CN107358799A - 一种信号灯区间联网智能通行系统 - Google Patents

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CN107358799A CN201710449493.0A CN201710449493A CN107358799A CN 107358799 A CN107358799 A CN 107358799A CN 201710449493 A CN201710449493 A CN 201710449493A CN 107358799 A CN107358799 A CN 107358799A
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Qingdao Boat Travel Equipment Technology Co
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    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07Controlling traffic signals
    • G08G1/08Controlling traffic signals according to detected number or speed of vehicles

Abstract

本发明公开了一种信号灯区间联网智能通行系统,包括主控电路板以及与主控电路板连接的电源、数字图像处理模块、交通信号控制模块、视频处理器和无线收发模块;所述数字图像处理模块与摄像头连接,用以接受摄像头采集的车辆图像信号通过虚拟线圈转换为数字信号;所述无线收发模块与相邻的智能通行系统连接,用以接收和/或发射数字图像处理模块转换的数字信号;所述交通信号控制模块与交通信号灯连接。本发明设计新颖、使用方面,能够通过路段两端路口的车辆进行区间联网实时相消,计算出实时路段上面的各种车型的数量和各种车型行驶的速度,以及各种车型到达路口的时间,实现智能控制交通和引导车辆,从而更加有效利用道路资源,减少道路的拥堵。

Description

一种信号灯区间联网智能通行系统
技术领域
[0001]本发明涉及交通信号领域,尤其涉及一种信号灯区间联网智能通行系统。
背景技术
[0002] 城市道路交叉口交通信号的控制对于交通流的分配,和道路交通通行流量具有重 要作用,现有的交通信号灯,只依据固定的时间间隔变换红绿灯,不能依据车辆的多少适时 调节,使道路交通经常会出现各种状况,例如交通事故、道路交通瘫痪、道路施工、红绿灯发 生故障等,当遇到这些状况时,一般需要交警到现场执勤。交通事故以及道路施工一般需要 交警在现场拉上警戒线,而对于道路交通瘫痪、红绿灯故障,就需要交警在现场指挥交通, 对交通瘫痪的道路进行车辆分流,缓解交通状况,或者充当红绿灯,指挥交通,这不但给交 警带来巨大的工作量,而且还存在着安全威胁。
[0003]随着城市人口拥有车辆数的快速增长与城市规模的的不断扩大,交通流越来越呈 现高密度的重交通流情况,城市交通道路的发展难以满足交通流量需求的不断增长,拥堵 问题日益严重。一方面,随着城市交通系统的信息化发展,交通管理与控制系统趋于大型 化、复杂化发展,系统涉及的信息和数据已经具备大数据的特点。现有城市交叉口信号控制 系统不能满足城市交通的发展,急需发展新的交通管理控制方法与系统,对高密度的城市 交通流进行管理与控制。另一方面,随着计算机与网络技术的不断发展,特别是智能计算、 数据挖掘、大数据分析算法等技术的不断发展,计算机系统处理海量信息和大数据的能力 不断提高,使得通过云计算、大数据等的信息技术手段实现智能化的交通管理与控制成为 可能。
[0004]授权公告号为CN106355885A的发明专利,公开了基于大数据分析平台的交通信号 动态控制方法及系统,授权公告号为CN2030S4932U的发明,公开了智能交通指示系统,授权 公告号为CN10123178SB的发明专利,公开了车辆分流红绿灯及其应用,授权公告号为 CN204510092U的发明专利,公开了一种多功能交通分流装置,授权公告号为CN1〇4778849B 的发明专利,公开了一种交通枢纽用的智能交通系统,授权公告号为CN104727197A的发明 专利,公开了一种快速公路的设计方法,授权公告号为CN104200683A的发明专利,公开了一 种基于智能交通系统的城市路段实时分流诱导系统,授权公告号为CN102360529B的发明专 利,公开了直接获取城市道路通行速度的系统与方法,授权公告号为CN101727747A的发明 专利,公开了基于流量检测的道路非正常拥堵报警方法,授权公告号为CN103347175A的发 明专利,公开了基于无线网桥的监控系统,授权公告号为CN101409569B的发明专利,公开了 无线收发装置的匹配方法及无线收发装置,授权公告号为CN101800563A的发明专利,公开 了无线收发方法及应用其的无线收发装置,授权公告号为CN103079271A的发明专利,公开 了一种基于无线局域网的定位方法,授权公告号为CN201114138的发明专利,公开了基于无 线局域网的车辆实时管理系统,授权公告号为CN105590450A的发明专利,公开了一种利用 无线网络对城市道路进行管控的方法,授权公告号为CN103413445B的发明专利,公开了一 种智能道路交通信号系统,授权公告号为CN105869413A的发明专利,公开了基于摄像头视 频检测车流量和车速的方法,授权公告号为CN2〇4〇87488U的发明专利,公开了一种智能交 通系,,授权公告号为CN104e37327A的发明专利,公开了一种城市道路交通拥堵信息的新 型提示系统,授权公告号为CN103854492A的发明专利,公开了智能交通灯控制装置的设计, 授权公告号为CN205080748U的发明专利,公开了一种基于ZigBee的道路交通状态监测系 统,授权公告号为CNl〇241"06A的发明专利,公开了车流量自动检测系统,授权公告号为 CN2〇5486S06U的发明专利,公开了交通车流量智能监测摄像头,授权公告号为 CN203849870U的发明专利,公开了基于无线网络的车流监测与信号灯智能控制系统,授权 公告号为CN205158624U的发明专利,公开了 一种采集交通信息的无线传感器控制系统,授 权公告号C N10 3 16 4 9 6 4 A的发明专利,公开了智能交通信号灯控制系统,授权号为 CN205680280U的发明专利,公开了一种智能交通电子显示屏诱导系统,授权公告号为 CN105894831A的发明专利,公开了智能交通控制装置,授权公告号为CN101729872B的发明 专利,公开了一种基于视频监控图像自动判别道路交通状态的方法等专利当中,公开了运 用了城市道路的拥堵以及车辆分流方面的技术。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题,提供一种信号灯区间联网智能 通行系统,本发明能够通过路段两端路口的进出车辆进行区间联网实时相消,计算出实时 路段上面的各种车型的数量和各种车型行驶的速度,以及各种车型到达路口的时间,实现 智能控制交通信号灯和引导车辆,从而更加有效利用道路资源,减少道路的拥堵。
[0006] 为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现: 一种信号灯区间联网智能通行系统,包括主控电路板以及与主控电路板连接的电源、 数字图像处理模块、交通信号控制模块、视频处理器和无线收发模块;所述数字图像处理模 块与摄像头连接,用以接受摄像头采集的车辆图像信号通过虚拟线圈转换为数字信号;所 述无线收发模块与相邻的智能通行系统连接,用以接收和/或发射数字图像处理模块转换 的数字信号;所述主控电路板用以接受数字图像处理模块转换的数字信号和无线收发模块 接受的数字信号,控制视频处理器和交通信号控制模块;所述视频处理模器与交通警示屏 连接,用以引导道路交通通行信息;所述交通信号控制模块与交通信号灯连接,用以控制交 通信号灯的启动和/或关闭。
[0007] 进一步的,所述数字图像处理模块由目标路口的交通摄像头通过视频解码芯片进 行车辆视频信息采集,传输给数字图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚拟线圈车 辆计数算法,便可以获得目标路段流入的各种车型和数量以及车辆的行驶速度。
[0008] 进一步的,所述数字图像处理模块设置于摄像头支杆保护壳内;或所述数字图像 处理模块采用数字信号处理器DM642;或所述视频解码芯片采用TVPf5150或SAAm5芯片。
[0009] 进一步的,所述无线收发模块包括无线接收模块和无线发射模块,所述无线发射 模块用以定向发射数字图像处理模块转换的数字信号,所述无线接收模块用以定向接$相 邻路口智能通行系统发射的数字图像处理模块转换的数字信号;或所述无线收发模块采用 433MHz频段无线数据终端DTD433。
[0010] 进一步的,所述主控电路板包括控制电路板、存储模块和微处理器,所述微处理器 通过焊接与控制电路板连接,所述控制电路板与存储模块、无线收发模块、数字图像处理模 块、视频处理模块和交通信号控制模块连接。
[0011] 进一步的,所述微处理器设置有控制系统,所述控制系统能够根据接受的数字图 像处理模块转换的数字信号和无线收发模块接收的数字信号,经过初始化后,通过控制系 统内设置的程序进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段 上面的各种车型的数量以及各种车型行驶的速度,并通过内部设置的程序计算获得各种车 型到达路口的时间,当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内到达路口的车辆超过 系统内设置的初始值后,由控制系统根据同一时间内到达路口的车流数量启动相应的控制 程序,由相应的控制程序发送相应的信号给交通信号控制模块,交通信号控制模块接收到 相应的信号后,启动内部相应的控制程序,由相应的控制程序通过交通信号控制模块控制 当前路口交通信号灯的红灯或绿灯的转换时间;或所述微处理器采用8086微处理器。
[0012] 进一步的,所述警示屏为LED显示屏,所述LED显示屏与视频处理器连接;所述视频 处理器通过主控电路板与无线收发模块连接,用以通过无线收发模块接受前方路段通行车 辆的数字信号,来控制led显示屏显示前方路段交通信息;或所述视频处理器采用唯奥视频 处理器:LVP605。
[0013] 进一步的,所述交通信号控制模块通过欧姆龙公司的印刷基板用继电器G5NB-1A 控制信号灯状态;所述交通信号控制模块主控芯片为80C52单片机。
[0014] 进一步的,所述数字图像处理模块、微处理器和交通信号控制模块和视频处理器 内设有动态存储芯片,所述动态存储芯片用于存储数据信息。
[0015] 进一步的,所述存储模块包括Micro SD卡存储模块,所述Micro SD卡存储模块通 过焊接与控制电路板连接,所述Micro SD卡存储模块内设置有Micro SD内存卡。
[0016] 进一步的,所述无线收发模块与相邻路口智能通行系统内的无线收发模块之间还 设置有网桥和/或中继器,所述网桥和/或中继器用以通过对数据信号的重新发送或者转 发,来扩大网络传输的距离。
[0017] 进一步的,所述摄像头把路口采集的交通视频信息传输给数字图像处理模块,由 数字图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚拟线圈计数算法,统计当前路口各种车 型的数量以及行驶的速度,并将统计的数据传输给微处理器,微处理器设置有控制系统,控 制系统接收数字图像处理模块传输的数据后,控制无线收发模块将接收到的数据信号定向 传输到下一个路口,同时接收上一路口定向发送的数据信号,通过控制系统内设置的程序 进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段上面的车流数量 以及各种车型的数量和各种车型行驶的速度,并通过内部设置的控制程序计算获得各种车 型到达路口的时间,当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内到达路口的车辆超 过系统内设置的初始值后,由控制系统根据同一时间内到达路口的车流数量启动相应的控 制程序,由相应的控制程序发送相应的指令给交通信号控制模块,交通信号控制模块接受 到相应的指令后,驱动内部相应的控制程序,由相应的控制程序通过交通信号控制模块控 制当前路口交通信号的红灯和/或绿灯的驱动和/或关闭的时间。
[0018] 虚拟线圈:首先根据车道绘制虚拟线圈作为感兴趣区域,然后通过对感兴趣区域 进行背景减法来获取运动前景,接着通过阴影去除来提取较为完整的运动车辆。最后调用 车流检测算法、车型检测算法和车速检测算法,根据虚拟线圈中通过的信号计算出通过虚 拟线圈内的车速、车型以及车辆数并获得道路内的车辆情况。
[0019] 本发明的有益效果是: 本发明设计新颖、使用方面,能够通过路段两端路口的进出车辆进行区间联网实时相 消,计算出实时路段上面的各种车型的数量和各种车型行驶的速度,以及各种车型到达路 口的时间,实现智能控制交通信号灯和引导车辆,从而更加有效利用道路资源,减少道路的 拥堵。
[0020] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段, 并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发 明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0021] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中: 图1是本发明涉及的一种主线优先通行的示意图1; 图2是本发明涉及的一种主线优先通行的示意图2; 图3是本发明涉及的一种主线优先通行的示意图3; 图4是本发明涉及的一种主线优先通行的示意图4; 图5是本发明涉及的一种主线优先通行的示意图5; 图6是本发明涉及的一种主线优先通行的示意图6; 图7是本发明涉及的一种主线优先通行的示意图7; 图8是本发明涉及的一种信息提示档1示意图; 图9是本发明涉及的一种信息提示档2示意图; 图10是本发明涉及的一种利于主线通行的连续路口实时导流图; 图11是本发明涉及的一种网状交通枢纽实时智能控制方案示意图; 图12是本发明涉及的一种网状交通枢纽实时智能控制方案示意图; 图13是本发明涉及的一种网状交通枢纽实时智能控制方案示意图; 图14是本发明涉及的一种网状交通枢纽实时智能控制方案示意图; 图15是本发明涉及的一种网状交通枢纽实时智能控制方案示意图; 图16是本发明涉及的一种路口通行管控装置示意图; 图17是本发明涉及的一种路中车流实时监控装置示意图; 图1S是本发明涉及的一种路口通行管控装置逻辑关系及连接示意图; 图19是本发明涉及的一种智能通行系统的电路示意图; 图20是本发明涉及的一种微处理器结构示意图; 图21是本发明涉及的一种图像采集电路示意图; 图22是本发明涉及的一种S0C52单片机结构示意图; 图23是本发明涉及的一种道路实施例示意图。
[0022]图中标号说明:路口通行管控装置1、载体外壳支架2、主控电路板模块3、通行信息 显示模块4、快速连接装置5、信息提示档6和无线信号发射接收装置7、倒计时显示器8、路中 车流实时监控装置9、道路交通摄像装置10、计数传感器11、测速传感器12、车辆型号规格识 别传感器I3、中继器固定支架14、信息采集系统15、当前路口通行信息显示区16、下一路口 通行信息显示区17、下下路口通行信息显示区18、把手19。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明作进一步的描述: 参照图1〜图5所示,一种信号灯区间联网智能通行系统,包括主控电路板以及与主控 电路板连接的电源、数字图像处理模块、交通信号控制模块、视频处理器和无线收发模块; 所述数字图像处理模块与摄像头连接,用以接受摄像头采集的车辆图像信号通过虚拟线圈 转换为数字信号;所述无线收发模块与相邻的智能通行系统连接,用以接收和/或发射数字 图像处理模块转换的数字信号;所述主控电路板用以接受数字图像处理模块转换的数字信 号和无线收发模块接受的数字信号,控制视频处理器和交通信号控制模块;所述视频处理 模器与交通警示屏连接,用以引导道路交通通行信息;所述交通信号控制模块与交通信号 灯连接,用以控制交通信号灯的启动和/或关闭。
[0024] 进一步的,所述数字图像处理模块由目标路口的交通摄像头通过视频解码芯片进 行车辆视频信息采集,传输给数字图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚拟线圈车 辆计数算法,便可以获得目标路段流入的各种车型和数量以及车辆的行驶速度。
[0025] 进一步的,所述数字图像处理模块设置于摄像头支杆保护壳内;或所述数字图像 处理模块采用数字信号处理器DM642;或所述视频解码芯片采用TVP5150或SMH15芯片。
[0026] 进一步的,所述无线收发模块包括无线接收模块和无线发射模块,所述无线发射 模块用以定向发射数字图像处理模块转换的数字信号,所述无线接收模块用以定向接收相 邻路口智能通行系统发射的数字图像处理模块转换的数字信号;或所述无线收发模块采用 433MHz频段无线数据终端DTD433。
[0027] 进一步的,所述主控电路板包括控制电路板、存储模块和微处理器,所述微处理器 通过焊接与控制电路板连接,所述控制电路板与存储模块、无线收发模块、数字图像处理模 块、视频处理模块和交通信号控制模块连接。
[0028] 进一步的,所述微处理器设置有控制系统,所述控制系统能够根据接受的数字图 像处理模块转换的数字信号和无线收发模块接收的数字信号,经过初始化后,通过控制系 统内设置的程序进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段 上面的各种车型的数量以及各种车型行驶的速度,并通过内部设置的程序计算获得各种车 型到达路口的时间,当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内到达路口的车辆超过 系统内设置的初始值后,由控制系统根据同一时间内到达路口的车流数量启动相应的控制 程序,由相应的控制程序发送相应的信号给交通信号控制模块,交通信号控制模块接收到 相应的信号后,启动内部相应的控制程序,由相应的控制程序通过交通信号控制模块控制 当前路口交通信号灯的红灯或绿灯的转换时间;或所述微处理器采用8086微处理器。
[0029] 进一步的,所述警示屏为LED显示屏,所述LED显示屏与视频处理器连接;所述视频 处理器通过主控电路板与无线收发模块连接,用以通过无线收发模块接受前方路段通行车 辆的数字信号,来控制led显示屏显示前方路段交通信息;或所述视频处理器采用唯奥视频 处理器:LVP605。
[0030] 进一步的,所述交通信号控制模块通过欧姆龙公司的印刷基板用继电器G5NB-1A 控制信号灯状态;所述交通信号控制模块主控芯片为80C52单片机。
[0031] 进一步的,所述数字图像处理模块、微处理器和交通信号控制模块和视频处理器 内设有动态存储芯片,所述动态存储芯片用于存储数据信息。
[0032] 进一步的,所述存储模块包括Micro SD卡存储模块,所述Micro SD卡存储模块通 过焊接与控制电路板连接,所述Micro SD卡存储模块内设置有Micro SD内存卡。
[0033] 进一步的,所述无线收发模块与相邻路口智能通行系统内的无线收发模块之间还 设置有网桥和/或中继器,所述网桥和/或中继器用以通过对数据信号的重新发送或者转 发,来扩大网络传输的距离。
[0034] 进一步的,所述摄像头把路口采集的交通视频信息传输给数字图像处理模块,由 数字图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚拟线圈计数算法,统计当前路口各种车 型的数量以及行驶的速度,并将统计的数据传输给微处理器,微处理器设置有控制系统,控 制系统接收数字图像处理模块传输的数据后,控制无线收发模块将接收到的数据信号定向 传输到下一个路口,同时接收上一路口定向发送的数据信号,通过控制系统内设置的程序 进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段上面的车流数量 以及各种车型的数量和各种车型行驶的速度,并通过内部设置的控制程序计算获得各种车 型到达路口的时间,当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内到达路口的车辆超 过系统内设置的初始值后,由控制系统根据同一时间内到达路口的车流数量启动相应的控 制程序,由相应的控制程序发送相应的指令给交通信号控制模块,交通信号控制模块接受 到相应的指令后,驱动内部相应的控制程序,由相应的控制程序通过交通信号控制模块控 制当前路口交通信号的红灯和/或绿灯的驱动和/或关闭的时间。
[0035] 虚拟线圈:首先根据车道绘制虚拟线圈作为感兴趣区域,然后通过对感兴趣区域 进行背景减法来获取运动前景,接着通过阴影去除来提取较为完整的运动车辆。最后调用 车流检测算法、车型检测算法和车速检测算法,根据虚拟线圈中通过的信号计算出通过虚 拟线圈内的车速、车型以及车辆数并获得道路内的车辆情况。
[0036] 具体实施例: 使用本发明,一种信号灯区间联网智能通行系统,在使用时,摄像头把路口采集的交通 视频信息传输给数字图像处理模块,由数字图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚 拟线圈计数算法,统计当前路口各种车型的数量以及行驶的速度,并将统计的数据传输给 微处理器,微处理器设置有控制系统,控制系统接收数字图像处理模块传输的数据后,控制 无线收发模块将接收到的数据信号定向传输到下一个路口,同时接收上一路口定向发送的 数据信号,通过控制系统内设置的程序进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得 较为准确的实时路段上面的各种车型的数量以及各种车型行驶的速度,并通过内部设置的 程序计算获得各种车型到达路口的时间,当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内 到达路口的车辆超过系统内设置的初始值后,由控制系统根据同一时间内到达路口的车流 数量启动相应的控制程序,由相应的控制程序发送相应的指令给交通信号控制模块,交通 信号控制模块接受到相应的指令后,驱动内部相应的控制程序,由相应的控制程序通过交 通信号控制模块控制当前路口交通信号的红灯和/或绿灯的驱动和/或关闭的时间。
[0037]如图5所示,当1号路口上的摄像头拍摄到车辆进入到4号路口的路段时,将拍摄到 的数据信号通过无线收发模块发送到4号路口,由4号路口的无线收发模块接收1号路口发 送的数据信号,由微处理器通过控制系统内设置的程序对当前4号路口和1号路口的数据信 号进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段上面的各种车 型的数量以及各种车型行驶的速度,并通过内部设置的程序计算获得各种车型到达4号路 口的时间,当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内到达4号路口的车辆超过20辆 小于30辆时,由控制系统根据到达的车流量,启动内部设置的V2等级控制程序(如VI级程序 10〜20辆、V2级程序20〜30辆、V3级程序大于30辆),由控制系统将V2信号发送给无线收发 模块和交通信号控制模块,交通信号控制模块接受到V2信号后,驱动内部V2信号所对应的 T2时间程序(如T1时间45秒、T2时间90秒、T3时间200秒),由T2时间程序通过交通信号控制 模块控制4号路口交通信号灯启动绿灯的时长。
[0038] 此外,设置的视频处理器通过无线收发模块接受前方8号路口无线收发模块发送 的当前路段的车流信号,并根据8号路口统计的当前路段的车流量通过内部设置的程序控 制显示屏上显示前方路段交通信息,如前方200米的路段,8号路口统计的数量低于20俩,视 频处理器控制相应的程序在显示屏上显示前方通行;如8号路口统计的数量在20〜30俩,视 频处理器控制相应的程序在显示屏显示前方高峰,建议绕行;如8号路口统计的数量超过3〇 俩,视频处理器控制相应的程序在显示屏显示前方拥堵,请绕行。
[0039] 包括若干个能够相互联网的路口通行管控装置1,所述路口通行管控装置1包括载 体硬件和控制处理软件,所述载体硬件包括载体外壳支架2、主控电路板模块3、信息采集系 统15、通行信息显示模块4、快速连接装置5、信息提示档6和无线信号发射接收装置7;所述 控制处理软件包括信息采集存储软件、信息提取分析软件、通行信息显示模块控制软件、电 源管理软件、联网通讯信息交换软件、信息提示档显示控制软件;所述主控电路板模块3安 装于载体外壳支架2内,安装有控制处理软件,连接并用信息采集存储软件控制信息采集^ 统15和无线信号发射接收装置7;连接并用通行信息显示模块控制软件控制通行信息显示 模块4、连接并用信息提示档显示控制软件控制信息提示档6;连接并用联网通讯信息交换 软件控制无线信号发射接收装置7,所述快速连接装置5位于载体外壳支架2的外表面,所述 各路口通行管控装置1能够与临近的路口通行管控装置1相互连接,生成各自唯一的地址码 和顺序码,并实时交换交通通行有关信息。
[0040] 进一步的,所述载体硬件还设置有倒计时显示器8,与所述主控电路板模块3连接, 并受通行信息显示模块控制软件控制显示内容。
[0041] 进一步的,所述载体硬件还包括路中车流实时监控装置9,所述路中车流实时监控 装置9通过有线线缆或电磁波与附近路口通行管控装置连接并交换信息,位于两个临近的 路口通行管控装置1之间,数量为一个或一个以上。
[0042]进一步的,所述路中车流实时监控装置设置有摄像头10、计数传感器11、测速传感 器12、车辆型号规格识别传感器13中的一种或一种以上;并设置有无线信号发射接收装置 7,分配有唯一的地址码和顺序码,并实时交换交通通行有关信息。
[0043] 进一步的,所述信息采集系统15包括道路交通摄像装置10和无线信号发射接收装 置7,所述道路交通摄像装置10包括常用的车速抓拍摄像装置、车型识别摄像装置、车牌识 别摄像装置、常用电子便携摄像装置中的一种或一种以上,所述无线信号发射接收装置7设 置有有线线缆或电磁波与附近路口通行管控装置1连接并交换信息的信号发射和接受装 置。
[0044] 进一步的,所述通行信息显示模块4设置有一组、两组、三组或三组以上。
[0045] 进一步的,所述通行信息显示模块4设置有多组时,分别为当前路口通彳了佶息显不 区16、下一路口通行信息显示区I7、下下路口通行信息显示区18。
[0046] 进一步的,所述快速连接装置5包括自攻螺丝孔柱结构、铆钉铆接、螺母螺栓连接 结构、卡夹、卡扣、弹性筋条捆绑、磁吸结构、插拔结构、嵌套结构中的一种或一种以上,设置 于载体外壳支架2的侧面或背面。
[0047] 进一步的,所述信息提示档6设置在载体外壳支架2的正面和/或背面,包括常规信 息显示屏和常规显示屏驱动组件,所述信息显示屏包括液晶屏、LED屏或EL*中的一种或一 种以上,显示的内容包括图案和/或文字,显示方式为整体式、条块式或点阵式中的一种或 一种以上。 一一-
[0048] 进一步的,所述通行信息显示模块4设置有两面,两面独立显不,且显不的通行内 容相反;所述载体外壳支架2设置有把手19。
[0049] 进一步的,交通信号控制模块通过欧姆龙公司的印刷基板用继电器G5NB-1A控制 信号灯状态;交通信号控制模块主控芯片为80C52单片机。
[0050] 进一步的,数字图像处理模块由目标路口的交通摄像头通过视频解码芯片进行车 辆视频信息采集,传输给数字图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚拟线圈车辆计 数算法,便可以获得目标路段流入车流和/或流出的车流。
[0051] 进一步的,数字图像处理模块设置于摄像头支杆保护壳内;或所述数字图像处理 模块采用数字信号处理器DM642;或所述视频解码芯片采用TVP5150或SAA7115芯片。
[0052] 进一步的,无线收发模块包括无线接收模块和无线发射模块,所述无线发射模块 用以发射数字图像处理模块转换的数字信号,所述无线接收模块用以接收相邻路口智能通 行系统发射的数字图像处理模块转换的数字信号;或所述无线收发模块采用433MHz频段无 线数据终端DTD433。
[0053] 进一步的,无线收发模块与相邻路口智能通行系统内的无线收发模块之间还设置 有网桥和/或中继器,所述网桥和/或中继器用以通过对数据信号的重新发送或者转发,来 扩大网络传输的距离。
[0054] 进一步的,控制系统能够根据接受的数字图像处理模块转换的数字信号和无线收 发模块接收的数字信号,经过初始化后,计算出该路段两端路口的流入车流量和流出车流 量进行联动实时相消,并不断进行结果校正,从而获得较为准确的实时路段车流密度,并通 过控制系统内设定的车流密度控制程序控制交通信号控制模块,由交通信号控制模块控制 交通信号灯的转换时长,微处理器采用8086微处理器。
[0055] 进一步的,数字图像处理模块、微处理器和交通信号控制模块内设有动态存储芯 片,所述动态存储芯片用于存储数据信息。
[0056] 进一步的,存储模块包括Micro SD卡存储模块,Micro SD卡存储模块通过焊接与 控制电路板连接,所述Micro SD卡存储模块内设置有Micro SD内存卡。
[0057] 进一步的,摄像头把路口采集的交通视频信息传输给数字图像处理模块,由数字 图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚拟线圈计数算法,统计当前路口各种车型的 数量以及行驶的速度,并将统计的数据传输给微处理器,微处理器设置有控制系统,控制系 统接收数字图像处理模块传输的数据后,控制无线收发模块将接收到的数据信号定向传输 到下一个路口,同时接收上一路口定向发送的数据信号,通过控制系统内设置的程序进行 实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段上面的各种车型的数 量以及各种车型行驶的速度,并通过内部设置的程序计算获得各种车型到达路口的时间, 当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内到达路口的车辆超过系统内设置的初始 值后,由控制系统根据同一时间内到达路口的车流数量启动相应的控制程序,由相应的控 制程序发送相应的指令给交通信号控制模块,交通信号控制模块接受到相应的指令后,驱 动内部相应的控制程序,由相应的控制程序通过交通信号控制模块控制当前路口交通信号 的红灯和/或绿灯的驱动和/或关闭的时间。
[0058]进一步的,虚拟线圈:首先根据车道绘制虚拟线圈作为感兴趣区域,然后通过对感 兴趣区域进行背景减法来获取运动前景,接着通过阴影去除来提取较为完整的运动车辆。 最后调用车流检测算法、车型检测算法和车速检测算法,根据虚拟线圈中通过的信号计算 出通过虚拟线圈内的车速、车型以及车辆数并获得道路内的车辆情况。
[0059]进一步的,所述信息采集存储软件,包括标准车型影像或照片的数据库,还包括以 下操作步骤: 步骤一,存储预期车流数据,当前路口的信息采集系统通过有线回路或无线信号获取 由道路交通摄像装置、路中车流实时监控装置、上一路口发送过来的路口动态视频、电子相 片、实时车流数量、车型和行车速度等数据;生成0.5分钟、1分钟、2分钟、3分钟、5分钟、7分 钟、10分钟、及10分钟以上的时间内,当前路口各方向即将需要通行的车流信息大数据,并 定时存储该数据入硬盘、U盘、储存卡或虚拟硬盘、云盘等数据存储装置中; 步骤二,存储实际通行车流数据,当前路口的信息采集系统通过有线回路或无线信号 获取由道路交通摄像装置发送过来的路口动态视频、电子相片,获取当前路口正在通行中 的实时车流数量、车流方向、车型和行车速度等数据,生成0 • 5分钟、1分钟、2分钟、3分钟内 实际产生的车流数据,并存储; 步骤三,存储短时仍需通行车流任务数据,用预期车流数据减去实际通行车流数据,生 成0 •5分钟、1分钟、2分钟、3分钟内短时仍需通行的车流数量、车流方向、车型和行车速度等 车流任务数据,并存储; 步骤四,存储实时车流的历史数据,记录当前路口的的车流数量、车流方向、车型和行 车速度等实际通行情况的历史数据; 步骤五,存储偏差数据,计算并存储实时车流的历史数据与预期车流数据和短时仍需 通行车流任务数据之间的数据差值。
[0060]步骤六,根据存储装置设置的允许容量,循环删除最早的预期车流数据、实际通行 车流数据、短时仍需通行车流任务数据。
[0061]进一步的,所述信息提取分析软件,包括以下操作步骤: 步骤一,通过同一路段同一方向临近的两个路口通行管控装置间的通讯时间,或在电 子地图上虚拟测量,利用信息提取分析软件计算出相邻路口间的距离和车程,并计算出不 同的车速需要耗费的时间; 步骤二,信息提取分析软件调取信息采集存储软件存储的数据,和标准车型影像或照 片的数据库中的影像照片,摄像头摄录的视频和照片; 步骤三,信息提取分析软件对比分析标准车型影像或照片的数据库中的影像照片和摄 像头摄录的视频和照片的差异,按图像的关键区别特征进行捕捉、对比、区分、判断视频和 照片中的车流信息,换算成信息采集系统中反馈的实时车流数量,车流速度,车流方向和车 辆的型号种类。
[0062]步骤四,信息提取分析软件根据信息采集系统的各信息接入口识别的实时信息, 按车型、车速、车数量、行车方向、及信息采集系统与下一必经路口的距离,计算出行驶到下 一路口需要的时间,车流通过下一路口的最大经济通行时间和最小经济通行时间,以及最 佳通行时间间隔等下一路口即将通行的车流预测信息。
[0063]步骤五,信息提取分析软件将车流预测信息和经济通行时间等分析成果,通过路 中车流实时监控装置和无线信号发射接收装置实时传送给路口通行管控装置,路口通行管 控装置按预测建议的最佳通行方案和当前路口的实际车流汇入与驶出情况,实时计算和优 化控制当前路口的红绿灯显示组合,让当前路口的车流通行速度最快,效率最高,尽量让各 方向的车流都没有阻碍一直通行。
[0064]本申请的信号指挥灯控制软件与天津城建大学计算机学院申请的《一种动态交通 信号灯及其显示方法》,专利号CN201410192387.5的专利相比,并不具有明显的创造性,由 于说明书页数有限制,不再详述,本行业专业人员可以参考或直接应用CN201410192387.5 的技术方案。
[0065] 本申请的电源管理软件与甲骨文美国公司申请的《利用跟踪数据的电源管理的方 法和系统》,专利号CN201410319755.8的专利相比,并不具有明显的创造性,由于说明书页 数有限制,不再详述,本行业专业人员可以参考或直接应用CN201410319755 • 8的技术方案。
[0066] 结合CN2〇1410479924.4《联网软件集成方法及装置》、CN201110329751.4《一种 移动终端接入网络的方法及系统》和CN201210117171.3《基于数据链路层的SSL VPN通信 方法》三个专利,本申请的联网通讯信息交换软件,并不具有明显的创造性,本行业专业人 员可以根据参考或直接应用以上3项专利技术。
[0067] 结合CN200820078844 • 8《LED显示控制装置及LED显示控制系统》、 CN201610077585.6《接收卡、LED显示控制及录制系统、LED显示控制方法》和 CN201511025802.9《与LED显示控制卡进行以太网通信的实现方法》,本申请的信息提示档 显示控制软件,并不具有明显的创造性,本行业专业人员可以根据参考或直接应用以上3项 专利技术。
[0068] 具体实施例: 单个路口的智能管控模式:信息采集系统15中的道路交通摄像装置10和路中车流实时 监控装置9通过摄像头摄像将数据发送给信息采集存储软件、信息提取分析软件进行分析 后获取,或者通过路中车流实时监控装置9设置的计数传感器11、测速传感器12、车辆型号 规格识别传感器13获取各方向路口和路段之间的车流数量,车型和行车速度等车流实时数 据,计算各方向最佳的通行信号时间间隔,优化指挥各方向路口的红绿黄信号灯,并将本路 口的实际实时车辆通行信息发送给对应的临近路口相应位置的路口通行管控装置1,为下 一路口规划和优化通行信号提供有益信息,如图1-7所示。
[0069]比如:某一路口,东向西车辆前行50辆,右拐15辆,左拐2〇辆,路口无停留正常通行 需要时间需要3分钟,西向东车辆前行30辆,右拐5辆,左拐I5辆,无停留正常通行需要时间 需要2分钟,南向北前行车辆15辆,左拐12辆,右拐25辆,无停留正常通行需要时间需要1分 钟,北向南无车辆通行,则可以在本路口优化为,东向西连续直行绿灯2分钟,红灯1 • 5分钟, 同时左拐绿灯〇. 5分钟后,红灯2分钟,再绿灯1分钟,右拐一直绿灯;同时西向东直行红灯 〇. 5分钟后,绿灯2分钟,在红灯1分钟,左拐绿灯〇. 5分钟后,红灯2.5分钟,再绿灯0 • 5分钟; 同时南向北直行红灯2.5分钟后,绿灯0 • 5分钟,再红灯0 • 5分钟,左拐红灯2分钟,绿灯〇. 5分 钟,再红灯1分钟;北向南无车,则一直红灯,按现有智能红绿灯系统,一个路口,一次至少需 要4.5分钟、周期,才能保证完全通行,本发明则压缩到了 3_5分钟,单次提效23%,如此连续 通行,本发明实时计算和改变最佳通行模式,不会出现拥堵现象,而目前的现有智能红绿灯 系统,则会出现第一次未通过率23%,东向西截留车辆20辆,第二次再次增加到40辆,第三次 再次增加到60辆,当未获得无障碍通行的车辆首尾连接长度大于两个路口之间的道路长度 的三分之一时,即必然产生拥堵,当未通行的车辆首位连接长度大于两个路口之间的道路 长度的二分之一时,产生严重拥堵,大于三分之二时,则拥堵到难以继续通行。
[0070] 线性方向多个路口的智能管控模式:线性方向路口可以划分为前一路口,当前路 口和后一路口,前一路口通过路中车流实时监控装置9或无线信号发射接收装置7将前一路 口的统计的各种车辆的数量,车型规格以及行驶的速度等信息实时发送给当前路口,前一 路口包括线性方向上一路口,交叉路口的上一右拐汇入路口和交叉路口的上一左拐汇入路 口,当前路口的主控电路板模块3根据前一路口提供的信息和本路口的摄像头和各个传感 器的实时监控,优化当前路口通行模式,并将当前路口的车流汇入,车流转出等动态通行数 据、车流数量,车型和行车速度等车流实时数据,通过路中车流实时监控装置9或无线信号 发射接收装置7发送给后一路口的主控电路板模块3,供下一路口预紧和及时规划优化下一 路口的通行策略,确保通行效率最大化,必要时能够根据实时各方向的实际车流量将道路 所有路口通行管控装置1切换成长时间主通道不间断绿灯,和副通道的集中短时间的,如果 是上下班高峰期,尤其是主通道某一单向车流过大,另一方向车流稀少时,可以将该道路的 局部区段或全部区段进行短时间或长时间的自动切换为单行道一路绿灯的模式,将通行车 道翻倍和将停车让行的时间压缩至某一或最小化,能够将单向的潮汐式超大流量车流通行 效率提高20-80倍以上,如图8-10所示。
[0071]多个线性方向网状交叉路口的智能管控模式:在类似与春运、长假,小长假,大型 活动,及发达城市内部区间,城际区间,上下班高峰期,经常出现潮汐式巨量车流通行要求, 现有的智能红绿灯系统并不能满足这样的通行要求,打开电子地图,查看实时交通情况,可 以发现密密麻麻的拥堵区段,短短的路程需要花费10倍以上的常规通行时间,并且容易滋 生车辆事故,具2013年新闻报道:美国年堵车损失高达mo亿美元,中国多个旅游城市有几 天每天的堵车损失超亿元,国内的年堵车损失也有数千亿元之多,严重损失,本发明特别适 合解决这样的复杂问题,本发明可以根据各路口的车流汇入,车流转出等动态通行数据、车 流数量,车型和行车速度等车流实时数据,分析计算出最高效最优化的通行方案,根据车流 特性将整个区域的无数个纵横交错的路网作为一个整体进行统一规划,实时切换通行信 号,引导和计算车流进行分流通行,将中间的车流主方向的道路自动整合优化变更为正向 单行线,两侧边缘的道路优化变更为反向单行线或双向通行线,在中间正向单行线道路的 部分路口设置直行时允许左拐或右拐的路口,确保主线不间断畅通,无红灯阻碍的情况下, 让需要从左到右,或从右到左的车辆无停留不遇红灯的穿越主通道,让整个路网完全照顾 主车流方向的通行道路数量最大化,通行时无红灯约束持续行走,充分利用路面,并兼顾不 过多影响其它方向的通行效率,如图11-15所示。
[0072] 在使用本发明其他实施例时,摄像头把路口采集的交通视频信息传输给数字图像 处理模块,由数字图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚拟线圈计数算法,统计当前 路口各种车型的数量以及行驶的速度,并将统计的数据传输给微处理器,微处理器设置有 控制系统,控制系统接收数字图像处理模块传输的数据后,控制无线收发模块将接收到的 数据信号定向传输到下一个路口,同时接收上一路口定向发送的数据信号,通过控制系统 内设置的程序进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段上 面的各种车型的数量以及各种车型行驶的速度,并通过内部设置的程序计算获得各种车型 到达路口的时间,当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内到达路口的车辆超过系 统内设置的初始值后,由控制系统根据同一时间内到达路口的车流数量启动相应的控制程 序,由相应的控制程序发送相应的指令给交通信号控制模块,交通信号控制模块接受到相 应的指令后,驱动内部相应的控制程序,由相应的控制程序通过交通信号控制模块控制当 前路口交通信号的红灯和/或绿灯的驱动和/或关闭的时间。
[0073] 如图4所示,当1号路口上的摄像头拍摄到车辆进入到4号路口的路段时,将拍摄到 的数据信号通过无线收发模块发送到4号路口,由4号路口的无线收发模块接收1号路口发 送的数据信号,由微处理器通过控制系统内设置的程序对当前4号路口和1号路口的数据信 号进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段上面的各种车 型的数量以及各种车型行驶的速度,并通过内部设置的程序计算获得各种车型到达4号路 口的时间,当实时路段上面的车辆数量以及同一时间范围内到达4号路口的车辆超过2〇辆 小于30辆时,由控制系统根据到达的车流量,启动内部设置的V2等级控制程序(如VI级程序 10〜20辆、V2级程序20〜30辆、V3级程序大于30辆),由控制系统将V2指令发送给交通信号 控制模块,交通信号控制模块接受到V2指令后,驱动内部V2指令所对应的T2时间程序(如T1 时间45秒、T2时间90秒、T3时间200秒),由T2时间程序通过交通信号控制模块控制4号路口 交通信号灯启动绿灯的时长。
[0074] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,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揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

  1. L 一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:包括主控电路板以及与主控电路 板连接的电源、数字图像处理模块、交通信号控制模块、视频处理器和无线收发模块;所述 数字图像处理模块与摄像头连接,用以接受摄像头采集的车辆图像信号通过虚拟线圈转换 为数字信号;所述无线收发模块与相邻的智能通行系统连接,用以接收和/或发射数字图像 处理模块转换的数字信号;所述主控电路板用以接受数字图像处理模块转换的数字信号和 无线收发模块接受的数字信号,控制视频处理器和交通信号控制模块;所述视频处理模器 与交通警示屏连接,用以引导道路交通通行信息;所述交通信号控制模块与交通信号灯连 接,用以控制交通信号灯的启动和/或关闭。
  2. 2. 根据权利要求1所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述数字图 像处理模块由目标路口的交通摄像头通过视频解码芯片进行车辆视频信息采集,传输给数 字图像处理模块进行视频信息处理分析,利用虚拟线圈车辆计数算法,便可以获得目标路 段流入的各种车型和数量以及车辆的行驶速度。
  3. 3. 根据权利要求1所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述数字图 像处理模块设置于摄像头支杆保护壳内;或所述数字图像处理模块采用数字信号处理器 DM642;或所述视频解码芯片采用TVP5150或SAA7115芯片。
  4. 4. 根据权利要求1所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述无线收 发模块包括无线接收模块和无线发射模块,所述无线发射模块用以定向发射数字图像处理 模块转换的数字信号,所述无线接收模块用以定向接收相邻路口智能通行系统发射的数字 图像处理模块转换的数字信号;或所述无线收发模块采用433MHz频段无线数据终端 DTD433。
  5. 5. 根据权利要求1所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述主控电 路板包括控制电路板、存储模块和微处理器,所述微处理器通过焊接与控制电路板连接,所 述控制电路板与存储模块、无线收发模块、数字图像处理模块、视频处理模块和交通信号控 制模块连接。
  6. 6. 根据权利要求5所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述微处理 器设置有控制系统,所述控制系统能够根据接受的数字图像处理模块转换的数字信号和无 线收发模块接收的数字信号,经过初始化后,通过控制系统内设置的程序进行实时相消,并 通过不断进行结果效正,从而获得较为准确的实时路段上面的各种车型的数量以及各种车 型行驶的速度,并通过内部设置的程序计算获得各种车型到达路口的时间,当实时路段上 面的车辆数量以及同一时间范围内到达路口的车辆超过系统内设置的初始值后,由控制系 统根据同一时间内到达路口的车流数量启动相应的控制程序,由相应的控制程序发送相应 的信号给交通信号控制模块,交通信号控制模块接收到相应的信号后,启动内部相应的控 制程序,由相应的控制程序通过交通信号控制模块控制当前路口交通信号灯的红灯或绿灯 的转换时间;或所述微处理器采用8086微处理器。
  7. 7. 根据权利要求1所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述警示屏 为LED显示屏,所述LED显示屏与视频处理器连接;所述视频处理器通过主控电路板与无线 收发模块连接,用以通过无线收发模块接受前方路段通行车辆的数字信号,来控制led显示 屏显示前方路段交通信息;或所述视频处理器采用唯奥视频处理器:LVP6〇5。
  8. 8. 根据权利要求1所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述交通信 号控制模块通过欧姆龙公司的印刷基板用继电器GSNB-1A控制信与•灯状态;所述交通信号 控制模块主控芯片为80C52单片机。
  9. 9. 根据权利要求1或5所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述数 字图像处理模块、微处理器和交通信号控制模块和视频处理器内设有动态存储芯片,所述 动态存储芯片用于存储数据信息。
  10. 10. 根据权利要求5所述的一种信号灯区间联网智能通行系统,其特征在于:所述存储 模块包括Micro SD卡存储模块,所述Micro SD卡存储模块通过焊接与控制电路板连接,所 述Micro SD卡存储模块内设置有Micro SD内存卡。
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CN110070714A (zh) * 2019-04-24 2019-07-30 东莞理工学院 一种基于交通大数据分析的交通控制装置

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