环形参考资料线圈车辆检测器基本原理.doc

环形线圈车辆检测器基本原理
车辆检测系统是道路监控系统非常重要的一部分。利用感应线圈来检测车辆速度是目前世界上技术较为成熟的车辆检测方法,它可以获得当前监控路面交通流量、占有率、速度等数据,以此判断道路阻塞情况,并利用外场信息发布系统发出警告等。本文将就目前环形线圈车辆检测器的基本原理和组成进行介绍和分析。
    一、环形线圈车辆检测器基本原理
    其基本原理如图所示:在同一车道的道路路基段埋设一组(2个)感应线圈,每组感应线圈与多通道车辆检测器相连。当车辆分别经过两个线圈时,由于线圈电感量的变化,车辆的通过状态将被检测到,同时状态信号传输给车辆检测器,由其进行采集和计算。此方法检测精确,设备稳定,且在恶劣天气条件下仍具备出色的性能。此外,廉价的成本也是其在世界范围内得以广泛应用的原因之一。
    二、检测器的组成
    检测器(欧标卡式插槽)基本由机架、底板、中央处理器、检测卡以及接线端子组成。检测卡(品牌可选)沿导轨插入机架内,并与底板和中央处理器实现电气连通。
    1、中央处理器
    中央处理器是对采集信号进行计算的模块,一般是一个带嵌入式操作系统的单板机,具备较强的数字计算、存储能力和通讯接口。通过对端口的扫描,捕捉电平的变化时间,以此计算出相应的交通数据(具体算法稍后介绍)。
    一般检测器的通讯接口包括RS232/485,比较先进的还具有以太网接口和GPRS模块。目前,在国内大多数应用中,由于监控路面和监控中心距离的关系,系统集成商普遍采用调制解调器点对点联接的方式上传数据,或者通过PLC中转数据。
    任何意外情况的发生导致处理器死机、故障等非工作状态,都应该能在短时间内重新启动,且不应超过三十秒。
    2、检测卡
    检测车辆通过或静止在感应线圈的检测域时,通过感应线圈的电感量会降低,检测卡的功能就是检测这一变化并精确地输出相应的电平。 
    线圈式车辆检测器采用的检测卡品牌较多,一般都为欧标卡式接口。比较广泛使用的有英国PEEK公司的MTS4E,南非NORTECH的TD634ES,英国的MoniSense等。国内也有众多的检测卡开发商,产品具有较高的性能价格比,但是在抗干扰能力、检测灵敏度、稳定性等性能上略逊于国外同类型产品。
    就线圈感应的角度而言,检测卡应该具有存在时间稳定,并与车辆经过实际情况相吻合的高精度电平跳变性能,因为在车辆高速通过的时候检测时间是非常短的,通过两个线圈的时间一般为一二百毫秒,单个线圈的存在时间更短。况且各种车的底盘轻重,距离地面位置的高低都会影响到检测卡的电平存在时间。而存在时间和存在的开始时间是参与车长、车速计算的主要参数,这就解释了为什么车高速通过时有些检测卡测得的车长、车速不准确的情况,这就必须用一定的补偿值,所以只有正确调节灵敏度才能保证检测器的精度。
    三、检测器协议的架构
    每个车辆检测器都应该有自己的地址,以相互区分。
    数据上传的方式一般是应答式的,也就是户外系统(车辆检测器)不主动发送数据,直到户内系统(监控中心)发出采集数据的指令。车辆检测器和监控中心通讯的命令通常分为查询和设置两类。查询类一般是查询车检当前的工作状态、故障等,并能根据预先设置的车长类型进行不同车长类型的归类处理;设置类命令