1、工业以太网交换机在智能交通行业的应用1. 智能交通概述智能交通系统（Intelligent Transportation System, 建成 ITS）是未来交通系统的发展方向。它是将先进的信息技术，数据通信传输技术，传感技术，控制技术，视频图像技术和计算机处理技术等高新技术综合应用于交通运输管理系统，使汽车和道路的功能智能化，实现交通需求的合理分配和管理，提高运输效率，缓解道路堵塞，保障交通安全和减少环境污染。对智能交通系统的研究，最早可以追溯到 20 世纪七八十年代，经过几十年的发展，美国，欧洲和日本成为世界 ITS 研究的三大基地。澳大利亚，韩国，新加坡，香港等国家和地区的 ITS 研究
2、也有相当大的规模，全球正在形成一个新的 ITS 产业。中国智能交通系统的发展虽然起步略晚，但近几年发展开始加快，每年智能交通建设投资的增速都超过 20%。从区域发展情况来看，北京，上海，广州等东部沿海和经济发达城市的智能交通建设已经初具规模，而中西部地区的智能交通系统主要还集中在高速公路收费系统，城市内部的智能交通系统有待于继续建设和发展。尽管智能交通系统在我国部分城市已开始发挥作用，但目前仍处于起步阶段。随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，很多城市的交通压力不断加剧，城市的交通拥堵现象严重，交通事故频发，环境污染问题也日益突出。为了应对诸多的交通问题，在加强城市交通规划和城市基础设施建
3、设的同时，我国政府已将智能交通系统作为中国未来交通发展的重要方向。我国智能交通市场前景广阔，具有巨大的发展潜力。2. 我国智能交通系统的应用领域智能交通主要的三大应用领域是城市道路，城市轨道和高速公路。目前，我国的智能交通系统主要是城市道路智能交通和高速公路智能交通两部分。1）城市道路智能交通系统是通过先进的信息采集技术，数据通信传输技术，传感技术，电子控制技术和计算机处理技术等技术，把采集到的各种道路交通信息传输到城市交通指挥中心，信息经过分析和处理后，通过数据通信传输设备传输到各种交通控制设备和交通系统的各类用户或通过发布设备为道路使用者服务，以实现对城市交通的全方位优化管理与控制，为各类
4、用户提供全面的交通信息服务。城市道路智能交通系统的主要子系统包括交通信号控制系统，电子警察系统，智能卡口系统。在城市道路智能交通领域，北京，上海和广州走在我国前列。如：北京的“科技奥运”智能交通应用试点示范工程，上海的世博智能交通系统。2）高速公路智能交通系统是通过先进的信息采集技术，数据通信传输技术，传感技术，电子控制技术和计算机处理技术等技术实现对高速公路的更加高效，便捷的智能化监控和管理，提高高速公路的使用效率，降低能源消耗和减少环境污染。高速公路智能交通系统的主要应用将集中在通信系统，监控系统和收费系统三部分。目前，我国高速公路智能交通系统年投资额逐年增长，但与发达国家相比，我国的高速
5、公路智能交通系统建设仍处于发展初期。3. 智能交通系统的传输系统3.1 智能交通系统的传输系统概述智能交通系统由前端采集系统，传输系统和中心管理系统组成。智能交通系统的传输系统是一个单点（指挥中心）对多点（前端现场）的传输结构。数据传输主要有两个传输方向，一个是由各个前端现场到指挥中心的交通检测数据和违章检测数据；另一个是由指挥中心到各个前端现场的交通控制信号和交通诱导系统的交通信息信号。交通检测数据主要包括交通流量，占有率，车速，车型等交通数据，虽然数据占用的带宽不大，但要求实时传输。违章检测数据包括超速，闯红灯等的违章车辆的视频，图片和相应的违章信息，不要求实时传送。交通控制信号主要是交通
6、信号控制系统控制中心发往各个前端现场的交通信号灯控制信号，要求实时传输。交通诱导信号主要是交通诱导系统发布的行车信息，帮助司机安全，高效行驶，实时性要求不高。根据以上特点，可采用汇聚层（核心层）加接入层的两层网络结构组建 ITS 传输网络，实现所有前端现场到交通指挥中心的汇聚。在前端现场，设备之间的距离较近，可采用双绞线构建百兆以太网。从前端现场到指挥中心的距离较远，且数据量大，可通过百兆或千兆光纤把前端数据汇聚到指挥中心。3.2 可靠的传输系统对智能交通系统的意义作为现代智能交通系统的重要组成部分，传输系统是交通指挥中心与前端子系统之间传递和交换信息的重要手段，承担着为智能交通子系统提供可靠
7、的传输通道的重要任务。传输系统中传输的绝大部分信息是与道路，汽车和管理相关的信息，并且涉及语音，视频，数据等多项业务的传输。如果传输系统的结构，技术及设备选型不当，将对整个系统产生不可忽视的直接影响。因此为了保障数据的实时，稳定和可靠的传输，建设一个经济高效，稳定可靠的多业务传输平台，承载包括数据，视频等多种业务，是至关重要的，而工业以太网可以说是最佳的选择。3.3 传输系统需求 实用性支持协议开放和标准化。高带宽设计以满足视频，语音和数据业务的可靠传输。支持不同业务的隔离和优先级的设置。支持多种网络结构，组网方式灵活。具备完善的网管功能。 可靠性传输系统是智能交通系统的重要组成部分。系统一旦
8、瘫痪，后果将是难以想象的。因此系统必须能长时间可靠地，持续地运行。当问题和故障出现时，系统能够针对设备故障、链路故障进行自我诊断及快速排除，并实时报警。核心和主干设备需要有适当的冗余保护措施。 环境适应性能够适应户外恶劣的环境要求，如超常的温湿度范围、震动/抖动、瞬时电压/ 电流和尘埃等。此外，在各种机动车辆行驶的道路上，由于机动车辆的行驶会产生一个复杂的电磁场，要求系统具有较强的抗电磁干扰能力。 安全性信息传输应把安全性放在首位。为了保证远程监控的数据安全性，系统需要有全面的网络安全设置，保障网络的安全可靠性，避免遭到恶意攻击和数据被非法提取、使用的现象出现。 可扩展性由于智能交通技术和需求
9、在不断的发展，对传输系统的功能和建设规模，建设质量的要求也将不断增多，因此，在系统设计上，系统应具备良好的扩展性。 易维护性：系统在设计时应充分考虑其易维护性，以确保系统出现故障时能在最短时间内恢复运行。系统应具备日志记录，远程维护与管理，故障及时告警等功能，以便日常维护。3.4 东土工业以太网交换机的优势1）提供丰富的端口选择，支持百兆和千兆以太网，更好地保障图片和视频文件的传输2）支持 VLAN 功能，可根据需要隔离业务，提高传输效率和保证数据安全3）支持端口限速，广播风暴抑制功能，缓解网络堵塞和数据丢包4）支持多种工业以太网新功能，bypass 功能、掉电告警功能等5）网管交换机支持 C
10、LI，Telnet, Web，SNMP ，RMON 等多种网络管理方式，具备网管软件，可对在网所有设备统一监控管理6）支持环网冗余，环间冗余功能，故障自愈时间小于 50ms/20ms/0，确保网络的快速恢复7）支持 IP/MAC 冲突，电源，端口，环告警8）工业级特性，适应严苛的现场应用环境，例如：工作温度：-4085，存储温度：-4085，相对湿度：5% 95%，无凝露。使得恶劣环境不再对通信网络产生影响，有效降低了维护成本9）工业四级的电磁兼容抗扰性，适应恶劣的电磁干扰环境10）支持认证，授权，端口绑定等功能，确保网络安全性11）支持 POE 功能，可为远程设备供电12）支持多种安装方式，
11、如卡轨式，机架式，壁挂式4. 工业以太网交换机在主要系统中的应用4.1 智能交通信号控制系统智能交通信号控制系统是城市道路智能交通系统的一个重要子系统，其主要功能是把相互冲突的交通流在时间与空间上适当分离，以保证交通安全和充分发挥现有道路的通行能力，使停车次数、延误时间及环境污染等减至最小。交通信号控制系统一般采用分布式控制系统的结构，即由中心管理，区域控制及路口控制三级组成。如下图所示：中心管理级实现对区域控制和路口控制的监视和管理。区域控制级对受控区域进行协调控制，根据实施采集的交通数据优化系统控制方案。路口控制级是由高清摄像头，路口信号控制器，车辆检测器，信号灯等组成，负责收集，处理和传
12、递交通信息，控制路口信号灯状态。 典型传输网络一在路口控制区域，交换机通过百兆以太网电口分别与路口信号控制机，高清摄像机，诱导显示设备等终端设备相连。为了满足视频和图片文件的可靠传输，交换机之间通过光纤构建多个千兆冗余环网。并且每个环上的交换机数量不超过10个，以保证环网的快速自愈。与此同时，每个环上的两台交换机利用千兆上联光口与中心的两台三层核心交换机相连，在满足高带宽要求的同时，实现设备和链路的备份，提高网络的可靠性。 典型传输网络二上述方案是在北京城区的典型应用，路口交换机要求支持最少3个千兆光口和8个百兆电口，整个项目需要近千台的传输设备，规模庞大。但对于那些处于智能交通发展起步阶段的
13、中小城市，此方案采用的技术较先进，成本较高，且需要更多的光纤资源。所以就目前而言，以下的组网方案更加地普遍：整个传输网络采用星型结构。路口交换机通过百兆电口分别与终端设备相连，包括路口信号控制机，摄像机，诱导显示设备等，同时通过千/百兆光纤把各路口信息汇聚到核心交换机，然后传输到指挥中心。 推荐产品路口交换机：SICOM3016B 卡轨式交换机，支持 4 个千兆组合口和 16 个百兆电口KIEN7009 卡轨式交换机，支持 1 个百兆光口和 7 个百兆电口SICOM3306 卡轨式交换机，支持 1 个千兆光电可选接口和 6 个百兆电口SICOM3005 卡轨式交换机，支持 2 个百兆光口，3
14、个百兆电口和 4 个 RS232/RS485 串口，可直接与串口设备相连。汇聚交换机：SICOM6028GP 三层机架式交换机，支持 28 个全千兆接口SICOM3024P 机架式交换机，支持 4 个千兆光电可选接口和 24 个百兆光电可选接口4.2 电子警察系统随着经济的不断发展，城市人口和机动车数量迅猛增长，交通事故的发生率和交通事故伤亡人员数量惊人，尤以在交叉路口闯红灯造成的事故所占比例最大。电子警察系统采用了先进的车辆检测，图像处理，通信传输等技术，具有自动拍摄违章车，图像远程传输，车牌识别，统计，分析和违章处罚等一系列功能。电子警察系统的应用，实现了对城市道路全天候，大范围，智能化的
15、管理，为有效地杜绝和减少机动车闯红灯等违法行为起到了积极作用。电子警察系统由前端路口，传输网络和中心管理系统组成。前端路口负责对经过路口的违章车辆进行抓拍，获得车辆图像，记录下车辆经过的时间、车牌号、方向等数据，并全部汇入网络传输系统，传输至中心管理平台。传输网络负责将路口单元采集的数据和图像传输至监控中心。中心管理系统主要实现对前端设备的远程管理和监控，对抓拍图像和数据的处理，图片和视频的集中存储，图片视频的关联以及违章车辆的处罚等工作。 典型传输网络一电子警察系统的建设思想是以路口单个方向作为最小的建设单元。各方向设备通过网络汇聚，每个路口设置一个总出口与中心互联。路口单元通常由高清摄像机
16、，补光灯，电子警察业务处理机，红绿灯信号检测器，车检器，地感线圈，传输设备，UPS 电源及其它设备组成。在路口的四个交通方向上分别设置一台交换机，在与路口摄像机和业务处理机等设备相连的同时，采用光纤分别将四个方向的交换机组成光纤环网，再经由某一台纤传输至监控中心。因此，其中一个路口至少需要四台交换机，其中三台交换机需要两个光口，一台交换机需要三个光口。 典型传输网络二在间距较窄的小型路口，可将四个方向上的信号灯控制、环境监控数据及视频数据在一个交换机上汇聚后通过光纤传输至监控中心。 推荐产品路口交换机：SICOM3000 卡轨式交换机，支持 2 个百兆光口和 6 个百兆电口SICOM3009A
17、 卡轨式交换机，支持 3 个百兆光电可选接口和 6 个百兆电口SICOM3005 卡轨式交换机，支持 2 个百兆光口，3 个百兆电口和 4 个 RS232/RS485 串口，可直接与串口设备相连。4.3 治安卡口系统治安卡口系统是一种新型智能交通系统，是在市区重要道路，高速公路出入口，收费站等重点治安地段设立一个自动监控点，对过往车辆的情况进行全天候实时检测与记录。系统全天候地对过往的每一辆车进行车牌识别，速度检测，黑车库对比，图像抓拍保存，实时将相关信息传输回系统中心，并实现本地监控报警功能。电子警察系统与治安卡口系统都是先进的“科技强警”手段。二者的区别是：电子警察系统的主要目的在于制止交
18、通违章，规范车辆行驶。而卡口系统主要是为各地公安部门侦破案件提供重要线索与依据。智能卡口系统主要由前端卡口系统，网络传输系统，中心管理系统三大部分组成。前端卡口系统是智能卡口系统的核心部分，采用先进的车辆感应检测技术，将通过卡口监控点的所有车辆进行图像记录，并将抓拍的图片和相关的信息送回指挥中心。网络传输系统负责连接前端卡口系统和后端管理系统，主要实现把采集的车辆信息，包括车辆图片，经过的时间，车型，车辆牌照，行驶方向，是否超速违章等信息发送到中心服务器，同时也能够将中心的控制信号传输至前端。中心平台可以完成车辆记录查询，车辆违法处罚，黑名单报警，流量统计等功能。 典型传输网络前端卡口系统主要设备是摄像机，补光灯或闪光灯，车检器，地感线圈，终端服务器，传输设备和 UPS 电源。交换机通过百兆电口与摄像机，终端服务器相连，将摄像机采集的高清视频信号，以及其他检测设备采集的数据通过百兆或千兆光纤汇聚到核心交换机，传输至监控中心，保证了大量视频和数据的实时和可靠传输。 推荐产品卡口交换机：SICOM3306 卡轨式交换机，支持 1 个千兆光口和 8 个百兆电口KIEN7009 卡轨式交换机，支持 1 个百兆光口和 7 个百兆电口核心交换机：
