一体化交通智能前端系统

一体化交通智能前端系统解决方案介绍万盛华科技发展有限公司2010.6.212/28一体化交通智能前端系统1.概述2.系统详细设计与组成3.1总体设计3.2供电——绿色能源3.3通信——无线公网3.4工程设计3.5应用设计3.6基于GIS的统一后台管理软件4.应用展望5.合作伙伴与成功案例目录3/28一体化交通智能前端系统1.概述智能交通系统（ITS）是保障日常交通畅通、缓解目前日益严重的交通拥堵、快速处理突发交通事故、电子辅助执法的高科技手段，ITS正在我国广泛应用在高速公路、国省道和城市交通中，有效地改善了交通管理和公众出行。ITS前端系统在实际的使用中，遇到了如取电、通信等的困难，大大限制了ITS的推广。需求与困惑1.1问题的提出与解决解决方案•高速公路没有全程供电，供电工程造价高，电缆偷盗•光纤只铺设单边•高速交警：科技强警是空话高速公路•除了一些重点桥梁、隧道，和公路局少量的交通监控调查点外，几乎没有部署设备•取电、通信和偷盗问题国省道•取电协调路灯所，通信协调运营商，工程协调市政局、园林局、环保局、城管等•城市ITS项目建设周期很长城市道路供电•太阳能•风能•风光互补通信•CDMA1X•GPRS/EDGE应用•无线视频•交通流检测•自动事件检测•气象检测软件•基于GIS的统一后台管理软件一体化交通智能前端系统4/28一体化交通智能前端系统1.概述1.2系统定义与特点取电和通信问题大大限制了ITS前端系统的应用，万盛华科技将结合自身的科研和工程经验,应用最新的能源、通信和计算机技术，寻找一体化的交通智能前端系统有效解决方案。一体化交通智能前端系统，是指将低功耗的交通前端系统部署在独立的立杆上，如视频监控、交通流检测、事件检测、气象检测、LED照明等设备，并提供可选择的绿色供电（太阳能或者风光互补）、无线通信技术，而形成一体化的、造价低廉的智能前端。系统可以为广大的交通部门掌握道路交通状况提供便利；系统具备方便快捷、造价低廉、随装随用、灵活部署、维护简单、精度准确的特点；系统是新能源、无线通信、智能软件管理的结合体；5/28一体化交通智能前端系统1.概述1.3适用场合针对不方便取电或者通信造价较高的前端系统，我们设计的安装在一根独立立杆的应用如下，定义这样的系统为“不求人”系统。六种应用可以单独应用，也可以组合应用，组合应用需要更多的电力供应：道路视频监控一体化球型摄像机+风光一体+无线视频服务器（CDMA多卡捆绑）枪型摄像机+太阳能+无线视频服务器（CDMA1X/EDGE）交通流检测线圈车辆检测器+太阳能+CDMA1X/EDGEModem微波车辆检测器+太阳能+CDMA1X/EDGEModem枪型摄像机+视频车辆检测器+风光一体+无线视频服务器（CDMA1X/EDGE）交通流与视频监控一体RTMSG4+太阳能+无线视频服务器（CDMA1X/EDGE）自动事件检测枪型摄像机+事件检测器+风光一体+无线视频服务器（CDMA1X/EDGE）气象检测气象检测器（能见度、风、雨、雾、雪、温度等）+风光一体+CDMA1X/EDGEModemLED照明LED照明+风光一体+CDMA1X/EDGEModem6/28一体化交通智能前端系统2.专业的ITS服务能力系统设计·监控、收费、通信的综合设计能力·供配电的设计能力·监控中心的设计·新技术的跟踪与测试软件开发·监控中心管理软件·收费软件·监控软件、无线视频监控软件·电力监控软件专业服务ITS专业服务能力·工艺设计与大量实践·上百个大工程的成功实施·项目管理方法的掌握·近20位经验丰富的项目经理工程施工万盛华科技具备了对一体化交通智能前端的设计、工程和软件开发能力，能为客户提供独特的、优质的专业服务：7/28一体化交通智能前端系统3.1总体设计3.2供电——绿色能源3.3通信——无线公网3.4工程设计3.5应用设计3.6基于GIS的统一后台管理软件3.系统详细设计与组成8/28一体化交通智能前端系统3.系统详细设计与组成3.1总体设计设计考虑：进行系统设计之前，根据功能要求，我们从造价、功耗、防盗、环境要求等进行综合考虑，选择合适的产品和应用组合。类别设计考虑造价造价与功能、产品品质是互相矛盾的。单体的造价合理的范围是4万-8万元：1）组合应用越多，单体的造价因为电力供电的增加，导致太阳能、风能、蓄电池的成本增加；而设备承重的增加，也导致立杆加粗，相应的成本也增加；2）产品选择在保障检测精度的情况下，要求低功耗和直流供电，导致产品成本增加；3）视频监控、视频车辆检测、事件检测等使用摄像机的应用，摄像机安装的越高可视范围才越大，立杆越稳定才减少摄像机的晃动，加上太阳能、风能、蓄电池的承重要求，以及视频防雷器等，都导致成本增加。功耗与连续使用时间所有设备的功耗加在一起，决定了电力的需求，也决定了供电方式（太阳能、风能或者风光一体）和总供电功率；连续阴雨天气的使用决定了蓄电池的容量。因此，功耗与连续使用时间也影响着造价防盗要求电缆不可外露，蓄电池、摄像机和机箱的防盗措施要充分考虑和预防。环境要求所有的设备必须满足IP66的设计，对防雨、防潮、防尘、防风、防雷、防高温等，以及其他恶劣天气都要严格满足。其中，机箱的设计尤其重要。9/28一体化交通智能前端系统3.系统详细设计与组成3.1总体设计系统架构图：机箱摄像机主要应用GPRS/CDMA基站移动运营商微波视频检测线圈气象站LED路灯太阳能极板风机蓄电池取电：太阳能、风能及风光互补无线视频服务器/CDMA1X,GPRSModem供电通信交通中心互连网供电服务器及统一后台管理软件一根独立的立杆，完成不同的应用随装随用，灵活部署不求人系统——解决供电和通信10/28一体化交通智能前端系统3.系统详细设计与组成3.2供电——绿色能源我们将应用新的绿色能源技术——太阳能和风能，进行供电的设计和为前端设备供电——太阳能是地球上一切能源的来源，太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。太阳能供电系统是利用太阳能电池板将太阳能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，并对用电负荷供电的一套系统。该系统的优点是系统供电可靠性高，运行维护成本低，缺点是系统造价高。风电系统是利用小型风力发电机，将风能转换成电能，然而通过控制器对蓄电池充电，并对用电负荷供电的一套系统。该系统的优点是系统发电量较高，系统造价较低，运行维护成本低。由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。11/28一体化交通智能前端系统设备寿命及造价一般，太阳能电池板寿命可达二十多年。蓄电池为二到五年。采用全新的磁电限速保护的小型风机寿命也可长达十五年以上。在设备造价方面，太阳能电池板国内一般价格在30—40元/Wp左右，如国外品牌西门子、壳牌Shell、京瓷等，国内有无锡尚德、天威、天合等价格一般属于高端为36-40元/Wp。至于小型风机方面，一般300W-500W的风机约3000-4000元左右，国内品牌如广州红鹰、中科恒源等。使用建议——一般建议设备负载功率在50W以下的高速公路前端设备可考虑使用风光互补供电系统；如果设备负载功率太大，使用太阳能供电设备造价成本太高。如果现场风速平均达到4.5m/s以上可考虑配置小型风力发电机一台，可大大节约配置的太阳能电池板设备造价。设计——给出一个计算太阳能电池容量和蓄电池容量计算的简易公式：太阳能电池组功率=负载功率*用电时间/当地日平均峰值日照时数*损耗系数蓄电池容量=负载功率*用电时间/系统电压*连续阴雨天数*系统安全系数安装——太阳能电池板安装在北半球采用南向安装，水平倾角可考虑与当地纬度一致（年平均最大日照辐射）。风机应安装在使风能充分利用的地方，且无高大障碍物，使风机四面临风，或者立于小山包之上，或虽处凹地，但形如走廊，总有疾风劲吹而得天独厚。如需在障碍物附近安装风机，在条件许可的情况下应尽可能地远离障碍物，以充分利用风能，离障碍物的极距离要求。维护与保养——风光互补供电系统本身维护与保养比较简单。在使用过程中如果当连续阴雨天气超过设计极限，可以考虑更换蓄电池。3.系统详细设计与组成3.2供电——绿色能源12/28一体化交通智能前端系统3.系统详细设计与组成3.3通信——无线公网通信方式选择的原则是：可用专线（或者运营商的电路）的地方优先使用；可用ADSL等互联网有线接入的，可优先考虑；而对于分布较广或者有线接入代价很高的，可以考虑无线传输。分类有线无线专网互联网局域网无线公网技术类型运营商的电路或者自身铺设的光纤网络：基于SDH/MSTP、MPLSVPN、千兆Ethernet等ADSL或者以太网专线无线局域网：WiFi，WiMax；点对点网：微波、大气激光CDMA1X，GPRS/EDGE，3G适用场合对安全、上下行速率、稳定要求高的场合，而对价格不敏感对安全要求不高，有固定电话或者ADSL资源的地方在一个局部地区有较多设备，或者不方便进行布线的地方，汇聚点有有线通信资源设备分散，且难以布线或者有线接入成本高；QoS要求不高，特别是视频质量要求不高优缺点系统性能最好，但租金或者造价比较高，且一定要有资源才可用下行速率高，相对稳定，而且租金较低解决局部地区难布线的问题只要有无线网络就可应用；但是性能差，不稳定，视频有较长的延时13/28一体化交通智能前端系统3.系统详细设计与组成3.3通信——无线公网CDMA/GPRS的信道是共享的，通信稳定性难以保证，因此选择无线公网传输是万不得已的方案，以下探讨相关的几个关键问题：安全——如果对通信链路的安全要求比较高，无论是CDMA还是GPRS，都有专门的VPN链路，然后租用一条从中心机房到中国电信或者中国移动机房的专用链路。这样就建立了前端设备到中心机房的安全通道，确保了链路的安全，同时通信带宽也有一定的保障，提高了稳定性。租金以及GPRS/EDGE与CDMA1X的选择问题——无线通信技术的月租与流量和待机时间有关系。1）对于仅仅是上传数据的应用（如交通流、气象），因为数据传输的周期是几分钟一次，而且每次的流量很小。如果选择流量来交月租，无论是GPRS/EDGE还是CDMA1X大概的费用是30元-50元。2）监控图像传输，如果是24小时待机，那么需要选择包月的方式。CDMA1X的月租大概在150元以内，EDGE的月租稍微贵一些。如果是按需传输的话，可以用短信方式来远程启动，还是可以按照流量来计算月租，相对便宜。3）GPRS/EDGE的网络覆盖比CDMA1X要好，但是GPRS/EDGE的移动客户要多，对信道的占有相对要大，因此CDMA1X的信道稳定性要高一些。多卡捆绑技术——为了获取连续、稳定的监控图像传输，市场上出现了多卡捆绑技术，将要传输的监控图像的帧分成多个数据包，同时应用多个（2个、4个或者8个）无线通信信道进行传输。CDMA1X的多卡捆绑，应用的较多，也比较成熟。3G——目前网络还在试用阶段，用于数据及视频传输还需要更多的实验和研究。14/28一体化交通智能前端系统3.系统详细设计与组成3.4工程设计工程设计往往决定着项目的成败，需要周密的考虑与设计。项目考虑立杆要根据实际的应用来设计立杆。有水泥杆和钢杆，水泥杆造价低但是电线、通信线需要外露；钢杆美观、承重大，但是造价受钢材的影响，需要专门的基础。应用往往决定了杆的高度，也影响造价，如摄像机一般要求装在8米-12米处，才能看得高望得远，微波车辆检测器装在6米左右，风机是越高越好（风力越大）。应用也影响承重的要求，太阳能极板、风机、蓄电池（挂杆）都要求立杆加粗。防雷与接地电、通信和视频都要求专门的防雷措施。防盗电缆的窃贼猖