圈车辆检测器和视频车辆检测器。因此，交通数据检测器首选这二类设备，根据使用地点和实际要求分别选用，合理搭配，以获得较好的经济效益
