基于分布式电源供电的智慧交通在线监控系统

基于分布式电源供电的智慧交通在线监控系统

刘明朗,张紫睿,龚汉卿

中国建筑第五工程局有限公司 湖南长沙 410000

[摘要]：介绍了基于分布式电源供电的智慧交通在线监控系统的设计，指出了该系统采用分布式电源的太阳能光伏给系统设备供电，充分使用清洁的可再生能源，既节能环保又解决供电远距离布线工程。

[关键词]:分布式电源；智慧交通；在线监控系统

智慧交通监控平台引入立体化监控的设计理念，构建统一的数据中心，通过数据交互共享，结合物联网、大数据、互联网+ 等先进技术手段，实现组织、业务和行业三个维度全方位、大融合的立体化监控。

交通数据中心是信息系统的中心，为信息系统提供稳定、可靠的基础设施和运行环境，并确保系统的稳定运行和维护管理。为了准确把握科技发展趋势和交通发展需求，充分发挥科技创新在建设智慧绿色平安交通中的引领作用，为智慧交通监控平台提供稳定、可靠的基础设施和运行环境，让基础设施更智慧，有必要建设以云计算和大数据为技术手段的数据中心。

一、总体概述

论文的设计基于分布式电源供电的智慧交通在线监控系统由一套监控主站和若干套交通灯从站组成，监控主站布置在指挥中心，交通灯从站分布每个路口控制箱内；交通灯从站采用三菱FX3U 系列PLC，输入和输出I/O 总点数各为24 点，满足输入输出使用需求。选用型号是FX3U-4AD 型的A/D转换模块，将传感器输出（1～5 V 电压、4～20 mA 电流）信号进行模数转换成数字量，传送至PLC 的CPU处理中心。交通灯从站通过无线专网模块，与监控主站进行通信，实现主站对各个从站状态实时监控。系统采用分布式电源的太阳能光伏发电后进行升压、逆变，为分散在道路上的交通灯设备提供合适的工作电源；使用传感器实时监测道路上人车的流量数据，经规约转换后传送至PLC，经大数据计算研判后PLC 自动调控交通信号灯等待时长，还可通过紧急通行按钮帮助有需要的人快速通行，减少不必要的等待时间，有效提高了路口通行效率；如有人企图在红灯状态穿过道路时，所在路段上的红外电子围栏报警语音提醒且红灯闪烁，有效降低行人误闯红灯的几率、督促行人文明过道路。系统设计上位机组态界面，可实时展示传感器监测道路上车流信息、道路上红绿灯的等待时间，以及系统的运行状态。

二、智慧交通监控平台整体方案设计

智慧交通监控平台的核心应用涉及到事件协同联动、视频分布共享、业务综合监控、应急指挥调度、资源集中管理、车路协同管理、大数据分析应用与交通信息服务等方面，其应用规划如下。

2.1 事件协同联动

目前运营路段在应对突发公共事件和非传统安全事件应急处置方面已经有了一定的基础，但是在具体应对突发事件的过程中，也暴露了交通监测监控盲区、应急反应不迅速、跨区域协调智慧能力不足、应急处置能力不强等问题。通过智慧交通监控平台可以汇集高速公路路段、路政、拯救、服务区、汽运、物流等各方的路况事件做交通综合研判分析和资源综合调度利用，实现多业务多板块的事件联动处理。对于各区监控中心、服务区、汽运站场和物流园区等，建立标准流程化的事件报送流程，实现对广东省高速公路网安全运行状态的实时监测与预警、提升省级应急管理能力并且有助于推动高速公路管理部门与其他相关部门的应急指挥系统建立对口信息沟通渠道，促进公路交通应急体系形成。

2.2 视频分布共享

视频管理是实现高速公路各业务板块、跨路段的视频管理和视频共享。基于流媒体技术，结合图像识别技术，制定各类视频接入标准，支持各业务板块的视频数据接入，自动识别异常事件，包含交通突发事件、交通拥堵情况、路面道路损害等，构建共享平台提供视频共享客户端，实现对海量监控视频数据的接入、转发、存储、管理、共享和回放，让各级高速公路营运管理者按需调取相关的视频资料。有助于智慧公路路网运行监测、设施检测、预测预警、应急处置、指挥调度、信息服务和应急资源管理等业务领域延伸，建立和完善高效集中、协调有力的高速公路安全监测与应急保障体系，建立全路网联动的快速应急反应系统，提高各类突发事件的应对处置能力，提升遇险救援水平。

2.3 业务综合监控

智慧交通监控平台可以对全面的综合监控进行管理，在高速公路鱼骨图和高德地图综合加以利用展示广东省全路网运行状态、各业务板块的高速公路营运状态、各资源板块的资源和设备设施的运行状况等，以利于各业务相关工作人员能够直接掌握广东省高速公路路网运行状态和路网业务状态，进行集中化的监控管理和调度指挥。

三、分布式电源供电系统

1.建立以资料为主导的资料

交通灯设备分布在远离居民区，特别是郊区公路的交通灯，附近没有可以直接供电的配电网，需要施工铺放电力线缆，系统选取分布式电源光伏供电，既降低施工难度，又节能环保。考虑到阴雨天气的光照弱，分布式电源光伏输出功率不足，系统使用蓄电池储能模块提升交通灯控制系统供电可靠性。储能控制器通过监测当前电池内部的剩余电量，根据电量的剩余容量自动调控充电的功率。当蓄电池内部电量不足时，控制外电路以小电流模式充电；当蓄电池内部电量较高时，控制外电路以额定电流给蓄电池充电；当蓄电池内部电量快充满时，控制外电路采用恒定电压给蓄电池供电。

四、智慧监控系统

系统默认进入常规模式运行，南北方向道路的红灯显示，此时东西方向道路的绿灯显示，表示在此时东西方向道路对行人和车辆开放，可以自由通行，南北方向则相反。

当系统进入智慧模式时，系统监测南北方向和东西方向的车流量，如南北道路车辆量明显多于东西道路车流量，则下个周期南北道路绿灯和东西道路红灯持续的时间做相应的延长；如东西道路车辆量数量明显多于南北道路车流量，则下个周期东西方道路绿灯和南北道路红灯持续的时间做相应的延长；两条道路车流量相等，则东西和南北方向信号灯点亮时长不变。根据道路上人车的流量大数据来预测及调节交通信号灯等待时长，改善城市路口交通灯等待时间过长或过短的问题。

深夜或凌晨的车流量较少，为了节约行人和车辆宝贵的时间，道路的红绿灯等待时间调整缩短。道路出现紧急状况，如交通事件、救护车等急行车或人，延长该方向的绿灯通行时间，使其快速通行。为了方便道路不同路口的用户操作，东西和南北方向都设置紧急通行按钮，当有人按下紧急通行按钮，系统由当前模式进入紧急模通行状态。如果有行人在所在道路为红灯状态时试图穿过道路，行人所在道路告警器就会发出语音及声光告警，提醒行人文明过道路，既保证行人的安全，又有效降低行人误闯红灯的几率。

结论：为了改善城市路口交通灯等待时间过长或过短的问题，论文设计了一款基于分布式电源供电的智慧交通在线监控系统，采用分布式电源的太阳能光伏进行分散供电，既解决供电线路施工布线问题，又低碳绿色节能环保；根据道路上人车的流量大数据来预测及调节交通信号灯等待时长，还可通过紧急通行按钮帮助有需要的人车快速通行，减少不必要的等待时间，有效提高了城市路口通行效率；如果有人企图在红灯状态穿过道路时，所在路段上的红外电子围栏报警就会语音提醒且红灯闪烁，有效降低行人误闯红灯的几率、督促行人文明过道路。后期还可将道路车道地面上的直行线、转向线改造成电子灯形式，根据道路上人车的流量大数据来预测往返车道的流量，灵活调配往返车道的直行线、转向线数量，既能充分使用道路的行驶资源，又能有效提高城市路口通行效率。

参考文献

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