SPECTR微波车辆检测器技术资料.docx
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SPECTR微波车辆检测器技术资料
SPECTR
微波车辆检测器用户手册
2010新版
俄罗斯奥利维亚公司
目录
一、系统简介3
二、工作原理4
三、技术规格5
四、技术特点7
五、安装调试9
六、调试软件16
八、应用方案21
九、数据及传输25
十、接线协议26
十一、软件通讯协议27
十二、系统开发建议39
一、
系统简介
SPECTR微波交通检测器MicrowaveVehicleDetector（简称检测器）是基于非接触式探测方式线性调频的超高频信号原理，对路面发射微波，通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析，检测车流量、速度、车道占有率和车型等交通流基本信息的非接触式交通检测器。
SPECTR微波交通检测器主要应用于高速公路、城市快速路、普通公路交通流量调查站和桥梁的交通参数采集，提供车流量、速度、车道占有率和车型等实时信息，此信息可用隔离接触器连接到现行的控制器或通过串行通信线路连接到其它系统，为交通控制管理、信息发布等提供数据支持。
图1SPECTR微波车辆检测器
检测器可安装于路侧立柱或类似结构上，具有安装维护方便，不用破坏路面，不影响交通（不需要停车封路），技术先进，成本低等特点。
且安装调试时，具有专业的设备调试软件辅助，能快速准确的对设备进行调试安装。
设备提供数据实时传输、数据保存、数据下载功能。
对于数据包我们提供专业的软件，可对数据进行分析处理，生成所需的文字或图像报表，提高工作效率，让您事半功倍。
二、
工作原理
1．微波车辆检测器工作原理
微波车辆检测器是一种用于检测交通状况的检测器，它利用连续频率调制波（FMCW）实现对多车道车辆的实时检测。
SPECTR检测器发射一束微波同时接收物体（目标）反射波，根据反射回来的波形及频率差异来判别车辆、车型、车速和车道。
所发射微波的中心频率为10.525GHz，频率带宽为40~50MHz，发射的微波断面分辨率为0.6m。
图2连续频率调制波示意图
2．微波特性
非接触式微波探测：
应用微波原理，侧面安装，通过微波探测得出实时检测结果，与线圈、视频等其它检测方式，具有不破损路面、安装维护不阻断交通、全天候工作、不受环境影响等等优点。
全天候工作：
与其他交通检测技术不同的是，检测器采用了3厘米波长的微波，不受雨滴，冰雹和雪花等影响，可以实现全天候工作。
衍射：
衍射是指微波绕过阻碍物前进的特性，波长越长衍射越明显。
衍射性能使得检测器能够检测到被大车挡住的车辆（可见光的衍射很小）。
由于被挡住的车辆反射微弱，检测器并不能探测到所有被挡住的车辆，通常60%被完全挡住的车辆都能被检测到。
为了降低完全遮挡情况的发生，检测器的安装高度应尽量高，比如高于地面5米。
防震性：
与其他依赖视角的检测器不同，检测器拥有0.6米的车道距离分辨能力，因此它不会受到安装立柱的晃动而带来的误差影响，部分误差也属于系统误差。
三、
技术规格
1．微波信号和覆盖区域
中心频率10.525Ghz
频带宽度40~50Mhz
输出功率20mW
纵向面作用角度45±5
横向面作用角度10±2
覆盖范围4~60米
最大可检测车道数8条
2．检测精度
检测项目%错误率
单车道的实时检测5%
单车道的车道占有率（侧向模式）5%
单车道的车流量（侧向模式）5%
单车道的长车流量（侧向模式）10%
车道探测分辨率1米
时间分辨率10毫秒
3．机械特性
设备尺寸：
160x230x240mm
重量：
3Kg
外包装采用KOMATEX柯美泰微发泡板
防护等级符合IP-65标准
检测器为设备安装提供横向和纵向旋转调节支架
4．接口
标准RS-232接口——实时的数据通讯和存储数据下载接口
这个接口可以连接GPRS无线传输模块或有线基带/频带MODEM进行实时数据传输。
通讯协议：
波特率9600，数据位8，停止位1，奇偶校验位无。
各车道TTL电平接口——实时电信号
5．电源要求
工作电压：
15~30V，DC
功耗：
峰值6W
掉电自动恢复：
5秒内
6．环境条件
工作条件
温度范围：
-30~+60℃
湿度范围：
25℃下相对湿度98%
大气压：
60~106.7kPa（460~800mmHg）
电压波动：
±10%
风速范围：
小于160km/h
下雪（下雨）：
量不大于100mm/h
运输和存储
温度范围：
-40~80℃
湿度范围：
0-95%RH
7．可靠性
该设备设计、制造符合交通信号控制设备国际通用规格，在规定条件下工
作，可昼夜连续工作，其平均无故障间隔时间（MTBF）满足：
MTBF≧90000小时（10年）。
四、
技术特点
1.多道性
多数检测器是单道设备，在多车道的公路上应用时，在每一安装处都需由多个检测器单元组成。
因此带来高额的成本和复杂的安装，并且随着单元和布线的增加使得可靠性下降且更不便于维修。
检测器能够根据车的长度探测在多达8条车道的每一条车道上的车的类型、道路占用率、流量和平均速度。
由于检测器的安装高度在5米左右，所以可方便地放置在现有的电线杆上的。
多道性使检测器平均在每一条车道上安装的方便性、可靠性、稳定性方面的性能价格比很高。
2.全天候
因为SPECTR检测器微波感应器使用的是3厘米微波，由于微波具有绕射和衍射特性，所以不受兩、雪、冰雹的影响，同时外壳的防水设计，以及防太阳暴晒的特殊材料，检测器无疑是一个全天候的车辆检测器。
除了微波检测器以外，所有的检测器在天气变化时维持良好的运行都有困难。
被动视频和短波红外线设备不能在雾、大雨、和雪中运行。
当早晨和傍晚太阳位置很低时，视频图像系统会出现运行问题（由于它们主要是根据车灯来监测，所以占有率的读入很成问题）。
超声波检测器非常容易受到由风引起的震动的影响，从而产生误报。
检测器作为一种真正的实时再现的雷达设备，由于它的波长长，能够全天候工作。
3.准确性
微波检测器独一无二的区域检测能力可使它从多角度应用，而其它检测器则很难维持这种准确性。
单一车道正向实时探测：
速度、车流量精度高于95%
侧向8车道：
错误率低于5%
侧向平均速度：
错误率低于5%
侧向车流量、道路占用率、长车流量：
错误率低于5%
4.可靠性
检测器的外壳采用了符合NEMA-4X和IP-65标准的防水设计，产品经过了交通部交通工程监理检测中心的产品检测，可靠性得到了很好的保证。
同时，检测器内置蓄电池模块，在发生通信中断或断电的情况下，检测器将采用蓄电池供电，并将数据暂存于自身的存储单元，一旦通信回复正常，检测器就将自己存储的数据重新发送到服务器上。
5.灵活多变的通信方式
检测器的数据传输有无线和有线两种方式，可以根据不同的应用情况进行灵活选择，其供电也可采用有线供电和太阳能蓄电池两种方式，使得检测器可以灵活的适应不同的复杂应用情况。
6.侧向安装
所有可选择的检测器都是正向架空安装设备，即仅可安装在标志桥或过街桥上面。
这就限制了它们在有很多桥或需要在常规路口新建桥的部署。
进一步说，在安装和维修时，检测器下方的道路必须被关闭。
检测器能够在不中断交通的情况下安装在现有路侧电线杆上的离路检测器，而且安装不会造成交通中断，在安装时最多需要设置施工围栏。
7.低价格
检测器高的性价比解决方案来自于它平均每条路的低价格，安装简单，免维护，高可靠性和易于快速更换。
另一个节省开销的优势在于许多种应用中不需要控制器。
检测器在内部能够处理多种需要的交通参数（如车流量，道路占用率，平均速度和长车数量），因此就去掉了很多高速公路项目中的控制器。
检测器也是非常容易扩展的，只要用计算机加入或去除一条车道即可，不需要重新安装。
8.使用方便
检测器是可以升级的。
由于它是基于软件运行的，所以更换它的软件就可以方便地更换它的工作程序。
检测器软件是不断升级的。
升级过程仅仅需要更换一块芯片。
检测器是非常容易维修的。
出现故障时，可在十分钟内方便快捷全天候地更换一个单元。
更换下来的故障部件可返厂修理。
9.方便可选的供电模式
检测器可选用多种供电方式，可选用市电供电，也可选用太阳能供电，全面解决了野外供电不方便的问题。
五、
安装调试
1、SPECTR微波检测器安装示意
检测器安装时一定要垂直于路面，且上沿要对准统计车道的1/3处
垂直路面安装
安装角度（上沿对准总测量道路的1/3）
注意：
垂直于道路行驶方向安装，确保安装后置距离及杆件高度，避开较高大的植被遮挡及密集金属护栏。
另为了保证检测数据反映真实道路情况，检测器点位应避开红绿灯路口、较小的三叉路口、加油站、公交车站、学校等。
2、
SPECTR微波检测器安装详解
侧向安装需要考虑的因素：
需要检测的车道数和立柱的位置
中间隔离带和路肩宽度的影响
需要检测的车道数和立柱的位置关系
前文已经说过为了降低大型车完全遮挡情况的发生，检测器安装高度应尽量高，比如高于地面5米。
检测器的安装立柱须设置在第一探测区外，后置距离（后置距离，就是距离最近一条需要探测的车道的距离）要能保证波束的投影可以覆盖所有需要检测的车道，同时保证投影与检测道路正交。
根据检测器需要检测的车道数选择合适安装高度和选择合理的后置距离，可以确保更好的收到车辆侧面的反射信号。
正确的方式应该符合下图的公式。
（L+L1）/H=ctg（θ-α/2）L1≥5m;（L+L1）≤60m
L1/H=ctg（θ+α/2）
下表给出了立柱的后置距离和安装的高度的设置标准，当后置距离大于6米时，立柱高度可适当增加。
设备安装参数表
检测车道数（条）
L1后置距离（米）
H建议安装高度（米）
2-3
4.0
5
4
4.5
5
6
5.0
5.5
8
7.0
6
检测器典型配置
1.SPECTR微波车辆检测器
2.配电箱，主要配有避雷器，电源插座，通讯设备等
3.通讯设备，检测器输出的是RS232信号，可通过光纤及无线传输设备将数据传回指挥中心
4.连接线缆，主要有电源线及RS232通讯线
5.指挥中心，有后台数据处理软件，将前端所有微波检测器传回的数据加以分析转换存储，并提交由专业的智能交通管理软件处理。
安装工程条件
1）立柱
选用路侧已有的立柱，或重新立柱；立柱高度参考安装公式，一般为5.5-6.0米，外径不小于12厘米。
2）设备供电
24VDC/AC，便于取电的地点，可以选在原有车检器附近，或使用太阳能。
3）安装工具
安装过程中需要把检测器安装在5米左右高度，所以需要多向旋转的高车支持。
或不低于5米高的人字梯，安装工人安全带和反光背心。
4）避雷/防浪涌
由于一般安装位置位于比较空旷的公路旁，所以需要考虑避雷问题，配合在柱体上安装避雷装置；如安装处电源电压不够稳定，需要添加防浪涌模块，以防大电流击坏设备。
5）客户端
客户端需要一台计算机来接收数据（Windows2000级以上的操作系统）。
如果用户希望采用无线GPRS传输方式，需要提供固定的公网IP地址。
3、安装设备清单
微波车辆检测器（SPECTR）设备包括下列组件：
微波车辆检测器探测器一台
配套安装支架，垂直及水平旋转，不包含抱箍。
调节扳手每四套一个
用户手册一本
六、
调试软件
1、SPECTR1调试程序操作说明
Spectr1调试程序工作界面
1、（在未接传感器时，可以进入模拟状态）
2、点击Settings进入参数设置状态，AboutDetector菜单可设置传感器信息。
3、用Tab键切换控制操作窗口，在菜单、参数调整、道路设置界面间相互切换
4、四个方向键是用来提示当前控制操作窗口可行的方向键及其他按键操作
5、ControlZoneData是用来显示根据参数设置工作收集到的数据，第一栏为道路数据，第二栏为实时数据，包括当前周期当前时间内各车道经过的车辆数目，各车道当前车辆的长度、车速。
第三栏为上一周期采集的数据，包括，上一周期各车道经过的车辆总数，占有率，平均车长，平均车速。
注：
车辆统计不识别方向。
6、参数设置栏Detectorparameterssetting
Statisticscountperiod周期长度一般为300s
Sensitivity灵敏度一般为6～9
Delaytime延迟时间一般为100ms且自动恢复100ms
调整参数的原则，不能漏车、不能二次触发
7、道路设置界面Observationarea
通过Insert和Delete进行车道边界的插入和删除操作
左右键为调整车道状态（绿色为不感应区域、灰色为待编号车道、白色为有编号且统计数据的车道）
先订大边界，在订小车道，按平分法确定
8、将周期定在50~60m之间，测试3~4次，确认总体数目情况，偏差在96％范围内可理解，偏差太大，需要调整，再进行统计测试，以保持精确。
9、调节时，先调灵敏度，不行再调角度，灵敏度过大近车道会二次触发，灵敏度太小远车道会漏车。
调节角度是，上仰会增强远车道，下压会增强近车道。
2、Spectr-Exchange.exe软件使用
下载传感器数据
LoadData提取传感器上存储的数据
3、
Spectr1-Analisis.EXE软件使用
OpenFile/F3打开数据文件
CreateTable生成报表ViewHistogram生成图表
4、
Spectr中文软件使用说明
5、后台管理软件
功能：
1.可实时显示前端各检测器的工作状态及返回的数据
2.可实时的观察前段检测器的当前周期的交通状况
3.可实时显示故障设备，安排工作人员前去检查
4.可根据要求指定数据格式提交前端检测采集的数据
5.可在指挥中心统一校时
6.可通过指挥中心直接对前段检测器进行参数调节（操作要求高，避免误操作）
注：
该软件配合需要配合数据传输工作，如果数据传输方式不一致，需要根据使用的数据传输方式做适当的修改。
比如无线串口传输，光纤等。
七、
应用方案
微波车辆检测器（SPECTR）可用于高速公路交通管理，十字路口管理或交通统计。
以下为一些典型应用。
1、多车道高速公路运用
侧向安装横截多车道高速公路，检测器通过数据通讯提供每车道再现情况，每周期通过串行接口提供实时检测的各车道车流量、车道占用情况、车道（来向和去向）平均速度等。
高速公路应用
2、城市交通应用
在拐角立柱上侧向安装，横截多车道，微波车辆检测器（SPECTR）通过数据通讯直接与控制器连接提供每车道或每时段的再现信息。
十字路口控制
3、
城市交通诱导系统方案
城市交通诱导系统是智能交通系统（ITS）的重要组成部分，它以实时动态分配理论为核心，综合运用检测、通信、计算机、控制、GPS和GIS等高新技术，动态地向驾驶员提供最优路径引导指令和丰富的实时交通信息，通过单个车辆诱导来改善路面交通状态，防止和减轻交通阻塞，减少车辆在道路上的逗留时间，并最终实现交通流在路网中各个路段上的合理分配。
交通诱导技术是正确引导道路使用者顺利到达目的地、实现交通流优化、避免交通阻塞、更有效地管理现代交通的新技术。
交通诱导系统将成为2l世纪地面运输管理体系的模式和发展方向，并成为交通运输进人信息时代的重要标志。
信息采集
信息发布
4、
太阳能系统方案
太阳能供电系统主要技术参数：
太阳能电池板：
多晶硅，120Wp；
负载功率：
最大10瓦；
输出额定电压：
12V；
工作时间：
长时间连续工作；
温度补偿系数：
－3～－7V/℃/2V；
过充过放控制：
智能优化控制；
使用环境温度：
－35℃～＋50℃
根据用户需求，按照年平均日照作基本配置方案
太阳能电池组件：
120Wp，使用寿命20年以上，保质期10年。
免维护铅酸蓄电池：
150Ah@12V使用寿命3年左右，保质期1年。
控制器：
SPV-DCRC-10I额定电流10A，工作温度：
-35°C~+50°C。
使用寿命10年以上，保质期3年。
DC-DC电源模块：
5V输出，额定功率6W。
保质期1年。
使用太阳能电板及蓄电池组建能源供应系统
5、
无线网络方案
无线串口传输设备
GPRS/CDMA无线数传可以让工业用的RS232/485/RS422串口设备的串口通信立即转换为GPRS/CDMA无线通信的设备，内置TCP/IP协议，实现串口数据透明传输。
可用于电力系统自动化、工业监控、交通管理、金融、证券等部门、工厂、车间、矿井、银行等工业领域。
无线数传利用GPRS/CDMA网络平台实现数据信息的透明传输，特别适合中心对多点、点多分散的中小数据量的传输。
无线串口传输设备
八、
数据及传输
数据
检测器的数据分为两种
1.实时数据，主要用于现场调试
2.周期统计数据，重点数据，用于实际交通状况分析
数据的三种处理方式
1.实时传输各车道数据
2.周期统计并定时传输周期数据包
3.周期统计并将数据包存储于检测器内存储器中
数据的用途
1、常见的数据用途有，调查分析、实时控制指挥
如重修某条道路，对此道路进行流量分析，一边得出新的且科学的道路建设方案。
如十字路口控制，可进行长时间的数据统计，得出相对优化的配时方案，也可实时路口统计并控制信号机工作
如城市道路信息诱导的项目方案，可使用微波检测器进行流量统计并分析道路信息，并实时的发布相关道路信息
如高速公路运行状况实时分析
等等
2、如果我们采集数据仅作为调查分析，建议采用上述第三种数据处理方式，将数据存储再微波检测器内存储器中，这样系统前端相对比较简单，仅检测器和供电即可，当需要下载数据时且在存储器存储容量周期内（比如检测周期为30分钟，存储器可存储1个月的数据包），带上工作笔记本（需有串口），将串口插上，通过数据下载软件即可将数据包全部下载。
3、如果我们采集数据需要做实时的道路状况分析，那需要有多个检测器分布于不同的道路，并采用相同的且相对较短的时间周期，进行采集数据，并将数据包传回指挥中心，通过对单个检测器数据包的分析，可得出此检测器监控道路的道路信息，通过对多个检测器数据包的分析，可得出多条道路的道路信息，综合分析可达到点、线、面的道路指挥控制。
传输
检测器提供的通讯方式主要为RS232方式
远程无线GPRS传输方式
远程有线光纤传输方式
九、
接线协议
硬件接线协议
Destinationofterminals
TerminalNo.
Signal
Opticallyinsulatedterminals
Monitoredzone1
1
2
Input1
Return1
Opticallyinsulatedterminals
Monitoredzone2
3
4
Input2
Return2
Opticallyinsulatedterminals
Monitoredzone3
5
6
Input3
Return3
Opticallyinsulatedterminals
Monitoredzone4
7
8
Input4
Return4
Opticallyinsulatedterminals
Monitoredzone5
9
10
Input5
Return5
Opticallyinsulatedterminals
Monitoredzone6
11
12
Input6
Return6
Opticallyinsulatedterminals
Monitoredzone7
13
14
Input7
Return7
Opticallyinsulatedterminals
Monitoredzone8
15
16
Input8
Return8
RS232
（seriescommunicationchannel）
17
18
19
TxD（ISO）
SerialGnd（ISO）
RxD（ISO）
Detectorpowersupply
20
21
DC24V
GND
Output（service）
powersupply
23
24
Plus（15to30）V
Minus（15to30）V
只需要接，17，18，19，20，21即可，电源供应为DC24V
一十、
软件通讯协议
1、命令以HEX代码表示
2、数据通讯方向：
计算机发送命令
检测器发送回复
3、"code"区域里面要不设置具体命令，要不设置变量，变量值于备注栏目被解释
4、传输字符串（word）的时候，首先传输小字节
5、"长度"区域设置被传输帧的长度
byte-1字节
word-2字节字命令，低字节在前，高字节在后
6、数据通讯采用串口（RS232）
串口设置：
传送速率9600比特/秒
停止字节1
字节数8
传输控制Xon/Xoff
奇偶校验无
7、使用双绞屏蔽串口线线缆（不使用RS-232控制线）
8、命令代码组成
9、校验值计算方法
校验值是一个单字节，其值为命令中信息段数据相加模运算，如下：
080CD9070C1E112E2A000000000073
其命令代码中，命令码为08，参数个数为0C，信息段为D9070C1E112E2A0000000000，校验码为73
D9+07+0C+1E+11+2E+2A+00+00+00+00+00=73
如果数据相加，超过1个字节，那么只取低字节，如下
FF+01=0100，那么校验位为00
FF+02=0101，那么校验位为01
一、
数据交换命令
1.1.命令字:
回传统计数据
字节数
取值
备注
1
命令字代码
1
01
01
2
参数个数
1
01
02
3
检测器内存储的数据包编号
2
1~65535
0100
4
校验值
1
01
回复
1
命令代码+错误代码在高位
1
01
01
2
参数个数
1
3
车数量小字节
1
0~65535
4
车数量大字节
1
5
占有率参数
1
1~100
6
平均车速参数
1
1~256
7
长车数量参数
1
1~256
8
校验值
1
注释：
1、3-7一个车道数据块
2、一个车道数据占用字节数5
８个车道字节数40
3、如果字符（3,4）取负值，该字符视为空闲位（数据库存储出错）。
此时得忽略该帧其它数据。
4、3-7字节数据块连续发送n次，－n为车道数（探
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