CN105279962B - 一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统和方法 - Google Patents
一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统和方法。该系统包括设置在道路上的窨井盖,还包括监控终端,所述窨井盖上设有控制器、红外探测器、压力探测器、无线通信模块和无线信号定位传输模块,所述控制器分别与红外探测器、压力探测器、无线通信模块和无线信号定位传输模块电连接,所述无线通信模块通过无线网络与监控终端相连。本发明充分利用了窨井盖资源,通过在窨井盖上设置检测装置实现对城市道路交通状况的检测。
Description
技术领域
本发明涉及交通检测技术领域,尤其涉及一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统和方法。
背景技术
窨井盖在城市建设中广泛应用于地下管网的窨井口,是方便有关行业对其管网的维护管理所必须留置的设施。这些遍布城市的窨井盖是一笔可利用的资源,一些城市将指示公共设施、街区、景点等标牌做在位于人行街道上的窨井盖上,引导人们通往各自的目的地,这对窨井盖进行了一定的利用。但许多设置在车道上的窨井盖并没有得到充分利用,尤其是可以利用这些窨井盖对所在道路的车流量进行检测,实时将数据传输,量化了窨井盖路段的交通情况,使得可以用于城市交通管理,也可以用于各种交通检测软件中,帮助使用者能更好了解交通情况,并根据交通情况制定更佳的行车路线。因此,有必要利用窨井盖设计一套检测道路交通的系统以及检测车流量的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有车道上的窨井盖并没有得到充分利用的技术问题,提供了一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统和方法,其充分利用了窨井盖资源,通过在窨井盖上设置检测装置实现对城市道路交通状况的检测。
为了解决上述问题,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明的一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统,包括设置在道路上的窨井盖,还包括监控终端,所述窨井盖上设有控制器、红外探测器、压力探测器、无线通信模块和无线信号定位传输模块,所述控制器分别与红外探测器、压力探测器、无线通信模块和无线信号定位传输模块电连接,所述无线通信模块通过无线网络与监控终端相连。
在本技术方案中,红外探测器检测经过窨井盖车辆始末时长,压力探测器检测经过车辆压过窨井盖的次数,无线信号定位传输模块用于获取窨井盖当前的地理位置信息,无线通信模块用于与监控终端进行无线通信。控制器根据车辆经过窨井盖的时间和压过窨井盖次数计算出窨井盖在单位检测时间内经过车辆实际占用时间,并将当前地理位置信息、单位检测时间和窨井盖在单位检测时间内经过车辆实际占用时间发送到监控终端。监控终端根据接收到的地理位置信息判断该窨井盖所处的道路,并读取该段道路的道路饱和流量值以及各车道流量系数,计算出窨井盖所在道路的交通饱和度,根据交通饱和度的数值判断该道路的拥堵情况。本发明利用设置在道路上的窨井盖对道路交通情况进行检测,充分利用了窨井盖资源,将检测到的信息发送给监控终端,监控终端计算出道路的拥堵情况,为城市交通管理提供有用的数据,也能为驾驶员提供数据,使得驾驶员能够根据数据制定最佳的行车路线,从而减轻道路的拥堵情况。
作为优选,所述窨井盖上还设有蓄电池、电池管理电路和太阳能板,所述电池管理电路分别与蓄电池、太阳能板和市电电连接,所述蓄电池还与控制器电连接。蓄电池给窨井盖上的电子元器件供电,太阳能板给蓄电池充电,当天气处于阴雨天,太阳能板不能给蓄电池充电时,由市电给蓄电池充电。
作为优选,所述窨井盖上还设有噪声检测器,所述噪声检测器与控制器电连接。噪声检测器检测道路上的噪声,控制器将采集到的数据发送到监控终端。
作为优选,所述窨井盖上还设有气体传感器,所述气体传感器与控制器电连接。气体传感器用于检测道路上汽车的尾气排放情况,控制器将采集到的数据发送到监控终端。
本发明的一种基于无线信号定位的城市交通状况检测方法,包括以下步骤:
S1:在控制器内设定好单位检测时间T,在监控终端内设定好不同道路的道路饱和流量值B以及预先检测的不同道路的各车道流量系数,i为车道数量;
S2:检测经过窨井盖触发红外探测器的每辆车的的始末时长,检测车辆压过窨井盖触发压力探测器的次数,经过窨井盖触发红外探测器的车辆包括触发红外探测器并压过窨井盖的车辆和触发红外探测器但并未压过窨井盖的车辆,经过窨井盖触发压力探测器的车辆包括触发红外探测器且压过窨井盖的车辆和压过窨井盖但并未触发红外探测器的车辆,控制器比较触发红外探测器信号的起始时间和触发压力探测器信号的起始时间之间的间隔时间值,统计出间隔时间值小于设定值的红外探测器信号和压力探测器信号,获得压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数;
窨井盖设置在车道中央,在车道上行驶的汽车的行驶路径不同,存在压过窨井盖和经过窨井盖但并没有压过窨井盖的两种情况。红外探测器安装在窨井盖中央,当汽车经过窨井盖时车体遮挡住红外探测器,红外探测器输出触发信号,当汽车压过窨井盖时,压力探测器输出触发信号。一辆汽车经过窨井盖时,刚遮住红外探测器,红外探测器输出高电平,直到汽车完全离开不再遮住红外探测器,红外探测器才输出低电平,记录这段时间时长作为该辆车的的始末时长,同时记录通过一辆车。一辆车压过窨井盖时,前后轮各压过一次窨井盖,因此压力探测器触发两次记录通过一辆车。通过红外探测器和压力探测器分别统计的车辆数中,存在即触发红外探测器又触发压力探测器的车辆,预先设定好一辆车即触发红外探测器又触发压力探测器时红外探测器输出触发信号的起始时间和压力探测器输出触发信号的起始时间之间的时间间隔最大值,统计出间隔时间值小于设定值的时间间隔最大值的数量,该数量就是即触发红外探测器又触发压力探测器的车辆数量。
S3:控制器根据检测到的各辆车的始末时长、车辆压过窨井盖触发压力探测器的次数和压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数,计算出窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间,
;
S4:控制器通过无线信号定位传输模块获取窨井盖的当前地理位置信息,并将当前地理位置信息、单位检测时间T和窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间发送到监控终端;
S5:监控终端根据接收到的地理位置信息判断该窨井盖所处的道路,并读取该段道路的道路饱和流量值B以及各车道流量系数;
S6:监控终端根据该窨井盖的单位检测时间T、该窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间、该段道路的道路饱和流量值B以及各车道系数,计算出窨井盖所在车道折算流量,其中表示窨井盖所在车道的车道系数,为中的一个值;
S7:监控终端根据该段道路的各车道系数和窨井盖所在车道折算流量计算出其他车道的折算流量,将各个车道的折算流量之和作为该段道路的折算流量;
S8:监控终端根据该段道路的折算流量Z和该段道路饱和流量值B计算出该段道路的交通饱和度;
S9:监控终端根据道路交通饱和度L判断该段道路的拥堵情况。
作为优选,所述步骤S2中获得压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数的方法包括以下步骤:控制器记录每辆车经过窨井盖触发红外探测器时的初始时间以及车辆车轮压上窨井盖触发压力探测器时的初始时间,计算各红外探测信号初始时间与压力探测信号初始时间之间的时间间隔值,统计出时间间隔值小于等于设定值的数量,该数量就是压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数,设定值为一辆车压过窨井盖且触发红外探测器时触发红外探测器和压力探测器的最大时间间隔值。
压过窨井盖且触发红外探测器的的汽车经过窨井盖时,先是汽车前部遮挡住红外探测器,红外探测器输出触发信号,接着汽车前轮压过窨井盖,窨井盖上的压力传感器输出触发信号,红外探测器输出的信号在压力传感器输出的信号之前,且两者之间的时间间隔很短,很容易筛选出来。每个这样的时间间隔对应一辆汽车,从而大致统计出压过窨井盖且触发红外探测器的的汽车数量。
作为优选,所述步骤S1中预先检测不同道路的各车道流量系数的检测方法包括以下步骤:选择某一段道路,统计在一个单位检测时间K内该段道路的每个车道通过的车辆数,接着将每个车道通过车辆数与该段道路通过的车辆总数之比作为每个车道的车道流量系数,然后在其它多个同样的单位检测时间K内重复上述方法进行检测,得到每个单位检测时间K里的该段道路的每个车道的车道流量系数,最后将得到的每个车道对应的若干个车道流量系数取平均值,该平均值为每个车道的最终车道流量系数。在城市的不同道路使用上述方法进行检测,得到城市不同道路的最终车道流量系数,并存储在监控终端内。
作为优选,所述步骤S9中监控终端根据道路交通饱和度L判断该段道路的拥堵情况的方法包括以下步骤:预先设定不同交通饱和度L的数值对应的拥堵状态,根据交通饱和度L的数值确定道路的拥堵情况。
本发明的实质性效果是:利用设置在道路上的窨井盖对道路交通情况进行检测,充分利用了窨井盖资源,将检测到的信息发送给监控终端,监控终端计算出道路的拥堵情况,为城市交通管理提供有用的数据,也能为驾驶员提供数据,使得驾驶员能够根据数据制定最佳的行车路线,从而减轻道路的拥堵情况。
附图说明
图1是本发明的一种电路原理连接框图;
图2是本发明的一种流程图。
图中:1、控制器,2、红外探测器,3、压力探测器,4、无线通信模块,5、无线信号定位传输模块,6、监控终端,7、蓄电池,8、电池管理电路,9、太阳能板,10、气体传感器,11、噪声检测器。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:本发明的一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统,如图1所示,包括监控终端6和设置在车道中央的窨井盖,窨井盖上设有控制器1、红外探测器2、压力探测器3、无线通信模块4、无线信号定位传输模块5、蓄电池7,电池管理电路8、太阳能板9、气体传感器10和噪声检测器11,控制器1分别与红外探测器2、压力探测器3、无线通信模块4、无线信号定位传输模块5、蓄电池7、气体传感器10和噪声检测器11电连接,电池管理电路8分别与蓄电池7、太阳能板9和市电电连接,无线通信模块4通过无线网络与监控终端6相连。
蓄电池给窨井盖上的电子元器件供电,太阳能板给蓄电池充电,当天气处于阴雨天,太阳能板不能给蓄电池充电时,由市电给蓄电池充电。噪声检测器检测道路上的噪声,气体传感器用于检测道路上汽车的尾气排放情况,控制器将采集到的噪声数据和汽车尾气数据发送到监控终端,便于交通管理者掌握相关信息。
红外探测器检测经过窨井盖车辆始末时长,压力探测器检测经过车辆压过窨井盖的次数,无线通信模块用于与监控终端进行无线通信。无线信号定位传输模块为GPS定位模块,用于获取窨井盖当前的地理位置信息。控制器根据车辆经过窨井盖的时间和压过窨井盖次数计算出窨井盖在单位检测时间内经过车辆实际占用时间,并将当前地理位置信息、单位检测时间和窨井盖在单位检测时间内经过车辆实际占用时间发送到监控终端。监控终端根据接收到的地理位置信息判断该窨井盖所处的道路,并读取该段道路的道路饱和流量值以及各车道流量系数,计算出窨井盖所在道路的交通饱和度,根据交通饱和度的数值判断该道路的拥堵情况。本发明利用设置在道路上的窨井盖对道路交通情况进行检测,充分利用了窨井盖资源,将检测到的信息发送给监控终端,监控终端计算出道路的拥堵情况,为城市交通管理提供有用的数据,也能为驾驶员提供数据,使得驾驶员能够根据数据制定最佳的行车路线,从而减轻道路的拥堵情况。
本发明的一种基于无线信号定位的城市交通状况检测方法,适用于上述的一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统,如图2所示,包括以下步骤:
S1:在控制器内设定好单位检测时间T,在监控终端内设定好不同道路的道路饱和流量值B以及预先检测的不同道路的各车道流量系数,i为车道数量;
S2:检测经过窨井盖触发红外探测器的每辆车的的始末时长,检测车辆压过窨井盖触发压力探测器的次数,经过窨井盖触发红外探测器的车辆包括触发红外探测器并压过窨井盖的车辆和触发红外探测器但并未压过窨井盖的车辆,经过窨井盖触发压力探测器的车辆包括触发红外探测器且压过窨井盖的车辆和压过窨井盖但并未触发红外探测器的车辆,控制器比较触发红外探测器信号的起始时间和触发压力探测器信号的起始时间之间的间隔时间值,统计出间隔时间值小于设定值的红外探测器信号和压力探测器信号,获得压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数;
窨井盖设置在车道中央,在车道上行驶的汽车的行驶路径不同,存在压过窨井盖和经过窨井盖但并没有压过窨井盖的两种情况。红外探测器安装在窨井盖中央,当汽车经过窨井盖时车体遮挡住红外探测器,红外探测器输出触发信号,当汽车压过窨井盖时,压力探测器输出触发信号。一辆汽车经过窨井盖时,刚遮住红外探测器,红外探测器输出高电平,直到汽车完全离开不再遮住红外探测器,红外探测器才输出低电平,记录这段时间时长作为该辆车的的始末时长,同时记录通过一辆车。一辆车压过窨井盖时,前后轮各压过一次窨井盖,因此压力探测器触发两次记录通过一辆车。通过红外探测器和压力探测器分别统计的车辆数中,存在即触发红外探测器又触发压力探测器的车辆,预先设定好一辆车即触发红外探测器又触发压力探测器时红外探测器输出触发信号的起始时间和压力探测器输出触发信号的起始时间之间的时间间隔最大值,统计出间隔时间值小于设定值的时间间隔最大值的数量,该数量就是即触发红外探测器又触发压力探测器的车辆数量。
S3:控制器根据检测到的各辆车的始末时长、车辆压过窨井盖触发压力探测器的次数和压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数,计算出窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间,
;
S4:控制器通过无线信号定位传输模块获取窨井盖的当前地理位置信息,并将当前地理位置信息、单位检测时间T和窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间发送到监控终端;
S5:监控终端根据接收到的地理位置信息判断该窨井盖所处的道路,并读取该段道路的道路饱和流量值B以及各车道流量系数;
S6:监控终端根据该窨井盖的单位检测时间T、该窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间、该段道路的道路饱和流量值B以及各车道系数,计算出窨井盖所在车道折算流量,其中表示窨井盖所在车道的车道系数,为中的一个值;
S7:监控终端根据该段道路的各车道系数和窨井盖所在车道折算流量计算出其他车道的折算流量,将各个车道的折算流量之和作为该段道路的折算流量;
S8:监控终端根据该段道路的折算流量Z和该段道路饱和流量值B计算出该段道路的交通饱和度;
S9:监控终端根据道路交通饱和度L判断该段道路的拥堵情况。
步骤S2中获得压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数的方法包括以下步骤:控制器记录每辆车经过窨井盖触发红外探测器时的初始时间以及车辆车轮压上窨井盖触发压力探测器时的初始时间,计算各红外探测信号初始时间与压力探测信号初始时间之间的时间间隔值,统计出时间间隔值小于等于设定值的数量,该数量就是压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数,设定值为一辆车压过窨井盖且触发红外探测器时触发红外探测器和压力探测器的最大时间间隔值。
压过窨井盖且触发红外探测器的的汽车经过窨井盖时,先是汽车前部遮挡住红外探测器,红外探测器输出触发信号,接着汽车前轮压过窨井盖,窨井盖上的压力传感器输出触发信号,红外探测器输出的信号在压力传感器输出的信号之前,且两者之间的时间间隔很短,很容易筛选出来。每个这样的时间间隔对应一辆汽车,从而大致统计出压过窨井盖且触发红外探测器的的汽车数量。
步骤S1中预先检测不同道路的各车道流量系数的检测方法包括以下步骤:选择某一段道路,统计在一个单位检测时间K内该段道路的每个车道通过的车辆数,接着将每个车道通过车辆数与该段道路通过的车辆总数之比作为每个车道的车道流量系数,然后在其它多个同样的单位检测时间K内重复上述方法进行检测,得到每个单位检测时间K里的该段道路的每个车道的车道流量系数,最后将得到的每个车道对应的若干个车道流量系数取平均值,该平均值为每个车道的最终车道流量系数。在城市的不同道路使用上述方法进行检测,得到城市不同道路的最终车道流量系数,并存储在监控终端内。
步骤S9中监控终端根据道路交通饱和度L判断该段道路的拥堵情况的方法包括以下步骤:预先设定不同交通饱和度L的数值对应的拥堵状态,根据交通饱和度L的数值确定道路的拥堵情况。
在本实施例中,道路有三个车道,分别为第一车道、第二车道和第三车道,窨井盖位于第一车道的中央,预先设定的单位检测时间T为1200秒。控制器计算出窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间=800秒。
监控终端根据控制器发送的地理位置信息判断该窨井盖所处的道路,读取该段道路的道路饱和流量值B为1000辆/小时,第一车道的车道流量系数=0.21,第二车道的车道流量系数=0.57,第三车道的车道流量系数=0.23。接着计算出第一车道折算流量值,第二车道折算流量值,第三车道折算流量值,该段道路的折算流量,该段道路的交通饱和度。
将道路的交通拥堵状况分成五个等级,每个等级对应一组上下阈值区间,分别为:
畅通[0:0.5)
正常[0.5:0.7)
繁忙[0.7:0.8)
拥挤[0.8:0.9)
堵塞[0.9: )
该段道路的交通饱和度0.668所落在区间正常[0.5:0.7)中,判断该段道路的拥堵情况为正常。
Claims (4)
1.一种基于无线信号定位的城市交通状况检测方法,适用于一种基于无线信号定位的城市交通状况检测系统,系统包括设置在道路上的窨井盖,其特征在于:还包括监控终端(6),所述窨井盖上设有控制器(1)、红外探测器(2)、压力探测器(3)、无线通信模块(4)和无线信号定位传输模块(5),所述控制器(1)分别与红外探测器(2)、压力探测器(3)、无线通信模块(4)和无线信号定位传输模块(5)电连接,所述无线通信模块(4)通过无线网络与监控终端(6)相连;所述窨井盖上还设有蓄电池(7)、电池管理电路(8)和太阳能板(9),所述电池管理电路(8)分别与蓄电池(7)、太阳能板(9)和市电电连接,所述蓄电池(7)还与控制器(1)电连接;所述窨井盖上还设有噪声检测器(11),所述噪声检测器(11)与控制器(1)电连接;所述窨井盖上还设有气体传感器(10),所述气体传感器(10)与控制器(1)电连接;其特征在于,包括以下步骤:
S1:在控制器内设定好单位检测时间T,在监控终端内设定好不同道路的道路饱和流量值B以及预先检测的不同道路的各车道流量系数xi,i为车道数量;
S2:检测经过窨井盖触发红外探测器的每辆车的始末时长tn,检测车辆压过窨井盖触发压力探测器的次数m,经过窨井盖触发红外探测器的车辆包括触发红外探测器并压过窨井盖的车辆和触发红外探测器但并未压过窨井盖的车辆,经过窨井盖触发压力探测器的车辆包括触发红外探测器且压过窨井盖的车辆和压过窨井盖但并未触发红外探测器的车辆,控制器比较触发红外探测器信号的起始时间和触发压力探测器信号的起始时间之间的间隔时间值,统计出间隔时间值小于设定值的红外探测器信号和压力探测器信号,获得压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数d;
S3:控制器根据检测到的各辆车的始末时长tn、车辆压过窨井盖触发压力探测器的次数m和压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数d,计算出窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间ts,
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<mi>t</mi>
<mi>n</mi>
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<mo>;</mo>
</mrow>
S4:控制器通过无线信号定位传输模块获取窨井盖的当前地理位置信息,并将当前地理位置信息、单位检测时间T和窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间ts发送到监控终端;
S5:监控终端根据接收到的地理位置信息判断该窨井盖所处的道路,并读取该段道路的道路饱和流量值B以及各车道流量系数xi;
S6:监控终端根据该窨井盖的单位检测时间T、该窨井盖在单位检测时间T内经过车辆实际占用时间ts、该段道路的道路饱和流量值B以及各车道系数xi,计算出窨井盖所在车道折算流量其中xj表示窨井盖所在车道的车道系数,xj为xi中的一个值;
S7:监控终端根据该段道路的各车道系数xi和窨井盖所在车道折算流量l计算出其他车道的折算流量,将各个车道的折算流量之和作为该段道路的折算流量
S8:监控终端根据该段道路的折算流量Z和该段道路饱和流量值B计算出该段道路的交通饱和度
S9:监控终端根据道路交通饱和度L判断该段道路的拥堵情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线信号定位的城市交通状况检测方法,其特征在于,所述步骤S2中获得压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数d的方法包括以下步骤:控制器记录每辆车经过窨井盖触发红外探测器时的初始时间以及车辆车轮压上窨井盖触发压力探测器时的初始时间,计算各红外探测信号初始时间与压力探测信号初始时间之间的时间间隔值,统计出时间间隔值小于等于设定值△t的数量,该数量就是压过窨井盖且触发红外探测器的车辆数d,设定值△t为一辆车压过窨井盖且触发红外探测器时触发红外探测器和压力探测器的最大时间间隔值。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于无线信号定位的城市交通状况检测方法,其特征在于,所述步骤S1中预先检测不同道路的各车道流量系数xi的检测方法包括以下步骤:选择某一段道路,统计在一个单位检测时间K内该段道路的每个车道通过的车辆数,接着将每个车道通过车辆数与该段道路通过的车辆总数之比作为每个车道的车道流量系数,然后在其它多个同样的单位检测时间K内重复上述方法进行检测,得到每个单位检测时间K里的该段道路的每个车道的车道流量系数,最后将得到的每个车道对应的若干个车道流量系数取平均值,该平均值为每个车道的最终车道流量系数。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于无线信号定位的城市交通状况检测方法,其特征在于,所述步骤S9中监控终端根据道路交通饱和度L判断该段道路的拥堵情况的方法包括以下步骤:预先设定不同交通饱和度L的数值对应的拥堵状态,根据交通饱和度L的数值确定道路的拥堵情况。
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- 2014-07-06 CN CN201410316681.2A patent/CN105279962B/zh active Active
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