1、系統(tǒng)概述
1.1 系統(tǒng)構(gòu)成
　 隧道視頻檢測(cè)系統(tǒng)主要由信息采集子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、信息發(fā)布和誘導(dǎo)控制子系統(tǒng)（由監(jiān)控處理中心提供）三個(gè)部分組成，共同完成交通流信息的采集、傳輸、處理、顯示與發(fā)布等功能。系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。


圖1 隧道視頻檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
1.1.1 信息采集子系統(tǒng)
　 主要設(shè)備：視頻攝像頭
　 主要任務(wù)：全天候拍攝檢測(cè)范圍內(nèi)的車(chē)流運(yùn)行圖像
1.1.2 信息處理子系統(tǒng)
　 主要設(shè)備：
　 1) 視頻處理器
　 2) 視頻檢測(cè)上端軟件
　 主要任務(wù)：
　 1) 處理圖像；
　 2) 獲取并處理實(shí)時(shí)的交通流運(yùn)行參數(shù)；
　 3) 傳送帶有虛擬檢測(cè)線(xiàn)圈的圖像，使管理者能夠監(jiān)視交通流的運(yùn)行狀況。
1.1.3 信息發(fā)布和誘導(dǎo)控制子系統(tǒng)（由監(jiān)控處理中心提供）
　 主要設(shè)備：
　 1) 可變情報(bào)板
　 2) 電子限速標(biāo)志
　 3) 入口控制設(shè)備
　 主要任務(wù)：向駕駛員和隧道管理者提供事件、擁擠、速度、服務(wù)水平等信息
1.2 系統(tǒng)檢測(cè)信息流程圖
　整個(gè)視頻檢測(cè)信息的傳輸流程如圖2所示。視頻檢測(cè)系統(tǒng)得到的交通流運(yùn)行參數(shù)、車(chē)型、事件、擁擠、圖像等信息由視頻攝像頭傳到隧道監(jiān)控處理中心后，監(jiān)控處理中心通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將用于以下管理功能的實(shí)現(xiàn)：
（1）接受視頻檢測(cè)信息發(fā)送的事件、擁擠警告，通過(guò)視頻圖像或閉路電視圖像進(jìn)一步確認(rèn)事件是否發(fā)生及其地點(diǎn)、嚴(yán)重性等，而后采取相應(yīng)的緊急救援或處理措施；
（2）由監(jiān)視屏的動(dòng)態(tài)視頻圖像監(jiān)視各條路段上的交通流狀況；
（3）將視頻檢測(cè)獲得的流量、速度、事件、擁擠等信息通過(guò)可變情報(bào)板向駕駛員發(fā)布；
（4）通過(guò)更改視頻檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)，控制視頻檢測(cè)系統(tǒng)的工作進(jìn)程。
1.3 工程范圍
　 在隧道范圍內(nèi)安裝視頻檢測(cè)攝像頭（與閉路電視系統(tǒng)共用），對(duì)隧道內(nèi)各車(chē)道的交通流運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)與監(jiān)視。本次工程包括視頻檢測(cè)系統(tǒng)以下各項(xiàng)設(shè)備的生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、試運(yùn)行及缺陷責(zé)任期運(yùn)行：
（1）視頻檢測(cè)攝像機(jī)
（2）多路視頻復(fù)用光端機(jī)
（3）視頻檢測(cè)視頻處理器
（4）視頻處理器機(jī)柜：可訂做，數(shù)目待定
（5）所需的電力電纜和信號(hào)電纜（包括電纜及電纜從路邊手孔到設(shè)備的敷設(shè)與連接）
（6）規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定，但對(duì)于完成工程所必須的材料及工作。
2、系統(tǒng)的安裝
　整個(gè)視頻檢測(cè)系統(tǒng)的安裝內(nèi)容主要包括：攝像頭、視頻處理器和視頻檢測(cè)上端軟件的安裝。
2.1 視頻攝像頭的安裝
2.1.1 平面布置圖
　視頻攝像頭的安裝位置如圖3（具體省略）與圖4（具體省略）所示。攝像頭朝向與車(chē)流行駛方向相反。
2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖
　在選取視頻攝像頭安裝位置時(shí)，應(yīng)保證攝像頭的視線(xiàn)不受障礙物遮擋并有充分的檢測(cè)視距。綜合比較下，視頻攝像頭應(yīng)設(shè)置在隧道拱壁中央，其安裝位置如圖5所示。
2.1.3 檢測(cè)范圍圖
　 當(dāng)安裝高度一定（視具體情況而定）時(shí)，視頻攝像頭的檢測(cè)范圍為150米以?xún)?nèi)（如圖6所示）。



圖5 視頻攝像頭現(xiàn)場(chǎng)安裝位置圖

圖6 視頻攝像頭檢測(cè)范圍
2.2 視頻處理器的安裝
　對(duì)應(yīng)于每臺(tái)視頻檢測(cè)攝像頭，整個(gè)視頻檢測(cè)系統(tǒng)共需要××臺(tái)視頻處理器（視具體情況而定）。所有的視頻處理器都放在隧道監(jiān)控處理中心，負(fù)責(zé)處理攝像頭傳送的圖像。由于視頻處理器的臺(tái)數(shù)較多，監(jiān)控處理中心需要專(zhuān)用機(jī)柜來(lái)統(tǒng)一放置視頻處理器。
2.3 視頻檢測(cè)上端軟件的安裝
　視頻檢測(cè)上端軟件安裝于隧道監(jiān)控中心的視頻處理工作站上（PC機(jī)）。程序的安裝可參見(jiàn)上端軟件用戶(hù)手冊(cè)。
3、系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)
3.1 單個(gè)視頻處理器的功能
采集實(shí)時(shí)的交通流運(yùn)行參數(shù)
采集的交通流運(yùn)行參數(shù)包括：
1) 交通流量
2) 時(shí)間占有率
3) 車(chē)輛速度
4) 車(chē)流密度
5) 車(chē)頭時(shí)距
6) 車(chē)頭間距
采集的車(chē)型信息包括：
1) 車(chē)型分類(lèi)（大型車(chē)、中型車(chē)、小型車(chē)）
 采集實(shí)時(shí)的事件信息
采集的事件信息包括：
1) 排隊(duì)
2) 停車(chē)
3) 逆向行駛
4) 照明變化
5) 散落物（一定體積以上）
 采集用于實(shí)時(shí)監(jiān)控的圖像
3.2 整個(gè)視頻檢測(cè)系統(tǒng)的功能
　 視頻處理器采集的實(shí)時(shí)交通信息傳送到隧道監(jiān)控處理中心后，由視頻檢測(cè)上端軟件完成所有參數(shù)的處理工作。視頻檢測(cè)上端軟件由：視頻檢測(cè)應(yīng)用軟件、視頻檢測(cè)設(shè)置軟件、事件自動(dòng)檢測(cè)及警告模塊、擁擠自動(dòng)檢測(cè)及警告模塊、服務(wù)水平評(píng)價(jià)模塊五個(gè)部分組成。各部分的主要功能為：

（1）視頻檢測(cè)應(yīng)用軟件主要功能（主界面如圖7所示）
 檢測(cè)參數(shù)處理功能：
 顯示檢測(cè)范圍內(nèi)所有車(chē)道的車(chē)流情況
 顯示設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的車(chē)輛平均速度、時(shí)間占有率、平均車(chē)間距等
 顯示即時(shí)車(chē)頭時(shí)距
 顯示總車(chē)流量、對(duì)應(yīng)車(chē)道的車(chē)流量、小型車(chē)流量、中型車(chē)流量、大型車(chē)流量
 繪制交通流量、速度、占有率等檢測(cè)參數(shù)的日變、周變、月變、年變統(tǒng)計(jì)圖
 設(shè)置統(tǒng)計(jì)圖的統(tǒng)計(jì)周期、車(chē)道等系統(tǒng)參數(shù)
 檢測(cè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表、查詢(xún)、存儲(chǔ)、打印等功能


圖7 視頻檢測(cè)應(yīng)用軟件主界面
 附加功能：
 警告/紀(jì)錄檢測(cè)攝像機(jī)、視頻處理器或通訊線(xiàn)路的故障

（2） 視頻檢測(cè)設(shè)置軟件主要功能（主界面如圖8所示）
 調(diào)整檢測(cè)范圍的功能：
 顯示/調(diào)整檢測(cè)區(qū)域的水平/垂直距離
 界定各車(chē)道的邊界
 添加/刪除檢測(cè)的車(chē)道
 調(diào)整虛擬檢測(cè)線(xiàn)圈的功能：
 顯示/調(diào)整虛擬檢測(cè)線(xiàn)圈的位置、高度、寬度等指標(biāo)；
 添加/刪除虛擬檢測(cè)線(xiàn)圈
 附加功能：
 確定全天不同時(shí)段車(chē)輛陰影的方向
 紀(jì)錄每次檢測(cè)參數(shù)調(diào)整的時(shí)間、取值等信息


圖8 視頻檢測(cè)設(shè)置軟件主界面
（3）事件自動(dòng)檢測(cè)及警告功能
　為了使檢測(cè)的事件類(lèi)型更廣、精度更高，本系統(tǒng)在視頻檢測(cè)上端軟件中加入了“事件自動(dòng)檢測(cè)及警告”模塊，采用了車(chē)輛跟蹤檢測(cè)與事件算法檢測(cè)相結(jié)合的方法。事件檢測(cè)的基本原理如圖9所示。停車(chē)、排隊(duì)與逆向行駛是高速公路發(fā)生頻率較高的幾種事件。當(dāng)視頻處理器得到的檢測(cè)信息中包含停車(chē)、排隊(duì)與逆向行駛信息時(shí)，上端軟件除記錄事件的發(fā)生位置外，還將發(fā)出警告信號(hào)；這些事件都是由視頻處理器根據(jù)車(chē)輛跟蹤技術(shù)直接檢測(cè)到的，因此稱(chēng)為“車(chē)輛跟蹤事件檢測(cè)”。此外，上端軟件中還加入了事件檢測(cè)算法模塊，只要以某時(shí)段內(nèi)檢測(cè)的交通流量、車(chē)輛速度及時(shí)間占有率作為輸入，在分析其是否發(fā)生異常變化的基礎(chǔ)上，就能判斷是否發(fā)生了事件，如果有事件，就發(fā)出警告；由于這種事件的判斷是由上端軟件中的事件檢測(cè)算法完成的，因此稱(chēng)為“事件算法檢測(cè)”。除檢測(cè)事件外，該軟件還能對(duì)每次事件的發(fā)生、地點(diǎn)、類(lèi)型等進(jìn)行紀(jì)錄，方便以后的查詢(xún)。通過(guò)這些功能，監(jiān)控中心可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理各路段的事件。

圖9 事件檢測(cè)的基本原理
（4）常發(fā)性擁擠自動(dòng)檢測(cè)及警告功能
　 為了方便隧道管理者及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)交通擁擠，本系統(tǒng)在視頻檢測(cè)上端軟件中加入了“常發(fā)性擁擠自動(dòng)檢測(cè)及警告”模塊，擁擠檢測(cè)的基本原理如圖10所示。根據(jù)擁擠的定義和常發(fā)性擁擠的特點(diǎn)，常發(fā)性擁擠可用下列參數(shù)度量：交通量、交通密度（輛/公里/車(chē)道）、占有率（時(shí)間占有率和空間占有率）、路段行程速度（時(shí)間）等。在交通擁擠發(fā)生時(shí)，行程速度參數(shù)反映交通流變化上最敏感，交通量次之，利用視頻檢測(cè)技術(shù)和擁擠檢測(cè)算法，可以準(zhǔn)確及時(shí)地得到交通流量、行程速度及車(chē)道占有率和交通延誤等交通參數(shù)(后3個(gè)參數(shù)是傳統(tǒng)檢測(cè)方法無(wú)法準(zhǔn)確得到的)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)道路擁擠程度的直接測(cè)量。如果有擁擠，就發(fā)出警告。

圖10 常發(fā)性擁擠檢測(cè)的基本原理
（5） 服務(wù)水平評(píng)價(jià)功能
　　服務(wù)水平是用來(lái)衡量道路為駕駛員所提供的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)。我國(guó)公路服務(wù)水平現(xiàn)分為四級(jí)，一級(jí)相當(dāng)于美國(guó)的A、B兩級(jí)，二、三級(jí)相當(dāng)于美國(guó)的C級(jí)和D級(jí)，四級(jí)相當(dāng)于美國(guó)的E、F兩級(jí)，我國(guó)高速公路的適應(yīng)交通量宜按二級(jí)（相當(dāng)于美國(guó)的C級(jí)）來(lái)考慮。
　　利用視頻車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)，可以直接得到隧道的交通流密度、速度，根據(jù)車(chē)型的判別結(jié)果可以得到折算成標(biāo)準(zhǔn)車(chē)的交通量，從而得到飽和度（V/C），利用這些參數(shù)，通過(guò)上端軟件中的“服務(wù)水平評(píng)價(jià)算法”就可以準(zhǔn)確地得到基本路段的服務(wù)水平。
3.3 主要的技術(shù)指標(biāo)
處理速度
1) 視頻處理器處理速度：20ms/幀
2) 上位軟件參數(shù)更新速度：≤30秒（可根據(jù)用戶(hù)要求調(diào)整）
檢測(cè)精度
1) 交通流量≥95%
2) 時(shí)間占有率≥90%
3) 平均速度≥90%
4) 車(chē)頭時(shí)距≥90%
5) 車(chē)頭間距≥90%
6) 正確觸發(fā)率≥90%
4、系統(tǒng)設(shè)備介紹
4.1 推薦攝像機(jī)
掃描系統(tǒng)：PAL標(biāo)準(zhǔn)，625行，每秒25幀
攝像器件：1/2”CCD
分辨率：水平480線(xiàn)，垂直350線(xiàn)
信噪比：大于50dB
最低照度：0.005Lux/F1.2
鏡頭架：C/CS
快門(mén)：關(guān)、1/100—1/100000、自動(dòng)
光圈控制：ALC/ELC
背光補(bǔ)償
數(shù)碼變焦：2—10倍
4.2 推薦鏡頭
采用自動(dòng)光圈變焦鏡頭，帶紅外濾色片
焦距：8—16mm
光圈：1.4—22
4.3 GDW-VD-2002型視頻檢測(cè)處理器
　　GDW-VD-2002型視頻車(chē)輛檢測(cè)器接受標(biāo)準(zhǔn)視頻流，攝像機(jī)需架設(shè)在道路或隧道的合適位置(道路上方、路中央的隔離帶、路側(cè)、隧道內(nèi)壁)，視頻信號(hào)經(jīng)傳輸設(shè)備輸入視頻處理器，通過(guò)對(duì)圖像的分析與處理獲得所需的各種交通數(shù)據(jù)，檢測(cè)區(qū)域可在計(jì)算機(jī)或監(jiān)視器的圖像畫(huà)面上自由設(shè)置。設(shè)備檢測(cè)到的各種交通數(shù)據(jù)既可存儲(chǔ)在設(shè)備本身的大容量非易失存儲(chǔ)器中，也可以通過(guò)通訊接口（RS232、RS485、以太網(wǎng)接口等），將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心。
　 GDW-VD-2002型視頻車(chē)輛檢測(cè)器的使用非常簡(jiǎn)單，用戶(hù)只需對(duì)照顯示器 或監(jiān)視器上的現(xiàn)場(chǎng)圖像設(shè)置好檢測(cè)區(qū)域（模擬線(xiàn)圈），就可以同時(shí)檢測(cè)6-8個(gè)車(chē)道。當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)這些模擬線(xiàn)圈時(shí)，各種交通數(shù)據(jù)就被提取出來(lái)，檢測(cè)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)發(fā)送，也可存在設(shè)備本身，在合適的時(shí)間傳送。
　GDW-VD-2002型視頻車(chē)輛檢測(cè)器采用了嵌入式設(shè)計(jì)方案，采用工業(yè)級(jí)芯片，可以適應(yīng)惡劣環(huán)境條件。
GDW-VD-2002型視頻車(chē)輛檢測(cè)器的技術(shù)指標(biāo)如下：
1) 電源：220VAC
2) 檢測(cè)精度：車(chē)流量≥95% 、平均速度：≥90%
3) 接口： 1個(gè)RS232口，1個(gè)RJ45以太網(wǎng)口
4) 協(xié)議支持： 標(biāo)準(zhǔn)串行通訊協(xié)議
5) 標(biāo)準(zhǔn)IP地址和TCP/IP、IPX協(xié)議支持
6) 聯(lián)網(wǎng)能力：支持現(xiàn)有各種聯(lián)網(wǎng)方式
7) 數(shù)據(jù)格式：兼容其他檢測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)格式
8) 工作溫度：-40℃ -- +85℃攝氏度
9) 相對(duì)濕度：0 -- 95%
10) 視頻輸入：標(biāo)準(zhǔn)PAL/NTSC/視頻信號(hào)
11) 視頻輸出：標(biāo)準(zhǔn)PAL/NTSC/視頻信號(hào)
12) 數(shù)據(jù)輸出：RS232/LAN
13) 控制輸出：集電極開(kāi)路
14) 自身檢測(cè)數(shù)據(jù)緩存空間：可以至少緩存三個(gè)月以上時(shí)間的檢測(cè)數(shù)據(jù)
4.4 視頻檢測(cè)信息處理工作站（上端軟件PC機(jī)）
1) CPU：≥2.0GHz
2) 芯片組：支持SDRAM PC133，400MHz系統(tǒng)總線(xiàn)，ATA/100，4個(gè)USB1.1端口
3) 內(nèi)存：≥512MB 133MHz同步DRAM（non-ECC），可擴(kuò)充至1.5G，可通過(guò)順序存在性檢測(cè)（SDP）自動(dòng)檢測(cè)內(nèi)存模塊
4) 硬盤(pán)：80GB（7200rpm），采用SMART II
5) 21”純平彩色顯示器
6) 獨(dú)立顯卡，顯存≥32MB
7) 100M網(wǎng)卡
8) 16倍速DVD-ROM
9) 軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器：3.5” 1.44M
10) 標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)，鼠標(biāo)