CN102622896A - 一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，包括：至少一个车载检测装置，用于实时获取机动车的车速、流量、标识号信息，并接收控制中心的控制命令；至少一个车速信息采集装置，用于将车载检测装置获取的车速、流量、标识号信息上传至中心服务器；中心服务器，用于存储车速、流量、标识号信息；控制中心，用于查询与提取车辆信息；车速信息采集装置和中心服务器之间的数据传输采用有线和无线两种方式。本发明采用了GPRS/3G与ZigBee无线通信技术，实现了车辆基本信息的远程传输，控制中心查询中心服务器获取车辆车速、流量信息。此外，ZigBee网络低功耗、价格低、抗干扰强，GPRS/3G网络覆盖范围广，传输速率大，减少了布线的麻烦。
Description
技术领域
本发明涉及交通信息采集系统，特别是涉及一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统。
背景技术
随着经济的发展，我国机动车的数量呈现出快速增长的趋势，一些驾驶者违反交通规则，超速是一种常见的现象，对道路交通而言存在安全隐患，交管部门对事故的预防和信息的监控越来越重视。近年来，面向交通的监管和信息采集系统得到了广泛的应用，信息采集系统可以实时检测道路车辆的车速和流量，得到准确的车速和流量信息，便于交管部门利用车速和流量信息掌握交通路况，为后期对车辆的处罚和合理调度提供依据，如果更进一步的话，结合感应装置和红绿灯还可以判断车辆是否闯红灯。
目前采集车速的方法给工作带来了许多实时性的不足，得到的结果参考价值也不大。传统的采集车速和流量信息的方式是通过地感线圈获得，感应线圈主要铺设在交叉口的各个车道道口处的地面下，感应线圈的距离固定，主要是通过车辆压过两个感应线圈的时间差，由路程和时间信息得到车速，这样存在很大的局限性，一方面，地感线圈的铺设成本高，铺设不方便，得到的车速信息只是车辆经过两个线圈之间的平均车速；另一方面，地感线圈一旦失去作用，不便察觉与维护，更得不到车流量信息，导致数据丢失。
此外，现有的车速和流量信息的传输方式统一采用有线方式，有线的方式提高了投资的成本，布线也不是很方便。还没有一种技术采用无线的方式实现车速和流量信息的传输，并使用GPRS/3G网络上传至中心服务器。
ZigBee网络是一种低功耗、短距离的无线通信技术，主要应用于近距离的无线通信等领域。GPRS/3G无线数据传输网络覆盖面广，传输速率大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，构建一套覆盖范围广、实用性强、安装方便以及低功耗的车速信息采集系统，给交管部门提供大量可靠的车辆和流量数据。车速信息包括超速车辆的车速信息，为超速车辆的后期处罚提供可靠的依据，并为交管部门路况分析和后期车辆合理调度提供可靠的依据。同时，提供了一种将GPRS/3G与ZigBee无线网络应用于交通的思路，为以后智能交通事业的发展做出进一步的贡献。
本发明采用的技术方案是：
一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，其特征在于，包括：
至少一个车载检测装置，分别安装在每个机动车上，用于实时获取机动车的车速信息，并接收控制中心的控制命令；
至少一个车速信息采集装置，通过ZigBee网络分别与机动车上的车载检测装置连接，用于接收车载检测装置上传的车速、标识号信息，同时，将上述信息上传至中心服务器，其中，所述的ZigBee网络采用星型结构；
中心服务器，分别与所述的车速信息采集装置和控制中心连接，用于存储车速信息采集装置上传的车速、标识号信息，便于控制中心的信息查询；
控制中心，与所述的中心服务器连接，用于查询与提取车辆的车速信息，所述的车速信息包括违规车辆的超速信息；
所述车速信息采集装置和中心服务器之间的数据传输采用有线和无线两种方式。
本发明还可以，所述的有线方式采用光纤连接，所述的无线方式采用GPRS/3G网络连接。
所述的车速信息采集装置布置在事故易发路段或交叉口。
所述的交叉口包括有：十字路口、丁字路口。
所述的车载检测装置包括有：测速模块、蜂鸣器、ZigBee模块、电源模块，其中，
测速模块，与ZigBee模块连接，用于获取车速的模拟量信息；
蜂鸣器，与ZigBee模块连接，用于声音报警，起到提醒驾驶员的目的；
ZigBee模块，与车速信息采集装置组建的ZigBee网络连接，用于将机动车的车速、标识号信息上传至车速信息采集装置，同时，对上述蜂鸣器的运行进行控制，所述的ZigBee模块采用CC2430芯片，标识号体现唯一性；
电源模块，用于给上述各个模块供电。
所述的车速信息采集装置包括有：液晶显示屏、信息存储单元、ZigBee模块、GPRS/3G模块、嵌入式处理器、电源模块，所述的嵌入式处理器基于ARM体系结构，其中，
液晶显示屏，与ARM处理器连接，用于显示人机操作界面和人机交互，方便现场工作人员维护与操作；
信息存储单元，通过信息存储接口与ARM处理器连接，用于本地存储车速信息采集装置接收到的车速和标识号信息；
ZigBee模块，通过ZigBee接口与ARM处理器连接，接收车载检测装置上传的车速和标识号信息，所述的ZigBee模块采用CC2420芯片；
GPRS/3G模块，通过GPRS/3G接口与ARM处理器连接，使用GPRS/3G网络与中心服务器连接，用于上传车速和标识号信息至中心服务器，接收控制中心的控制命令；
嵌入式处理器，与上述的液晶显示屏、信息存储单元、ZigBee模块、GPRS/3G模块连接，同时对上述各模块的运行进行控制；
电源模块，用于给上述各个模块供电。
所述的信息存储单元包括有：SD卡、硬盘、U盘、光盘。
由以上本发明提供的技术方案可见，本发明采用GPRS/3G和ZigBee无线通信网络技术，获得车速和标识号信息，车速信息更加准确，具有时效性，避免出现因为路面底下的感应线圈损坏导致车速信息丢失的现象，有很强大的参考价值。采用GPRS/3G网络构建了控制中心和车速采集装置的无线连接，实现了远程数据的无线传输。此外，交管部门可以利用大量可靠的车速和流量信息对道路状况做出合理的分析，为后续的道路管理、超速车辆的处罚和车辆的调度提供了可靠的依据。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统的结构示意图；
图2是本发明提供的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统中车载检测装置的结构示意图；
图3是本发明提供的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统中车速信息采集装置的结构示意图；
图4是本发明提供的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统中车载检测装置的软件流程图；
图5是本发明提供的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统中车速信息采集装置的软件流程图；
图6是本发明提供的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统的整体结构示意图；
图7是本发明提供的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统的实际框架示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明提供的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统的结构示意图。
参见图1，本发明的基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统包括有：
至少一个车载检测装置101，分别安装在每个机动车上，用于实时获取机动车的车速信息，并接收控制中心106发布的控制命令，控制命令包括有：路段拥堵、施工、雨雾、限速信息；
所述的车载检测装置101，自动加入车速信息采集装置102组建的ZigBee网络，加入网络成功后，上传车速和标识号信息；
至少一个车速信息采集装置102，通过ZigBee网络与机动车上装载的车载检测装置101连接，使用已建立的ZigBee网络接收车载检测装置101上传的车速、标识号信息，然后使用GPRS/3G网络将上述信息通过光端机103或无线网络104上传至中心服务器105，其中，所述的ZigBee网络采用星型结构；
光端机103，分别与Internet接口和中心服务器105连接，将普通的网络电信号转换成光信号，用于挺高网络数据的传输速率与准确性；
无线网络104，远程数据传输主要采用GPRS/3G网络，作为车速信息采集装置上传数据的媒介；车速信息采集装置102通过GPRS/3G网络上传车速和标识号信息至中心服务器105；
控制中心106，与所述的中心服务器105连接，用于查询与提取车辆的车速信息，所述的车速信息包括违规车辆的超速信息；
所述车速信息采集装置102和中心服务器105之间的数据传输采用有线和无线两种方式。
本发明中，所述的有线方式采用光纤连接，通过光端机将车速和标识号信息上传至中心服务器105，所述的无线方式采用GPRS/3G网络连接。
本发明中，所述的车速信息采集装置102布置在事故易发路段或交叉口。
本发明中，所述的交叉口包括：十字路口、丁字路口。
本发明中，为了更好的将所述车载检测装置101获取的车速和标识号信息上传至车速信息采集装置，参见图2，本发明提供的基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统中的车载检测装置101包括有：测速模块1011、蜂鸣器1013、ZigBee模块1012、电源模块1014，其中，
测速模块1011，与ZigBee模块1012连接，通过传感器获取车速的模拟量信息，传感器包括霍尔元件；
蜂鸣器1013，与ZigBee模块1012连接，用于声音报警，起到提醒驾驶员的目的；
ZigBee模块1012，与车速信息采集装置102组建的ZigBee网络连接，用于将机动车的车速、标识号信息上传至车速信息采集装置102，同时，对上述蜂鸣器1013的运行进行控制，所述的ZigBee模块1012采用CC2430芯片；
电源模块1014，用于给上述各个模块供电。
本发明中，为了更好的将所述车速信息采集装置102获取的车速和标识号信息上传至远程中心服务器105，参见图3，本发明提供的基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统中的车速信息采集装置102包括有：液晶显示屏1025、信息存储单元1023、ZigBee模块1022、GPRS/3G模块1021、嵌入式处理器1026、电源模块1024，所述的嵌入式处理器基于ARM体系结构，其中，
液晶显示屏1025，与ARM处理器1026连接，用于显示人机操作界面和人机交互，搭建常用操作的界面，如：车速信息查询界面、超速车辆信息查询界面，同时，方便现场工作人员维护与操作；
信息存储单元1023，通过信息存储接口与ARM处理器1026连接，用于本地存储车速信息采集装置102接收到的车速和标识号信息，车速信息采集装置102通过已建立的ZigBee网络接收到车载检测装置101上传的车速和标识号信息后，有3种选择方式：上传至中心服务器，本地存储，本地存储和上传至中心服务器，本地存储方便现场施工人员的查询，上传至中心服务器方便控制中心查询，本发明采用本地存储和上传至中心服务器同步的方式；
ZigBee模块1022，通过ZigBee接口与ARM处理器1026连接，接收车载检测装置101上传的车速和标识号信息，所述的ZigBee模块采用CC2420芯片；
GPRS/3G模块1021，通过GPRS/3G接口与ARM处理器1026连接，使用GPRS/3G网络与中心服务器105连接，用于上传车速和标识号信息至中心服务器105，接收控制中心106发布的控制命令；所述的GPRS/3G模块1021包括有：华为的TC、EM、GTM系列，西门子的TC、MC系列；
嵌入式处理器1026，与上述的液晶显示屏1025、信息存储单元1023、ZigBee模块1022、GPRS/3G模块1021连接，同时对上述各模块的运行进行控制；
电源模块1024，用于给上述各个模块供电。
为了更进一步的实现本发明中提出的基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，参见图4、图5，图4中车载检测装置101软件实现过程为：硬件上电后，开始工作，通过测速单元1011获取车速的模拟量，ZigBee模块1012通过A/D转换得到车速信息，合并标识号信息，判断是否超出限速值，如果超出，进一步判断持续时间是否超过5S，满足两个条件，自动上传速度和标识号信息。反之，间隔时间达到10S，上传车速信息至控制中心105，当然，持续时间可以根据当地时间要求与硬件条件决定，并不仅限于10S。图5中信息采集装置102软件实现过程为：硬件上电后，开始工作，信息采集装置102的ZigBee模块1022接收到车载检测装置101上传的车速和标识号信息后，可以根据情况的不同，选择不同的信息存储方式，本发明采用双向信息存储方式，一方面将车速和标识号信息保存到本地存储单元1023中，另一方面将车速和标识号信息通过互联网或GPRS/3G网络上传至控制中心105。所述的标识号信息固定且具有唯一性，如：ZigBee模块对应的物理地址、车牌号、人为设定的固定标志，只要能体现唯一性即可。
为了对本发明提出的基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统有一个更深的整体把握，参见图6、图7，图6是本发明的整体结构示意图，信息采集装置102上电后，通过ZigBee模块1022自动建立ZigBee网络，当机动车进入ZigBee网络区时，车载检测装置101通过ZigBee模块1012自动加入网络，上传车速和标识号信息，信息采集装置102获取到车速和标识号信息后，通过GPRS/3G网络或互联网上传车速和标识号信息至中心服务器105，控制中心通过唯一的标识号可以查询超速车辆信息，方便控制中心106查询和提取车速信息。图7是本发明的实际框架示意图，将车载检测装置101放置在机动车内，车速信息采集装置102放置在事故易发路段或交叉口，车载检测装置101与车速信息采集装置102之间通过ZigBee网络连接，车速信息采集装置102与中心服务器105之间通过GPRS/3G网络或Internet网络连接。
需要说明的是：在不脱离本发明技术原理的前提下，可以做若干改进，这些改进也可以视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，其特征在于，包括：
至少一个车载检测装置，安装在机动车上，用于实时获取机动车的车速信息，并接收控制中心的控制命令；
至少一个车速信息采集装置，通过ZigBee网络分别与机动车上的车载检测装置连接，用于接收车载检测装置上传的车速、标识号信息，同时，将上述信息上传至中心服务器，其中，所述的ZigBee网络采用星型结构；
中心服务器分别与所述的车速信息采集装置和控制中心连接，用于存储车速信息采集装置上传的车速、标识号信息，便于控制中心的信息查询；
控制中心，与所述的中心服务器连接，用于查询与提取车辆的车速信息，所述的车速信息包括违规车辆的超速信息；
所述车速信息采集装置和中心服务器之间的数据传输采用有线和无线两种方式。
2.根据权利要求1所述的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，其特征在于，所述的有线方式采用光纤连接，所述的无线方式采用GPRS/3G网络连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，其特征在于，所述的车速信息采集装置布置在事故易发路段或交叉口。
4.根据权利要求3所述的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，其特征在于，所述的交叉口包括有：十字路口、丁字路口。
5.根据权利要求1所述的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，其特征在于，所述的车载检测装置包括有：测速模块、蜂鸣器、ZigBee模块、电源模块，其中，
测速模块，与ZigBee模块连接，用于获取车速的模拟量信息；
蜂鸣器，与ZigBee模块连接，用于声音报警，起到提醒驾驶员的目的；
ZigBee模块，与车速信息采集装置组建的ZigBee网络连接，用于将机动车的车速、标识号信息上传至车速信息采集装置，同时，对上述蜂鸣器的运行进行控制，所述的ZigBee模块采用CC2430芯片，标识号体现唯一性；
电源模块，用于给上述各个模块供电。
6.根据权利要求1所述的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，其特征在于，所述的车速信息采集装置包括有：液晶显示屏、信息存储单元、ZigBee模块、GPRS/3G模块、嵌入式处理器、电源模块，所述的嵌入式处理器基于ARM体系结构，其中，
液晶显示屏，与ARM处理器连接，用于显示人机操作界面和人机交互，方便现场工作人员维护与操作；
信息存储单元，通过信息存储接口与ARM处理器连接，用于本地存储车速信息采集装置接收到的车速和标识号信息；
ZigBee模块，通过ZigBee接口与ARM处理器连接，接收车载检测装置上传的车速和标识号信息，所述的ZigBee模块采用CC2420芯片；
GPRS/3G模块，通过GPRS/3G接口与ARM处理器连接，使用GPRS/3G网络与中心服务器连接，用于上传车速和标识号信息至中心服务器，接收控制中心的控制命令；
嵌入式处理器，与上述的液晶显示屏、信息存储单元、ZigBee模块、GPRS/3G模块连接，同时对上述各模块的运行进行控制；
电源模块，用于给上述各个模块供电。
7.根据权利要求6所述的一种基于GPRS/3G与ZigBee网络的车速信息采集系统，其特征在于，所述的信息存储单元包括有：SD卡、硬盘、U盘、光盘。
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