CN103593983A - 一种交通流量监测系统及方法 - Google Patents

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郑建颖
徐斌
毕威
王卿
陶雪慧
唐永圣
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Abstract

本发明提供一种交通流量监测系统及方法，所述系统包括数据采集装置及服务器，所述数据采集装置与服务器无线连接。所述数据采集装置，包括磁传感器及无线通信装置，所述磁传感器与无线通信装置连接。所述服务器，包括计算器、比较器及显示器，所述计算器与比较器连接，所述比较器与显示器连接。

Description

一种交通流量监测系统及方法
技术领域
本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种交通流量监测系统及方法。
背景技术
传统的交通流量采集系统通常采用有线方式，比如利用线圈进行交通流量数据采集系统，不仅需要复杂的布线，并且对道路交通存在重大影响，在交通道路建设初期需要规划，后期维护仍会对交通造成重要影响，导致成本较高，局限性较强。如果利用无线方式实现交通流量检测，不仅可以减少布线麻烦，还提高了系统操作安全性。采用无线通信方式，现场人员可在距离车辆较远的位置操作，进一步提高了操作人员的安全性，尤其是高速公路等车辆速度较快的情形，效果更加明显。
目前也存在一些基于阈值判断进行的交通流量测量方法，这种判断方法简单，计算复杂度较小。但也存在一定缺点：由于现场环境的影响，当长时间测量时，会受环境变化以及磁传感器自身的漂流现象影响，会使检测结果产生较高的出错率甚至系统紊乱。
鉴于上述原因，本发明提供一种交通流量监测系统及方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种交通流量监测系统，包括数据采集装置及服务器，所述数据采集装置与服务器无线连接，
所述数据采集装置，包括磁传感器及无线通信装置，所述磁传感器与无线通信装置连接，
所述服务器，包括计算器、比较器及显示器，所述计算器与比较器连接，所述比较器与显示器连接。
优选的，所述磁传感器安装于车道边缘。
优选的，所述无线通信装置包括接收端及发送端，所述接收端与磁传感器连接，所述发送端与服务器的比较器连接。
优选的，所述计算器内置定时装置。
本发明还提供一种交通流量监测的方法，包括以下步骤：
S1、无线通信装置获取磁传感器采集的地磁场信号数据，通过无线网络传送给服务器中的比较器；
S2、所述服务器中的计算器定时计算地磁场阈值并发送给比较器，比较器比较所述地磁场阈值及接收到的地磁场信号数据大小；
S3、比较器根据比较结果，判断是否有车辆通过，并向显示器输出数据。
优选的，在步骤S1中，所述无线通信装置按照Zigbee无线通信协议进行无线信号传输。
优选的，步骤S2中的地磁场阈值为：无车辆经过时指定时段内的地磁场均值加上常数值。
优选的，在步骤S3中，当比较器判断地磁场信号数据连续达到所述地磁场阈值的次数超过预设次数时，判断有车辆通过。
根据本发明提供的交通流量监测的系统及方法，由磁传感器在现场采集地磁场信号，并通过无线网络将地磁场信号数据传送到服务器，减少了布线的麻烦，节省了成本。在服务器中设置计算器，定时计算地磁场阈值并发送给比较器，由比较器对磁场阈值及地磁场信号数据大小进行比较，并根据比较结果判断是否有车辆通过。如此，保证了检测结果的高度准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的交通流量监测系统结构示意图；
图2是本发明较佳实施例提供的交通流量监测方法流程图；
图3a、图3b及图3c是本发明较佳实施例提供的仿真实验数据曲线图；
图4a及图4b是本发明较佳实施例提供的实际测试数据曲线图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是本发明较佳实施例提供的交通流量监测系统结构示意图。如图1所示，本发明较佳实施例提供的交通流量监测系统包括数据采集装置1及服务器2，所述数据采集装置1与服务器2无线连接。所述数据采集装置1，包括磁传感器11及无线通信装置12，所述磁传感器11与无线通信装置12连接。所述服务器2，包括计算器21、比较器22及显示器23，所述计算器21与比较器22连接，所述比较器22与显示器23连接。
本实施例中，所述无线通信装置包括接收端及发送端，所述接收端与磁传感器连接，所述发送端与服务器的比较器连接。所述接收端接收磁传感器采集的地磁场信号数据后，由发送端通过无线网络发送给服务器的比较器。
数据采集装置中的磁传感器采用HMC5883L芯片，其安装于车道边缘。由于车辆主要由铁材料构成，车辆通过时，原本均匀分布的地磁场将发生改变，根据地磁场信号的变化情况，可以获知是否有车辆通过。
此外，所述计算器内置定时装置，可根据需求设定时间由计算器自动周期性重新计算测试所需数据。
图2是本发明较佳实施例提供的交通流量监测方法流程图。如图2所示，本发明较佳实施例提供的交通流量监测方法包括步骤S1～S3。
步骤S1：无线通信装置获取磁传感器采集的地磁场信号数据，通过无线网络传送给服务器中的比较器。
具体而言，本发明所述的无线通信装置采用CC2530芯片，按照Zigbee无线通信协议进行无线信号传输，将地磁场信号数据实时地传递给比较器。
下面以实验数据说明磁传感器采集的磁场变化趋势。图3a、图3b及图3c是本发明较佳实施例提供的仿真实验数据曲线图，其中图3a是测试物品为手机时的磁场变化曲线，图3b是测试物品为数码摄像机时的磁场变化曲线，图3c是测试物品为铁盒时的磁场变化曲线。采样频率为7.7Hz，手机、数码摄像机及铁盒三种不同的带磁性物质的物品，分别沿传感器的横轴的正方向从磁传感器上方经过，磁传感器距离物品运动曲线的距离约12cm，每件物品均连续进行三次测试，传感器返回的数据如图3a、图3b及图3c所示，可见本系统对磁性物品具有强烈的反应。
图4a及图4b是本发明较佳实施例提供的实际测试数据曲线图，其中图4a是现场20分钟内的检测数据实时曲线，图4b是现场检测数据局部放大图。测试现场在两公交车站之间，测试时将磁传感器放置于车道边缘。测量磁传感器横轴检测数据，其中横轴的方向与车辆行驶方向平行，采样频率为7.7Hz。如图4a所示，在本次测试过程中，进行了一次磁传感器方向的调整，表现在检测数据前半段出现了一次数据的明显波动。实验过程中，有车经过的检测数据结果如图4b所示，由于此路段主要经过车辆为公交车，相比较于小汽车，公交车体积较大。可以发现，公交车经过时对地磁场的影响明显大于一般小汽车。
步骤S2：所述服务器中的计算器定时计算地磁场阈值并发送给比较器，比较器比较所述地磁场阈值及接收到的地磁场信号数据大小。
具体而言，比较器接收到无线通信装置发送的地磁场信号数据后，与计算器共享。于此，地磁场信号数据为x,y,z轴信号，由计算器将其进行矢量合成。计算器计算的地磁场阈值：无车辆经过时指定时段内的地磁场均值加上常数值。其中，所述常数值是为降低环境和磁传感器自身的毛刺对数据结果的影响而设置。
此外，在长时间测量的情况下，由于环境变化以及磁传感器自身的漂流现象影响，会使检测结果产生较高的出错率甚至系统紊乱。为解决该问题，本发明在计算器中设置定时装置，每隔固定时段，计算器将重新计算地磁场阈值。
步骤S3：比较器根据比较结果，判断是否有车辆通过，并向显示器输出数据。
当比较器判断地磁场信号数据连续达到所述地磁场阈值的次数超过预设次数时，判断有车辆通过。
举例而言，当服务器接收到数据采集装置实时发送的地磁场信号数据后，在当前没有车经过时，由计算器收集指定时段内（例如为：2.5秒）的地磁场信号数据（例如包含20个地磁场信号数据）。计算器计算所述20个地磁场信号数据的平均值作为地磁场均值，加上常数值（例如为：6毫高斯），结果即为地磁场阈值。
若计算器每隔半小时定时重新计算地磁场阈值，则每当定时装置重新触发，计算器取当前没有车经过时的最近2.5秒内的数据进行计算，并将新的地磁场阈值发送给比较器。
若比较器在接下来的某一时刻，发现地磁场信号数据有三次连续达到地磁场阈值，且预设次数为2，则比较器判断有车辆通过，向显示器输出数据。
综上所述，根据本发明较佳实施例提供的交通流量监测的系统及方法，由磁传感器在现场采集地磁场信号，并通过无线网络将地磁场信号数据传送到服务器，减少了布线的麻烦，也不会对道路交通造成影响。在服务器中设置计算器，定时计算地磁场阈值并发送给比较器，由比较器对磁场阈值及地磁场信号数据大小进行比较，并根据比较结果判断是否有车辆通过。在降低系统运算成本的同时，也有效避免了周边环境对检测结果的影响，从而保证了检测准确性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种交通流量监测系统，其特征在于，包括数据采集装置及服务器，所述数据采集装置与服务器无线连接，
所述数据采集装置，包括磁传感器及无线通信装置，所述磁传感器与无线通信装置连接，
所述服务器，包括计算器、比较器及显示器，所述计算器与比较器连接，所述比较器与显示器连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述磁传感器安装于车道边缘。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线通信装置包括接收端及发送端，所述接收端与磁传感器连接，所述发送端与服务器的比较器连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算器内置定时装置。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述系统进行交通流量监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、无线通信装置获取磁传感器采集的地磁场信号数据，通过无线网络传送给服务器中的比较器；
S2、所述服务器中的计算器定时计算地磁场阈值并发送给比较器，比较器比较所述地磁场阈值及接收到的地磁场信号数据大小；
S3、比较器根据比较结果，判断是否有车辆通过，并向显示器输出数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述无线通信装置按照Zigbee无线通信协议进行无线信号传输。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中的地磁场阈值为：无车辆经过时指定时段内的地磁场均值加上常数值。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，当比较器判断地磁场信号数据连续达到所述地磁场阈值的次数超过预设次数时，判断有车辆通过。
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