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1、高速公路 机电工程系统,讲解：刘新宇,主 要 内 容,一、高速公路机电工程系统简介 二、高速公路机电工程系统组成 三、监控系统 四、通信系统 五、收费系统 六、低压供配电系统 七、照明系统 八、隧道机电系统 九、机电工程常用名词解释 十、机电施工安装流程及注意事项,一、高速公路机电工程系统简介,高速公路机电工程系统隶属于交通工程（安全设施、 管理设施和服务设施）的管理设施。高速公路机电系统被 划分为六大系统，即监控系统、通信系统、收费系统、低 压供配电系统、照明系统、隧道机电系统。在高速公路的 建设和发展过中，监控、收费、通信三大系统是同步协调 发展的。,二、高速公路机电工程系统组成,机电工程
2、,监控系统,通信系统,收费系统,低压供配电系统,照明系统,隧道机电系统,车辆检测器,气象检测器,闭路电视监视系统,可变标志,光电缆线路,监控（分）中心设备安装及软件调测,二、高速公路机电工程系统组成,监控系统,大屏幕投影系统,计算机监控网络与软件,地图板,通信管道与光电缆线路,光纤数字传输系统,数字程控交换系统,紧急电话系统,二、高速公路机电工程系统组成,通信系统,无线移动通信系统,通信电源,入口车道设备,出口车道设备,收费站设备及软件,收费中心设备及软件,IC卡及发卡编码设备,闭路电视监视系统,收费系统,内部有线对讲及紧急报警系统,收费系统计算机网络,收费站内光、电缆及塑料管道,二、高速公路
3、机电工程系统组成,中心（站）内低压配电设备,外场设备电力电缆线路,二、高速公路机电工程系统组成,低压供配电系统,照明系统,二、高速公路机电工程系统组成,照明设施,车辆检测器,气象检测器,闭路电视监视系统,紧急电话系统,环境检测设备,报警与诱导设施,隧道机电系统,可变标志,隧道监控中心计算机控制系统,本地控制器,二、高速公路机电工程系统组成,隧道监控中心计算机网络,低压供配电,三、监控系统,监控系统一般由监控中心和外场设备两部分组成。监控 中心由算机系统、闭路电视监视控制设备、投影设备、不 间断电源系统等组成。监控中心计算机系统采用局域网结 构，能接入视频、数据和语音信息，构成一个多媒体的信 息
4、平台，具备方便的扩展性。计算机系统具有每天24h连 续工作的能力。监控软件工程是交通监控系统的灵魂工 程，它采集外场设备检测到的信息，进行分析处理，生成 相应的控制方案，通过外场的可变标志等设备发布路况信 息。,三、监控系统,高速公路监控系统从管理层次一般分为外场设备、监控 站（或隧道管理站）、监控分中心以及监控总中心。外场 设备按物理环境分为一般路段设备和隧道内设施。一般路 段设备包括车辆检测器（有源环检测器、微波检测器、视 频检测器等）、气象检测器（风速风向检测器、温湿度检 测器、能见度检测器、路面状态检测器、雨量监测器等） 、信息发布屏和遥控摄像机等 ；隧道内设施一般分为环 境检测系统（
5、CO检测器、照度检测器、能见度检测器等） 、交通控制子系统（信息发布设施、视频检测设施、流量 监测设施等）、火灾检测报警子系统、隧道通风控制子系,三、监控系统,统、隧道照明控制子系统、有线广播子系统以及本地控制 子系统等。监控站（或隧道管理站）、监控分中心、监控 总中心监控系统根据建设规模和要求的不同一般由监控中 心由计算机网络系统、闭路电视监视系统、控制台及辅助 设备等部分组成。,三、监控系统,别的角度理解： 高速公路监控系统主要由信息采集子系统、监控中心及 信息提供子系统三大部分组成。信息采集子系统包括：车 辆检测器、气象检测器、紧急电话和巡逻车。监控中心是 高速公路全线路监控系统的最高层
6、即控制中心，主要负责 全线路范围内交通情况的监视和控制。信息提供子系统包 括交通标志、标线和信号等，是交通监控管理为汽车用户 服务的主要形式 。 国内现阶段的监控主要是视频监控。视频监控主要由以 下子系统组成：,三、监控系统,视频摄像子系统：包括遥控摄像机、固定摄像机、激光夜 视摄像机、广场球型摄像机、摄像机支架、防护罩、云台 、摄像机支柱等。 图像数字系统：视频编码器及解码器、中继器、接收器、 线缆、视频分配器等。 输出子系统：监视器、硬盘录像机、延时录像机等。 控制子系统：包括云台控制器或控制键盘、副控键盘、矩 阵切换器、画面分割器等。,三、监控系统,设备介绍及图示：,车辆检测器 车辆检测
7、器，更标准的称谓应该是：交通信息检测器。国 内外在交通检测系统或交通信息采集系统中，大量应用了 电磁传感技术、超声传感技术、雷达探测技术、视频检测 技术、计算机技术、通信技术等高新科学技术。相应地， 交通信息检测器主要有电感环检测器（环型感应圈）、超 声波检测器、红外检测器、雷达检测器、视频检测器。目 前高速公路主要使用环形线圈检测器、普通波频检测器和 视频检测器。,三、监控系统,环形线圈检测器,环形线圈检测器是传统的交通检测器， 是目前世界上用量最大的一种检测设备。 车辆通过埋设在路面下的环形线圈，引起,线圈磁场的变化，检测器据此计算出车辆的流量、 速度、时间占有率和长度等交通参数，并上传给
8、中 央控制系统，以满足交通控制系统的需要。此种方,法技术成熟，易于掌握，并有成本较低的优点 。这种方法 也有以下缺点：a. 线圈在安装或维护时必须直接埋入车道， 这样交通会暂时受到阻碍。b. 埋置线圈的切缝软化了路面，,容易使路面受损，尤其是在有信号控制的十 字路口，车辆启动或者制动时损坏可能会更 加严重。c. 感应线圈易受冰冻、路基下沉、 盐碱等自然环境的影响。d. 感应线圈由于,三、监控系统,自身的测量原理自身的测量原理所限制，当车 流拥堵，车间距小于3m的时候，其检测精度稍 有下降，有些厂商的产品甚至无法检测。,三、监控系统,普通波频检测器,波频车辆检测器（多为悬挂式检测系统） 波频车辆
9、检测器是以微波、超声波和红外线 等对车辆发射电磁波产生感应的检测器，,这里主要介绍微波车辆检测器（RTMS），它是一种价格低、性 能优越的交通检测器，可广泛应用于城市道路和高速公路的交 通信息检测。微波车辆检测器（RTMS）的工作方式是：采用侧 挂式，在扇形区域内发射连续的低功率调制微波，并在路面上 留下一条长长的投影。RTMS以2米为一 “层”，将投影分割为,三、监控系统,32层。用户可将检测区域定义为一层或多层。RTMS根据被检测 目标返回的回波，测算出目标的交通信息，每隔一段时间通过 RS- 232向控制中心发送。它的车速检测原理是：根据特定区 域的所有车型假定一个固定的车长，通过感应投
10、影区域内的车 辆的进入与离开经历的时间来计算车速。一台RTMS侧挂可同时 检测8个车道的车流量、道路占有率和车速。 微波车辆检测器（RTMS）的测量方式在车型单一，车流稳 定，车速分布均匀的 道路上准确度较高，但是在车流拥堵以,三、监控系统,及大型车较多、车型分布不均匀的路段，由于遮挡，测量精度 会受到比较大的影响。另外，微波检测器要求离最近车道有3m 的空间，如要检测8车道，离最近车道也需要7-9m的距离而且 安装高度达到要求。因此，在桥梁、立交、高架路的安装会受 到限制，安装困难，价格也比较昂贵。,视频检测器,三、监控系统,视频车辆检测器是通过视频摄像机作传感 器，在视频范围内设置虚拟线圈
11、，即检测区， 车辆进入检测区时使背景灰度值发生变化，从 而得知车辆的存在，并以此检测车辆的流量,和速度。检测器可安装在车道的上方和侧面，与传统的交通信 息采集技术相比，交通视频检测技术可提供现场的视频图像， 可根据需要移动检测线圈，有着直观可靠，安装调试维护方 便，价格便宜等优点，缺点是容易受恶劣天气、灯光、阴影等,三、监控系统,环境因素的影响，汽车的 动态阴影也会带来干扰， 受恶劣天气正确检测率下 降，甚至无法检测。受灯 光、阴影等环境因素的影 响误检率也大幅上升。,三、监控系统,气象检测器,由于在气候恶劣的天气中，交通事故的出现频率较高。因 此，在高速公路周围要结合路线的地形、地物、环境条
12、件设置 气象检测器，根据需要可检测风速、风向、温度、湿度、能见 度、黑冰、雨雪等气象状况；有一部分气象检测器还可以根据 实时数据提供短时间内特殊气象状况的预报。一般情况下，气 象检测器配备的传感器有：温度检测器、湿度检测器、风速风 向检测器、雨量检测器、能见度检测器、路面检测器等。现在,三、监控系统,新型的气象检测器还往往配有气象热普地图。,温度与湿度探测器：探测路面温度与湿度。 目前应用于高速公路的相关探测器测量范围 是-40+80、0100%r.h。,风速风向检测器：探测道路附近风速及风向。 常用于高速公路的检测器测量范围是0 75m/s（0360）。,雨量检测器：探测路面雨雪情况。能够探
13、测,的降水强度为：大雨、小雨、中雨；能够探测的降水类型为：雨 雪、雨加雪。,三、监控系统,能见度检测器：检测大气透明度。 能见度定义为具有正常视力的人在 当时的天气条件下还能够看清楚目 标轮廓的最大距离。能见度和当时,的天气情况密切相关。当出现降 雨、雾、霾、沙尘暴等天气过程 时，大气透明度较低，因此能见 度较差。,三、监控系统,路面状态检测器：包括气象热普地图、道 路情况检测、地图制作、实时监控软件等 内容，并与外场气象检测器配合，主要完 成实时对道路路面的冰、雪、黑冰检测， 并可根据大气条件和相关信息，提前预 测冰雨、雪等特殊气象状况的发生。,闭路电视监视系统,三、监控系统,闭路电视监控系
14、统(CCTV)能提供某些重要区域近距离的观察 、监视和控制。系统符合国家有关技术规范。一般在系统应设置 电视摄像机，以实现全方位监控。系统的主要设备应配置监视器 时滞录像机和画面处理器等，使用户能调看任意一个画面和遥控 操作任意一台有遥控功能摄像机的云台和变焦功能。 CCTV系统的组成： 概括的说，由前端，传输，终端组成。,（1）前 端： 用于获取被监控区域的图像 。一般由摄像 机和镜头、云台、编码器、防尘罩等组成。 （2）传输部分： 作用是将摄像机输出的视频（有时包括音 频）信号馈送到中心机房或其他监视点。一般由馈线、 视频电缆补偿器、视频放大器等组成。 （3）终 端： 用于显示和记录、视频处理、输出控制信号、 接受前端传来的信号。一般包括监视器、各种控制设 备、和记录设备等。,三、监控系统,监控摄像机,三、监控系统,高速公路主要有遥控摄像机、固定 摄像机、激光夜视遥控摄像机、球 形摄像机等。,三、监控系统,光平台远端接入节点设备,
