循环式远动规约在高速公路交通监控上的移植.pdf

1、目 前 国 内 高 速 公 路 监 控 系 统 开 发 尚 属 初 期 , 各 地 监 控 系 统所 采 用 的 通 信 协 议 参 差 不 齐 , 因 此 统 一 全 国 各 地 信 息 数 据 传 送的 通 信 协 议 的 任 务 首 当 其 冲 。1 高 速 公 路 监 控 系 统1 . 1 目 前 高 速 公 路 交 通 监 控 系 统 的 体 系 结 构根 据 高 速 公 路 里 程 长 短 、道 路 状 况 和 监 控 功 能 需 求 的不 同 , 监 控 中 心 有 集 中 式 和 分布 式 等 形 式 。 对 于 集 中 式 而言 , 一 条 高 速 公 路 只 有 一 个 监

2、控 中 心 ; 对 于 分 布 式 而 言 , 一条 高 速 公 路 可 能 有 一 个 监 控中 心 , 下 辖 若 干 个 监 控 分 中心 , 每 个 监 控 分 中 心 管 辖 一 个路 段 。 如 图 1 所 示 。1 . 2 系 统 目 标 与 功 能便 于 高 速 公 路 管 理 部 门 及 时 掌 握 交 通 流 的 各 种 数 据 和 信息 , 通 过 计 算 机 软 件 对 信 息 进 行 处 理 分 析 , 形 成 控 制 策 略 , 及 时发 布 各 种 控 制 命 令 、 交 通 信 息 , 及 时 向 有 关 部 门 提 供 各 种 服 务 ,使 车 辆 驾 乘 人

3、 员 感 到 快 速 、 安 全 , 保 证 高 速 公 路 的 安 全 畅 通 。 系统 一 般 应 具 备 下 列 一 些 功 能 : 各 出 入 口 和 关 键 路 段 车 流 量 计 数 ;各 重 要 路 段 车 辆 速 度 采 集 ; 复 杂 路 段 气 象 信 息 采 集 、 编 辑 和 发布 ; 可 变 限 速 标 志 显 示 ; 隧 道 等 重 要 路 段 交 通 灯 控 制 ; 设 备 状 态监 测 和 报 警 。1 . 3 系 统 的 数 据 信 息监 控 系 统 收 集 所 辖 范 围 高 速 公 路 的 各 外 场 设 备 相 关 信 息 及发 布 相 关 命 令 给

4、特 定 的 外 场 设 备 。 这 些 数 据 信 息 主 要 指 各 外 场设 备 的 属 性 及 参 数 , 按 数 据 性 质 不 同 大 致 可 分 为 交 通 状 态 监 测信 息 、 气 候 环 境 监 测 信 息 、 结 构 物 状 态 监 测 信 息 , 设 备 工 作 状 态 、控 制 信 息 等 , 表 1 为 现 场 信 息 采 集 的 内 容 及 分 类 :2 通 信 协 议 移 植 的 设 想高 速 公 路 监 控 系 统 的 体 系 结 构 与 变 电 站 通 信 系 统 的 体 系 结构 相 类 似 , 并 且 当 今 全 国 高 速 公 路 监 控 系 统 缺

5、乏 统 一 的 数 据 通信 协 议 , 可 以 考 虑 将 电 力 远 动 的 相 关 协 议 移 植 至 高 速 公 路 监 控系 统 , 中 国 电 力 系 统 的 相 关 协 议 引 用 了 国 际 协 议 , 经 多 年 运 行 ,技 术 成 熟 , 参 考 资 料 较 多 。 电 力 的 “ 远 动 ” 实 际 上 就 是 一 种 远 程 监控 , 相 对 于 高 速 公 路 的 监 控 , 只 是 监 控 对 象 的 条 件 有 所 不 同 。 变电 站 通 信 系 统 的 数 据 信 息 比 高 速 公 路 监 控 系 统 的 数 据 信 息 更 为丰 富 , 变 电 站 通

6、信 系 统 的 状 态 变 位 、 告 警 信 号 、 测 量 值 、 以 及 控 制命 令 完 全 可 以 覆 盖 高 速 公 路 监 控 系 统 的 所 有 数 据 。目 前 笔 者 正 在 学 习 的 电 力 系 统 远 动 通 信 协 议 包 括 : 循 环 式远 动 规 约 ( C D T ) 、 M O D B U S 以 及 3 7 2 0 协 议 , 鉴 于 C D T 规 约 固有 的 可 变 帧 长 度 、 多 种 帧 类 别 循 环 传 送 、 变 位 遥 信 优 先 传 送 , 重要 遥 测 量 更 新 循 环 时 间 较 短 , 区 分 循 环 量 、 随 机 量 和

7、 插 入 量 采 用不 同 形 式 传 送 信 息 等 优 点 , 可 以 满 足 调 度 安 全 监 控 系 统 对 远 动信 息 的 实 时 性 和 可 靠 性 的 要 求 。 因 此 本 文 考 虑 将 C D T 规 约 移 植至 高 速 公 路 监 控 系 统 。3 C D T 通 信 协 议 简 介 及 在 高 速 公 路 监 控 系 统 报 文 拟 定3 . 1 C D T 协 议 简 介1 9 9 1 年 电 力 部 颁 布 了 循 环 式 远 动 规 约 , 即 C D T 规 约 , 适用 于 点 对 点 的 远 动 通 道 结 构 , 其 主 要 特 点 是 以 厂 站

8、端 为 主 动 方 ,循 环 不 断 地 向 调 度 端 发 送 遥 信 、 遥 测 等 数 据 。 本 规 约 规 定 主 站 与子 站 间 进 行 以 下 信 息 的 传 送 : 遥 信 ; 遥 测 ; 事 件 顺 序 记 录( S O E ) ; 电 能 脉 冲 记 数 值 ; 遥 控 命 令 ; 设 定 命 令 ; 升 降 命令 ; 对 时 ; 广 播 命 令 ; 复 归 命 令 ; 子 站 工 作 状 态 。3 . 2 C D T 协 议 报 文 结 构 概 述C D T 循 环 远 动 规 约 数 据 传 输 以 帧 为 单 位 , 每 帧 都 以 同 步 字开 头 , 并 有 控

9、 制 字 , 除 少 数 帧 外 均 应 有 信 息 字 。 信 息 字 的 数 量 依实 际 需 要 设 定 , 帧 长 度 可 变 。其 中 控 制 字 尤 为 关 键 , 共 6 个 字 节 , 如 图 2 所 示 。 信 息 字 结构 说 明 如 图 3 , 每 个 信 息 字 由 6 个 字 节 构 成 : 功 能 码 一 个 字 节 、信 息 、 数 据 码 4 个 字 节 和 校 验 码 一 个 字 节 。图 2 图 3循 环 式 远 动 规 约 在 高 速 公 路 交 通 监 控 上 的 移 植T r a n s p l a n t o f C D T P r o t o c

10、o l t o T r a f f i c M o n i t o r i n g S y s t e m f o r F r e e w a y李 杰 余 臻 刘 志 雄 ( 厦 门 大 学 信 息 科 学 与 技 术 学 院 自 动 化 系 , 福 建 厦 门 3 6 1 0 0 5 )摘 要在 解 析 了 循 环 式 远 动 规 约 ( 即 C D T 规 约 ) 的 基 础 上 , 分 别 探 讨 了 变 电 站 系 统 与 高 速 公 路 监 控 系 统 的 系 统 体 系 结 构 与 数据 信 息 , 提 出 了 电 力 远 动 通 信 协 议 在 高 速 公 路 监 控 系 统

11、上 的 移 植 , 并 拟 定 了 高 速 公 路 监 控 系 统 通 信 协 议 的 报 文 格 式 。关 键 词 : 循 环 式 远 动 规 约 , 监 控 系 统 , 移 植A b s t r a c tB a s e d o n t h e a n a l y s i s o f C D T p r o t o c o l , t h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e s y s t e m s t r u c t u r e a n d t h e d a t a i n f o r m a t i o n o f t h e t r a n

12、 s -f o r m e r s u b s t a t i o n a n d t h e m o n i t o r i n g s y s t e m f o r f r e e w a y . P r o d u c i n g t h e t r a n s p l a n t i n g o f p o w e r t e l e c o n t r o l c o m m u n i c a t i o n p r o -t o c o l t o t r a f f i c m o n i t o r i n g s y s t e m f o r f r e e w a y

13、 . A n d d r a f t i n g f o r m a t o f c o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l o f m o n i t o r i n g s y s t e m f o r f r e e w a y .K e y w o r d s : c d t , m o n i t o r i n g s y s t e m , t r a n s p l a n t图 1 高 速 公 路 监 控 系 统 结 构表 1循 环 式 远 动 规 约 在 高 速 公 路 交 通 监 控 上 的 移 植5 6 工 业 控 制 计 算

14、机 2 0 0 8 年 2 1 卷 第 4 期( 上 接 第 5 5 页 ) 正 , 最 后 使 用 感 兴 趣 区 域 进 行 跟 踪 , 最 终 检 测 到 道 路 中 心 线 。从 仿 真 实 验 结 果 可 以 看 出 , 算 法 可 以 检 测 到 道 路 的 边 界 和道 路 中 心 线 , 进 而 我 们 可 以 控 制 车 辆 安 全 地 运 行 。参 考 文 献 1 胡 小 锋 , 赵 辉 . V i s u a l C + + / M A T L A B 图 像 处 理 与 识 别 实 用 案 例 精 选 M . 北 京 : 人 民 邮 电 出 版 社 , 2 0 0 4

15、2 王 强 . 智 能 车 辆 视 觉 辅 助 导 航 中 的 道 路 检 测 技 术 研 究 M . 南 京 : 南 京航 空 航 天 大 学 , 2 0 0 5 3 朗 锐 . 数 字 图 像 处 理 学 V i s u a l C + + 实 现 M . 北 京 : 北 京 希 望 电 子 出版 社 , 2 0 0 3 4 刘 佳 . 用 于 运 梁 车 辅 助 驾 驶 的 道 路 与 路 标 识 别 M . 北 京 : 燕 山 大 学 ,2 0 0 6 5 布 洛 基 , 布 图 兹 , 等 . 智 能 车 辆 M . 北 京 : 人 民 交 通 出 版 社 , 2 0 0 2 6 M

16、 u n e o Y a m a d a , T o s h i h i r o O s h i m a , K o j i U e d a , I s a o H o r i b a a n dS h i n Y a m a m o t o , A s t u d y o f t h e r o a d s u r f a c e c o n d i t i o n d e t e c -t i o n t e c h n i q u e f o r d e p l o y m e n t o n a v e h i c l e , J S A E R e v i e w ,V o l u

17、m e 2 4 , I s s u e 2 , A p r i l 2 0 0 3 , P a g e s 1 8 3 - 1 8 8 7 Y u i c h i K a t o , T a k a s h i H a y a s h i a n d T a m o t s u K i t a g a w a , D e t e c t i o no f e x t r a n e o u s a b n o r m a l s o u n d s a f f e c t i n g r o a d t r a f f i c n o i s e b yu s e o f a n e c e

18、s s a r y c o n d i t i o n m e t h o d , A p p l i e d A c o u s t i c s , V o l-u m e 6 7 , I s s u e 1 0 , O c t o b e r 2 0 0 6 , P a g e s 1 0 0 9 - 1 0 2 1 8 马 颂 德 , 张 正 友 . 计 算 机 视 觉 M . 北 京 : 科 学 出 版 社 , 1 9 9 8 收 稿 日 期 : 2 0 0 7 . 9 . 2 7 3 . 3 高 速 公 路 监 控 系 统 报 文 拟 定3 . 3 . 1 帧 类 别根 据 路 网

19、监 控 系 统 的 实 际 情 况 , 在 保 持 原 定 义 的 类 型 标 识主 要 功 能 不 变 的 前 提 下 , 改 变 了 对 部 分 帧 类 别 的 定 义 。定 义 充 分 考 虑 了 路 网 各 外 场 设 备 的 属 性 及 参 数 , 拟 定 相 应的 信 息 元 素 , 适 用 性 好 , 而 且 预 留 了 相 应 的 帧 类 别 定 义 , 可 由 另外 标 准 定 义 其 应 用 , 可 扩 展 性 强 。3 . 3 . 2 源 站 址 , 目 的 站 址报 文 的 源 站 址 , 目 的 站 址 对 应 于 监 控 总 中 心 , 监 控 分 中 心 ,各 监

20、 控 站 , 唯 一 标 识 各 监 控 站 及 设 备 。 根 据 具 体 情 况 设 置 源 站 址和 目 的 站 址 。 设 置 范 围 0 2 5 5 , 其 中 1 2 5 5 代 表 监 控 站 号 或 设备 号 , 通 常 监 控 总 中 心 地 址 设 为 0 0 H 。 注 意 上 下 行 报 文 信 息 源 站址 目 的 站 址 需 要 互 换 。控 制 字 中 其 余 报 文 沿 用 C D T 通 讯 规 约 中 的 定 义 。3 . 3 . 3 功 能 码对 于 协 议 所 拟 定 的 表 2 中 的 9 个 帧 类 别 , 分 别 定 义 相 应 的功 能 码 元

21、素 集 , 受 到 篇 幅 的 限 制 , 在 此 不 一 一 给 出 其 具 体 定 义 ,主 要 以 路 段 信 息 、 车 辆 检 测 信 息 、 气 象 监 测 信 息 及 设 备 工 作 状 态的 相 关 信 息 元 素 集 为 例 , 分 别 如 表 3 所 示 。 其 中 , 帧 类 别 6 1 H 的信 息 元 素 集 反 映 了 所 管 辖 路 段 的 相 关 信 息 , 如 所 辖 范 围 的 路 段长 度 、 道 路 封 闭 信 息 , 车 道 占 有 率 等 , 便 于 上 层 的 监 控 和 管 理 ; 帧类 别 B 3 H 的 信 息 元 素 集 反 映 了 检 测

22、 到 车 辆 的 相 关 信 息 , 如 车 流量 , 车 速 ; 帧 类 别 8 5 H 的 信 息 元 素 集 反 映 了 所 管 辖 路 段 的 气 候状 态 , 如 路 段 的 天 气 状 态 、 温 度 、 湿 度 、 温 度 、 风 向 等 ; 帧 类 别 A 8 H的 信 息 元 素 集 反 映 了 可 变 情 报 板 的 状 态 信 息 , 可 变 情 报 板 的 运行 状 态 , 告 警 信 息 代 号 , 设 置 显 示 命 令 等 。3 . 4 高 速 公 路 监 控 系 统 报 文 举 例现 在 分 别 以 帧 类 别 6 1 H , 功 能 码 0 1 H ( 路 段

23、 长 度 ) , 帧 类 别B 3 H ( 车 辆 检 测 信 息 ) , 功 能 码 0 8 H ( 平 均 车 速 ) 为 例 , 分 别 如 表2 、 表 3 所 示 。3 . 4 . 1 帧 类 别 6 1 H ( 路 段 信 息 ) , 功 能 码 0 1 H ( 路 段 长 度 )具 体 报 文 各 字 节 含 义 如 下 :3 . 4 . 2 帧 类 别 B 3 H ( 车 辆 检 测 信 息 ) , 功 能 码 0 8 H ( 平 均 车 速 )具 体 报 文 各 字 节 含 义 如 下 :4 结 束 语随 着 高 速 公 路 的 飞 速 发 展 , 已 经 覆 盖 了 全 国

24、 大 部 分 地 区 , 区域 联 网 化 成 为 高 速 公 路 发 展 的 必 然 趋 势 , 因 此 制 定 一 种 统 一 的各 区 域 间 通 用 的 通 信 协 议 已 经 成 为 高 速 公 路 发 展 的 内 在 要 求 。为 此 本 文 提 出 了 将 电 力 系 统 中 的 循 环 式 远 动 规 约 ( C D T 规 约 )移 植 到 高 速 公 路 监 控 系 统 作 为 其 数 据 通 讯 协 议 的 设 想 , 作 为 一个 参 考 和 方 法 。参 考 文 献 1 白 一 凡 . 高 速 公 路 监 控 系 统 体 系 结 构 的 研 究 J . 辽 宁 交 通 科 技 , 2 0 0 3( 6 ) : 5 0 - 5 2 收 稿 日 期 : 2 0 0 7 . 7 . 1 0 表 2 表 3!5 7