1 概述
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，中國(guó)的城市規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大。伴隨著這一進(jìn)程的是中國(guó)的城市交通擁堵情況越來(lái)越嚴(yán)重，這給城市的建設(shè)者和管理者提出了一系列的難題。擴(kuò)寬城市道路是解決交通擁堵的最有效的方法，但是這種方法的缺點(diǎn)在于占用了稀缺的土地資源、需要巨額的建設(shè)費(fèi)用和較長(zhǎng)的建設(shè)周期等。因此，對(duì)道路的交通流量進(jìn)行有效監(jiān)控，合理分流是緩解交通擁堵的有效方法。
2 工作原理
傳統(tǒng)流量監(jiān)控的方法是通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)將道路視頻傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠直觀看到道路上的各種情況，缺點(diǎn)是監(jiān)控中心需要24小時(shí)有人值班，同時(shí)查看多條道路比較困難；另一方面有線網(wǎng)絡(luò)的布線比較麻煩，更改監(jiān)控點(diǎn)也相對(duì)困難。
本文提出的創(chuàng)新的解決方案是使用嵌入式多媒體處理機(jī)將車流量的視頻信息轉(zhuǎn)換為車流量的數(shù)據(jù)信息，然后通過(guò)GPRS將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心的服務(wù)器實(shí)時(shí)顯示各條道路的交通情況，智能判斷是否在出現(xiàn)交通擁堵。在出現(xiàn)擁堵時(shí)提醒交通管理人員做出相應(yīng)的調(diào)整；同時(shí)，通過(guò)交通信息廣播電臺(tái)自動(dòng)將擁堵信息發(fā)布出去。該方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠隨時(shí)更改監(jiān)控點(diǎn)的位置，自動(dòng)智能判斷道路交通情況，自動(dòng)進(jìn)行擁堵處理。
3 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由交通監(jiān)控?cái)z像頭、嵌入式多媒體處理機(jī)、GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、監(jiān)控中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件幾大部分組成，系統(tǒng)組成如圖 1所示。
(1)交通監(jiān)控?cái)z像頭
交通監(jiān)控?cái)z像頭用于拍攝道路上的交通狀況，針對(duì)交通監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，選擇攝像頭最重要的因素有三個(gè)：一是要有大的動(dòng)態(tài)范圍，這不論對(duì)于城市內(nèi)監(jiān)控還是高速公路監(jiān)控來(lái)說(shuō)都是非常重要的指標(biāo)；二是幀頻速度，這對(duì)于高速公路監(jiān)控非常重要；三是攝像頭中圖像傳感器的集成特性， CMOS圖像傳感器片內(nèi)已集成了越來(lái)越多的外圍器件，可進(jìn)一步降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。圖2是常見的一些交通監(jiān)控?cái)z像頭。
(2)嵌入式多媒體處理機(jī)
嵌入式多媒體處理機(jī)處理攝像頭攝錄的圖像，獲取車流量信息，然后通過(guò)RS-485接口或者RS-232C接口將這些車流量數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。該方案中嵌入式多媒體處理機(jī)選用的是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司出品的EVP-6100。該處理機(jī)基于達(dá)芬奇多媒體處理器，資源豐富、接口齊全、可靠性高，并具有強(qiáng)大的機(jī)器視覺(jué)、視頻分析功能。其外觀如圖3所示。
EVP-6100產(chǎn)品特性如下：
· 提供2路CVBS復(fù)合視頻輸入；
· 提供2路音頻輸入；
· 系統(tǒng)內(nèi)存：128 MB DDR2 SDRAM（32 bit），或64 MB DDR2 SDRAM（16 bit位寬）；
· 電子硬盤：64 MB NAND Flash；
· H.264、MPEG4、JPEG視頻編解碼軟件包；
· 高效的智能視頻分析軟件包；
· WMA、MP3、AC3、AAC、G .711等音頻編解碼軟件包；
· CAN-bus現(xiàn)場(chǎng)總線驅(qū)動(dòng)程序；
· RS-485和RS-232C驅(qū)動(dòng)程序；
· 工業(yè)級(jí)環(huán)境溫度：-40 ℃~+85 ℃。
(3)GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備
通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)GPRS是一種基于GSM系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接。使用GPRS方式傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)先通過(guò)移動(dòng)公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到移動(dòng)公司的路由器，然后路由到與互聯(lián)網(wǎng)相連的監(jiān)控中心服務(wù)器上。
GPRS具有傳輸速度快(其理論傳輸速率為171.2 kb/s)、永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于高速數(shù)據(jù)應(yīng)用，還易于升級(jí)到基于3G的數(shù)據(jù)傳輸方式，是一種理想的數(shù)據(jù)傳輸方式。
本監(jiān)控系統(tǒng)中采用的GPRS通信模塊是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司出品的ZWG-21A無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。該設(shè)備提供全透明串行數(shù)據(jù)通道，讓您的設(shè)備輕松實(shí)現(xiàn)與Internet的無(wú)線連接，可以方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)化的通信方式。可在工業(yè)級(jí)溫度范圍（-15 ℃~+60 ℃）內(nèi)穩(wěn)定工作，可應(yīng)用于各種工業(yè)通信環(huán)境。ZWG-21A外觀如圖4所示。
ZWG-21A產(chǎn)品特性如下：
· 大緩存區(qū)設(shè)計(jì)（收發(fā)各1 462×70 B），采用動(dòng)態(tài)劃分技術(shù)，提高緩存區(qū)使用效率；
· 最多可緩存3 100幀數(shù)據(jù)(每幀64 B)，適合小數(shù)據(jù)幀快速連續(xù)傳輸；
· 每幀最長(zhǎng)可設(shè)置為1 460 B長(zhǎng)度（緩存140幀），適合大數(shù)據(jù)量連續(xù)傳輸；
· 使用工業(yè)級(jí)GPRS模塊，內(nèi)嵌可靠協(xié)議棧；
· 數(shù)據(jù)全透明傳輸，用戶無(wú)需了解復(fù)雜的TCP/IP、PPP等協(xié)議；
· 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名或IP地址訪問(wèn)；
· 支持備用數(shù)據(jù)中心；
· 支持APN虛擬專網(wǎng)業(yè)務(wù)；
· 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心虛擬串口功能，無(wú)縫銜接現(xiàn)有上位機(jī)軟件；
· 支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連功能；
· 具有連接時(shí)機(jī)可控功能，節(jié)約流量；
· 支持本地和遠(yuǎn)程圖形化界面配置與維護(hù)；
· 支持短信息配置與維護(hù)；
· 支持串口配置和USB接口配置；
· 支持本地和遠(yuǎn)程固件升級(jí)；
· 多重軟硬件可靠設(shè)計(jì)，復(fù)合式看門狗技術(shù)，使設(shè)備安全運(yùn)行。
ZWG-21A與EVP-6100嵌入式多媒體處理機(jī)通過(guò)RS-232C方式進(jìn)行通信。ZWG-21A將EVP-6100處理得到的道路交通信息傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
(4)監(jiān)控中心及服務(wù)器軟件
監(jiān)控中心的作用是接收各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，并具有數(shù)據(jù)庫(kù)功能，可以將監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)保存起來(lái)供以后分析使用。同時(shí)監(jiān)控中心軟件還應(yīng)具有警情提醒的功能，當(dāng)?shù)缆飞铣霈F(xiàn)擁堵情況時(shí)，要能提醒工作人員緊急處理。
ZWG-21A作為TCP客戶端會(huì)主動(dòng)訪問(wèn)位于監(jiān)控中心的TCP服務(wù)器。服務(wù)器有多種架設(shè)方案，比較經(jīng)濟(jì)和可靠的方案是采用固定IP上網(wǎng)的方式，終端設(shè)備訪問(wèn)該固定IP即可連接服務(wù)器。
監(jiān)控中心服務(wù)器可以通過(guò)組態(tài)軟件和虛擬串口兩種方式與ZWG-21A進(jìn)行通信。
隨著中國(guó)城市化的進(jìn)程，可以預(yù)見的一個(gè)事實(shí)是很多城市的交通擁堵情況還將持續(xù)。在有效利用當(dāng)前的科技水平，挖掘現(xiàn)有的道路系統(tǒng)的潛力，盡可能地減少交通擁堵方面，我們的方案進(jìn)行了有益的探討。