一种综合道路交通信息采集系统的制作方法

本发明涉及道路交通信息采集领域，更具体地，涉及一种同时可以获取交通流数据和交通噪声数据的综合道路交通信息采集系统。

背景技术：

随着经济与科技的快速发展以及城市化进程的日益推进，居民的汽车拥有量也呈现爆炸性增长。而快速增长的私家车保有量也带来了突出的城市道路交通噪声污染问题。2014年全国113个环保重点城市的区域环境噪声等效声级平均值为54.4db(a)，而道路交通噪声等效声级平均值为67.6db(a)，比区域环境噪声等效声级平均值高13.2db(a)。可见道路两旁的噪声污染比其他区域的噪声污染严重得多。因此，交通噪声是城市环境噪声的最重要来源，对交通噪声的防治是改善城市环境噪声的关键任务。

交通噪声监测是获取城市道路交通噪声污染情况的重要手段，也是绘制城市噪声地图的首要前提。交通噪声监测主要包括两个方面的数据，一是交通噪声数据，二是交通流数据。交通噪声数据包括声压级数据、频谱数据和录音数据。声压级数据包括计权声压级数据和统计声压级数据，计权声压级数据包括瞬时计权声压级数据和等效计权声压级数据。频谱声压级数据以1/3倍频程为宜。录音数据则以采样频率为48kb/s、格式为.wav的原始采样数据为宜。交通流数据包括统计交通量数据和单辆机动车数据。统计交通量一段时间内的交通流数据，包括交通量、平均车速、车型比例、车道比例、车流密度等宏观交通流信息。单辆机动车数据包括每一辆车的车型分类、行驶速度、行驶车道、与前车的车头时距等微观交通流信息。对于道路交通状态的信息采集和道路交通噪声的监测而言，需要采集统计交通量数据和统计声压级数据。对于道路交通噪声源强排放模型的基础数据采集而言，需要采集单辆机动车数据和瞬时计权声压级数据。

然而现有的交通噪声监测大部分采用人工手动测量，测量效率低，获取的数据量少，需要大量人力物力，且无法实现全天候的交通噪声监测。针对此情况，已经有不少噪声仪生产商开发了户外噪声监测站。但除了噪声数据，交通流数据也是交通噪声监测中必不可少的数据。因此需要有一种结合道路交通噪声监测和道路交通流检测的方法来满足目前城市道路交通噪声监测的需要。与此同时，交通噪声监测和交通流检测技术的结合还可以为交通噪声源强排放模型提供大量的基础数据，为拟合出更贴近实际的噪声排放模型打下坚实的基础。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是发明一种结构简单、自动化程度高、全天候采集的综合道路交通信息采集系统，可实时同步采集交通噪声数据和交通流数据。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种综合道路交通信息采集系统，包括噪声监测单元、视频交通流检测单元、数据处理和存储单元以及后台管理单元；噪声监测单元及视频交通流检测单元分别与数据处理和存储单元连接，数据处理和存储单元与后台管理单元连接；

其中噪声监测单元包括户外噪声数据采集模块、噪声数据处理模块和噪声数据传输模块；所述噪声数据采集模块，实时采集声压级和频谱数据，并将声压级信号转换为电信号；所述噪声数据处理模块，是将噪声数据采集模块所转化的电信号处理为计权声压级数据、统计声压级数据和频谱数据等交通噪声数据；所述噪声数据传输单元，是将噪声数据处理模块所处理得到的数据，传输至数据中心；

视频交通流检测单元包括视频监控模块、视频数据处理模块和视频数据传输模块；所述视频监控模块，是实时采集交通视频数据；所述视频数据处理传输模块，是将视频监控模块所采集的交通视频数据通过处理，得到车流量、车速、车型分类及车头时距；所述视频数据传输模块，将视频监控模块所采集的交通视频数据和视频数据处理模块所得到的交通流信息传输至数据中心；

数据处理和存储单元，建立交通噪声声压级数据、录音数据和交通视频数据的数据库，集中存储噪声监测单元和视频交通流检测单元所传输的数据，同时为后台管理单元提供数据访问接口；

后台管理单元，实时监控噪声监测单元和视频交通流检测单元的状态，并对其进行远程控制，同时能实时查询数据中心所存储的交通噪声数据和交通视频数据。

上述所述噪声监测单元和视频交通流检测单元中所用到的设备具有一定的防尘、防风、防雨能力，适合长期在户外条件使用，优选的，防水防尘等级大于或等于ip55。

优选的，噪声监测单元和视频交通流检测单元的时间轴同步，实现道路交通状态的综合分析。

优选的，噪声监测单元实时采集录音数据，其录音文件为.wav格式，采样频率为48kb/s。

优选的，噪声数据处理模块可以处理得到丰富的声压级数据，包括a、c、z三总计权方式的瞬时声压级数据和等效声压级数据，包括l5、l10、l50、l90、l95、lmax、lmin等统计声压级数据。所述噪声数据处理模块处理得到10hz～20khz的1/3倍频程频谱数据。

优选的，所述视频交通流检测单元中的视频监控模块为视频摄像头，所述视频数据处理模块为工控机，所述视频数据传输模块的传输方式为webservice，传输协议为tcp/ip。噪声数据传输单元的传输方式为webservice，传输协议为tcp/ip。

优选的，所述视频数据处理模块是对交通视频逐秒取帧，通过视频车辆检测技术提取视频图像中的车辆信息，通过设置虚拟线圈或光流场方式对道路界面过往车辆进行检测，得到车流量、车速、车型分类及车头时距的交通流信息。

数据处理和存储单元，可同时存储噪声监测所传输的录音数据和交通噪声数据和视频交通流检测所传输的视频数据，并按相同的时间轴使之同步，并为后台管理提供数据访问及操作的接口。

所述后台管理单元可以实时访问所存储的数据，获取指定时间的交通噪声数据和交通视频及录音数据。还可以远程控制噪声监测设备，实现开关机、设置传声器单元采样间隔、设置噪声及录音数据上传时间等功能。还可以远程控制视频交通流检测设备，实现开关机、设置视频数据上传时间等功能。

与现有技术相比，有益效果是：本发明结构简单、自动化程度高、数据采集效率高、可全天候监测；本发明实现了道路交通视频数据、交通流数据、交通噪声数据和交通录音数据四种道路交通数据的同步采集，四种道路交通数据的相互结合有诸多益处。例如，道路交通视频数据与交通录音数据的结合有利于道路交通状态的监控；道路交通流数据与交通噪声数据的结合可以实现道路交通噪声的自动化监测，同时也可以为道路交通噪声源强排放模型提供大量基础数据。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意图。

图2是基于光流法的汽车检测算法流程图。

具体实施方式

为了更好说明本发明的内容，特举具体实施例说明。应当理解，此处所述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明较佳的实施例的系统结构示意图，一种综合道路交通信息采集系统，包括用于记录交通噪声数据及录音的噪声监测单元100、用于实时采集车流量、车速、车型、车头时距等交通流数据的视频交通流检测单元200、用于同步存储噪声监测系统所采集的交通噪声数据和视频交通流监测系统所采集的交通流数据的数据处理和存储单元300以及用于实时访问数据中心中所存储的交通噪声数据和交通流数据，并远程控制噪声监测系统和视频交通流监测系统后台管理单元400；噪声监测单元100及视频交通流检测单元200分别与数据处理和存储单元300连接，数据处理和存储单元300与后台管理单元400连接；

噪声监测单元100通过传声器模块101实时采集周围声音数据，其原理为传声器的振动膜片受到声波压力带动可动线圈在磁场内振动产生感应电流，由此将声压信号转化为电压信号。该电压信号传输至噪声数据处理模块102中，噪声数据处理模块102内置a计权和c计权的修正参数，通过计权参数对频响曲线中不同频率下的声压级进行修正，把电信号修正为与人耳听感相近的声压级，得到不同计权下的计权声压级数据和频谱数据。同时，噪声数据处理模块102可对一段时间内的计权声压级数据进行统计分析，得出当前记录时间内的声压级数据中按小到大的5％位、10％位、50％位、90％位、95％位及最大值和最小值的声压级数据，分别记为l5、l10、l50、l90、l95、lmax、lmin。噪声数据处理模块102所处理得到的数据经过噪声数据传输模块103传输至数据处理和存储单元300。

对于录音数据，噪声数据处理模块102将以10min为一段生成一个录音文件，并为每一个录音文件以噪声监测系统编号+开始录音的时间命名。在本实施例中，录音文件的命名为“xxxx_yyyymmdd_hhmmss”。其中xxxx表示视频交通流检测系统的编号，yyyy表示视频开始录制的年份，

mm表示视频开始录制的月份，dd表示视频开始录制的日期，hh表示视频开始录制的小时，mm表示视频开始录制的分钟，ss表示视频开始录制的秒数。

视频交通流检测单元200通过视频监控模块201采集道路上的视频数据，视频监控模块201所采集的视频以10min为一段，每一段为一个视频文件。

视频数据处理模块202将为每一段视频以视频交通流检测系统的编号+视频开始录制的时间命名。在本实施例中，视频文件的命名为“xxxx_yyyymmdd_hhmmss”。其中xxxx表示视频交通流检测系统的编号，其余字母表示的含义与录音文件相同。

视频数据处理模块202将按对所采集的视频进行逐秒取帧，将视频数据转化为图像数据。通过虚拟线圈、光流法等视频交通流检测技术对道路界面过往车辆进行检测，得到车流量、车速、车型分类、车头时距等交通流信息。图2为视频数据处理模块202利用光流法进行车流量、车速及车型检测的算法流程图，光流法是一种常见的基于对离散单个图像进行特征抽取的视频车辆的检测方法。视频数据处理模块202将处理得到的交通流数据与视频数据通过视频数据传输模块203传输至数据处理和存储单元300。

数据处理和存储单元300接受各个噪声监测系统和视频交通流检测系统传回的噪声数据、录音数据、车流量数据和视频数据，按照不同的日期和时间段，将以上数据保存在数据库中的不同数据表内。表1所示为计权声压级和频谱数据表，每秒钟一条计权声压级数据和频谱数据。表2所示为统计声压级表，统计声压级每10min生成一条。表3所示为单辆机动车数据表，记录每一辆车的车型、车速、所在车道及与前车的车头时距。表4所示为统计交通流数据表，记录10min内的大中小型车辆数及总车流量、平均车速和平均车头时距。

表1计权声压级和频谱数据表

表2统计声压级表

表3单辆机动车数据表

表4统计交通流数据表

后台管理单元400向数据处理和存储单元300发送数据请求，可实时查看数据处理和存储单元300中的各类数据表、录音数据及视频数据。后台管理单元400可以按日期和时间查询所有类型的数据，也可以按数据类型查询所有时间的该类型数据。同时后台管理单元400可以通过数据处理和存储单元300向噪声监测单元100和视频交通流检测单元200发送远程控制命令。包括远程设置噪声监测单元100的开启和关闭、采样间隔、积分时间和上传间隔以及是否上传录音数据等；设置视频交通流检测单元200中视频监控元201的开启和关闭，设置上传视频数据的时间段以及传输数据的时间等。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。