CN104183140A - 一种地磁车辆检测器在线运行状态监测装置与方法 - Google Patents

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房卫东
赵建龙
程莉莉
熊勇
单联海
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Abstract

本发明涉及一种地磁车辆检测器在线运行状态监测装置，包括中心处理模块、信息感知模块和数据发送模块，所述信息感知模块通过空中接口采集被监测地磁车辆检测器的无线通信信息；所述中心处理模块实现对地磁车辆检测器空口信息的进行状态分析，并结合判决机制判定当前的运行状态是否良好；所述数据发送模块将分析结果发送至中心管理数据库。本发明还涉及上述装置的使用方法，包括：空口信息监测、协议信息监测和逻辑状态判决。本发明提高了监测的准确性，并且具备扩展的灵活性。

Description

一种地磁车辆检测器在线运行状态监测装置与方法
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，特别是涉及一种地磁车辆检测器在线运行状态监测装置与方法。
背景技术
随着经济的发展和技术的完善，世界各地的汽车数量出现了爆发式的增长，但人们不仅没有享受到其增长带来的便利，反倒迎来了道路拥堵、事故频发等引起的车速缓慢的问题，在路上白白耽误了不少宝贵的时间。在欧洲，据估算40％的人口每天在路上花费超过1小时的时间。尽管欧盟各国花费大量的经费用于治堵，但却始终得不到理想的效果。而在我国，据中汽协数据统计，2013年国内乘用车销量为1792.89万辆，相比2012年增长了15.71％。汽车快速的增长势头、高保有量已迫使国内不少中大型城市，比如北京、上海、广州、杭州相继出台了不同形式的限制车辆上牌上路的措施，但效果不尽人意。放眼全球，在保持现有道路硬件设施不变的情况下，如何提高道路使用率，缓解交通压力，减少堵车时间，是摆在城市交通规划者眼前最迫切也是最棘手的问题。
在这种情况下，一种融合了传感、控制、信息、通讯、管理等技术的交通系统——智能交通系统(Intelligent Transportation System)应运而生。该系统集成了信息采集技术、通信技术、传感技术、计算机处理技术以及自动控制技术等先进技术，对人、车、路统一进行协调，能够有效地缓解交通阻塞和减少交通事故，提高交通运输效率，从而建立起一套在区域内发挥作用的实时、准确、高效的交通管理系统。
在智能交通系统中，最前端部分当属于车辆检测系统。所有的判断、分析依据都来源于检测系统上报的数据，包括车流量和路况信息等内容。由此可见，检测系统在智能交通系统中有着十分重要的地位。而检测系统的核心也是最重要的硬件组成便是车辆检测器。
近年来，随着材料技术，传感器技术以及微电子技术的不断发展，越来越多的检测技术被应用于车辆检测器中。其中包括环形线圈车检器、地磁车检器、微波车检器，红外车检器、超声波车检器、视频车检器等。由于在维护、体积、性能上拥有优势，地磁车检器逐步成为了市场上重点研究和关注的产品。
地磁车辆检测技术的基本原理：地磁场可分为稳定磁场和变化磁场两部分。其中，稳定磁场属于静磁场，在一定范围内保持能量稳定，它是构成地磁场的主要部分，约占地磁总大小的99％以上，因此可将未出现扰动的地磁场作为背景磁场。当铁磁性物体进入背景磁场时，就会产生一系列的磁场扰动现象。通过对该扰动建模分析，就能获得一系列的特征数据。对于车辆来说，其本身就是大型的铁磁物体，势必也会对微小的地磁场产生巨大扰动，因此只要对该扰动建模分析，提取扰动的特征数据，就是获取到有用的道路交通信息了。
随着地磁车辆检测器的规模部署应用后，其长期在线运行状态的监测也尤其重要，这是因为：
1、由于无线地磁车辆检测器均采用ISM频段，超高频(300MHz～3GHz)频段的无线传输非常容易受环境影响，尤其是当车辆停在地磁车辆检测器上方时，车辆底盘对信号传输影响更大，恶劣的环境非常容易造成传输信息的错误。
2、复杂的电磁环境，由于地磁车辆检测器使用过程中，路面运动车辆产生的随机电磁干扰，路边照明等大功率电器设备的电磁干扰，会在一定程度上对地磁车辆检测器正确的运行状态产生不利的影响，进而造成其采集信息的偏差，影响后续数据的应用。
3、地磁车辆检测器的可靠性与准确性，当地磁车辆检测器长期使用后，组成其的电子元器件的抗老化性、电池放电特性等，将直接影响地磁车辆检测器的可靠性与准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种地磁车辆检测器在线运行状态监测装置与方法，提高地磁车辆检测器的可靠性与准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种地磁车辆检测器在线运行状态监测装置，包括中心处理模块、信息感知模块和数据发送模块，所述信息感知模块通过空中接口采集被监测地磁车辆检测器的无线通信信息；所述中心处理模块实现对地磁车辆检测器空口信息的进行状态分析，并结合判决机制判定当前的运行状态是否良好；所述数据发送模块将分析结果发送至中心管理数据库。
所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置还包括管理配置模块，所述管理配置模块用于进行参数配置。
所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置还包括定位模块，所述定位模块用于提供经纬度的地理信息与时钟源。
所述信息感知模块包括模式选择单元和多个射频单元，所述模式选择单元用于选择合适的射频单元，所述射频单元用于在不同无线频点下完成被监测地磁车辆检测器的无线通信信息采集。
所述数据发送模块包括协议处理单元和射频单元，所述协议处理单元用于对分析结果的数据封装，所述射频单元用于将封装后的分析结果发送至中心管理数据库。
本发明所要解决的技术问题是还提供一种使用上述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置的方法，包括：空口信息监测：获取当前各个地磁车辆检测器发送信息的物理信息，若第一时间段内未收到某个地磁车辆检测器的信号或收到的物理信息低于门限值，则向中心管理数据库提供该地磁车辆检测器状态预警。其中，第一时间段可以为3分钟。
上述方法还包括：协议信息监测：对通信协议及数据包格式进行必要解析，检测当前地磁车辆检测器运行状态，若长时间对某地磁车辆检测器数据包解析获得其低电压报警信息，则向中心管理数据库提供地磁车辆检测器状态预警。此处长时间可以为10分钟。
上述方法还包括：对部署区域地磁车辆检测器的逻辑状态进行判决，若某个地磁车辆检测器在第二时间段内状态未变化，而周围地磁车辆检测器周期性正常变化，则向中心管理数据库提供地磁车辆检测器状态预警；若某个区域逻辑判决失效，则向中心管理数据库提供地磁车辆检测器状态预警。其中，第二时间段可以为5分钟。
所述数据发送模块通过不同信息传输通道直接汇聚至中心管理数据库。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用探针式状态信息监测方法，以及独立的信息上传通道实现对被监测系统的“零影响”，从而提高了监测的准确性。同时本发明适合于多种路况(城市快速路、高速公路等)下通过地磁车辆检测器获取智能交通前端信息(车速、车流量、道路占有率等)采集的场景，GPS同步与授时可灵活部署、时间/空间信息精确。本发明还适合于多种不同无线频点(433MHz、866Mhz、925MHz或2.4GHz)下地磁车辆检测器运行状态的监测，配置灵活，可反复使用。
附图说明
图1是本发明的内部结构示意图；
图2是本发明的应用示意图；
图3是实施例中参数配置流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种地磁车辆检测器在线运行状态监测装置，如图1所示，包括中心处理模块、信息感知模块和数据发送模块，所述信息感知模块通过空中接口采集被监测地磁车辆检测器的无线通信信息；所述中心处理模块实现对地磁车辆检测器空口信息的进行状态分析，并结合判决机制判定当前的运行状态是否良好；所述数据发送模块将分析结果发送至中心管理数据库。
所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置还包括管理配置模块，所述管理配置模块用于进行参数配置。
所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置还包括定位模块，所述定位模块用于提供经纬度的地理信息与时钟源。定位模块可以选用GPS定位模块，也可选用北斗定位模块。
所述信息感知模块包括模式选择单元和多个射频单元，所述模式选择单元用于选择合适的射频单元，所述射频单元用于在不同无线频点下(433MHz、866Mhz、925MHz或2.4GHz)完成被监测地磁车辆检测器的无线通信信息采集。
所述数据发送模块包括协议处理单元和射频单元，所述协议处理单元用于对分析结果的数据封装，所述射频单元用于将封装后的分析结果发送至中心管理数据库。其中，该射频单元还可以接收中心管理数据库下达的指令。
图2给出了本地磁车辆检测器在线运行状态监测装置的应用示意图，其工作原理是依据不同地磁线圈的汇聚模式，从空口监测其运行状态。通过获取的监测信息，生成状态监测结果，通过不同的信息传输通道(GPRS/CDMA1x/3G/LTE)上传并汇聚交通信息中心的中心平台中。
上述装置将通过如下方式解决对地磁车辆检测器在线运行状态监测，并完成相关监测信息的上传。
1、基于“探针式(PROBER)”地磁车辆检测器在线运行状态监测
本装置依据不同地磁线圈的汇聚模式，从空口检测其运行状态：
(1)空口信息检测：获取当前各个地磁车辆检测器发送信息的物理信息(如：RSSI等)，若第一时间段内未收到某个地磁车辆检测器的信号或RSSI数值低于门限值，则向中心提供地磁车辆检测器状态预警。其中，第一时间段可以为3分钟。
(2)协议信息检测：对通信协议及数据包格式进行必要解析，检测当前地磁车辆检测器运行状态(如：电池容量等)，若长时间对某地磁车辆检测器数据包解析获得其低电压报警信息，则向中心提供地磁车辆检测器状态预警。此处长时间可以为10分钟。
(3)逻辑状态判决：对部署区域地磁车辆检测器的逻辑状态(如：有车/无车状态)进行判决，若某个地磁车辆检测器在第二时间段内状态未变化，而周围地磁车辆检测器周期性正常变化，则向中心提供地磁车辆检测器状态预警；若某个区域逻辑判决失效(如：平均车速异常等)，则向中心提供地磁车辆检测器状态预警。其中，第二时间段可以为5分钟。
2、独立传输通道的监测信息上传
通过不同信息传输通道(GPRS/3G)直接汇聚交通信息中心平台，独立的编码格式结合GIS，准确“预警”相应区域，对当前在线使用的智能交通子系统“零影响”，同时，部署灵活。
在此给出一个完整的地磁车辆检测器在线运行状态监测实例，本实例分为两个过程：
过程一：装置参数配置(见图3)
1.监测模块配置
(1)设定并存储地磁车辆检测器传输频点
(2)设定并存储地磁车辆检测器雕制方式
(3)设定并存储地磁车辆检测器数据格式与策略
2.上传模块配置
(1)设定并存储本机ID
(2)设定并存储服务器IP地址
(3)检验与服务器连接
(4)设定数据上传模式
装置重新启动，参数配置完成。
过程二：装置运行
1.读取系统参数
2.监测部署区域的地磁车辆检测器空口信息
3.地磁车辆检测器空口信息判决，生成状态监测信息；
4.状态监测信息上传；
返回步骤2，继续下一个监测循环。
不难发现，本发明采用探针式状态信息监测方法，以及独立的信息上传通道实现对被监测系统的“零影响”。同时本发明适合于多种路况(城市快速路、高速公路等)下通过地磁车辆检测器获取智能交通前端信息(车速、车流量、道路占有率等)采集的场景，GPS同步与授时可灵活部署、时间/空间信息精确。本发明还适合于多种不同无线频点(433MHz、866Mhz、925MHz或2.4GHz)下地磁车辆检测器运行状态的监测，配置灵活，可反复使用。

Claims (9)

1.一种地磁车辆检测器在线运行状态监测装置，包括中心处理模块、信息感知模块和数据发送模块，其特征在于，所述信息感知模块通过空中接口采集被监测地磁车辆检测器的无线通信信息；所述中心处理模块实现对地磁车辆检测器空口信息的进行状态分析，并结合判决机制判定当前的运行状态是否良好；所述数据发送模块将分析结果发送至中心管理数据库。
2.根据权利要求1所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置，其特征在于，还包括管理配置模块，所述管理配置模块用于进行参数配置。
3.根据权利要求1所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置，其特征在于，还包括定位模块，所述定位模块用于提供经纬度的地理信息与时钟源。
4.根据权利要求1所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置，其特征在于，所述信息感知模块包括模式选择单元和多个射频单元，所述模式选择单元用于选择合适的射频单元，所述射频单元用于在不同无线频点下完成被监测地磁车辆检测器的无线通信信息采集。
5.根据权利要求1所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置，其特征在于，所述数据发送模块包括协议处理单元和射频单元，所述协议处理单元用于对分析结果的数据封装，所述射频单元用于将封装后的分析结果发送至中心管理数据库。
6.一种使用权利要求1-6中任一权利要求所述的地磁车辆检测器在线运行状态监测装置的方法，其特征在于，包括：空口信息监测：获取当前各个地磁车辆检测器发送信息的物理信息，若第一时间段内未收到某个地磁车辆检测器的信号或收到的物理信息低于门限值，则向中心管理数据库提供该地磁车辆检测器状态预警。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：协议信息监测：对通信协议及数据包格式进行必要解析，检测当前地磁车辆检测器运行状态，若长时间对某地磁车辆检测器数据包解析获得其低电压报警信息，则向中心管理数据库提供地磁车辆检测器状态预警。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括逻辑状态判决：对部署区域地磁车辆检测器的逻辑状态进行判决，若某个地磁车辆检测器在第二时间段内状态未变化，而周围地磁车辆检测器周期性正常变化，则向中心管理数据库提供地磁车辆检测器状态预警；若某个区域逻辑判决失效，则向中心管理数据库提供地磁车辆检测器状态预警。
9.根据权利要求6-7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述数据发送模块通过不同信息传输通道直接汇聚至中心管理数据库。
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