公路机电工程系统原理

图象垂直方向 的亮度不均匀 背景亮度不真
实
图象闪动
低频相位失真， 箝位电路不佳
与交流耦合级，反 馈环路低频特性电 路阻尼、电源去耦 电路、低频补偿电
路等有关
公路机电工程系统原理
• 视频传输通道主要性能指标
✓ 色亮增益差ΔK(±5%)：把一个具有规定的亮度和色度分
量幅度的测试信号送到被测系统的输入端，输出端信号 中亮度分量和色度分量幅度比与输入端幅度比的改变称 色亮增益差。
信号源
输出端
视频通道 视频信号
视频信号
视频通道可能包含压缩或无压缩的调制解调设备、编解码设备、 视频分配设备、视频切换控制矩阵设备、数字或模拟传输设备以 及光电缆传输介质、大气传输介质等；视频信号可能经过的数字 /模拟的多次转换。
公路机电工程系统中，信号源就是摄像机设备，输出端接到电视 墙监视器或大屏幕投影设备、录像机设备、图像计算机设备等显 示或存储设备。
能够向中心计算机提供显示内容的确认信息及本机工 作状态自检信息。
及时、正确地显示中心计算机发送的内容。
能自动根据环境照度自动调节显示屏的亮度。
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• 大屏幕投影和地图板、电视墙--监控中心的信息显示
项次 1 2
检查项目 拼接缝 亮度
技术要求 不大于2mm或合同要求的尺寸 达到白色平衡时的亮度不小于150cd/m2
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• 闭路电视监视系统
✓ 监视器画面质量
随机信噪比(雪花干扰) 单频干扰(网纹) 电源干扰(黑白滚道) 脉冲干扰(跳动)
✓ 安装工艺
立柱竖直度，立柱、基础尺寸、强度，金属件防腐性能 安全接地，防雷接地，强电端子对地绝缘、…
✓ 其它功能
视频切换功能、录像功能、图像硬拷贝功能、检索功能、 告警位预置功能、…
✓ 线性失真：由于系统特性而产生的失真，与信号本身幅度无关，
输出信号与输入信号之间保持线性关系。U2=K(f/t)U1，其中U1 输入信号、U2输出信号、K(f/t)传输函数
✓ 非线性失真：信号在传输中引起的失真与被传输信号本身的幅
度有关时，这种失真称非线性失真，输出输入信号之间已经不是 简单的线性关系。 U2=K（U1）U1 传输函数K（U1）不仅是频率 （或时间）的函数，而且是输入信号的函数。
一个局域网(LAN)，通常为以太网(Ethernet)结构，服务器 (Server)+客户机(Workstation)模式。 服务器的主要功能是存取数据，客户机的主要功能是执行指定 的任务。 Ethernet采用了总线竞争式的介质访问方法，即采用具有冲突 检测的载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection，CSMA/CD）这种介质访问方法 。
5 静态显示
显示的内容符合设计要求
6 动态交通状态显示
绿、黄、红表示交通正常、拥挤、阻塞状态
7 设备工作状态显示
绿、红表示外场设备的正常、故障状态
8 可变标志内容显示
符合设计
9 紧急电话呼入显示
亮灯表示ET通话状态
10 交通量、气象参数、时间、日期等显示 显示正确
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• 监控中心计算机网络 ✓一般概念
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• 视频传输通道主要性能指标
✓ 随机信噪比(≥56 dB<加权> )：S/N=20lg 亮度信号幅度
标称值/随机杂波幅度有效值（dB）
杂波是除有用信号以外任何无用信号和各种电磁骚动的 总称
随机信噪比测的是整个频谱上的杂波，但是高频的杂波 干扰在图象上表现的是细小的微粒，人眼不易察觉。因 此加上一加权网络，使干扰的情况符合人眼观看的实际 状况（这就是随机信噪比的加权）。
≥50MΩ
≤4Ω
≤10Ω
120km/h, ≥250m
a.可变信息标志按JT/T 431测量红绿蓝白四种颜色； b.可变限速标志按JT 432测量红黄两种颜色； c.其它标志按GA14887测量红绿两种颜色。
最大亮度和最小亮度符合设计要求。无规定时，应不 小于8000cd/m2。
24小时观察时间内失步现象不大于1次或AER小于10-8
变焦速度
摄像机云台、防护罩、解码器(枪机为分体式，球机为一体式)
✓ 功能要求(密封、防尘、防雨、带雨刮器、自动加热、自动排风 、除
霜、…)
✓ 转动角度、转动速度、自动定位
摄像机防雷
✓ 电源保护器、数据保护器、视频保护器、避雷针、地网、…
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• 闭路电视监视系统
视频传输通道
广义上是指这样一种通道或设备，不论它的中间环节对信号的处 理过程如何，它的输出和输入都是视频信号（彩色全电视信号）
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• 闭路电视监视系统
外场摄像机关键技术性能
✓ 水平分辨率(≥450线 )；扫描频率 ✓ 最低照度(≤1.0 lux ) ✓ 信噪比(≥50dB ) ✓ 电子快门(1/20s～1/10000s ) ✓ 功能要求(自动白平衡、逆光补偿、…)
摄像机镜头
✓ 光圈可调(自动、手动)；焦距可调(自动、手动)；镜头变焦范围(距离)、
始电平从消隐电平逐步增加到白电平的小幅度阶跃信号加 至被测通道输入端、输出端相应各阶跃幅度比值间的最大 差值。
影响：图象失去灰度，层次减少，分辨率降低（由于色度 信号是迭加在亮度信号上），产生色饱和度失真。
原因：(前面已提过）元器件的非线性造成，工作点不对， 输入幅度过大。
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• 视频传输通道主要性能指标
公路机电工程系统原理
• 主要指标参数(以常用的线圈型为例)
项次
指标参数
技术要求
1 温度误差±1.0℃ 2 湿度误差±5%R.H 3 能见度误差 4 风速误差
5 传输性能
6 绝缘电阻 7 接地 8 功能要求 9 设备基础
10 设备箱体
温度误差±1.0℃ 湿度误差±5%R.H ±10%或合同要求 ±5%或合同要求 24小时观察时间内失步现象不大于1次或
由车辆检测器、气象检测器、闭路电视监视 系统(信息采集设施)、可变标志(信息发布设 施)、光电缆线路、监控(分)中心设备及软件 (信息管理设施)、大屏幕投影系统、地图板 等分项工程构成。
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• 车辆检测器
线圈型、视频型、微波型、…
信息采集：计数、测速、流量 统计、道路占用、事件发 现、…
基础尺寸、外观、结构、强度
9 设备箱体
外观、安装工艺、防腐涂层质量
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• 气象检测器
信息采集：环境温度、湿 度、风速、风向、降雨、 路面结冰、能见度、…
主要构件：基础、箱体及 立柱、传感器(温湿度计、 能见度检测计、路面传感 器、…)控制器、传输设备 (调制解调器、数据光端 机)、接口设备(信息接口、 供电接口)
变化
产生的原因
频带宽度不够 或高频补偿不
当
行时间失真 Kp
行期间 1-64us
2T脉冲/条信号中 的条信号
水平方向的亮度 变化、拖尾和模
糊
中频频谱分量的 幅度特别是相位 失真。箝位电路
存在问题
场时间失真 K50
场期间 64us-20ms
长时间失真
多帧 20ห้องสมุดไป่ตู้s-几十s
场频方波
APL变化,每隔数秒 跳变的平场信号
影响：色饱和度失真，类似色饱和度调节不当，ΔK为负， 图象色彩变淡、暗淡、人物神色不佳；ΔK为正，颜色过 浓、轮廓不分明，类似儿童填色画，缺乏真实感。
原因：传输通道幅频特性不好；色度、亮度通道幅频特 性不一致。
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• 视频传输通道主要性能指标
✓ 色度—亮度时延差Δτ (≤100 ns ) ：当输入一个与ΔK相同
主要构件：基础、箱体、传感 器(线圈、摄像机、微波天线) 控制器、传输设备(调制解调 器、数据光端机)、接口设备 (信息接口、供电接口)
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• 主要指标参数(以常用的线圈型为例)
项次
指标参数
技术要求
1 交通量计数精度 2 平均车速精度 3 传输性能 4 绝缘电阻 5 安全接地电阻 6 线圈参数
3 亮度不均匀度
不大于10%
4 功能要求
正确显示监控中心CCTV监视器的切换图像及图形计算机输出信息
5 窗口缩放
可对所选择的窗口随意缩放控制
6 多视窗显示
同时显示多个监视断面的窗口
1 整板尺寸
允许偏差：±1％
2 垂直度
≤2mm/m
3 平整度
任意相邻两块不平度≤1.0mm
4 电源导线对机壳绝缘电阻
≥50 MΩ
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• 视频传输通道主要性能指标
✓ K系数：把各种波形失真按人眼视觉特性给予不同评价的基础
上来度量图象损伤的一套系统方法(回波E＜7%KF )。
失真类型
短时间失真 Kp、Kpb
对应的持续 象素（一个或
时间
数个）0.1-1us
测试波形
2T脉冲/ 条信号
对图象的 影响
对应图象细节、 边缘、轮廓的
公路机电工程系统原理
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• 干什么用的？
一项重要的支持保障系统 为公路营运管理者的安全管理、高效(提高 工作效率，提升经济效益)运营提供服务 为公路使用者的安全、快捷出行提供服务
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• 监控设施
监视道路交通流量，监视特殊路段的气候状 况，保证道路的安全通行，为道路使用者提 供必要的信息和帮助，为道路营运管理者提 供管理决策参考信息，为处理道路故障提供 数据和图像信息。
起色度信号相位的失真。
影响：在不同亮度背景下，色调产生失真，由某种颜色变 成其他颜色（如穿鲜红衣服从暗处走到明处，鲜红衣服就 偏黄或偏紫）。
DG、DP失真原因：色度信号4.43±1.3M处在视频高端， 易受通道中分布参量影响：工作点的不正确对结电容影响 大，从而影响传输通道的阻抗参量（发射机上DG、DP预 失真调整小合调节的黑白拐点就是调整工作点）。
✓ 微分增益失真DG(≤10% )：由于图象亮度信号幅度变化引
起色度信号幅度的失真 。
影响：不同亮度背景下的色饱和度失真，影响彩色效果 （如穿鲜红衣服从暗处走向亮处，鲜红衣服变浓或变淡）。
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• 视频传输通道主要性能指标
✓ 微分相位失真DP(≤10º )：由于图象亮度信号幅度变化引
✓ 幅频特性(5.8MHz带宽内±2dB) ：从场频至系统标称截
止频率的频带范围内，通道输入与输出之间相对于基准 点频率（250K）的增益变化)
影响：图象清晰度；4.43M以内不仅影响亮度、对色度信 号产生影响，而且影响ΔK、Δτ。
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• 视频传输通道主要性能指标
✓ 亮度非线性(≤5% )：当平均图象电平为某一定值时，将起
检测项目 立柱竖直度 立柱、避雷针、法兰和地脚几何尺寸 基础尺寸 机箱、立柱、法兰和地脚的防腐涂层 厚度 强电端子对机壳绝缘电阻 安全接地电阻 防雷接地电阻 视认距离
发光单元色度坐标(x,y)
显示屏平均亮度
数据传输性能 自检功能
显示内容 亮度调节功能
±5mm/m 符合设计要求 符合设计要求
技术要求
符合设计要求
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• 闭路电视监视系统
✓ 视频信号包含的主要要素：亮度信号、色度信号、同步信号(白
条幅度：700 mV±30 mV；同步脉冲幅度：300 mV±20 mV )
✓ 失真，这是一个相对的概念，相对于理想状态或原有事物的变
化程度，利用失真这一概念，通过检查信号在传输前后的变化情 况来分析设备的性能。
的测试信号，输出在亮度分量与色度分量的调制色络波 形的相应部分在时间关系上出现的差值，称Δτ。
影响：色度信号与亮度信号不能同时到达显示端，彩色 套色不准，在水平方向出现彩色镶边，人眼比较敏感感。
原因：传输通道群延时频率特性不平坦，中频滤波器特 性变化，中频带宽不够等。
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• 视频传输通道主要性能指标
7 功能要求
8 设备基础
允许误差: 2%
允许误差: 5%（km/h） 24小时观察时间内失步现象不大于1次或
BER≤10-8 。
强电端子对机壳≥50 M
≤4
外观工艺、环阻、电感量、绝缘(参考产品标准) 自检功能、逻辑识别线路功能、复原功能、本地 操作与维护功能、控制功能以及招标技术规范要 求的其他功能
公路机电工程系统原理
• LED可变信息标志—信息发布
大型可变信息标志
✓ 全彩：红色、绿色、蓝色 ✓ 双基色：红色、绿色 ✓ 单基色：常用黄色
小型可变信息标志
✓ 一般采用双基色：红色、绿色 ✓ 单基色：常用黄色
公路机电工程系统原理
• 主要指标参数
项次 1 2 3 4 5 6 7 8
9
10 11 12 13 14
BER≤10-8 。 强电端子对机壳≥50 M 安全接地电阻≤4，防雷接地电阻≤10 降水检出、路面结冰检出、自检、… 基础尺寸、外观、结构、强度 外观、安装工艺、防腐涂层质量，立柱竖直度
<5mm/m
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• 闭路电视监视系统
图像信息采集和播放、存储、检索、…
主要设备
外场设备：基础、箱体及立柱、摄像机、传输通道(视频光 端机、传输光电缆线路)、防雷及接地、… 室内设备：监视器、投影设备、录像设备、矩阵控制和切 换设备、传输通道设备(视频光端机、视频编解码器、传输 设备) 、…