CN102765408B - 一种检测轮式物体通过的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种检测轮式物体通过的方法及装置。本方法通过传感器采集轮式物体通过时的信号，当所述轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，并将所述高低电平信号传送到单处理器；所述单处理器根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，并根据检测区域的距离和所述车轮通过检测区域的时间来计算所述轮式物体的移动速度、方向和计数，并可以通过算法实现通过物体的类型进行判断。该方法能够实现在无人有源的情况下，对轮式物体通过情况进行检测，且实现方案灵活方便，可维护性和可扩展性强，可广泛应用于各种轮式物体通过检测的场景下。

Description

一种检测轮式物体通过的方法及装置

技术领域

本发明涉及交通流量监测技术领域，尤其涉及一种检测轮式物体通过的方法及装置。

背景技术

目前，在交通流量监测、轮式物体流量检测等领域中，例如在统计各种道路上运行的汽车流量，或轨道上运行的机车流量，或其他采用轮式运动方式的场景下，常规的检测方法一般是由人工或射频卡（RFID）实现，检测准确率不高，往往无法实际应用。

例如在火车编组出入站的场景下，这种方式若由人工进行，那么人工计数出现错误率高，现场操作危险性也高。而且射频卡RFID技术所需要的硬件设备结构通常比较复杂，对传感器的选取也有严格的限制，整体成本也较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测轮式物体通过的方法及装置，能够实现在无人有源的情况下，对轮式物体通过情况进行检测，且实现方案灵活方便，可维护性和可扩展性强，可广泛应用于各种轮式物体通过检测的场景下。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种检测轮式物体通过的方法，所述方法包括：

通过传感器采集轮式物体通过时的信号，当所述轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，并将所述高低电平信号传送到单处理器；

所述单处理器根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，并根据检测区域的距离和所述车轮通过检测区域的时间来计算所述轮式物体的移动速度。

所述当所述轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，具体包括：

当所述轮式物体的车轮进入所述传感器的检测区域时，所述传感器产生负脉冲，并输出低电平；当所述轮式物体的车轮离开所述传感器的检测区域时，所述传感器信号置于高位，并输出高电平。

所述单处理器根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，具体包括：

所述单处理器中的计数器在收到所述传感器传来的下降延信号后，进行所述计数器的计数准备操作，具体包括清空中断标志位，以及清空该计数器内的高低计数位；

并在收到所述传感器传来的上升沿信号后，进行所述计数器的开关操作；

通过所述计数器的开与关，得到所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间。

所述方法还包括：若所述轮式物体为列车，则根据所述轮式物体的移动速度对照列车标准车辆种类列表，进一步判定所述列车通过的方向、类型，并记录该方向上通过列车的总数量。

一种检测轮式物体通过的装置，所述装置包括传感器和单处理器，其中：

所述传感器通过光耦连接到所述单处理器的中断接口，当轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，并将所述高低电平信号传送到所述单处理器；

所述单处理器，用于根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，并根据检测区域的距离和所述车轮通过检测区域的时间来计算所述轮式物体的移动速度。

所述装置还包括：用来显示工作状态或者标示特殊状态的LED指示灯，该LED指示灯与所述单处理器的输出端相连；

用来读取检测结果的上位机，该上位机通过串口与所述单处理器相连。

所述单处理器为单片机，并根据实际交通状况选用不同型号的单片机。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本方法通过传感器采集轮式物体通过时的信号，当所述轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，并将所述高低电平信号传送到单处理器；所述单处理器根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，并根据检测区域的距离和所述车轮通过检测区域的时间来计算所述轮式物体的移动速度。该方法能够实现在无人有源的情况下，对轮式物体通过情况进行检测，且实现方案灵活方便，可维护性和可扩展性强，可广泛应用于各种轮式物体通过检测的场景下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所述检测轮式物体通过方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供检测轮式物体通过的装置结构示意图；

图3为本发明实施例所举出实例的整体示意图；

图4为本发明实施例所举实例中传感器的信号时序图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例通过一组传感器采集轮式物体通过时的信号，传送给单处理器，由单处理器对信号进行处理，实现对轮式物体通过的速度、方向、计数、停车等监测，并可返回统计数据为报表，从而实现无人有源情况下，对轮式物体的检测，这里的轮式物体适用于各种道路上运行的汽车，或轨道上运行的列车，以及其他采用轮式运动方式的场景；同时本发明实施例可根据客户现场需求的不同对算法加以优化和调整，并根据现场环境的不同选择多种类型的传感器设备，对于一般已知结构物体的通过检测都可适用。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所述检测轮式物体通过的方法流程示意图，所述方法包括：

步骤11：通过传感器采集轮式物体通过时的信号。

具体来说，在步骤中通过传感器来采集轮式物体通过时的信号，当轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器就输出相应的高低电平信号，并将所述高低电平信号传送到单处理器。

在具体实现过程中，传感器输出相应的高低电平信号的具体过程为：

当轮式物体的车轮进入所述传感器的检测区域时，所述传感器产生负脉冲，并输出低电平；当所述轮式物体的车轮离开所述传感器的检测区域时，所述传感器信号置于高位，并输出高电平。

上述轮式物体可以是各种道路上运行的汽车，或是轨道上运行的列车。

步骤12：单处理器根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间。

在该步骤中，具体检测过程为：

所述单处理器中的计数器在收到所述传感器传来的下降延信号后，进行所述计数器的计数准备操作，具体包括清空中断标志位，以及清空该计数器内的高低计数位；

并在收到所述传感器传来的上升沿信号后，进行所述计数器的开关操作；

通过所述计数器的开与关，得到所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间。

另外，具体实现中，还可以对单处理器中的计数器使用方法进行特殊的约定。举例来说，单处理器例如单片机中TMOD寄存器的构成如下：

其中，C/T是选择计数器还是定时器模式。

C/T=0：定时器；

C/T=1：计数器模式，被计数脉冲送入TLx和THx。当TLx溢出时向THx进位；当THx溢出时，将TFx置1，向单片机申请计数器/定时器x溢出中断，（x=0or1）。

M1、M0为计数器/定时器位宽选择。本发明选择16位全部参加计数的模式1（M1=0;M0=1）。这种技术模式位宽最大，如果选择11.0592MHz的晶振，计一次溢出可以计到71.111ms。

GATE是控制外部输入脉冲对计数器/定时器的标志位，当GATE标志为1时，当且仅当INTx=1且软件使TRx置1，才能启动计数器/定时器；本实施例利用这个特性对两个传感器收到信号的时间间隔进行计数，测量时延。

在本发明实施例中，TMOD寄存器设为0x99，即启用门控的模式1定时器，为提高计算精度，本发明实施例在计算时间的算式中，将THx和TLx的值也代入计算，并使用float型变量，使计算精度达到15us级。

步骤13：根据检测区域的距离和所述车轮通过检测区域的时间来计算所述轮式物体的移动速度。

具体来说，就是根据车轮通过检测区域的时间，以及检测区域的距离，利用速度计算公式得出轮式物体的移动速度。

另外，若所述轮式物体为列车，则根据所述轮式物体的移动速度对照列车标准车辆种类列表，进一步判定所述列车通过的方向、类型，并记录该方向上通过列车的总数量。

在上述方法实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种检测轮式物体通过的装置，如图2所示为本实施例所提供检测轮式物体通过的装置结构示意图，所述装置主要包括传感器和单处理器，其中：

所述传感器通过光耦连接到所述单处理器的中断接口，当轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，并将所述高低电平信号传送到所述单处理器；

所述单处理器，用于根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，并根据检测区域的距离和所述车轮通过检测区域的时间来计算所述轮式物体的移动速度。

另外，所述装置还可包括：

用来显示工作状态或者标示特殊状态的LED指示灯，该LED指示灯与所述单处理器的输出端相连，例如可以用来显示通过物体的速度、方向、数量等信息。

用来读取检测结果的上位机，该上位机通过串口与所述单处理器相连。在实际应用中，所有算法均可由单处理器在下位机实现，上位机负责用户界面访问，适当分析下位机上报的结果，例如通过RS232/422/485串口通信，连接上位机，上报通过物体速度、方向、数量等信息。

另外，图2中的单处理器可以为单片机，并根据实际交通状况选用不同型号的单片机，同时对于单片机的其他使用方式，还可以按照实际场景需要，提供丰富的接口和外设。

下面以具体的实例来对本发明所述方法进行详细说明，以两轴转向架列车为例，如图3所示为本发明实施例所举出实例的整体示意图：列车由左向右行驶，①、②、③、④4个轮子分别通过传感器a和b；传感器a、b之间距离为L，为检测区域，且两传感器分别与单片机控制板电连接；列车单一转向架两轮之间距离为轴距（D），列车两转向架之间距离为定距（C）。

具体实现过程中，在铁轨上的磁钢有效触发面积内，当列车的金属车轮压上磁钢时，传感器产生负脉冲；当金属车轮离开检测区域后，传感器信号置高，无金属车轮通过时，传感器默认输出为高电平。

单片机提供了两个计数器，这里两个计数器称为计数器1和计数器2，且规定：

计数器1用来计算同一个轮子轧过不同两个磁钢的时间；计数器2用来计算同一个磁钢经过两个不同轮子的时间；

计数器开关原则为：磁钢下降沿到达时，进行计数器准备；磁钢上升沿到达时，进行开关计数器的操作。

如图4所示为本发明实施例所举实例中传感器的信号时序图，其中：a1-b1表示第一个车轮①压过传感器组产生的脉冲；a2-b2为第二个车轮②压过传感器组产生的脉冲；a3-b3表示第三个车轮③压过传感器组产生的脉冲。

通过分析两轴转向架与三轴转向架之间的结构尺寸差异，在本实施例中通过前三个轮子即可计算出该车辆的种类，进而得出车辆移动速度。如上传感器信号时序图4，可以得出：

V1=L/Time_a_1;

V2=L/Time_a_2;

V3=L/Time_a_3;

V4=L/Time_a_4;

（L为检测区域的距离）

上述，V1表示第一个轮子通过检测区域的速度，V2、V3、V4分别表示第二、三、四个轮子通过检测区域的速度。

并根据上述计算出的移动速度结果，进一步判断：

如果，2<(int)((Time_b_2+Time_a_2)/(Time_b_1+Time_a_1))

则，可得出通过传感器的是两轴转向架列车。

如果检测为列车，则可以通过计算定距（C）和轴距（D），进一步判断通过火车的类型，具体计算过程为：

轴距：D=V1*(Time_a_1+Time_b_1);

定距：C=V1*(Time_a_1+Time_b_1)+V2*(Time_a_2+Time_b_2)。

另外，若判断为3轴转向架机车，则定距（C）和轴距（D）的计算过程为：

轴距：D=V1*(Time_a_1+Time_b_1)+V2*(Time_a_2+Time_b_2)

定距：C=V1*(Time_a_1+Time_b_1)+V2*(Time_a_2+Time_b_2)+V3*(Time_a_3+Time_b_3)。

然后根据上述计算出D和C的值，对照列车标准车辆种类列表，就可以进一步判定列车通过的方向、类型，同时可以记录该方向通过列车总数量。

对于一般轮式物体通过，只要知道其结构特性，即可灵活修改算法，以适应该场合的应用。

综上所述，本发明实施例能够实现在无人有源的情况下，对轮式物体通过情况进行检测，且实现方案灵活方便，可维护性和可扩展性强，可广泛应用于各种轮式物体通过检测的场景下。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种检测轮式物体通过的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过传感器采集轮式物体通过时的信号，当所述轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，并将所述高低电平信号传送到单处理器；

所述单处理器根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，并根据检测区域的距离和所述车轮通过检测区域的时间来计算所述轮式物体的移动速度；

其中，当所述轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，具体包括：

当所述轮式物体的车轮进入所述传感器的检测区域时，所述传感器产生负脉冲，并输出低电平；当所述轮式物体的车轮离开所述传感器的检测区域时，所述传感器信号置于高位，并输出高电平；

所述单处理器根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，具体包括：

所述单处理器中的计数器在收到所述传感器传来的下降延信号后，进行所述计数器的计数准备操作，具体包括清空中断标志位，以及清空该计数器内的高低计数位；

并在收到所述传感器传来的上升沿信号后，进行所述计数器的开关操作；

通过所述计数器的开与关，得到所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间。

2.如权利要求1所述的检测轮式物体通过的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述轮式物体为列车，则根据所述轮式物体的移动速度对照列车标准车辆种类列表，进一步判定所述列车通过的方向、类型，并记录该方向上通过列车的总数量。

3.一种检测轮式物体通过的装置，其特征在于，所述装置包括传感器和单处理器，其中：

所述传感器通过光耦连接到所述单处理器的中断接口，当轮式物体的车轮通过所述传感器的检测区域时，所述传感器输出相应的高低电平信号，并将所述高低电平信号传送到所述单处理器；其中，所述传感器输出相应的高低电平信号具体包括：当所述轮式物体的车轮进入所述传感器的检测区域时，所述传感器产生负脉冲，并输出低电平；当所述轮式物体的车轮离开所述传感器的检测区域时，所述传感器信号置于高位，并输出高电平；

所述单处理器，用于根据所收到的高低电平信号，计算所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间，并根据检测区域的距离和所述车轮通过检测区域的时间来计算所述轮式物体的移动速度；

进一步的，所述单处理器中的计数器在收到所述传感器传来的下降延信号后，进行所述计数器的计数准备操作，具体包括清空中断标志位，以及清空该计数器内的高低计数位；并在收到所述传感器传来的上升沿信号后，进行所述计数器的开关操作；通过所述计数器的开与关，得到所述轮式物体的车轮通过所述检测区域的时间。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

用来显示工作状态或者标示特殊状态的LED指示灯，该LED指示灯与所述单处理器的输出端相连；

用来读取检测结果的上位机，该上位机通过串口与所述单处理器相连。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述单处理器为单片机，并根据实际交通状况选用不同型号的单片机。