CN100495466C - 新型交通监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型交通监控系统，包括车载终端、道路监控器和交通监控中心，车载终端与道路监控器以无线方式相连，道路监控器与交通监控中心以移动公网相连。车载终端包括存储有车辆身份编码的MCU中央处理单元A、与其相连的射频收发单元A、语音驱动单元以及电源模块A，语音驱动单元与车辆音响电路相连。道路监控器包括存储有地址信息编码的MCU中央处理单元B、与其相连的射频收发单元B、接口电路单元和电源模块B，接口电路单元上连接有移动公网信号收发单元。交通监控中心是一个工作局域网，通过数据专线与移动公司数据服务器相连。本发明可获得大量的路面车辆信息，并可实现对道路交通的实时监控。

Description

新型交通监控系统

技术领域

本发明涉及一种监控系统，尤其涉及一种能获得大量路面交通实时数据、可引导车辆行驶、可对车辆远程控制的新型交通监控系统。

背景技术

随着我国经济的高速发展，机动车保有量迅速增加，城市中交通的压力也越来越大，在国内很多城市，堵车已经是很平常的事了。

如何缓解目前的交通压力，提高管理水平，越来越成为人们关注的焦点，有关部门虽然已做了大量的尝试工作，但结果都不是很理想，究其根本原因，就是缺少路面的实时交通信息数据，如车量身份、位置、行车速度、道路车流量等数据无法准确获得。没有数据，就无法建立准确的数学分析模型，也就无法给出科学有效的管理手段，更不要说实现智能交通。然而，以现有的技术手段，很难获得如此大量的路面交通实时数据。

中国专利文献87205945公开了一种“公路交通流量监测装置”，以车辆的轴数、轴距和总长度作为识别车辆的参数，用脉冲调制红外开关作为车辆感知器，车辆遮光产生的信号经接口电路预处理后再送入单板计算机处理，按8种类型作出车种鉴别和流量统计，并定时打印出结果。这种技术当同一时间有较多的车辆通过红外开关时就存在较大的流量统计误差，而且车种鉴别只能按8种类型区分，存在局限性，另外只能作为流量统计，功能相对单一。

发明内容

本发明主要是解决了现有技术无法获得路面的大量实时交通信息数据的技术问题；提供了一种能获得路面大量实时交通信息数据的新型交通监控系统。

本发明又解决了现有技术车辆流量统计误差较大、功能单一的技术问题；提供了一种车辆流量统计精确、既能实现车辆身份识别、车辆定位，又能实现行车轨迹记录、车辆追踪，还能实现对特定车辆的诱导和控制，集多方面功能于一体、成本低廉的新型交通监控系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括车载终端、道路监控器和交通监控中心，车载终端与道路监控器以无线方式相连，道路监控器与交通监控中心以移动公网相连。

作为优选，所述的车载终端安装于车辆上，包括MCU中央处理单元A、与所述MCU中央处理单元A相连的射频收发单元A、语音驱动单元、串行数据接口单元以及为整个车载终端提供工作电源的电源模块A，所述的语音驱动单元与车辆音响电路相连，所述的电源模块A与安装所述车载终端的车辆的点火电路相连，所述的MCU中央处理单元A内存储有车辆身份编码。

作为优选，所述的道路监控器包括MCU中央处理单元B、与所述MCU中央处理单元B相连的射频收发单元B、接口电路单元和连接于接口电路单元上的移动公网信号收发单元以及为整个道路监控器提供工作电源的电源模块B，所述的电源模块B与220V市电相连或与太阳能电池相连，或直接使用干电池供电，所述的MCU中央处理单元B内存储有地理经纬度信息或具体地址信息编码；所述的道路监控器采用固定设置或移动设置。

作为优选，所述的交通监控中心是一个工作局域网，包括交换机，交换机上连接有前置机、数据服务器、系统服务器、操作终端、路由器，所述的前置机通过数据专线与移动公司数据服务器相连，所述的路由器与广域网相连。

作为优选，所述的MCU中央处理单元A上还连接有控制输出电路单元，控制输出电路单元与车辆燃油喷射电路相连接。

作为优选，所述的MCU中央处理单元A为89C52单片机及其外围电路，所述的射频收发单元A为NRF2401集成电路，所述的语音驱动单元为ISD2590集成电路，所述的串行数据接口单元为MAX232集成电路。

作为优选，所述的MCU中央处理单元B为89C52单片机及其外围电路，射频收发单元B为NRF2401集成电路，所述的移动公网信号收发单元为GPRS模块，所述的接口电路单元为MAX232集成电路。

作为优选，所述的道路监控器间隔设置在道路旁或设置在监控车辆上。

作为优选，所述的控制输出电路单元由MC1431集成电路和与MC1431集成电路相连的继电器或电磁阀构成。

本发明的有益效果是：可实现对道路交通信息的实时监测，获得大量的道路路面车辆信息，并且可方便地实现车辆定位、行车轨迹记录、车辆追踪等功能，同时可实现对特定车辆的诱导和控制，同时还可提供公众交通数据平台服务。系统功能强大，实施成本低，社会效益显著。

附图说明

图1是本发明的连接框图。

图2是本发明中车载终端的一种电路连接示意图。

图3是本发明中道路监控器的一种电路连接示意图。

图4是本发明中车载终端的工作流程图。

图5是本发明中道路监控器的工作流程图。

图中1.电子车牌，2.道路监控器，3.交通监控中心，11.MCU中央处理单元A，12.射频收发单元A，13.语音驱动单元，14.电源模块A，15.控制输出电路单元，16.串行数据接口单元，21.MCU中央处理单元B，22.射频收发单元B，24.电源模块B，26.接口电路单元，27.移动公网信号收发单元，31.数据专线，32.工作局域网，321.前置机，322.交换机，323.数据服务器，324.系统服务器，325.操作终端，326.路由器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的新型交通监控系统包括车载终端1、道路监控器2、交通监控中心3三大部分。

车载终端1安装在车辆上，以作为MCU中央处理单元A11的89C52单片机及其外围电路为核心，89C52单片机的P2口与作为射频收发单元A12的NRF2401集成电路的P.7、P.1、P.8、P.6脚相连，NRF2401集成电路能以极低的功耗和极快的速度(最高为1Mbps)传输数据，从而大大减少了电流消耗，降低了系统成本并且减少了传输时的“空中冲突”冒险。89C52单片机的P0口、P1口上连接有作为语音驱动单元13的ISD2590集成电路，ISD2590集成电路与车辆音响电路相连，89C52单片机的P1.7脚与MC1431集成电路的pin.1脚相连，MC1431集成电路的pin.16脚与车辆燃油喷射电路的电磁阀的线圈相连，MC1431集成电路和电磁阀构成控制输出电路单元15，89C52单片机的串行数据接口RXD、TXD(第10、11脚)与MAX232集成电路相连，构成车载终端1的串行数据接口单元16，其再与车载计算机连接，89C52单片机的P.40脚与由车辆点火电路供电的电源模块A14相连，车载终端的89C52单片机内存储有车辆身份编码。

道路监控器2包括作为MCU中央处理单元B21的89C52单片机及其外围电路、作为射频收发单元B22的NRF2401集成电路、作为接口电路单元26的MAX232集成电路、作为移动公网信号收发单元27的GPRS模块以及为整个道路监控器2提供工作电源的电源模块B24，89C52单片机的P2口与NRF2401集成电路的P.7、P.1、P.8、P.6脚相连，89C52单片机的串行数据接口RXD、TXD(第10、11脚)与MAX232集成电路相连，MAX232集成电路又与GPRS模块相连，89C52单片机的P.40脚与电源模块B24相连，电源模块B由220V市电供电，道路监控器的89C52单片机内存储有安装该道路监控器的所在地的地理经纬度信息或具体地址信息编码。

交通监控中心3是一个工作局域网32，包括交换机322，交换机322上连接有前置机321、数据服务器323、系统服务器324、操作终端325、路由器326，前置机321通过数据专线31与移动公司的数据服务器相连，路由器326与广域网相连。本实施例中数据专线采用光纤专线。

车载终端1与道路监控器2通过NRF2401集成电路互相通讯，道路监控器2与交通监控中心3通过GPRS互相通讯。

车载终端的工作过程：

车载终端的89C52单片机上存储有车载终端的管理程序和车辆的身份编码，在全国范围内，每辆车辆的身份编码都是唯一的，这个编码包含了汽车合法注册时所必需的所有信息，例如汽车的颜色、类型、生产厂家、出厂日期、注册地区、车主信息等等。汽车启动后，与汽车点火电路相连的车载终端也同时获得电源，进入待机工作状态，车载终端内的射频收发单元处于接收状态，当车辆经过设置了道路监控器的路段时，将收到道路监控器发出的问讯信号，该信号实际上是包含地址信息编码和道路信息编码的数据包。

地址信息是指该地点的具体位置，该信息可以是地理经纬度：如东经××度××分，北纬××度××分。也可以是具体地址，如：解放路环城东路交叉口。

道路信息编码是指当前路段的基本信息，如限速是多少、是否禁止某类车通行、前方是否禁止某个方向转弯等，该信息被车载终端接收处理后将以语音形式提醒驾驶员注意行车安全。

接收到数据包信号后，车载终端内的MCU中央处理器首先将该数据包与上次收到的数据包进行比对，如果完全相同，MCU将不产生任何动作，其中的数据将被后续进入的数据所覆盖；如果不同，MCU将该数据包进行处理，分离出数据包中的编码信息，其中地址编码信息通过串行数据接口单元送车载计算机等车载设备实现本地电子地图显示，并在电子地图上显示出本车所在位置。

道路编码信息经解码后由单片机的P0口、P1口送语音驱动单元，再送给车辆音响电路输出语音提醒信息。

然后，车载终端将侦听无线信道是否空闲：如空闲，将回复握手信号给道路监控器建立通讯联系，如遇忙，则等待3MS后再次侦听，直到无线信道空闲。当上述等待时间超过3分钟时，车载终端将放弃通讯努力返回待机状态重新开始流程。

同时道路监控器收到车载终端的握手信号后，立即以约定的通讯规约进行通讯：车载终端将自己的身份编码上传给道路监控器，道路监控器则把交通监控中心的指令信息下发给车载终端。几毫秒后，通讯完成，双方自动脱离。车载终端将返回待机状态重新开始流程。道路监控器继续发放问讯信号，寻找其他通过车辆。

已经进行过通讯的车载终端通过信息比对过程，可以对同一道路监控器的问讯信号实现屏蔽，不再进行应答，以便让出资源给其他车辆，直至车载终端发现收到的数据包已经改变，上述过程便重新开始。

在车辆的行驶过程中，车载终端如此不停往复工作。车辆熄火停止后，系统也停止工作。

道路监控器的工作过程：

道路监控器的89C52中存储有道路监控器的管理程序和本地地址信息编码、道路信息编码及当前时间信息。道路监控器与车载终端配合使用，以一定的间隔距离沿道路安装，与所有经过车辆进行信息交换。每个道路监控器都被赋予一个唯一的地址编码，保存在MCU芯片内。

通过对道路监控器内MCU的编程，可将地址信息编码和道路信息编码打包，以一定的周期(如每0.5毫秒)不间断地向外发送，该长发信号即可做为道路监控器的问讯信号。

经过车辆的车载终端收到该问讯信号后应答，并以约定规约进行通讯：车载终端传送自身ID身份编码，道路监控器根据车载终端的身份传送相应的强制指令编码。通讯完成后双方自动脱离，道路监控器继续问其他车辆，而已经进行过通讯的车辆将对该问讯信号进行屏蔽，不再进行响应。

道路监控器读取到这些车辆的ID身份信息后，将进行重新编码：在这些ID身份编码上添加当前时间和地址信息，通过GPRS模块向交通监控中心转发。

道路监控器通过GPRS模块接收交通监控中心下发的各种交通信息指令，并保存在MCU中央处理单元中，这些指令有两种：

一种是道路信息指令，打包在问讯信号数据包中，以广播方式向外发送，经过的每一辆车都可以收到该信号，经过车载终端的处理，以语音形式提醒司机，达到安全驾驶的目的，如：限速信息、禁止通行或禁止转向信息、复杂路况提醒信息等。

另外一种是强制指令，是在道路监控器与车载终端进行信息交换后，明确知道对方的身份后有针对性地发送给某一辆车或某一类车，该指令经过车载终端的处理后，将以语音提醒或直接执行控制动作，如超速提醒、限制某类车型通行、对超速和违章车辆通过控制输出电路单元实行强制减速或截停等。

上述指令均可选择发送给某一个、某一些或全体道路监控器，指令内容可根据需要随时调整或取消。

道路监控器可根据需要固定设置或移动设置。固定型固定于道路两边，以市电或太阳能电池供电。移动型可以安装在监控车辆上或者巡逻警车上，以车载电源供电。实际应用中，移动型道路监控器可以与笔记本电脑配合使用，笔记本电脑的数据库内保存了所有失窃、违规或其他可疑车辆的信息，监控车或警车停在路边或行驶在路上时所有经过车辆的信息都将被读出并送入电脑，电脑把读取信息与保存信息进行比对，一旦发现可疑车辆将立即报警。随车警员将根据情况立即处理。对无法读出ID身份信息的车辆判为违规车辆(车载终端被人为破坏或自然损坏)禁止上路，勒令立即修整。

如果在某一区域内合理分布这样的道路监控器，我们就可以得到该区域每一辆车的实时行车位置和行车记录：

在当前时刻，全市各点的交通流量情况如何；

在某一时刻，有哪些车辆经过某个特定地点；

某些特定车辆在某一时间段内去过哪些地点；等等。

从而实现对城市交通状况的实时监测。

同时，利用系统的高速信息交互功能，系统可以对通过某些区域的所有车辆进行诱导和控制，如调整红绿灯的灯序、根据交通情况改变限速、限制通行等，实现对该区域交通的宏观调控。同时，因为系统具有身份识别功能，因此交通监控中心可以根据道路状况向每个道路监控器发送不同的指令信息，而道路监控器又可以把这些信息根据要求发送给不同的车辆，实现在特定的路段对特定的车辆进行诱导和控制，如向某种车辆如大货车发禁行或绕行指示；向外地车辆发行车方向导引指示；向超速车辆发提醒警示；对超速和违章车辆发强行减速或截停指令等，实现微观调控。

由此可见，通过本系统，我们可以以相对低廉的成本，实现对城市交通实时和高效的监测与控制。

交通监控中心工作流程如下：

道路监控器收到由汽车发出的ID身份编码信息后，在此身份编码信息上加入本地的地址编码和当前时间编码，通过GPRS模块实时上传，到达移动公司机房内的GPRS服务器，再经数据专线进入交通监控中心的前置机，进行初步的数据加工如解码、分类、筛选，然后送数据服务器保存。

系统服务器运行交通监测及控制软件，对实时数据进行监视管理，对各种交通异常如交通拥堵、事故、超速等做出反应，提醒相应管理人员或机构对异常进行处理，例如某一路段交通拥堵，系统服务器确认后立即通过调度指挥网通知在附近的交警迅速赶往现场进行处理，同时系统也会经GPRS服务器下发指令给拥堵路段周边的道路监控器，这些道路监控器将向经过的车辆发提醒指令，以语音方式提醒司机，如“前方堵车，请绕行”等。同时交通监控中心会不断根据采集上来的实时数据进行分析判断，当确认拥堵解除后，也会下发指令给这些道路监控器，解除提醒。

对于一些被盗抢或肇事逃逸的可疑车辆在路面出现，系统可以立即向附近的巡逻交警发出警告，在人员准备就位的情况下，可以由交通监控中心也可由现场交警直接向该车发截停指令，通过该车上的车载终端对该车实行强制截停。

Claims (8)

1.一种新型交通监控系统，其特征在于包括车载终端(1)、道路监控器(2)和交通监控中心(3)；车载终端(1)安装于车辆上，车载终端(1)内存储有车辆身份编码；道路监控器(2)间隔设置在道路旁或设置在监控车辆上，道路监控器(2)内存储有所在地的地址信息编码和道路信息编码；车载终端(1)与道路监控器(2)通过射频收发装置互相通讯，道路监控器(2)与交通监控中心(3)以移动公网相连；当车辆经过设置了道路监控器的路段时，车载终端接收道路监控器发来的所在地的地址信息编码及道路信息编码，而车载终端则将车辆身份编码上传给道路监控器，同时道路监控器对收到的车辆身份编码添加当前时间和地址信息，通过移动公网转发给交通监控中心，交通监控中心下发的指令信息则通过道路监控器发送给车载终端，交通监控中心运行交通监测及控制软件，对收到的实时数据进行监视管理，对各种交通异常做出反应，提醒相应管理人员或机构对异常进行处理。

2.根据权利要求1所述的新型交通监控系统，其特征在于所述的车载终端(1)包括MCU中央处理单元A(11)、与所述MCU中央处理单元A(11)相连的射频收发单元A(12)、语音驱动单元(13)、串行数据接口单元(16)以及为整个车载终端(1)提供工作电源的电源模块A(14)，所述的语音驱动单元(13)与车辆音响电路相连，所述的电源模块A(14)与安装所述车载终端(1)的车辆的点火电路相连，所述的MCU中央处理单元A(11)内存储有车辆身份编码。

3.根据权利要求1所述的新型交通监控系统，其特征在于所述的道路监控器(2)包括MCU中央处理单元B(21)、与所述MCU中央处理单元B(21)相连的射频收发单元B(22)、接口电路单元(26)和连接于接口电路单元(26)上的移动公网信号收发单元(27)以及为整个道路监控器(2)提供工作电源的电源模块B(24)，所述的电源模块B(24)与220V市电相连或与太阳能电池相连，或直接使用干电池供电，所述的MCU中央处理单元B(21)内存储有地理经纬度信息或具体地址信息编码。

4.根据权利要求1所述的新型交通监控系统，其特征在于所述的交通监控中心(3)是一个工作局域网，包括交换机(322)，交换机(322)上连接有前置机(321)、数据服务器(323)、系统服务器(324)、操作终端(325)、路由器(326)，所述的前置机(321)通过数据专线(31)与移动公司数据服务器相连，所述的路由器(326)与广域网相连。

5.根据权利要求2所述的新型交通监控系统，其特征在于所述的MCU中央处理单元A(11)上还连接有控制输出电路单元(15)，控制输出电路单元(15)与车辆燃油喷射电路相连接。

6.根据权利要求2所述的新型交通监控系统，其特征在于所述的MCU中央处理单元A(11)为89C52单片机及其外围电路，所述的射频收发单元A(12)为NRF2401集成电路，所述的语音驱动单元(13)为ISD2590集成电路，所述的串行数据接口单元(16)为MAX232集成电路。

7.根据权利要求3所述的新型交通监控系统，其特征在于所述的MCU中央处理单元B(21)为89C52单片机及其外围电路，射频收发单元B(22)为NRF2401集成电路，所述的移动公网信号收发单元(27)为GPRS模块，所述的接口电路单元(26)为MAX232集成电路。

8.根据权利要求5所述的新型交通监控系统，其特征在于所述的控制输出电路单元(15)由MC1431集成电路和与MC1431集成电路相连的继电器或电磁阀构成。

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