CN102682600A

CN102682600A - 一种交通信息检测系统

Info

Publication number: CN102682600A
Application number: CN2011100558194A
Authority: CN
Inventors: 韩跃; 杨美云; 李萌; 杨翠莲; 雷卫武; 余勇
Original assignee: BEIJING GUOHAO SENSOR TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE (GENERAL PARTNERSHIP)
Current assignee: BEIJING GUOHAO SENSOR TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE (GENERAL PARTNERSHIP)
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-09-19

Abstract

一种交通信息检测系统，其中的车辆检测器，和磁阻车辆检测器原理近似但性能更好，它是利用磁敏感材料——非晶丝的巨磁阻抗变化来检测车辆通过时其扰动地磁场的变化，位于车辆检测器上的智能处理接口板54(其中包括A/D转换器541、单片机542、RFID 543)的单片机542程序中有一动态门坎电压，用来滤除非晶丝探头532的周围环境对非晶丝探头532的不良影响。通过该车辆检测器和无线交通流动态参数采集、存贮、接收系统可以实现在无线通讯情况下，实时检测交通流(包括车辆的有无、车速、交通流量、道路占有率、车型等)，并可存储数据于内置存储器以及输出到外部设备，结合网络，达到指挥或改善交通的目的。本发明基于磁敏感材料制造的非晶丝探头532，其成本低、体积小、响应速度快、功耗低、灵敏度高。采用太阳能电池3供电解决了平时功耗问题，采用超级电容和充电电池52解决了阴雨天和风沙天的恶劣环境问题，采用“图钉”结构解决了车辆检测器的埋设与路面保护的矛盾，不怕车辆的碾压，该交通信息检测系统可用于远程监测交通状况、交通管理和交通统计，包括构成道路流量监测、车速监测、道口交通指挥和车辆泊位管理。

Description

一种交通信息检测系统

技术领域

本发明涉及智能交通领域，特别涉及一种低功耗、对路面破坏小、不受道路路面恶劣气象条件干扰的交通信息检测系统。结合高端软件和无线网络技术，该系统可用于远程监测交通状况、交通管理和交通统计，包括有助于构成道路流量监测、车速监测、道口交通指挥和车辆泊位管理系统。

背景技术：

交通信息检测系统，主要应用于远程监测交通状况、交通管理、交通统计，它由车辆检测器和交通流动态参数采集、存贮和处理系统组成。目前国内外在交通检测系统或交通信息采集系统中，大量应用了电磁传感技术、超声传感技术、雷达探测技术、视频检测技术、计算机技术、通信技术等高新科学技术。相应地，车辆检测器的主要采用的传感器类型有：环型感应线圈检测器(电感环)、超声波检测器、红外检测器、雷达检测器、视频检测器、磁阻检测器(美国2006年)等。

目前车辆检测器根据安装方式可以分为埋设式和悬挂式。从性价比和高可靠性上来考虑，使用最多的仍然是环形线圈式车辆检测器后接有线交通流动态参数采集、存贮和处理系统，而这种线圈检测器在使用时，存在以下几个问题：

1)施工比较困难，需要封路、破坏路面；

2)线圈容易损坏，后期维护量大；

3)为了尽量少的破坏路面，同一方向的线圈一般从同一个槽中引出，这样造成一个线圈损坏后，如果马上更换需要同时更换这一组线圈，工程量大，而且要再次封闭车道。目前常用的做法是等这一组所有的线圈全部损坏后再进行更换，这样线圈损坏后就影响了用户使用该检测器；

4)埋设线圈对马路的损坏较大，再更换线圈时不能在同一位置更换线圈，随着时间的推移马路破坏面积会越来越大。

随着智能交通网络的发展，车辆检测器的使用将越来越多，使用线圈检测器则需要不停的封路、施工、在封路、再施工，对路面破坏较大，在高速路上已被禁止使用。

近年来也有地方少量使用微波车辆检测器、视频车辆检测器或磁阻车辆检测器，有线或无线连接至交通流动态参数采集、存贮和处理系统。它们存在以下几个问题：

微波车辆检测器测速精度低，成本高，另外，停车不能检测，不能用于泊位检测。

视频检测器测速不精确，需要大量数据处理分析，不适应高速，不适应雾天、雨天、雪天和灯光干扰，对环境要求高。

磁阻车辆检测器是检测车辆通过时其扰动地磁场的变化，体积小，灵敏度较高、检测速度快，但目前其功耗较高，需要从国外进口，成本也较高。

发明内容

本发明的目的，是设计一种交通信息检测系统，其中的车辆检测器和磁阻式车辆检测器原理近似但性能更好，它是利用磁敏感材料--非晶丝的巨磁阻抗变化来检测车辆通过时其扰动地磁场的变化，通过该车辆检测器和无线交通流动态参数采集、存贮、接收系统可以实现在无线通讯情况下，实时检测交通流(包括车辆的有无、车速、交通流量、道路占有率、车型等)，并可存储数据于内置存储器以及输出到外部设备，结合网络，达到指挥或改善交通的目的。该系统克服了现有车辆检测器的不足，使其中的车辆检测器拥有拆装更换方便、成本低、体积小、灵敏度较高、检测速度快、功耗低、成本较低、抗恶劣环境的优点。

本发明与现有技术相比，具有以下显著特点和积极效果：

本发明基于非晶丝材料制造的微磁探头，其成本低、体积小、响应速度快、功耗低、灵敏度高。

采用无线通讯系统，方便数据传输，减少了引线对路面的破坏。

采用太阳能电池供电解决了部分电路功耗问题，而对于阴雨天和风沙天的恶劣环境问题，采用充电电池或超级电容解决。

以固定频率发射数据，交通流动态参数采集存贮处理系统定时接收车辆检测器发射的数据，使交通流动态参数采集存贮处理系统通讯同步，两系统在接收发射模式与待命模式之间转换，从而实现了两系统通讯的低功耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的车辆检测器结构示意图。

图2是本发明的车辆检测器电路示意图。

图3是本发明的交通流动态参数采集、存贮、处理系统电路示意图。

具体实施方式

如附图一、图二、图三所示，本发明的系统构成是：一种交通信息检测系统，它由车辆检测器、交通流动态参数采集、存贮、处理系统两部分组成，其特征在于：所述车辆检测器由太阳能电池板3、保护透光板2、金属保护垫片1、金属保护底盘4、电源分配控制器51、超级电容或充电电池52、磁控开关(干簧管、金属片和磁铁组成)8、传感器电路板53(其中包括振荡器531、非晶丝探头532、放大器533)、智能处理接口板54(其中包括A/D转换器541、单片机542、RFID 543)、陶瓷天线55、防水封装盒6、密封橡胶圈和封装盖7组成；所述交通流动态参数采集、存贮、处理系统由比车辆检测器所采用的太阳能电池板3大几倍的太阳能电池板9、电源分配控制器10、充电电池11、天线12、RFID 131、单片机132、继电器控制器接口133、RS232口134、USB口135、485口136、无线通信模块14、防雨封装盒13和天线15组成；通过该车辆检测器和无线交通流动态参数采集、存贮、接收系统可以实现在无线通讯情况下，实时检测交通流(包括车辆的有无、车速、交通流量、道路占有率、车型等)，并可存储数据于内置存储器以及输出到外部设备，结合网络，达到指挥或改善交通的目的；

本发明的非晶丝探头532是采用Co-Fe-M-Si-B非晶丝材料，其响应速度小于10纳秒，灵敏度高(满量程输出1000mV左右)、体积小(5毫米长，30微米-100微米粗、耐腐蚀、抗冲击能力强。非晶丝探头532检测车辆通过时其扰动地磁场的变化；振荡器531用来激励非晶丝，加快其响应速度，放大器533用于放大非晶丝探头532的信号并送入A/D转换器541变为数字信号进入单片机542，单片机542对采集的信息进行处理，通过RFID543和陶瓷天线55，单片机542发送数据到交通流动态参数采集存贮处理系统的数据接收天线12；所述车辆检测器安装在单向车道或停车位的中央地下，它采用“图钉”结构，为了解决传感器的埋设与路面保护的矛盾，采用了铝合金或不锈钢构成的金属保护垫片1和金属保护底盘4；金属保护垫片1和金属保护底盘4可根据使用情况做成底部为方形、圆形、扁圆形等形状，且圆滑过渡到顶部，从而可防止车轮对太阳能电池板3和检测器电路与电源部分5的碾压；采用太阳能电池板3供电解决了功耗问题，所述超级电容或充电电池52解决了阴雨天和风沙天的恶劣环境问题。所述智能处理接口板54(其中包括A/D转换器541、单片机542、RFID 543)中的单片机542程序中有一动态门坎电压，当环境磁场发生缓慢改变时，单片机542会计算出与背景磁场对应的动态门坎电压，用来滤除非晶丝探头532的周围环境对非晶丝探头532的不良影响；

所述“图钉”结构的立柱为防水封装盒6，封装盒6内安装有电源分配控制器51、超级电容或充电电池52、振荡器531、非晶丝探头532、放大器533、A/D转换器541、单片机542、RFID543、陶瓷天线55和磁控开关8，其中陶瓷天线55和RFID543紧贴在“图钉”圆盖的下面，封装盒6的顶端；所述磁控开关8作为电源开关安装在封装盒6的底部，与电源控制器串联，当封装盒底部有磁铁时，干簧管处于长开状态，当磁铁移开后，干簧管处于长闭状态；

所述的车辆检测器和交通流动态参数采集、存贮、处理系统采用脉冲供电形式，以降低单片机132和542、A/D转换器541和无线发送电路543和14的功耗，由于A/D转换器541与无线发送接受543和14电路的工作时间不到整个工作时间的1/5，所以在空闲的时候利用电源控制器51和10关掉这部分的电源可以大大降低整个系统的功耗。

所述交通流动态参数采集、存贮、处理系统数据存贮接收系统的封装盒13安装高度距地面5-10米，安装在车辆检测器所在车道的斜侧道路旁的立柱上，其天线12的安装位置位于车辆检测器的安装位置的前方，并且相对于车辆检测器的安装位置与其前方单向道路构成的方向成45度角；所述交通流动态参数采集存贮处理系统中的单片机可通过无线通信模块14输入设置系统初始参数数据，也可以通过无线通讯模块14发送数据信息给智能接口处理板中的单片机542或系统外的无线网络。

通过非晶丝探头532，将磁场信号转换为交流电信号，再由电路进行计算处理。单片机542采集磁场信号，经软件识别，进行环境地磁分析和车辆扰动地磁检测。单片机542通过无线通信方式与交通流动态参数采集存贮处理系统中的单片机132进行通信，交通流动态参数采集、存贮、处理系统能实时处理车辆的通过数量、车速等；这些信息可通过无线宽带网络上传到交通管理控制电脑中，可用于远程监测交通状况、交通管理和交通统计，包括构成道路流量监测、车速监测、道口交通指挥和车辆泊位管理。

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，不应被视为对本发明范围的限制，而且本发明所主张的权利要求范围并不局限于此，凡熟悉此领域技艺的人士，依照本发明所披露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种交通信息检测系统，它由车辆检测器、交通流动态参数采集、存贮、处理系统组成，其特征在于：所述车辆检测器由太阳能电池板3、保护透光板2、金属保护垫片1、金属保护底盘4、电源分配控制器51、超级电容或充电电池52、磁控开关(干簧管、金属片和磁铁组成)8、传感器电路板53(其中包括振荡器531、非晶丝探头532、放大器533)、智能处理接口板54(其中包括A/D转换器541、单片机542、RFID 543)、陶瓷天线55、防水封装盒6、密封橡胶圈和封装盖7组成；所述交通流动态参数采集、存贮、处理系统由比车辆检测器所采用的太阳能电池板3大几倍的太阳能电池板9、电源分配控制器10、充电电池11、天线12、RFID 131、单片机132、继电器控制器接口133、RS232口134、USB口135、485口136、无线通信模块14、防雨封装盒13和天线15共13部分组成；通过该车辆检测器和无线交通流动态参数采集、存贮、接收系统可以实现在无线通讯情况下，实时检测交通流(包括车辆的有无、车速、交通流量、道路占有率、车型等)，并可存储数据于内置存储器以及输出到外部设备，结合网络，达到指挥或改善交通的目的；

2.权利要求1所述的交通信息检测系统，其特征在于：所述车辆检测器由太阳能电池板3、金属保护底盘4、电路和电源部分5、防水封装盒6、密封盖7、磁控开关8组成；所述车辆检测器安装在单向车道或停车位的中央地下，它采用“图钉”结构，为了解决传感器的埋设与路面保护的矛盾，采用了铝合金或不锈钢构成的金属保护垫片1和金属保护底盘4；金属保护垫片1和金属保护底盘4可根据使用情况做成底部为方形、圆形、扁圆形等形状，且圆滑过渡到顶部，从而可防止车轮对太阳能电池板3和检测器电路与电源部分5的碾压；所述“图钉”结构的立柱为防水封装盒6，封装盒6内安装有电源分配控制器51、超级电容或充电电池52、振荡器531、非晶丝探头532、放大器533、A/D转换器541、单片机542、RFID543、陶瓷天线55和磁控开关8，其中陶瓷天线55和RFID543紧贴在“图钉”圆盖的下面，封装盒6的顶端；采用太阳能电池板3供电解决了车辆检测器平时的功耗问题，所述超级电容或充电电池52解决了阴雨天和风沙天的恶劣环境问题。所述磁控开关8作为电源开关安装在封装盒6的底部，与电源控制器串联，当封装盒底部有磁铁时，干簧管处于长开状态，当磁铁移开后，干簧管处于长闭状态；本发明的非晶丝探头532是采用Co-Fe-M-Si-B非晶丝材料，其响应速度小于10纳秒，灵敏度高(满量程输出1000mV左右)、体积小(5毫米长，30微米-100微米粗、耐腐蚀、抗冲击能力强。非晶丝探头532检测车辆通过时其扰动地磁场的变化；振荡器531用来激励非晶丝，加快其响应速度，放大器533用于放大非晶丝探头532的信号并送入A/D转换器541变为数字信号进入单片机542，单片机542对采集的信息进行处理，通过RFID543和陶瓷天线55，单片机542发送数据到交通流动态参数采集存贮处理系统的数据接收天线12；

3.权利要求1所述的交通信息检测系统，其特征在于：所述智能处理接口板54(其中包括A/D转换器541、单片机542、RFID543)中的单片机542程序中有一动态门坎电压，当环境磁场发生缓慢改变时，单片机542会计算出与背景磁场对应的动态门坎电压，用来滤除非晶丝微磁探头532周围环境对传感器的电路和电源5的不良影响；

4.权利要求1所述的交通信息检测系统，其特征在于：所述交通流动态参数采集、存贮、处理系统的封装盒13安装高度距地面5-10米，安装在车辆检测器所在车道的斜侧道路旁的立柱上，其天线12的安装位置位于车辆检测器的安装位置的前方，并且相对于车辆检测器的安装位置与其前方单向道路构成的方向成45度角；所述交通流动态参数采集、存贮、处理系统中的单片机可通过无线通信模块14输入设置系统初始参数数据，也可以通过无线通讯模块14发送数据信息给智能接口处理板中的单片机542或系统外的无线网络。通过非晶丝探头532，将磁场信号转换为交流电信号，再由电路进行计算处理，单片机542采集磁场信号，经软件识别，进行环境地磁分析和车辆扰动地磁检测。单片机542通过无线通信方式与交通流动态参数采集、存贮、处理系统中的单片机132进行通信，交通流动态参数采集、存贮、处理系统能实时处理车辆的通过数量、车速等；这些信息可通过无线宽带网络上传到交通管理控制电脑中，可用于远程监测交通状况、交通管理和交通统计，包括构成道路流量监测、车速监测、道口交通指挥和车辆泊位管理。

5.权利要求1所述的交通信息检测系统，其特征在于：所述的车辆检测器和交通流动态参数采集、存贮、处理系统采用脉冲供电形式，以降低单片机132和542、A/D转换器541和无线发送电路543和14的功耗，由于A/D转换器541与无线发送接受543和14电路的工作时间不到整个工作时间的1/5，所以在空闲的时候利用电源控制器51和10关掉这部分的电源可以大大降低整个系统的功耗。