CN104575022A - 基于压电传感器的行人过街感应控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于压电传感器的行人过街感应控制装置及方法，本发明通过采用压电传感器，可有效克服现有感应技术存在的问题和不足，实时采集过街等候区域内的行人状态信息，实现对行人存在或移动的动静态信息进行自动检测，并根据主控模块计算出的行人密度和当前行人等候时间，及预设的限值判断是否为行人提供过街绿灯信号，以避免行人和机动车之间的冲突，减少行人等待绿灯的时间，实现智能化的行人过街控制，提高道路整体通行效率。

Description

基于压电传感器的行人过街感应控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种基于压电传感器的行人过街感应控制装置及方法。

背景技术

随着各城市机动车保有量的逐年持续增长，城市交通资源的供需矛盾日益突出。在繁忙的路口和路段，如何有效分配机动车与行人的通行权，提高整体通行效率，成为交通管理者面临的严峻问题。

目前，对行人过街的控制策略主要有固定配时策略和感应控制策略。固定配时策略不考虑行人过街需求随时间的动态变化，按照预先设定的行人通行控制方案进行行人过街控制，易造成通行时间的浪费，降低通行效率。因此，感应控制策略得到越来越多的实际应用，目前通常采用行人过街按钮、视频检测等感应技术，其中行人过街按钮采用被动式感应，即由行人按压设置在行人信号灯杆上的行人过街按钮，以此发出过街请求，在实际应用中往往由于行人未按压按钮或反复按压按钮，造成行人等候时间过长或严重干扰机动车通行；采用视频检测技术，可自动检测过街等候区域的行人状态，并自动发出行人过街请求，但该感应技术在夜晚、雾霾、树木遮挡等条件下检测精度显著降低，在应用中存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于压电传感器的行人过街感应控制装置及方法，能够可有效克服上述感应技术存在的问题和不足，实现智能化的行人过街控制，提高道路整体通行效率。

为解决上述问题，本发明提供一种基于压电传感器的行人过街感应控制装置，包括：

布设于人行横道两端的过街等候区域并敷设在地面表层的压电传感器，用于自动采集在过街等候区域内的行人存在或移动的行人状态的电压动态输出值，并将电压动态输出值实时传输到主控模块；

主控模块，用于确定最大等候行人密度、最大行人等候时间、行人绿灯相位时长的参数赋值，自动计算行人等候的时间，并向灯控模块发出第一控制指令，根据所述电压动态输出值V计算过街等候区域的行人密度，并判断当前行人密度是否超过预设的最大等候行人密度，若是，向灯控模块发出第二控制指令，若否，判断当前行人等候时间是否超过预设的最大行人等候时间，如果是，则向灯控模块发出所述第二控制指令，如果否，重新根据所述电压动态输出值计算过街等候区域的行人密度，并重复上述判断，还用于向灯控模块发出第三控制指令；

灯控模块，用于根据所述第一控制指令将机动车灯组设置为绿色，行人灯组设置为红色，根据所述第二控制指令控制信号灯组的机动车灯组变为红色，机动车在停车线前等待，并控制行人灯组变为绿色，提示行人过街通行，根据所述第三控制指令控制行人灯组变为红色，并控制机动车灯组变为绿色；

信号灯组的行人灯组和机动车灯组，用于根据灯控模块控制显示相应的灯色和时长。

进一步的，在上述基于压电传感器的行人过街感应控制装置中，所述主控模块根据下式计算当前行人密度q：

q＝F(V)/S，其中，F(V)为压电转换公式，用于根据电压动态输出值V计算出压电传感器检测区域的总压力，S为压电传感器检测区域的面积。

进一步的，在上述基于压电传感器的行人过街感应控制装置中，还包括供电模块，用于与外部供电电源连接，并按照所述压电传感器、主控模块和灯控模块的供电需求，提供相应的电源类型。

进一步的，在上述基于压电传感器的行人过街感应控制装置中，还包括设备机箱，用于容纳所述主控模块、灯控模块和供电模块。

进一步的，在上述基于压电传感器的行人过街感应控制装置中，所述行人过街感应控制装置还包括设置于所述设备机箱内的通信传输模块，用于从主控模块获取信息并发送到中心管理系统，并从中心管理系统接收控制指令。

进一步的，在上述基于压电传感器的行人过街感应控制装置中，所述供电模块还用于向所述通信传输模块供电。

进一步的，在上述基于压电传感器的行人过街感应控制装置中，所述通信传输模块采用RJ45、RS232或RS485通信接口。

根据本发明的另一面还提供一种采用上述基于压电传感器的行人过街感应控制装置的行人过街感应控制方法，包括：

步骤一，主控模块开始自动计算行人等候的时间，并向灯控模块发出的第一控制指令，灯控模块根据所述第一控制指令将机动车灯组设置为绿色，行人灯组设置为红色；

步骤二，主控模块确定最大等候行人密度、最大行人等候时间、行人绿灯相位时长的参数赋值。

步骤三，压电传感器自动采集在过街等候区域内的行人存在或移动的行人状态的电压动态输出值，并将电压动态输出值实时传输到主控模块；

步骤四，主控模块根据所述电压动态输出值计算过街等候区域的行人密度；

步骤五，主控模块判断当前行人密度是否超过预设的最大等候行人密度，如果是，执行步骤七，如果否，执行步骤六；

步骤六，主控模块判断当前行人等候时间是否超过预设的最大行人等候时间，如果是，执行步骤七，如果否，执行步骤三；

步骤七，主控模块向灯控模块发出第二控制指令，所述灯控模块根据所述第二控制指令控制机动车灯组变为红色，并控制行人灯组变为绿色；

步骤八，主控模块监测行人灯组绿色相位延续时间达到行人绿灯相位时长时，向灯控模块发出第三控制指令，灯控模块根据所述第三控制指令控制行人灯组变为红色，并控制机动车灯组变为绿色。

与现有技术相比，本发明通过采用压电传感器，可有效克服上述感应技术存在的问题和不足，实时采集过街等候区域内的行人状态信息，实现对行人存在或移动的动静态信息进行自动检测，并根据主控模块计算出的行人密度和当前行人等候时间，及预设的限值判断是否为行人提供过街绿灯信号，以避免行人和机动车之间的冲突，减少行人等待绿灯的时间，实现智能化的行人过街控制，提高道路整体通行效率。

附图说明

图1是本发明一实施例的基于压电传感器的行人过街感应控制装置的组成框架示意图；

图2是本发明一实施例的现场设备平面布置图；

图3是本发明一实施例的基于压电传感器的行人过街感应控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种基于压电传感器的行人过街感应控制装置10，包括：

布设于人行横道两端的过街等候区域并敷设在地面表层的压电传感器101，用于自动采集在过街等候区域内的行人存在或移动的行人状态的电压动态输出值V，并将电压动态输出值V实时传输到主控模块102；

主控模块102，用于确定最大等候行人密度q_max、最大行人等候时间T_max、行人绿灯相位时长t等参数赋值，自动计算行人等候的时间T，并向灯控模块105发出第一控制指令，根据所述电压动态输出值V计算过街等候区域的行人密度q，并判断当前行人密度q是否超过预设的最大等候行人密度q_max，若是，向灯控模块105发出第二控制指令，若否，判断当前行人等候时间T是否超过预设的最大行人等候时间T_max，如果是，则向灯控模块105发出所述第二控制指令，如果否，重新根据所述电压动态输出值V计算过街等候区域的行人密度q，并重复上述判断，还用于向灯控模块105发出第三控制指令；优选的，当前行人密度q根据下式计算：q＝F(V)/S；其中F(V)为压电转换公式，用于根据电压动态输出值V计算出压电传感器检测区域的总压力(即行人的总重量)，S为压电传感器检测区域的面积；

灯控模块105，用于根据所述第一控制指令将机动车灯组设置为绿色，行人灯组设置为红色，根据所述第二控制指令控制信号灯组106的机动车灯组变为红色，机动车在停车线前等待，并控制行人灯组变为绿色，提示行人过街通行，根据所述第三控制指令控制行人灯组变为红色，并控制机动车灯组变为绿色；

信号灯组106的行人灯组和机动车灯组，用于根据灯控模块控制显示相应的灯色和时长。

优选的，所述行人过街感应控制装置10还包括供电模块103，用于与外部供电电源连接，并按照所述压电传感器101、主控模块102和灯控模块105的供电需求，提供相应的电源类型。具体的，所述供电模块与外部供电电源连接，可按照各部件的供电需求，提供相应的电源类型；

优选的，所述行人过街感应控制装置10还包括设备机箱107，用于容纳所述主控模块102、灯控模块105和供电模块103，设备机箱107为所述、主控模块102、灯控模块105和供电模块103提供必要的防护，确保各部件在室外条件下的安全可靠运行。

优选的，所述行人过街感应控制装置10还包括设置于所述设备机箱107内的通信传输模块104，用于从主控模块102获取信息并发送到中心管理系统11，并从中心管理系统11接收控制指令；具体的，通信传输模块104可与其中心管理系统11建立通信连接，以实现将压电传感器采集的行人状态信息实时上传和共享。所述供电模块103还用于向所述通信传输模块104供电。优选的，所述通信传输模块104可采用RJ45、RS232、RS485等通信接口；

图2是本发明的现场设备平面布置的一个具体实施例示意图。如图2所示，在人行横道两端22的过街等候区域敷设压电传感器101形成压电检测区域21，在人行横道两端22分别设置行人灯组113，用于为过街行人提供通行(绿色)或等待(红色)的指令显示，在对应的机动车道23设置机动车灯组112，用于为机动车提供通行(绿色)或等待(红色)的指令显示，采用压电检测技术实现对该压电检测区域21内行人存在或移动的动静态信息进行自动检测，在压电检测区域21附近设置设备机箱107，为外场设备提供必要的安装空间，提供必要的防护。以实现灯控模块105根据控制策略对相应的机动车灯组112和行人灯组113进行控制，显示相应的灯色和时长，实现等候行人安全通过人行横道区域。

如图3所示，本发明还提供一种基于压电传感器的行人过街感应控制方法，包括如下步骤：

步骤301，行人过街感应控制装置启动，开始运行；

步骤302，主控模块开始自动计算行人等候的时间T，并向灯控模块105发出第一控制指令，灯控模块根据所述第一控制指令将机动车灯组设置为绿色，行人灯组设置为红色；

步骤303，主控模块确定最大等候行人密度q_max、最大行人等候时间T_max、行人绿灯相位时长t等参数赋值；

步骤304，压电传感器自动采集在过街等候区域内的行人存在或移动的行人状态的电压动态输出值V，并将电压动态输出值V实时传输到主控模块；

步骤305，主控模块根据所述电压动态输出值V计算过街等候区域的行人密度q，即：q＝F(V)/S；其中F(V)为压电转换公式，用于根据电压动态输出值V计算出压电传感器检测区域的总压力(即行人的总重量)，S为压电传感器检测区域的面积；

步骤306，主控模块判断当前行人密度q是否超过预设的最大等候行人密度q_max；如果是，执行步骤308，如果否，执行步骤307；

步骤307，主控模块判断当前行人等候时间T是否超过预设的最大行人等候时间T_max；如果是，执行步骤308，如果否，执行步骤304；

步骤308，主控模块向灯控模块发出第二控制指令，所述灯控模块根据所述第二控制指令控制机动车灯组变为红色，机动车在停车线前等待，并控制行人灯组变为绿色，提示行人过街通行；

步骤309，主控模块监测行人灯组绿色相位延续时间达到行人绿灯相位时长t时，向灯控模块发出第三控制指令，灯控模块根据所述第三控制指令控制行人灯组变为红色，提示行人在等候区域等待，并控制机动车灯组变为绿色，提示机动车继续通行；

步骤310，单次行人过街感应控制过程完成，结束运行。

综上所述，本发明通过采用压电传感器，可有效克服上述感应技术存在的问题和不足，实时采集过街等候区域内的行人状态信息，实现对行人存在或移动的动静态信息进行自动检测，并根据主控模块计算出的行人密度和当前行人等候时间，及预设的限值判断是否为行人提供过街绿灯信号，以避免行人和机动车之间的冲突，减少行人等待绿灯的时间，实现智能化的行人过街控制，提高道路整体通行效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于压电传感器的行人过街感应控制装置，其特征在于，包括：

布设于人行横道两端的过街等候区域并敷设在地面表层的压电传感器，用于自动采集在过街等候区域内的行人存在或移动的行人状态的电压动态输出值，并将电压动态输出值实时传输到主控模块；

主控模块，用于确定最大等候行人密度、最大行人等候时间、行人绿灯相位时长的参数赋值，自动计算行人等候的时间，并向灯控模块发出第一控制指令，根据所述电压动态输出值V计算过街等候区域的行人密度，并判断当前行人密度是否超过预设的最大等候行人密度，若是，向灯控模块发出第二控制指令，若否，判断当前行人等候时间是否超过预设的最大行人等候时间，如果是，则向灯控模块发出所述第二控制指令，如果否，重新根据所述电压动态输出值计算过街等候区域的行人密度，并重复上述判断，还用于向灯控模块发出第三控制指令；

灯控模块，用于根据所述第一控制指令将机动车灯组设置为绿色，行人灯组设置为红色，根据所述第二控制指令控制信号灯组的机动车灯组变为红色，机动车在停车线前等待，并控制行人灯组变为绿色，提示行人过街通行，根据所述第三控制指令控制行人灯组变为红色，并控制机动车灯组变为绿色；

信号灯组的行人灯组和机动车灯组，用于根据灯控模块控制显示相应的灯色和时长。

2.如权利要求1所述的基于压电传感器的行人过街感应控制装置，其特征在于，所述主控模块根据下式计算当前行人密度q：

q＝F(V)/S，其中，F(V)为压电转换公式，用于根据电压动态输出值V计算出压电传感器检测区域的总压力，S为压电传感器检测区域的面积。

3.如权利要求1所述的基于压电传感器的行人过街感应控制装置，其特征在于，还包括供电模块，用于与外部供电电源连接，并按照所述压电传感器、主控模块和灯控模块的供电需求，提供相应的电源类型。

4.如权利要求3所述的基于压电传感器的行人过街感应控制装置，其特征在于，还包括设备机箱，用于容纳所述主控模块、灯控模块和供电模块。

5.如权利要求4所述的基于压电传感器的行人过街感应控制装置，其特征在于，所述行人过街感应控制装置还包括设置于所述设备机箱内的通信传输模块，用于从主控模块获取信息并发送到中心管理系统，并从中心管理系统接收控制指令。

6.如权利要求5所述的基于压电传感器的行人过街感应控制装置，其特征在于，所述供电模块还用于向所述通信传输模块供电。

7.如权利要求5所述的基于压电传感器的行人过街感应控制装置，其特征在于，所述通信传输模块采用RJ45、RS232或RS485通信接口。

8.一种基于压电传感器的行人过街感应控制方法，其特征在于，采用如权利要求1～7任一项所述的基于压电传感器的行人过街感应控制装置，所述方法包括：

步骤一，主控模块开始自动计算行人等候的时间，并向灯控模块发出的第一控制指令，灯控模块根据所述第一控制指令将机动车灯组设置为绿色，行人灯组设置为红色；

步骤二，主控模块确定最大等候行人密度、最大行人等候时间、行人绿灯相位时长的参数赋值。

步骤三，压电传感器自动采集在过街等候区域内的行人存在或移动的行人状态的电压动态输出值，并将电压动态输出值实时传输到主控模块；

步骤四，主控模块根据所述电压动态输出值计算过街等候区域的行人密度；

步骤五，主控模块判断当前行人密度是否超过预设的最大等候行人密度，如果是，执行步骤七，如果否，执行步骤六；

步骤六，主控模块判断当前行人等候时间是否超过预设的最大行人等候时间，如果是，执行步骤七，如果否，执行步骤三；

步骤七，主控模块向灯控模块发出第二控制指令，所述灯控模块根据所述第二控制指令控制机动车灯组变为红色，并控制行人灯组变为绿色；

步骤八，主控模块监测行人灯组绿色相位延续时间达到行人绿灯相位时长时，向灯控模块发出第三控制指令，灯控模块根据所述第三控制指令控制行人灯组变为红色，并控制机动车灯组变为绿色。