Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị, phương tiện và hệ thống tự động kiểm tra, giám sát, điều hành phục vụ cho an toàn giao thông đường bộ quyển 2

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10



BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC THIẾT BỊ
PHƯƠNG TIỆN VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG KIỂM TRA,
GIÁM SÁT, ĐIỀU HÀNH PHỤC VỤ CHO AN TOÀN GIAO
THÔNG ĐƯỜNG BỘ

Mã số: KC.03.05/06-10







Cơ quan chủ trì đề tài: Trường đại học GTVT
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Lê Hùng Lân





8117

Hà Nội - 2010


BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10



BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI


Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị phương tiện và hệ thống
tự động kiểm tra, giám sát, điều hành phục vụ cho an toàn
giao thông đường bộ


Mã số: KC.03.05/06-10



Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài/dự án:
(ký tên) (ký tên và đóng dấu)






PGS.TS. Lê Hùng Lân

Văn phòng các chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ

(ký tên và đóng dấu) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ)





Hà Nội - 2010

1
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 8
DANH MỤC CÁC BẢNG 10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 12
MỞ ĐẦU 26
CHƯƠNG 1. KIẾN TRÚC TỔNG THỂ HỆ THỐNG GIAO THÔNG
THÔNG MINH ITS VIỆT NAM 39

1.1 Kiến trúc ITS quốc tế 39
1.1.1 Kiến trúc mô hình tham khảo quốc tế ISO/CD 14813 40
1.1.2 Kiến trúc ITS Mỹ 51
1.1.3 Kiến trúc ITS của Nhật bản 54
1.1.4 Kiến trúc ITS châu Âu 60
1.1.5 Kiến trúc ITS Trung Quốc 69
1.2 Phân tích điều kiện kinh tế-xã hội Việt nam 83
1.2.1 Khái quát về điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội 83
1.2.2 Thực trạng hệ thống giao thông đường bộ Việt nam 86
1.2.3 Quy hoạch giao thông vận tải đường bộ Việt nam đến năm 2020 và

định hướng đến năm 2030 88

1.2.4 Cơ sở hạ tầng thông tin viễn thông 94
1.2.5 Hệ thống thanh toán kinh doanh thương mại 97
1.2.6 Một số quan điểm cơ bản trong xây dựng ITS Việt nam 101
1.3 Đề xuất Kiến trúc ITS Việt nam 103
1.3.1 Khái niệm về Kiến trúc ITS Việt nam 103
1.3.2 Mục đích xây dựng Kiến trúc hệ thống 104
1.3.3 Yêu cầu với Kiến trúc ITS Việt nam 104
1.3.4 Phương pháp xây dựng Kiến trúc hệ thống ITS Việt nam 105
1.3.5 Mục tiêu của ITS đường bộ Việt nam 106

2
1.3.6 Các dịch vụ cho người sử dụng 107
1.3.7 Các đặc điểm của Kiến trúc ITS Việt nam 136
1.3.8 Lộ trình phát triển ITS ở Việt nam 140
1.4 Kết luận 142
CHƯƠNG 2. DỰ THẢO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN CHO HỆ THỐNG GIAO
THÔNG THÔNG MINH - ITS 143

2.1 TỔ CHỨC ISO VÀ CHỨC NĂNG CÁC TIỂU BAN TRONG ISO-
TC204 143

2.1.1 Tổ chức của ISO/TC 204 143
2.1.2 Kiến trúc hệ thống - ISO/TC204/WG 1 145
2.1.3 Công nghệ Cơ sở Dữ liệu ITS ISO/TC204/WG 3 148
2.1.4 Nhận dạng Xe tự động / Nhận dạng Thiết bị Tự động
ISO/TC204/WG 4 150

2.1.5 Thông tin, Quản lý và Kiểm soát Giao thông Tích hợp

ISO/TC204/WG 9 152

2.1.6 Hệ thống Thông tin Người đi đường ISO/TC204/WG 10 154
2.1.7 Hệ thống Hướng dẫn và Điều hướng Tuyến đường ISO/TC204/WG
11 157

2.1.8 Hệ thống Cảnh báo và Kiểm soát Xe/Đường ISO/TC204/WG 14 . 158
2.1.9 Thông tin Tầm ngắn Chuyên dụng - ISO/TC204/WG 15 163
2.1.10 Thông tin trên diện rộng - ISO/TC204/WG 16 164
2.2 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT VỀ TIÊU CHUẨN ITS CHO VIỆT NAM 170
2.2.1 Vai trò của ITS 170
2.2.2 Khung tiêu chuẩn-khái niệm chung và vai trò của khung tiêu chuẩn.
170

2.2.3 Khung tiêu chuẩn ITS 171
2.2.4 Các tiêu chuẩn tạo ra sự cộng tác như thế nào? 172

3
2.2.5 Các tiêu chuẩn cơ bản cho lựa chọn thiết kế và lắp đặt thiết bị cho hệ
thống ITS ở Việt nam 173

2.2.6 Khung tiêu chuẩn ITS đề xuất cho hệ thống giao thông thông minh
có thể áp dụng cho đường cao tốc tại Việt Nam 179

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GIÁM SÁT GIAO
THÔNG BẰNG CAMERA 192

3.1 Khái quát về công nghệ xử lý ảnh số 192
3.1.1 Một số khái niệm [1] 193
3.1.2 Biểu diễn màu 194

3.1.3 Tổng hợp màu và so sánh màu [1] 197
3.1.4 Hệ toạ độ màu 198
3.1.5 Lấy mẫu (Image sampling) [11] 200
3.1.6 Biểu diễn ảnh 203
3.1.7 Tăng cường ảnh – khôi phục ảnh 204
3.1.8 Phân tích ảnh 205
3.1.9 Nhận dạng ảnh 206
3.1.10 Nén ảnh 207
3.1.11 Khái quát về ứng dụng logic mờ trong xử lý ảnh số 207
3.2 Cấu trúc tổng thể hệ thống giám sát giao thông bằng camera 219
3.2.1 Cấu trúc và nguyên tắc hoạt động hệ thống 219
3.2.2 Camera quan sát 223
3.2.3 Hệ thống truyền thông 226
3.2.4 Phần mềm xử lý ảnh 227
3.2.5 Các lớp đối tượng trong phần mềm 230
3.3 Các module chính trong phần mềm xử lý ảnh 233
3.3.1 Thu nhận ảnh từ camera 234
3.3.2 Phát hiện vật chuyển động 236
3.3.3 Tính và Cập nhật ảnh nền 244

4
3.3.4 Phân vùng ảnh 265
3.3.5 Nhận dạng và theo dõi chuyển động của xe 274
3.3.6 Tính tốc độ chuyển động của xe trên ảnh 282
3.3.7 Phát hiện, phân loại, ghi nhận các tình huống vi phạm luật giao thông
286

3.3.8 Module cảnh báo khi phát hiện xe vi phạm luật giao thông 296
3.4 Các kết quả đầu ra của phần mềm 300
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU

GIAO THÔNG BẰNG CAMERA 304

4.1 Đặt vấn đề 304
4.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 304
4.1.2 Nhu cầu thu thập dữ liệu giao thông 306
4.1.3 Các hệ thống thu thập số liệu giao thông phổ biến 307
4.1.4 Một số hệ thống thu thập số liệu giao thông ứng dụng công nghệ xử
lý ảnh trên thế giới [2] 313

4.2 Cấu trúc tổng thể hệ thống thu thập dữ liệu giao thông dùng camera 315
4.3 Các module chính trong phần mềm xử lý ảnh 321
4.4 Đánh giá kết quả chương trình 323
CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG ĐẾM XE BẰNG SIÊU ÂM 326
5.1 Giới thiệu hệ thống đếm xe bằng siêu âm 326
5.2 Sơ đồ tổng thể của hệ thống đếm xe bằng siêu âm 326
5.3 Thiết kế chi tiết hệ thống đếm xe bằng siêu âm 327
5.3.1 Phân tích và lựa chọn cảm biến siêu âm 327
5.3.2 Khối xử lý tín hiệu 329
5.3.3 Mạch GSM truyền tín hiệu chuẩn GPRS 336
5.3.4 Sơ đồ nguồn và bộ hiển thị 340
5.3.5 Chương trình điều khiển đếm xe bằng siêu âm 341
5.4 Hình ảnh hệ thống đếm xe bằng siêu âm 344

5
CHƯƠNG 6. HỆ THỐNG ĐẾM XE BẰNG HỒNG NGOẠI 347
6.1 Gới thiệu hệ thống đếm xe bằng hồng ngoại 347
6.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống đếm xe bằng hồng ngoại 347
6.3 Thiết kế chi tiết hệ thống đếm xe bằng hồng ngoại 348
6.3.1 Phân tích và lựa chọn cảm biến hồng ngoại 348
6.3.2 Khối xử lý tín hiệu 351

6.3.3 Mạch GSM truyền tín hiệu chuẩn GPRS 357
6.3.4 Sơ đồ mạch nguồn và bộ hiển thị 361
6.3.5 Chương trình điều khiển đếm xe bằng hồng ngoại 362
6.4 Hình ảnh hệ thống đếm xe bằng hồng ngoại 365
CHƯƠNG 7. HỆ THỐNG ĐO TỐC ĐỘ CHỤP HÌNH BẰNG RADAR-
CAMẺA 368

7.1 Giới thiệu về hệ thống đo tốc độ chụp hình bằng radar-camera 368
7.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống đo tốc độ chụp hình bằng radar-camera 369
7.3 Sơ đồ khối hệ thống đo tốc độ bằng radar 370
7.4 Thiết kế chi tiết hệ thống đo tốc độ bằng radar 370
7.4.1 Phân tích và lựa chọn cảm biến đo tốc độ 370
7.4.2 Khối xử lý tín hiệu 373
7.4.3 Mạch GSM truyền tín hiệu chuẩn GPRS 379
7.4.4 Sơ đồ nguồn và bộ hiển thị 383
7.4.5 Chương trình điều khiển đo tốc đọ xe bằng radar 383
7.5 Hình ảnh hệ thống đo tốc độ bằng radar 387
CHƯƠNG 8. MODULE TRAO ĐỔI THÔNG TIN VÀ HIỂN THỊ THÔNG
TIN TRÊN XE 391

8.1 Chức năng nhiệm vụ 391
8.2 Đường truyền dữ liệu 393
8.2.1 Đường truyền dữ liệu phạm vi rộng 393
8.2.2 Đường truyền dữ liệu phạm vi hẹp 397

6
8.3 Thiết bị trao đổi thông tin và hiển thị thông tin trên xe 400
8.3.1 Tính năng 401
8.3.2 Phần cứng của hệ thống 401
8.3.3 Cấu trúc phần cứng 402

8.3.4 Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mạch in 405
8.3.5 Cấu trúc phần mềm và thuật toán điều khiển 408
CHƯƠNG 9. THIẾT BỊ THU PHÁT TRÊN ĐƯỜNG 414
9.1 Chức năng nhiệm vụ 414
9.2 Thiết bị thu phát trên đường 414
9.2.1 Phần cứng của hệ thống 415
9.2.2 Cấu trúc phần cứng 416
9.2.3 Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mạch in 419
9.3 Cấu trúc phần mềm và thuật toán điều khiển 421
9.3.1 Sơ đồ chức năng 422
9.3.2 Lưu đồ thuật toán 424
CHƯƠNG 10. MÔ HÌNH TRUNG TÂM HỆ THỐNG QUẢN LÝ, GIÁM
SÁT VÀ ĐIỀU HÀNH THÔNG MINH CHO ĐƯỜNG BỘ VIỆT NAM 426

10.1 Mô hình hệ thống quản lý, điều hành giao thông 426
10.1.1 Các Trung tâm quản lý điều hành giao thông trong nước 430
10.1.2 Mô hình Trung tâm quản lý, điều hành giao thông Việt nam 438
10.2 Phần mềm trợ giúp công tác quản lý, điều hành giao thông tại trung
tâm 459

10.2.1 Mục tiêu 459
10.2.2 Mô tả hoạt động của phần mềm 460
10.2.3 Chi tiết xây dựng 463
10.3 PHẦN MỀM QUẢN LÝ ĐIỀU HÀNH GIAO THÔNG HẦM
ĐƯỜNG BỘ HẢI VÂN 471

10.3.1 Tổng quan về hầm đường bộ 471

7
10.3.2 Các hệ thống phục vụ giao thông trong hầm đường bộ 474

10.3.3 Hầm đường bộ Hải Vân 493
10.3.4 Ứng dụng của hệ thống SCADA trong điều khiển, giám sát giao
thông hầm đường bộ 504

10.3.5 Thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát hầm đường bộ 553
10.3.6 KẾT LUẬN 572
CHƯƠNG 11. LẮP ĐẶT, THỬ NGHIỆM 574
11.1 Thử nghiệm tại cầu vượt Cầu Giấy 574
11.2 Thử nghiệm tại Km 192+422 đường cao tốc Pháp Vân - Cầu Giẽ. 575
11.2.1 Giới thiệu chung 576
11.2.2 Thiết kế cột 576
11.2.3 Lắp đặt thiết bị 585
11.2.4 Kết quả thử nghiệm 588
11.3 Hình ảnh tổ chuyên gia đánh giá sản phẩm thiết bị 588
CHƯƠNG 12. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 592
12.1 Các sản phẩm “Dạng I” 592
12.2 Các sản phẩm “Dạng II” 595
12.3 Các sản phẩm “Dạng III” 599
12.4 Kết quả tham gia đào tạo trên đại học 600
12.5 Đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp 601
12.6 Tác động đối với kinh tế, xã hội và môi trường 602
12.7 KẾT LUẬN 602
12.8 KIẾN NGHỊ 603
TÀI LIỆU THAM KHẢO 604


8
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ITS Intelligent Transportation System - Hệ thống
giao thông thông minh

SATIN kiến trúc hệ thống và tích hợp điều khiển giao
thông
TĐTTGTQG trao đổi thông tin giao thông quốc gia
GPS Global Positioning System
GPRS General Packet Radio Services - dịch vụ vô
tuyến gói tổng hợp
RISC Reduced Instructions Set Computer - Máy tính
với tập lệnh đơn giản hóa.
ETC hệ thống Thu Phí Đường Điện tử
DSRC Dedicated Short Range Communication - thông
tin Tầm ngắn Chuyên dụng
CN/GNSS

Mạng Di động / Hệ thống Vệ tinh Dẫn đường
Toàn cầu
CCTV hệ thống camera quan sát
APR cánh đối xứng
APA cánh không đối xứng
CIE Commision Internationale d’Eclairage - Tổ

9
chức quốc tế về chuẩn hoá màu
TRIP Traffic Research using Image Processing - Hệ
thống đánh giá giao thông bằng phương pháp
xử lý ảnh


10
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1-1 Tóm tắt các dịch vụ của Kiến trúc tham khảo ISO/TC204 40

Bảng 1-2 Bảng tóm tắt các dịch vụ ITS Mỹ 52
Bảng 1-3 Bảng tóm tắt các dịch vụ ITS Nhật bản 54
Bảng 1-4 Danh sách các nhu cầu sử dụng ITS Châu Âu 61
Bảng 1-5 Bảng tóm tắt các nhu cầu dịch vụ ITS Trung Quốc 69
Bảng 1-6 Tóm tắt các dịch vụ ITS Việt nam 125
Bảng 2-1 Những nội dung công việc của WG 1 148
Bảng 2-2 Những nội dung công việc của WG 3 150
Bảng 2-3 Những nội dung công việc của WG 4 152
Bảng 2-4 Những nội dung công việc của WG 9 154
Bảng 2-5 Những nội dung công việc của WG 10 156
Bảng 2-6 Những nội dung công việc của WG 11 158
Bảng 2-7 Những nội dung công việc của WG 14 162
Bảng 2-8 Những nội dung công việc của WG 15 163
Bảng 2-9 Những nội dung công việc của WG 16 169
Bảng 2-10 Mô tả một số tiêu chuẩn 179
Bảng 2-11 Tiêu chuẩn ISO được đề xuất sử dụng cho đường cao tốc 184
Bảng 2-12 Các tiêu chuẩn về phương thức giao tiếp, chuẩn cho thiết bi điện,
điện tử 190

Bảng 2-13 Tiêu chuẩn cho bảng thông báo VMS 191
Bảng 10-1 Mức chiếu sáng tương ứng với điều kiện giao thông 481

11
Bảng 10-2 Thông số kích thước quạt phản lực loại APA 513
Bảng 10-3 Thông số kỹ thuật quạt phản lực loại APA 513
Bảng 10-4 Kích thước quạt phản lực loại APR 514
Bảng 10-5 Thông số kích thước quạt phản lực loại APR 515
Bảng 10-6 Thông số kỹ thuật quạt phản lực loại APR 515
Bảng 10-7 Các cảm biến đếm xe 523
Bảng 10-8 Thông số kỹ thuật đèn tín hiệu model CLJD203-3 541

Bảng 10-9 Thông số kỹ thuật vòng từ TLS 558
Bảng 10-10 Thông số kỹ thuật bộ xử lý MC2014 561


12
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1-1 Bản đồ giao thông đường bộ Việt nam 87
Hình 1-2 Đến năm 2020, xây dựng 24 tuyến đường cao tốc với tổng chiều dài
2.381 km 91

Hình 1-3 Biểu đồ thể hiện số người sử dụng Internet 11 tháng đầu năm 2009
95

Hình 1-4 Dự báo tốc độ tăng trưởng thị trường di động 96
Hình 1-5 Thói quen thanh toán bằng tiền mặt còn phổ biến ở Việt nam 98
Hình 1-6 Thanh toán thương mại bằng thẻ điện tử 99
Hình 1-7 Các phương thức thanh toán được doanh nghiệp sử dụng 2006-2008
100

Hình 1-8 Thiết bị hỗ trợ tra cứu thông tin giao thông trên đường 108
Hình 1-9 Hệ thống dẫn đường trên xe Ford 111
Hình 1-10 Phần mềm dẫn đường VietMap trên PDA 112
Hình 1-11 Trung tâm điều hành giao thông Tokyo. 114
Hình 3-1 Hệ toạ độ màu RGB 195
Hình 3-2 Các đường cong cảm nhận S
1,
S
2
và S
3

[11] 196
Hình 3-3 Nguyên tắc tổ hợp màu 196
Hình 3-4 Hệ toạ độ màu 199
Hình 3-5 Phân bố xung δ 201
Hình 3-6 Mức độ nhập nhằng thông tin 208
Hình 3-7 Cấu trúc hệ thống xử lý ảnh ứng dụng logic mờ 209

13
Hình 3-8 Các bước thực hiện trong quá trình xử lý mờ ảnh 210
Hình 3-9 Tập mờ biểu diễn màu một điểm ảnh 211
Hình 3-10 Mờ hoá mức xám theo Histogram 212
Hình 3-11 Đánh giá mức mờ hoá một ảnh 213
Hình 3-12 Kết quả phát hiện cạnh bằng hiệu chỉnh tập mờ 217
Hình 3-13 Luật suy diễn trên cơ sở tham khảo 8 pixel lân cận 218
Hình 3-14 Kết quả phát hiện cạnh bằng luật suy diễn 218
Hình 3-15 Cấu trúc vật lý của hệ thống giám sát giao thông dùng camera 219
Hình 3-16 Cấu trúc logic của hệ thống 222
Hình 3-17 Quan hệ giữa hệ thống xử lý ảnh và các hệ thống khác trong giao
thông 223

Hình 3-18 Bố trí các photosite 225
Hình 3-19 Giải xám 225
Hình 3-20 Trộn màu RGB 225
Hình 3-21 Các chức năng chính của hệ thống 227
Hình 3-22 Các lớp đối tượng 230
Hình 3-23 Các bước thực hiện 233
Hình 3-24 Quan hệ giữa các module trong chương trình 234
Hình 3-25 Camera AXIS 221 Day & Night 235
Hình 3-26 Kết quả phát hiện chuyển động 239
Hình 3-27 Phép trừ ảnh nền 240

Hình 3-28 Lược đồ xám trong ảnh nền B (c) và khung F(d) 242

14
Hình 3-29 Kết quả phép trừ ảnh nền 243
Hình 3-30 Phép trừ ảnh nền 244
Hình 3-31 Chương trình cập nhật ảnh trên Matlab 246
Hình 3-32 Kết quả cập nhật ảnh nền 247
Hình 3-33 Cấu trúc khối UpdateBackground 247
Hình 3-34 Khối Moving Mask 247
Hình 3-35 Kết quả cập nhật nền với các giá trị α khác nhau 248
Hình 3-36 Chương trình cập nhật ảnh nền theo mô hình xác suất 252
Hình 3-37 Khối cập nhật kỳ vọng 253
Hình 3-38 Khối cập nhật độ lệch chuẩn 253
Hình 3-39 Kết quả mô phỏng 254
Hình 3-40 Tác động của bóng chuyển động 256
Hình 3-41 Mô hình màu biểu diễn trong không gian 3 chiều RGB 259
Hình 3-42 Sơ đồ khôi thuật toán cập nhật ảnh nền 262
Hình 3-43 Chương trình tách nền và xoá bóng chuyển động xây dựng trên
MatLab 264

Hình 3-44 Kết quả phân cụm dùng Fuzzy C-Mean 268
Hình 3-45 Tập hàm thuộc của 4 tính bằng FCM 269
Hình 3-46 Kết quả phân vùng trên ảnh xám 274
Hình 3-47 So sánh đối tượng và mẫu 276
Hình 3-48 Xác đinh đường biên của đối tượng 279
Hình 3-49 Tính diện tích đối tượng 279

15
Hình 3-50 Kết quả xác định số lượng xe trong vùng quan sát 281
Hình 3-51 Kết quả thuật toán tracking 282

Hình 3-52 Mô hình pinhole 282
Hình 3-53 Các tham số lắp đặt Camera 284
Hình 3-54 Module phát hiện xe vi phạm 286
Hình 3-55 Module cảnh báo xe phạm luật 297
Hình 3-56 Phát hiện xe vượt quá tốc độ 301
Hình 3-57 Phát hiện xe chuyển làn trái phép 302
Hình 3-58 Thông tin xe vi phạm luật ghi trong CSDL 303
Hình 4-1 Dòng giao thông ở Hong Kong (trái) và ở Hà Nội (phải) 305
Hình 4-2 Phát hiện xe bằng bộ dò hồng ngoại tích cực 308
Hình 4-3 Nguyên lý phát hiện xe bằng cảm biến từ trường 309
Hình 4-4 Một số loại cảm biến áp điện tiêu biểu 310
Hình 4-5 Cảm biến vòng dây 312
Hình 4-6 Hệ thống giám sát giao thông của hãng IBM 313
Hình 4-7 Cấu trúc vật lý hệ thống 318
Hình 4-8 Cấu trúc logic của hệ thống 319
Hình 4-9 Cấu trúc lớp 320
Hình 4-10 Quan hệ giữa các Module chính 321
Hình 4-11 Quan hệ giữa module thông kê dữ liệu và các thành phần khác
trong hệ thống 322

Hình 4-12 Hiển thị kết quả đếm xe 324

16
Hình 4-13 Hiển thị số liệu thống kê của dòng xe 324
Hình 4-14 Số liệu đếm xe trong CSDL 325
Hình 4-15 Số liệu thống kê dòng xe trong CSDL 325
Hình 5-1 Sơ đồ khối hệ thống đếm xe bằng siêu âm 326
Hình 5-2 Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý tín hiệu đếm xe bằng siêu âm 335
Hình 5-3 Sơ đồ nguyên lý mạch GPRS 339
Hình 5-4 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn và mạch hiển thị 340

Hình 5-5 Lưu đồ thuật toán tổng thể hệ thống đếm xe bằng siêu âm 341
Hình 5-6 Lưu đồ thuật toán truyền thông qua RS-232. 342
Hình 5-7 Lưu đồ thuật toán gửi dữ liệu qua GPRS. 343
Hình 5-8 Cảm biến siêu âm 344
Hình 5-9 Môđun GM862. 344
Hình 5-10 Môđun hiển thị 344
Hình 5-11 Môđun xử lý tín hiệu. 345
Hình 5-12 Hình ảnh thiết bị đếm xe bằng siêu âm. 345
Hình 5-13 Vị trí đặt cảm biến 346
Hình 6-1 Sơ đồ tổng thể hệ thống đếm xe bằng hồng ngoại 347
Hình 6-2 Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý tín hiệu 356
Hình 6-3 Sơ đồ nguyên lý mạch GPRS. 360
Hình 6-4 Sơ đồ mạch nguồn và mạch hiển thị 361
Hình 6-5 Lưu đồ thuật toán của hệ thống. 362
Hình 6-6 Lưu đồ thuật toán truyền thông qua RS-232. 363

17
Hình 6-7 Lưu đồ thuật toán truyền thông qua GPRS 364
Hình 6-8 Cảm biến hồng ngoại 365
Hình 6-9 Môđun GM862. 365
Hình 6-10 Môđun hiển thị 365
Hình 6-11 Hình ảnh thiết bị đếm xe bằng hồng ngoại 366
Hình 6-12 Vị trí đặt cảm biến 367
Hình 7-1 Cấu trúc vật lý của hệ thống đo tốc độ chụp hình xe bằng radar-
camera. 369

Hình 7-2 Sơ đồ khối của hệ thống đo tốc độ bằng radar. 370
Hình 7-3 Sơ đồ nguyên lý mạch xử lý tín hiệu đo tốc độ xe bằng 378
Hình 7-4 Sơ đồ nguyên lý mạch GPRS. 382
Hình 7-5 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn và mạch hiển thị. 383

Hình 7-6 Lưu đồ thuật toán hệ thống đo tốc độ xe bằng radar. 384
Hình 7-7 Lưu đồ thuật toán truyền thông qua RS-232 385
Hình 7-8 Lưu đồ thuật toán truyền thông qua GPRS 386
Hình 7-9 C ảm biến hồng ngoại. 387
Hình 7-10 Môđun GM862. 387
Hình 7-11 Môđun hiển thị 387
Hình 7-12 Môđun xử lý tín hiệu. 388
Hình 7-13 Hình ảnh thiết bị đo tốc độ xe 388
Hình 7-14 Hệ thống đếm xe bằng hồng ngoại,siêu âm, 389
Hình 7-15 Vị trí đặt cảm biến 390

18
Hình 8-1 Tổng quan hệ thống. 393
Hình 8-2 Modem Telis GM862. 394
Hình 8-3 Một số tính năng khác 395
Hình 8-4 GM862 RS232 Evalution board. 396
Hình 8-5 Sơ đồ nguyên lý bộ kit GM862-RS232 Evalutionlk. 396
Hình 8-6 Modem VHF 900Mhz 397
Hình 8-7 Tính năng kỹ thuật chính modem VHF 398
Hình 8-8 Sơ đồ khối tổng thể 402
Hình 8-9 Sơ đồ khối chức năng. 403
Hình 8-10 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 405
Hình 8-11 Sơ đồ nguyên lý mạch MUX. 406
Hình 8-12 Thiết kế mạch in mặt trên. 406
Hình 8-13 Thiết kế mạch in mặt dưới 407
Hình 8-14 Mạch in hai mặt sau thiết kế 407
Hình 8-15 Sơ đồ khối chức năng. 409
Hình 8-16 Lưu đồ thuật toán thu số liệu GPS 410
Hình 8-17 Lưu đồ thuật toán điều khiển modul GSM-GPRS 411
Hình 8-18 Lưu đồ thuật toán chương trình chính. 412

Hình 8-19 Thiết bị trên xe 413
Hình 9-1 Sơ đồ khối tổng thể 417
Hình 9-2 Sơ đồ khối chức năng. 417
Hình 9-3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 419

19
Hình 9-4 Sơ đồ nguyên lý mạch MUX. 420
Hình 9-5 Thiết kế mạch in mặt trên. 420
Hình 9-6 Thiết kế mạch in mặt dưới 421
Hình 9-7 Mạch in hai mặt sau thiết kế 421
Hình 9-8 Sơ đồ khối chức năng. 423
Hình 9-9 Lưu đồ thuật toán điều khiển modul GSM-GPRS 424
Hình 9-10 Lưu đồ thuật toán chương trình chính. 425
Hình 10-1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều hành và quản lý thông minh giao
thông 441

Hình 10-2 Mô tả sơ đồ cấu trúc logic thể hiện mối quan hệ phân cấp giữa các
thành phần của hệ thống 442

Hình 10-3 Mô hình kiến trúc hệ thống điều hành giao thông đường cao tốc.
443

Hình 10-4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển giao thông thành phố thông
minh 448

Hình 10-5 Trung tâm điều hành giao thông 450
Hình 10-6 Một số phương pháp phát hiện xe. 451
Hình 10-7 Một số phương pháp quảng bá thông tin 452
Hình 10-8 Thông tin từ xe về 452
Hình 10-9 Định vị xe thông qua thiết bị ven đường. 453

Hình 10-10 Định vị xe bằng GPS. 454
Hình 10-11 Điều khiển giao thông bằng biển báo động 454
Hình 10-12 Điều khiển giao thông bằng đèn tín 455

20
Hình 10-13 Quản lý trạm thu phí 455
Hình 10-14 Điều khiển giao thông bằng sóng radio 456
Hình 10-15 Giám sát và điều khiển đường ngang. 457
Hình 10-16 Cung cấp thông tin cho người tham gia giao thông. 458
Hình 10-17 Hệ thống thông tin dẫn 458
Hình 10-18 Hệ thống giám sát giao thông bằng camera CCTV 459
Hình 10-19 Chi tiết quá trình hoạt động của phần mềm 462
Hình 10-20 Màn hình chính của phần mềm tại trung tâm điều hành. 467
Hình 10-21 Số liệu đo tốc độ xe bằng rada 468
Hình 10-22 Số liệu đếm xe và tính toán lưu lượng, tốc độ trung bình dòng xe
bằng phần mềm xử lý ảnh. 468

Hình 10-23 Đồ thị biểu diễn kết quả đếm xe cho 2 loại ô tô và xe máy. 469
Hình 10-24 Đồ thị biểu diễn số liệu tốc độ trung bình và lưu lượng trung bình
dòng xe. 469

Hình 10-25 Hệ thống thông gió theo chiều dọc 475
Hình 10-26 Hệ thống thông gió theo chiều ngang 476
Hình 10-27 Hệ thống thông gió bán ngang 476
Hình 10-28 Hệ thống lọc bụi tĩnh điện 477
Hình 10-29 Cấu tạo hệ thống lọc bụi tĩnh điện “khô” 478
Hình 10-30 Hệ thống lọc bụi tĩnh điện “ướt” 479
Hình 10-31 Cường độ chiếu sáng cho 5 vùng theo chiều dài hầm 480
Hình 10-32 Minh họa phương pháp L
20

482
Hình 10-33 Chiếu sáng đối xứng theo chiều ngang 483

21
Hình 10-34 Chiếu sáng đối xứng theo chiều dọc 483
Hình 10-35 Chiếu sáng không đối xứng 484
Hình 10-36 Chiếu sáng kiểu chùm ngược không đối xứng 484
Hình 10-37 Cấu tạo cáp điện nhạy nhiệt 486
Hình 10-38 Cấu tạo polyme nhạy nhiệt mạch tương tự 486
Hình 10-39 Cấu tạo polyme nhạy nhiệt mạch số 487
Hình 10-40 Cảm biến báo cháy mạch đa tích hợp 488
Hình 10-41 Cấu tạo cáp quang nhạy nhiệt 488
Hình 10-42 Cấu tạo cảm biến nhiệt tuyến tính loại khí nén 489
Hình 10-43 Bình chữa cháy FM200 491
Hình 10-44 Cấu trúc hầm Hải Vân 495
Hình 10-45 Mặt cắt ngang hầm Hải Vân 495
Hình 10-46 Hệ thống quạt thông gió hầm Hải Vân 497
Hình 10-47 Hệ thống chiếu sáng hầm Hải Vân 498
Hình 10-48 Camera quan sát hầm Hải Vân 499
Hình 10-49 Hệ thống điện thoại khẩn trong hầm Hải Vân 500
Hình 10-50 Hệ thống đèn tín hiệu, biển báo điện tử hầm Hải Vân 501
Hình 10-51 Ứng dụng hệ thống SCADA cho điều hành giao thông 503
Hình 10-52 Đèn chiếu sáng Titan 504
Hình 10-53 Đèn chiếu sáng Titus 504
Hình 10-54 Đèn chiếu sáng Aluminium Gothard 505
Hình 10-55 Đèn chiếu sáng Steel Gothard 505

22
Hình 10-56 Đèn chiếu sáng FV3 506
Hình 10-57 Đèn chiếu sáng FV4 507

Hình 10-58Cấu tạo quạt trục dọc 507
Hình 10-59 Cấu tạo quạt trục dọc 509
Hình 10-60 Cấu tạo quạt phản lực 509
Hình 10-61 Quạt phản lực 510
Hình 10-62 Lắp đặt hệ thống quạt phản lực 511
Hình 10-63 Kích thước quạt phản lực loại APA 512
Hình 10-64 Sơ đồ khối hệ thống vòng từ 524
Hình 10-65 Model phát hiện và phân loại xe S-1500 525
Hình 10-66 Phân loại phương tiện giao thông 526
Hình 10-67 Ứng dụng xác định vị trí các trục và phân loại xe sử dụng 1 dãy
các vòng từ 527

Hình 10-68 Cấu tạo từ kế 528
Hình 10-69 Cuộn cảm ứng từ 528
Hình 10-70 Camera giám sát giao thông 529
Hình 10-71 Rada viba phát hiện xe 530
Hình 10-72 Rada Doppler TC-20 530
Hình 10-73 Một số mẫu rada FMCW 531
Hình 10-74 Cảm biến hồng ngoại tích cực được lắp đặt để truyền thông tin
giao thông tới người điều khiển phương tiện 532

Hình 10-75 Cảm biến hồng ngoại thụ động Eltec 842 532
Hình 10-76 Rada laze Autoense II 533

23
Hình 10-77 Cảm biến siêu âm TC-30C 533
Hình 10-78 Cảm biến âm thanh SmartSonic 534
Hình 10-79 Cảm biến khí CO TGS 2442 535
Hình 10-80 Mạch nguyên lý cảm biến TGS 2442 536
Hình 10-81 Biểu đồ xung điều khiển cảm biến TGS 2442 537

Hình 10-82 Model F2000TSM-CO-C101 phát hiện khí CO 537
Hình 10-83 Cảm biến TGS 4160 phát hiện khí CO
2
537
Hình 10-84 Mạch nguyên lý cảm biến TGS 4160 538
Hình 10-85 Model CO
2
-Boss phát hiện khí CO
2
539
Hình 10-86 Model UV3000 đo nồng độ khí NO
x
539
Hình 10-87 Đèn tín hiệu giao thông 540
Hình 10-88 Biển báo điện tử (VMS) 541
Hình 10-89 Mạng Ethernet công nghiệp 544
Hình 10-90 Mạng Profibus 546
Hình 10-91 Module ghép nối quang 546
Hình 10-92 Mạng Profibus PA 547
Hình 10-93 Dùng biến tần điều chỉnh tốc độ quạt 556
Hình 10-94 Sơ đồ bố trí nguồn cấp cho hệ thống chiếu sáng 557
Hình 10-95 Vòng từ TLS 557
Hình 10-96 Từ trường xung quanh vòng từ khi chưa có xe đi qua 558
Hình 10-97 Từ trường xung quanh vòng từ khi có xe đi qua 559
Hình 10-98 Bộ xử lý phân loại phương tiện MC2014 559