智慧城市交通流量实时监控系统——GPRS无线数据传输设备应用

1 概述

随着经济的发展和城市化进程的加速，中国的城市规模不断地扩大。伴随着这一进程的是中国的城市交通拥堵情况越来越严重，这给城市的建设者和管理者提出了一系列的难题。扩宽城市道路是解决交通拥堵的最有效的方法，但是这种方法的缺点在于占用了稀缺的土地资源、需要巨额的建设费用和较长的建设周期等。因此，对道路的交通流量进行有效监控，合理分流是缓解交通拥堵的有效方法。

2 工作原理

传统流量监控的方法是通过有线网络将道路视频传输到监控中心。该方法的优点是能够直观看到道路上的各种情况，缺点是监控中心需要24小时有人值班，同时查看多条道路比较困难；另一方面有线网络的布线比较麻烦，更改监控点也相对困难。

本文提出的创新的解决方案是使用嵌入式多媒体处理机将车流量的视频信息转换为车流量的数据信息，然后通过GPRS将数据信息传输到监控中心。监控中心的服务器实时显示各条道路的交通情况，智能判断是否在出现交通拥堵。在出现拥堵时提醒交通管理人员做出相应的调整；同时，通过交通信息广播电台自动将拥堵信息发布出去。该方案的优点是能够随时更改监控点的位置，自动智能判断道路交通情况，自动进行拥堵处理。

3 系统组成

本系统由交通监控摄像头、嵌入式多媒体处理机、GPRS数据传输设备、监控中心服务器和数据库软件几大部分组成，系统组成如图1所示。

(1)交通监控摄像头

交通监控摄像头用于拍摄道路上的交通状况，针对交通监控系统来说，选择摄像头最重要的因素有三个:一是要有大的动态范围，这不论对于城市内监控还是高速公路监控来说都是非常重要的指标；二是帧频速度，这对于高速公路监控非常重要；三是摄像头中图像传感器的集成特性，CMOS图像传感器片内已集成了越来越多的外围器件，可进一步降低整个系统的成本。图2是常见的一些交通监控摄像头。

(2)嵌入式多媒体处理机

嵌入式多媒体处理机处理摄像头摄录的图像，获取车流量信息，然后通过RS-485接口或者RS-232C接口将这些车流量数据上传到监控中心。该方案中嵌入式多媒体处理机选用的是广州致远电子有限公司出品的EVP-6100。该处理机基于达芬奇多媒体处理器，资源丰富、接口齐全、可靠性高，并具有强大的机器视觉、视频分析功能。其外观如图3所示。

EVP-6100产品特性如下:

·提供2路CVBS复合视频输入；

·提供2路音频输入；

·系统内存:128 MB DDR2 SDRAM(32 bit)，或64 MB DDR2 SDRAM(16 bit位宽)；

·电子硬盘:64 MB NAND Flash；

·H.264、MPEG4、JPEG视频编解码软件包；

·高效的智能视频分析软件包；

·WMA、MP3、AC3、AAC、G.711等音频编解码软件包；

·CAN-bus现场总线驱动程序；

·RS-485和RS-232C驱动程序；

·工业级环境温度:-40℃～+85℃。

(3)GPRS数据传输设备

通用无线分组业务GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。使用GPRS方式传输时，数据先通过移动公司的GPRS网络传送到移动公司的路由器，然后路由到与互联网相连的监控中心服务器上。

GPRS具有传输速度快(其理论传输速率为171.2 kb/s)、永远在线、按流量计费等优点。对于高速数据应用，还易于升级到基于3G的数据传输方式，是一种理想的数据传输方式。

本监控系统中采用的GPRS通信模块是广州致远电子有限公司出品的ZWG-21A无线数据传输设备。该设备提供全透明串行数据通道，让您的设备轻松实现与Internet的无线连接，可以方便地实现远程、无线、网络化的通信方式。可在工业级温度范围(-15℃～+60℃)内稳定工作，可应用于各种工业通信环境。ZWG-21A外观如图4所示。

ZWG-21A产品特性如下:

·大缓存区设计(收发各1 462×70 B)，采用动态划分技术，提高缓存区使用效率；

·最多可缓存3 100帧数据(每帧64 B)，适合小数据帧快速连续传输；

·每帧最长可设置为1 460 B长度(缓存140帧)，适合大数据量连续传输；

·使用工业级GPRS模块，内嵌可靠协议栈；

·数据全透明传输，用户无需了解复杂的TCP/IP、PPP等协议；

·支持数据中心动态域名或IP地址访问；

·支持备用数据中心；

·支持APN虚拟专网业务；

·支持数据中心虚拟串口功能，无缝衔接现有上位机软件；

·支持断线自动重连功能；

·具有连接时机可控功能，节约流量；

·支持本地和远程图形化界面配置与维护；

·支持短信息配置与维护；

·支持串口配置和USB接口配置；

·支持本地和远程固件升级；

·多重软硬件可靠设计，复合式看门狗技术，使设备安全运行。

ZWG-21A与EVP-6100嵌入式多媒体处理机通过RS-232C方式进行通信。ZWG-21A将EVP-6100处理得到的道路交通信息传送到远程监控中心。

(4)监控中心及服务器软件

监控中心的作用是接收各个监控点上传的数据，并具有数据库功能，可以将监控点的数据保存起来供以后分析使用。同时监控中心软件还应具有警情提醒的功能，当道路上出现拥堵情况时，要能提醒工作人员紧急处理。

ZWG-21A作为TCP客户端会主动访问位于监控中心的TCP服务器。服务器有多种架设方案，比较经济和可靠的方案是采用固定IP上网的方式，终端设备访问该固定IP即可连接服务器。

监控中心服务器可以通过组态软件和虚拟串口两种方式与ZWG-21A进行通信。

随着中国城市化的进程，可以预见的一个事实是很多城市的交通拥堵情况还将持续。在有效利用当前的科技水平，挖掘现有的道路系统的潜力，尽可能地减少交通拥堵方面，我们的方案进行了有益的探讨。

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