CN102324184B - 车辆检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆检测系统，所述车辆检测系统具体包括：车辆检测装置，用于检测是否有车辆通过，并将检测到的车辆检测信息发送；接入点装置，用于接收所述车辆检测信息，并将所述车辆检测信息进行统计处理并发送；以及向所述车辆检测装置发送管理信息；继电器装置，用于接收经过统计处理的车辆检测信息，并发送给外部信号机。所述车辆检测系统还包括中继装置，所述车辆检测信息通过所述中继装置发送给所述接入点装置，所述管理信息通过所述中继装置发送给所述车辆检测装置。因此，本发明的车辆检测系统，可以不受天气和光线的影响，可靠度和精确度高，并且因为低功耗而非常省电，工作时间久。

Description

车辆检测系统

技术领域

本发明涉及一种车辆检测系统，尤其涉及一种利用地磁效应进行车辆检测的系统。

背景技术

随着时代的发展，交通问题已经成为困扰城市的一个大问题，如果希望解决交通问题就需要对路面和路口的汽车信息进行采集，例如采集汽车驶过信息。

现有的汽车信息采集方式有电磁传感、超声传感、雷达探测、视频检测等等。例如环形线圈式车辆检测装置，当车辆通过埋设在路面下的环形线圈，引起线圈磁场的变化，检测器据此计算出车辆的信息，由此得出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数，并上传给中央控制系统，以满足交通控制系统的需要。

但是现有技术由于自身的测量原理所限制，当车流拥堵，车间距小于3m的时候，其检测精度将会大幅度降低，甚至无法检测。而且切易受冰冻、路基下沉、盐碱等自然环境的影响。实际施工过程中施工量大，严重破坏路面。使用过程中易被损坏，难于维护，且施工和维护的成本高。有效工作时间短。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种车辆检测系统，不受天气影响和光线影响，可靠度高，工作时间久。

为实现上述目的，本发明提供了一种车辆检测系统，所述车辆检测系统具体包括：

车辆检测装置，用于检测是否有车辆通过，并将检测到的车辆检测信息发送；

接入点装置，用于接收所述车辆检测信息，并将所述车辆检测信息进行统计处理并发送；以及向所述车辆检测装置发送管理信息；

继电器装置，用于接收经过统计处理的车辆检测信息，并发送给外部信号机。

所述车辆检测系统还包括中继装置，所述车辆检测信息通过所述中继装置发送给所述接入点装置，所述管理信息通过所述中继装置发送给所述车辆检测装置。

所述车辆检测装置包括：传感器，用于检测磁场的强度，并将磁场的强度信息转换为磁场的强度信号并发送；放大器，用于将接收到的磁场的强度信号进行放大处理；处理单元，用于接收放大后的磁场的强度信号，并根据该磁场的强度信号判断是否有车辆通过，生成包括时间数据的车辆压占信息；无线收发单元，用于将接收到的所述车辆压占信息通过天线发送。所述传感器为单轴磁阻传感器和双轴磁阻传感器；所述单轴磁阻传感器生成一路磁场的强度信号，所述双轴磁阻传感器生成两路磁场的强度信号，均通过一开关单元发送至所述放大器；所述车辆检测装置还包括电源，用于为所述处理单元供电，和在所述处理单元的控制下为无线收发单元供电；所述车辆检测装置还包括电源管理单元，与所述电源和处理单元相连接，用于在所述处理单元的控制下为所述传感器、开关单元和放大器供电；到达工作时隙时，所述处理单元控制所述处理单元、检测器、无线收发单元、开关单元和放大器从休眠状态进入工作状态；在工作时隙结束时，所述处理单元控制所述处理单元、检测器、无线收发单元、开关单元和放大器从工作装置进入休眠状态。。

所述接入点装置包括：无线收发单元，用于接收车辆检测信息并发送；时间基准时钟单元，用于提供数据存储时间信息；处理单元，用于将接收到的所述车辆检测信息赋予数据存储时间信息中的时刻值，并存储具有时刻值的车辆检测信息；以及通过无线收发单元发送管理信息；通信单元，用于将所述处理单元存储的具有时刻值的车辆检测信息发送。所述通信单元包括485通信子单元和网络通信子单元；所述接入点装置还包括接口单元，用于为所述电源管理单元供电，以及为所述485通信子单元和网络通信子单元通信。

所述继电器装置包括：接口单元，用于接收车辆检测信息并发送；处理单元，用于将接收到的所述检测信息进行校验、过滤和解析为电平量信息并发送；光电隔离单元，用于将所述电平量信息光电隔离后输出。所述继电器装置还包括：参数设置开关，用于控制参数的设定；可编程逻辑单元，所述参数设置开关利用所述可编程逻辑单元将所述控制参数发送给所述处理单元，所述处理单元利用所述可编程逻辑单元将所述电平量信息发送；电源，通过所述接口单元的复用为所述接入点装置供电。

所述中继装置包括：无线收发单元，用于接收车辆检测信息并转发；处理单元，用于接收所述无线收发单元转发的车辆检测信息，并控制所述无线收发单元切换信道后发送所述车辆检测信息；电源，用于为所述无线收发单元和处理单元供电。所述中继装置还包括：包括电源管理单元，所述电源通过电源管理单元为所述无线收发单元和处理单元供电；所述处理单元为休眠状态，所述无线收发单元接收到所述车辆检测信息，向所述处理单元发送唤醒触发信息，所述处理单元为唤醒状态所述处理单元具体用于控制所述无线收发单元切换信道后发送所述车辆检测信息，处理单元进入休眠状态。

因此，本发明的车辆检测系统中，车辆检测装置利用三路磁阻检测，提高了检测精度，选用全新的检测手段提高了检测准确性和可靠性，同时运用无线通信的方式，大大降低了施工的难度。中继装置是车辆检测装置的数据中继作用，用于扩展车辆检测装置的通信距离，通信稳定可靠，因为具有休眠的唤醒功能，使得系统功耗大大降低，有效延长了使用寿命。接入点装置下行通信采用无线通信的方式，具有抗干扰性能强，链接可靠，通信速度快以及低功耗等优点；而且利用一个接口多种标准协议接口输出，有很好的兼容性；另外采用定向天线等措施，增加了通信距离，提高了通信质量。继电器装置针对不同的环境可以通过参数设置开关设置不同的参数，适应多种交通场合；通过对485端口数据的处理能通过电平量提供准确的流量，车辆到达和离开时间等参数；使用光电隔离单元代替现有的继电器隔离控制信号，而且网线、485总线和输出电源复用，节约了资源，方便安装。

附图说明

图1为本发明车辆检测系统的示意图；

图2为本发明车辆检测系统的组网示意图；

图3为本发明车辆检测系统的车辆检测装置的示意图；

图4为本发明车辆检测系统的中继装置的示意图；

图5为本发明车辆检测系统的接入点装置的示意图；

图6为本发明车辆检测系统的继电器装置的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

车辆检测技术分类可以分为三大类：地磁型检测、波频检测以及视频检测。地磁型检测器因具有不受气象、光线影响(对比视频检测)，不受遮挡影响(对比微波、雷达检测)等诸多优点，成为交通信息采集的理想方案。

鉴于以上情况本发明选用全新的检测手段提高了检测准确性和可靠性。同时运用无线通信的方式，大大降低了施工的难度。经过精心设计的检测器，极大的减小了对路面的损坏，降低了对外界环境的依赖。

图1为本发明车辆检测系统的示意图，如图所示，本发明车辆检测系统包括：车辆检测装置1、接入点装置3和继电器装置4。

车辆检测装置1用于检测是否有车辆通过，并将检测到的车辆检测信息发送；接入点装置3用于接收车辆检测信息，并将车辆检测信息进行统计处理并发送；以及向车辆检测装置1发送管理信息；继电器装置4用于接收经过统计处理的车辆检测信息，并发送给外部信号机。

再如图1所示，本发明车辆检测系统还包括中继装置2，车辆检测信息通过中继装置2发送给接入点装置3，管理信息通过中继装置2发送给车辆检测装置1。

图2为本发明车辆检测系统的组网示意图，如图所示，本发明车辆检测系统包括多个车辆检测装置1、多个中继装置2、多个接入点装置3和继电器装置4。

每一个车辆检测装置1均埋入车道内，而车辆检测装置1测量到的各种信息都需要上传到接入点装置3，车辆检测装置1的测量信息上传到接入点装置3有很多种方式，可以直接将信息上传到接入点装置3，可以通过一个中继装置2中继后上传到接入点装置3，也可以通过多个中继装置2中继后上传到接入点装置3。

接入点装置2将测量到的信息进行处理后存储，这些存储信息有几种方式上传，一种方式是发送到继电器装置4，由继电器装置4将这些检测信息转换为电平量/开关量发送到信号机5，信号机5将电平量/开关量转换的数据(例如但不限于通过485总线61)上传到中心服务器7；第二种方式是接入点装置2通过无线网络62或者互联网(Internet)63发送到中心服务器7。上述两种方式可以同时存在或者同时进行处理。

图3为本发明车辆检测系统的车辆检测装置的示意图，如图所示，本实施例的车辆检测装置具体包括传感器110、开关单元160、放大器120、处理单元130、无线收发单元140、天线150、电源170和电源管理单元180。

传感器110分别与处理单元130和和开关单元160相连接，开关单元分别与处理单元130、电源管理单元160和放大器120相连接，放大器120分别与电源管理单元80和和处理单元130相连接，处理单元130和无线收发单元140相连接，无线收发单元140分别与电源170和天线150相连接。

传感器110的实现方式有很多，本实施例利用的是单轴磁阻传感器111加双轴磁阻传感器112。实现还可以有很多，例如可以只用一个单轴磁阻传感器111，这样就不需要开关单元160进行切换，而且该单轴磁阻传感器的检测方向与车辆运行方向应一致，这样才可以有效提高检测精度。而且也可以只用一个双轴磁阻传感器112，该双轴磁阻传感器112检测两个方向的磁场的强度变化，生成两路磁场的强度信号，通过开关单元160切换发送，并且所检测的这两个方向应该是正交的，另外，其中的一个方向应该与车辆运行方向一致。

本实施例的传感器110是一个单轴磁阻传感器111外加一个双轴磁阻传感器112，单轴磁阻传感器111检测一个方向的磁场的强度变化，而双轴磁阻传感器112检测两个方向的磁场的强度变化，并且这三个方向都是正交的，由此可以实现高精度的检测，再有就是其中的一个检测方向与车流方向是一致的。两个传感器检测磁场的强度变化时是通过检测磁通量来进行检测的。

两个磁阻传感器的检测原理是一样的，都是检测地磁的强度变化，可以检测磁场强度E或者磁感应强度B。单轴磁阻传感器11检测磁场的强度变化后，生成一路磁场的强度信号；而双轴磁阻传感器12检测磁场的强度变化后，生成两路磁场的强度信号，这三路磁场的强度信号必须都要通过开关单元160发送。

因为上述的三路磁场的强度信号是模拟信号，所以开关单元160也是模拟开关，开关单元160在处理单元130的控制下轮流切换输出上述的三路磁场的强度信号给放大器120。

放大器120可以利用精密运算放大器来实现，其作用就是将三路磁场的强度信号放大，便于处理单元130的处理和接收。

处理单元130是本发明车辆检测装置的核心单元，其中包括，控制开关单元160的开合和关闭，由此实现传感器110的三路磁场的强度信号的切换输出，在接收放大器120放大后的磁场的强度信号后，进行判断，判断是否有车辆通过，如果是则生成一个车辆压占信息，该车辆压占信息里具有车辆通过的时间数据，然后将该车辆压占信息通过无线收发单元140通过天线150发送。

天线150可以是一个定向天线，定向天线的好处就是具有收敛作用，可以把发送的信号约束和收敛在一定的范围内，在该范围内的信号强度可以比不收敛的信号平均强度要大，由此使得信号的传播距离比较远，而且信号的抗干扰能力也会随之增强。

另外，因为通常情况下本发明车辆检测装置是一个无源装置，必须用自身电池的电量进行工作，而为了增加使用寿命，如果有效节约电能损耗和功耗将非常重要，本发明通过一种机制来有效节约装置的电能损耗。

电源170给处理单元130和无线收发单元140供电，单轴磁阻传感器111、双轴磁阻传感器112通过处理单元130通电，电源模块170通过电源管理单元180给开关单元160和放大器120供电。

因为本发明车辆检测装置的工作环境是很恶劣的，可能是非常高的高温，也可能是非常低的低温，因此就需要电池具有很大范围的工作温度，本发明的电池可以利用锂亚硫酰氯电池来实现，电池容量大，可以工作在八十度到零下四十度的温度范围。

电源170的所有供电都不是一直供电的，在处理单元130内部会不断的同步一个时钟，该时钟是通过由无线收发单元140不断接收一个下发的时间同步信息来实现的，无线收发电源140将该时间同步信息发送给处理单元130，处理单元130根据这个时间同步信息来校准内部运行的时间数据。该同步信息中规定了一个时间间隙，本发明的车辆检测装置只有在规定的时间间隙内工作，在该时间间隙外是处于休眠状态的。

当处理单元130里的时钟到达需要工作的时间间隙时，本发明车辆检测装置从休眠状态转变为工作状态时，处理单元130自唤醒，给单轴磁阻传感器111、双轴磁阻传感器112供电，然后控制无线收发单元140唤醒，无线收发单元140上电工作。同时，处理单元130控制电源管理单元180工作，为开关单元160和放大器120供电工作。

当处理单元130里的时钟到到达休眠的时间间隙时，本发明车辆检测装置从工作状态转变为休眠状态时，处理单元130停止为单轴磁阻传感器111、双轴磁阻传感器112供电控制无线收发单元140休眠，无线收发单元140不上电休眠。同时，处理单元130控制电源管理单元180休眠，切断为开关单元160、放大器120的供电，这样单轴磁阻传感器111、双轴磁阻传感器112、开关单元160、放大器120也休眠。处理单元130自身除维持时钟外，同样进行休眠。

利用根据同步时钟的时间间隙的工作和休眠的切换，当不需要工作的时候，使得本发明车辆检测装置处于休眠状态，从而可以不用时刻上电工作，有效节约了电能的消耗，保证了本发明的长时间工作。

具体工作场景和工作过程如下：

本发明的车辆检测装置可以防水、防尘和防压，具有两层壳体，内层壳体内填充有硅胶，用于防水和防尘，而且内层壳体同样具有防水和防尘作用。外层壳体的主要作用是抗压，利用具有抗压物理特性的材质制造外层壳体。本发明可以具有15-20吨的防压能力，并且可以安装在任何路段的路面下方，只要是需要检测车辆通过的路段都是可以的，例如比较多用于在路口前。在需要安装本发明的车辆检测装置的路面位置。

出厂时，车辆检测装置已经制造和封装完毕，然后安装在路面下。

在使用前车辆检测装置具有一个入网和初始化的过程，当安装完毕以后需要接受入网信息，接收时间同步信息，进行时钟同步，并且由此得知由网络分配给自身的工作时间和休眠时间的时间间隙，完成入网过程。

所谓初始化过程其目的是为了自适应本地的背景磁场，从理论上来讲，不同的地理位置处，背景磁场并不是完全相同的，这样就需要一个自适应的初始化过程，从而保证检测的精确度，尽量防止误检测的发生。初始化的过程就是不断接受磁场强度的变化信息，通过初始化的机制，确定本地的背景磁场，根据该背景磁场来利用磁场强度的变化判断是否有车辆通过。

测量过程如下：

步骤1、由单轴磁阻传感器和双轴磁阻传感器来检测三个正交方向上的磁场的强度变化，生成三路磁场的强度信号；

步骤2，控制单元控制的开关单元的开闭，将上述三路磁场的强度信号发送给放大器；

步骤3，放大器将上述三路磁场的强度信号放大后发送给控制单元；

步骤4，控制单元根据该三路磁场的强度信号进行判断是否有车辆通过，如果有车辆通过则生成一个包含有车辆通过的时间数据的车辆压占信息；

步骤5，控制单元通过无线收发单元的天线将车辆压占信息发送。

在进行测量前，本发明还有一个唤醒过程，而测量后则具有一个休眠过程。唤醒过程是：当处理单元里的时钟到达需要工作的时间间隙时，本发明车辆检测装置从休眠状态转变为工作状态时，处理单元自唤醒，然后控制无线收发单元唤醒，无线收发单元上电工作。同时，处理单元控制电源管理单元工作，为单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器、开关单元、放大器供电工作。

休眠过程是：当处理单元里的时钟到到达休眠的时间间隙时，本发明车辆检测装置从工作状态转变为休眠状态时，处理单元控制无线收发单元休眠，无线收发单元不上电休眠。同时，处理单元控制电源管理单元休眠，切断为单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器、开关单元、放大器的供电，这样单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器、开关单元、放大器也休眠。处理单元自身除维持时钟外，同样进行休眠。

本发明的车辆检测装置，由于具有背景磁场的自适应过程，因此可以有效降低检测误差；利用休眠和唤醒机制有效降低了功耗，增加了使用寿命，而且利用三路磁阻检测，同样提高了检测精度。再有，本发明车辆检测装置选用全新的检测手段提高了检测准确性和可靠性。同时运用无线通信的方式，大大降低了施工的难度。经过精心设计的检测器，极大的减小了对路面的损坏，降低了对外界环境的依赖。

图4为本发明车辆检测系统的中继装置的示意图，如图所示，本实施例的中继装置具体包括：无线收发单元210、天线240、处理单元220、电源230和电源管理单元250。

天线240与无线收发单元210相连接，无线收发单元210分别与处理单元220、电源管理单元250相连接，电源管理单元250与处理单元220和电源230相连接。

天线240可以通过定向天线来实现，因为本发明的中继装置需要与车辆检测装置通信，而车辆检测装置通常情况下都需要埋在路面下面，而且车辆检测装置的天线也通常使用定向天线，这样车辆检测装置发送的信号具有很强的方向性，例如沿着竖直于地面的方向传播，这样在其他方向上信号的强度就非常小。

天线240可以在不增加功耗的情况下，扩展通信的距离，在一定的方向上提高信号质量，由此来实现高的抗干扰能力。

本发明的中继装置通常设置在距离地表下的车辆检测装置的周围位置，利用天线240与车辆检测装置进行信息交互。

无线收发单元210的作用就是用来对接收和发送的信息进行调制解调的，而且接收和发送信息需要用到不同和特定的信道，这就需要进行特定的信道分配，而无线收发单元210发送和接收到信道控制是由处理单元220来控制的。

一个中继装置可以有数个信道，例如为16条信道，中介装置就需要通过这16条信道与其他网络设备进行通信，例如需要与数个车辆检测装置通信，与一个接入点装置通信，以及与数个其他中继装置进行通信。

当本发明的中继装置与接入设备通信的时候，就需要一条专用的信道，处理单元220就会控制无线收发单元210通过该信道与接入设备通信；当本发明的中继装置需要与数个车辆检测装置通信的时候，也需要一条专用的通道，处理单元220就会控制无线收发单元210通过该信道与数个车辆检测装置通信；当本发明的中继装置需要与其他中继装置通信的时候，也需要一条专用的通道，处理单元220就会控制无线收发单元210通过该信道与数个其他中继装置通信。

而具体通道的配置过程需要通过上位机或者其他机制通过接入设备来配置中继装置的具体的通信通道的，当通道配置好以后就可以利用不同的通道与其他网络设备进行通信了。而且在使用过程中，也可以利用相同的方法或者机制修改这些通道的配置。

利用这些机制就是可以利用中继装置、车辆检测装置和接入点装置进行灵活的组网了。

电源230的设置有很多方式，因为通常情况下中继装置是无源的，所以可以利用各种电能存储或者转换方式来为中继装置的设备供电，例如电源230可以是太阳能电源、风能电源或者利用现有的锂亚硫酰氯电池等等，只要是能够提供电能就是可以的。

电源管理单元250的作用就相当于一个电压转换器，因为电源230的供电电压与处理单元220和无线收发单元210所需要的工作电压可能是不一样的，这样就需要将电源230的输出电源通过电源管理单元250的处理后，转变为可以为处理单元220和无线收发单元210适配的电压进行供电。

而又由于中继设备的无源性，所以希望可以尽量减少中继设备的能耗，使得中继装置的工作时间尽量久，本发明的中继设备具有一个休眠唤醒机制，利用这个机制就尽可能的会减少电能的损耗，尽量的节约电能，具体机制如下：

在正常非工作状态，处理单元220是休眠状态，基本上不耗电；当无线收发单元210通过特定信道接收到车辆检测信息后，会向处理单元220发送一个唤醒触发信息，处理单元220接收到该唤醒触发信息后将休眠状态转变为唤醒状态；无线收发单元210也将车辆检测信息进行调制解调，此事唤醒状态的处理单元220将调制解调后的车辆检测信息调取，然后通过其他信道通过无线收发单元210将该车辆检测信息发送出去；处理单元220再次进入休眠状态，等待下一次唤醒。

通过这种休眠唤醒机制，本发明的中继装置可以有效的节约电能消耗，有效的提高了使用寿命。

本发明的中继装置具体工作过程如下：

步骤1，无线收发单元通过天线接收车辆检测信息；

车辆检测信息其实就是与车辆检测有关的所有信息，包括但不限于由车辆检测装置发送的检测到车辆通过以后电磁强度变化信息、接入点装置发送的管理信息、或者其他中继装置发送的相关信息；

步骤2，无线收发单元向处理单元发送唤醒触发信息，并将车辆检测信息进行调制解调；

步骤3，处理单元接收到唤醒触发信息以后从休眠状态转为唤醒状态，并调取调制解调后的车辆检测信息；

步骤4，处理单元控制无线收发单元切换信道然后将车辆检测信息发送出去，处理单元进入休眠状态。

如步骤1中所述，如果中继装置接收的是车辆检测装置发送的相关信息，则发送给接入点装置或者其他中继装置；如果接收的是接入点装置发送的信息，则发送给车辆检测装置或者其他中继装置；如果接收的是其他中继装置发送的信息，则将信息发送给接入点装置或者另外的中继装置。

在本质上，车辆检测装置是需要和接入点装置通信的，中继装置的作用就是将无法直接通信的车辆检测装置和接入点装置建立通信连接，中继装置的目的就是将信息转发的过程，所以中继装置的设置有两种，其一种方式是，中继装置直接与车辆检测装置通信，利用一个中继装置就可以将接入点装置和车辆检测装置建立连接，中继装置不能距离车辆检测装置太远，因为车辆检测装置发送的信号的方向基本上是竖直向上的，距离太远则无法接收到车辆检测装置发送的信息；第二种方式是，如果因为种种原因，例如车辆检测装置和接入点装置距离太远，也可能是因为方向的间题，这样一个中继装置无法实现车辆检测装置和接入点装置之间的通信，此时就需要多个中继装置，就会出现中继装置和中继装置之间的通信。

利用这个机制就可以发现，中继装置其实具有组网功能和分层功能，一个中继装置可以接入、管理和通信多个车辆检测装置，而利用一个或者多个中继装置将车辆检测装置和接入点装置进行通信连接，这样一个接入点装置就可以和多个中继装置进行通信和管理了，减少了接入装置的处理负荷，不需要接入点装置直接管理多个车辆检测装置。这样就可以将网络分为多层，进行多层管理，使得中继装置具有了组网功能。

本发明的中继装置是车辆检测装置的数据中继作用，用于扩展车辆检测装置的通信距离，利用IEEE 802.15.4通信协议，具有抗干扰性能强，链接可靠，通信速度快等优点。IEEE 802.15.4通信协议属于短距离通信协议，IEEE802.15.4通信中点对点的通信距离有时候不能满足交通信息采集系统通信的需要。通信中继能够有效地延长通信距离。保障了系统通信稳定可靠，同时系统施工和维护方便，因为具有休眠的唤醒功能，使得系统功耗大大降低，有效延长了使用寿命。

图5为本发明车辆检测系统的接入点装置的示意图，如图所示，本实施例的接入点装置具体包括：无线收发单元310、时间基准时钟单元320、处理单元330、通信单元340、天线350、显示单元360、电源管理单元370和接口单元380。并且通信单元340包括485通信子单元341和网络通信子单元342。

天线350与无线收发单元310相连接，处理单元330分别与无线收发单元310、时间基准时钟单元320、通信单元340、电源管理单元370和显示单元360相连接，电源管理单元分别与无线收发单元310、时间基准时钟单元320、通信单元340、显示单元360和接口单元380相连接，接口单元380与通信单元340相连接。

无线收发单元310的作用就是用来对接收和发送的信息进行调制解调的，而且与不同的网络装置通信时，接收和发送信息有可能会利用不同的信道，有可能会需要进行信道分配，而无线收发单元310发送和接收到信道控制是由处理单元330来控制的。

无线收发单元310是通过天线350接收和发送信息的，天线350可以通过定向天线来实现，因为本发明的接入点装置通常情况下需要与车辆检测装置或者中继装置通信。

车辆检测装置通常情况下都需要埋在路面下面，而且车辆检测装置的天线也通常使用定向天线，这样车辆检测装置发送的信号具有很强的方向性，例如沿着竖直于地面的方向传播，这样在其他方向上信号的强度就非常小。同理，中继装置一般也会设置定向天线，中继装置发送和接收信号的方向性也非常强，在其他方向上信号的强度比较小。

天线350可以是一个定向天线，定向天线的好处就是具有收敛作用，可以把发送的信号约束和收敛在一定的范围内，在该范围内的信号强度可以比不收敛的信号平均强度要大，由此使得信号的传播距离比较远，而且信号的抗干扰能力也会随之增强。

天线350可以在不增加功耗的情况下，扩展通信的距离，在一定的方向上提高信号质量，由此来实现高的抗干扰能力。

处理单元330是本发明接入点装置的核心单元，其控制周边单元的工作和处理。当无线收发单元310接收到上行过来的车辆检测信息时，将调制解调后的信息发送给处理单元330，时间基准时钟单元320可以提供一个时间信息，处理单元会从时间基准时钟单元320调取一个数据存储时间信息，将该数据存储时间信息中的时刻值赋予车辆检测信息，然后将该赋予该时刻值的车辆检测信息进行存储。

并且在处理单元330内部会生成一个基准时钟信号，或者成为系统时钟。

本发明接入点装置具有强大的管理功能，而管理功能的主体则主要利用处理单元330，这些管理功能的实现是通过向网络中的其他网元装置下发各种管理信息来实现管理功能的，需要管理的网元主要是车辆检测装置和中继装置。

对于车辆检测装置的管理，接入点装置会下发(通信信道参数信息，基准时间信息，工作模式设定信息，确认数据接收信息，设备复位指令，程序更新指令及更新代码)，对车辆检测装置下发的管理信息可能是接入点装置直接下发给的，也可能是通过中继装置转发给车辆检测装置的，当车辆检测装置接收到下发的管理信息时，会针对各种管理信息进行相应处理。

而对于中继装置，接入点装置会下发(通信信道参数信息，设备复位指令，程序更新指令及更新代码)，同理，对于中继装置下发的管理信息可能是接入点装置直接下发的，也可能是通过其他中继装置中继转发到的，相应的，当中继装置接收到下发的管理信息时，同样会针对各种管理信息进行相应处理。

电源管理单元370的作用就是给本发明需要供电的装置进行供电，如无线收发单元310、时间基准时钟单元320、处理单元330、通信单元340和显示单元360。由于各个单元所需要的电源电压可能并不完全相同，所以电源管理单元370就需要有电压转换的功能，将转换后的不同电压发送给需要不同工作电压的其他单元。

通信单元340的作用就是将本发明与其他装置进行通信，通信的方式可以有两种，本发明的通信单元340利用485通信子单元341和网络通信子单元342实现两种方式的通信。

本实施例的接口单元380其实是一个复合接口，其可以用于供电、485通信和网络通信。接口单元380利用网络接口实现，网络接口具有8路引脚，其中现有的网络通信只用其中4路引脚。本发明的接口单元380也具有8路引脚，同理，网络通信单元380使用其中4路引脚，485通信使用其中两路引脚，剩下的两路引脚用于给电源管理单元370供电，由此接口单元380的所有8路引脚都被使用和复用。

显示单元360的作用是在处理单元330的控制下进行显示，显示单元360可以利用发光二极管实现，可以显示网络是否连通，是否有数据发送，电源接通的电源指示，内部的硬件的状况等等。

本发明接入点装置的具体工作过程如下：

步骤1、无线收发单元通过天线接收车辆检测信息；

车辆检测信息其实就是与车辆检测有关的所有信息，包括但不限于由车辆检测装置发送的车辆通过时采集到的变化的电磁强度信息、车辆通过时由车辆检测装置识别的数据信息或者通过中继装置转发的信息等；

步骤2、无线收发单元将车辆检测信息进行调制解调并发送；

步骤3、处理单元接收到调制解调后的车辆检测信息，从时间基准时钟单元调取存储时间信号中的时刻值，将该时刻值赋予到车辆检测信息后存储；

步骤4、当处理单元里存储的信息需要上传时，利用485通信子单元和网络通信自单元通过接口单元将上述信息进行上传。

步骤5、当需要向网络中的其他装置，例如车辆检测装置和中继装置发送管理信息的时候，处理单元通过无线收发单元和天线发送这些管理信息；

例如网络中的其他装置需要进行时间同步，处理单元内部会生成一个同步时间信息，通过无线收发单元发送，由车辆检测装置直接接收或通过中继装置中继转发后接收，车辆检测装置根据接收到的时间同步信息进行时间同步。

从中可以看出，处理单元的处理具有两种任务，实时性任务和非实时性任务，对于实时性任务，必须严格按照时钟流程走，而非实时性任务可以在空闲的时候进行处理，所以，实时性任务会配置比非实时性任务更高的优先级。

实时性任务就是检测车辆检测装置或者由中继装置中继的信息，下行同步信号的发送，轮询检测器信息等等。

非实时性任务就是车辆检测装置或者中继装置的各种参数的设定，车辆检测装置参数的设定(通常为通过上位机对接入点装置进行手动设定)，检测器自身初始化，信息输出；数据存储；程序更新信号下行发送；

处理器可以将接收到的原始车辆检测信息的数据加工成交通管理需要的参数，例如在一个特定时间(例如5分钟)生成一个统计列表，包括车流量，平均车速和占有率等等。

电源管理单元将通过接口单元传输的电能进行电压变换，对处理单元、无线收发单元、显示单元、时间基准时刻单元和通信单元供电。

本发明的接入点装置，将主要任务划分成实时任务和非实时任务两种，在实时性任务的全局时钟的读取和发送，无线通信，非实时任务的串行通信和网络通信，数据存储等，统一调度。严格的按照全局时钟发布同步信息，和所有的设备以轮询的方式进行数据通信。在相对空闲的时候处理非实时的任务。对接收到的信息进行处理，保存，并可通过接口将数据实时发出

本发明的接入点装置下行通信采用无线通信的方式，使用IEEE 802.15.4通信协议，具有抗干扰性能强，链接可靠，通信速度快以及低功耗等优点。而且利用一个接口多种标准协议接口输出，有很好的兼容性。另外采用定向天线等措施，增加了通信距离，提高了通信质量。

图6为本发明车辆检测系统的继电器装置的示意图，如图所示，本实施例的继电器装置具体包括：接口单元410、处理单元420、光电隔离单元430、参数设置开关440、可编程逻辑单元450、电源单元460、显示单元470和输出接口480。

接口单元410与处理单元420相连接，处理单元420与可编程逻辑单元450相连接，可编程逻辑单元450分别与参数设置开关440、光电隔离单元430和显示单元470相连接，电源单元460分别与处理单元420、可编程逻辑单元450、光电隔离单元430和接口单元410相连接，光电隔离单元430与输出接口480相连接。

接口单元410的作用是接收设备(如接入点装置)发送的车辆检测信息，可以是一个复用的接口，其中两路引脚是用于485通信的接口，利用485接口接收其他设备发送到车辆检测信息。

处理单元420是本发明继电器装置的核心设备，其作用就是将接收到的车辆检测信息进行处理和发送，具体为将接收到的车辆检测信息进行校验、过滤和解析为电平量信息，这个因为后续的外部信号机只能接收电平量信息的。

可编程逻辑单元450的本质作用是用来扩展的，因为处理单元420的接口可能不够用，而利用可编程逻辑单元450进行大量接口的扩展，利用这些扩展接口使得处理单元420可以与显示单元470、参数设置开关440相连接和通信。并且，因为参数设置开关440所需要的接口量可能会非常大，包括几十个接口。

参数设置开关440就是一个物理开关，里面有大量的开关，利用高低电压开合来表示，一个开关表针一个参数，从而来设置继电器装置的各种参数(检测模式、板卡的身份、外围的参数，延时的参数等、存在状态、通过状态)设置，处理单元420根据这些设置开关量进行设置。

显示模块470的作用就是显示一些信息，例如开关量的信息等等，可以利用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)实现。

光电隔离单元430的作用就是将前述的电路与后边的电路进行隔离，从而起到保护作用，可以利用光电耦合器实现，光电隔离单元430接收处理单元420通过可编程逻辑单元450发送的电平量信息后，通过光电隔离进行输出，输出的时候可以利用输出接口480来输出。

电源单元460的作用就是将接收到的电压进行变压输出，因为本发明的继电器装置通常是有源设备，而装置里的各个单元所需要的工作电压很可能是不同的，这就需要电源单元460将接收到的电压进行变压处理，从而为各个不同工作电压的设备进行供电，例如为处理单元420、可编程逻辑单元450、光电隔离单元430和显示单元供电。

另外需要注意的是，电源单元460其实还需要为接入点装置供电，供电的方式可以通过接口单元410的复用来供电，因为接口单元410有8个引脚，其中2路引脚用于485通信，两路引脚用于网络接口通信，剩下两个引脚就可以用于为接入点装置供电了。

本发明继电器装置的具体工作过程如下：

步骤1，接口单元接收到设备(如接入点装置)发送的车辆检测信息；

步骤2，接口单元将该车辆检测信息发送给处理单元；

步骤3，处理单元将该车辆检测信息进行校验、过滤和解析为电平量信息，并发送给可编程逻辑单元；

步骤4，可编程逻辑单元将该电平量信息发送给光电隔离单元；

步骤5，光电隔离单元就通过光电隔离器件(发光二极管和三极管)产生光耦隔离处理后的电平量信息；

步骤6，光电隔离后的电平量信息通过输出接口发送。

参数设置开关可以设置很多参数，当参数设置完毕以后，可以将这些参数通过可编程逻辑单元发送给处理单元，处理单元根据这些设置好的参数对继电器装置进行本地设置。而显示单元就可以显示这些设置的参数。

电源单元将接收到的电源信号变压处理，供给处理单元、可编程逻辑单元、光电隔离单元和显示单元，同时通过接口单元为接入点装置供电，此时接口单元就是一个复用接口，既可以用于485总线通信，也可以用于网络通信，同时也用于供电。

本发明继电器装置针对不同的环境可以通过参数设置开关设置不同的参数，适应多种交通场合；通过对485端口数据的处理能通过电平量提供准确的流量，车辆到达和离开时间等参数；使用光电隔离单元代替现有的继电器隔离控制信号，而且网线、485总线和输出电源复用，节约了资源，方便了安装。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种车辆检测系统，其特征在于，所述车辆检测系统具体包括：

车辆检测装置，用于检测是否有车辆通过，并将检测到的车辆检测信息发送；

接入点装置，用于接收所述车辆检测信息，并将所述车辆检测信息进行统计处理并发送；以及向所述车辆检测装置发送管理信息；

继电器装置，用于接收经过统计处理的车辆检测信息，并发送给外部信号机；

所述车辆检测系统还包括中继装置，所述车辆检测信息通过所述中继装置发送给所述接入点装置，所述管理信息通过所述中继装置发送给所述车辆检测装置；

其中，

所述车辆检测装置包括：传感器，用于检测磁场的强度，并将磁场的强度信息转换为磁场的强度信号并发送；放大器，用于将接收到的磁场的强度信号进行放大处理；处理单元，用于接收放大后的磁场的强度信号，并根据该磁场的强度信号判断是否有车辆通过，生成包括时间数据的车辆压占信息；无线收发单元，用于将接收到的所述车辆压占信息通过天线发送；所述传感器为单轴磁阻传感器和双轴磁阻传感器；所述单轴磁阻传感器生成一路磁场的强度信号，所述双轴磁阻传感器生成两路磁场的强度信号，均通过一开关单元发送至所述放大器；所述车辆检测装置还包括电源，用于为所述处理单元供电，和在所述处理单元的控制下为无线收发单元供电；所述车辆检测装置还包括电源管理单元，与所述电源和处理单元相连接，用于在所述处理单元的控制下为所述传感器、开关单元和放大器供电；到达工作时隙时，所述处理单元自唤醒，给所述单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器供电，控制所述无线收发单元唤醒，所述无线收发单元上电工作；所述处理单元控制所述电源管理单元工作，为所述开关单元和放大器供电工作；在工作时隙结束时，处理单元停止为所述单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器供电，控制所述无线收发单元休眠，所述无线收发单元不上电休眠；所述处理单元控制所述电源管理单元休眠，切断为所述开关单元、放大器的供电，这样单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器、开关单元、放大器也休眠；所述处理单元自身除维持时钟外，同样进行休眠；

所述接入点装置包括：无线收发单元，用于接收车辆检测信息并发送；时间基准时钟单元，用于提供数据存储时间信息；处理单元，用于将接收到的所述车辆检测信息赋予数据存储时间信息中的时刻值，并存储具有时刻值的车辆检测信息；以及通过无线收发单元发送管理信息；通信单元，用于将所述处理单元存储的具有时刻值的车辆检测信息发送；所述处理单元还用于生成同步时间信息，通过所述无线收发单元发送，由所述车辆检测装置接收，所述车辆检测装置根据接收到的时间同步信息进行时间同步；

所述中继装置包括：无线收发单元，用于接收车辆检测信息并转发；处理单元，用于接收所述无线收发单元转发的车辆检测信息，并控制所述无线收发单元切换信道后发送所述车辆检测信息；当中继装置与接入设备通信时，需要一条专用的信道，所述处理单元控制所述无线收发单元通过该信道与所述接入设备通信；当中继装置需要与车辆检测装置通信时，也需要一条专用的通道，所述处理单元控制所述无线收发单元通过该信道与所述车辆检测装置通信；当中继装置与其他中继装置通信的时候，也需要一条专用的通道，所述处理单元控制所述无线收发单元通过该信道与所述其他中继装置通信；电源，用于为所述无线收发单元和处理单元供电；所述中继装置还包括：电源管理单元，所述电源通过电源管理单元为所述无线收发单元和处理单元供电；所述处理单元为休眠状态，所述无线收发单元接收到所述车辆检测信息，向所述处理单元发送唤醒触发信息，所述处理单元为唤醒状态；所述处理单元具体用于控制所述无线收发单元切换信道后发送所述车辆检测信息，处理单元进入休眠状态。

2.根据权利要求1所述的车辆检测系统，其特征在于，所述通信单元包括485通信子单元和网络通信子单元；

所述接入点装置还包括接口单元，用于为所述电源管理单元供电，以及为所述485通信子单元和网络通信子单元通信。

3.根据权利要求1所述的车辆检测系统，其特征在于，所述继电器装置包括：

接口单元，用于接收车辆检测信息并发送；

处理单元，用于将接收到的所述检测信息进行校验、过滤和解析为电平量信息并发送；

光电隔离单元，用于将所述电平量信息光电隔离后输出。

4.根据权利要求3所述的车辆检测系统，其特征在于，所述继电器装置还包括：

参数设置开关，用于控制参数的设定；

可编程逻辑单元，所述参数设置开关利用所述可编程逻辑单元将所述控制参数发送给所述处理单元，所述处理单元利用所述可编程逻辑单元将所述电平量信息发送；

电源，通过所述接口单元的复用为所述接入点装置供电。

Images