CN107358802A - 一种交通信号区域联网智能通行系统 - Google Patents

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CN107358802A CN201710449521.9A CN201710449521A CN107358802A CN 107358802 A CN107358802 A CN 107358802A CN 201710449521 A CN201710449521 A CN 201710449521A CN 107358802 A CN107358802 A CN 107358802A
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Abstract

本发明公开了一种交通信号区域联网智能通行系统,其特征在于:包括计算机、通信系统、交通信号控制机以及与交通信号控制机连接的车辆采集器、交通信号灯和交通显示屏;所述通信系统用以实现区域内的交通信号控制机与计算机的联网,以完成计算机智能交通控制系统远程数据的收集和发送,所述计算机用以接收交通信号控制机传送的交通信息,并通过后台智能算法处理显示相关数据,对交通信号控制机进行远程控制,所述交通信号控制机用以通过车辆采集器采集交通信息以及控制交通信号灯和交通显示屏。本发明设计新颖、使用方便,能够通过区域联网,实行智能通行和引导车辆,从而有效利用道路资源,减少道路拥堵。

Description

一种交通信号区域联网智能通行系统
技术领域
[0001]本发明涉及交通信号领域,尤其涉及一种交通信号区域联网智能通行系统。
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 CN204510〇92U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,授权号公告号为CN10140%69B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,授权号公告号为CN104036642B的发明专利,公开了一种 基于物联网的智能交通控制系统,授权号公告号为CN2〇5428219U的实用新型专利,公开了 一种多目标交通信号联网联控系统,授权公告号为CN204087488U的发明专利,公开了一种 智能交通系统,授权公告号为CN104637327A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CN102419906A的发明专利,公开了车流量自动检测系统,授权公告 号为CN2〇5486S〇6U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 CN2〇568〇28〇U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,提供一种交通信号区域联网智 能通行系统,本发明设计新颖、使用方便,能够通过道路联网,实现智能通行和引导车辆行 驶,从而有效利用道路资源,减少道路拥堵。
[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: 一种交通信号区域联网智能通行系统,包括计算机、通信系统、交通信号控制机以及与 交通信号控制机连接的车辆采集器、交通信号灯和交通显示屏;所述通信系统用以实现区 域内的交通信号控制机与计算机的联网,以完成计算机智能交通控制系统远程数据的收集 和发送,所述计算机用以接收交通信号控制机传送的交通信息,并通过后台智能算法处理 显示相关数据,对交通信号控制机进行远程控制,所述交通信号控制机用以通过车辆采集 器采集交通信息以及控制交通信号灯和交通显示屏。
[0007] 进一步的,所述车辆采集器包括安装在路口和/或路面上的视频摄像头和/或安装 在路口附近的检测设备;所述检测设备利用地磁线圈或超声波检测传感器来检测车流量; 所述视频摄像头利用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,然后将数据传送交通信号控制机。
[0008] 进一步的,所述交通显示屏为LED电子显示屏,所述LED电子显示屏与微计算机连 接,所述微计算机与交通信号控制机连接;所述微计算机设置有控制系统,所述控制系统设 置有图形管理程序和/或文字管理程序;所述文字管理程序编制有计算机联网区域内的道 路交通提醒信息;所述图形管理程序编制有计算机联网区域内的交通道路模拟线路图;所 述交通道路模拟线路图和/或交通提醒信息能够通过控制系统在LED电子显示屏显示出来; 所述控制系统用以接收交通信号控制机的交通信息和/或通过交通信号控制机接收计算机 的智能交通控制系统的远程控制,实现对交通道路模拟线路图和/或交通提醒信息的改变。
[0009] 进一步的,所述交通信号控制机包括主控电路板、存储模块、无线收发装置和驱动 模块,所述主控电路板与电源、存储模块、驱动模块和无线收发装置连接;所述无线收发装 置用以与区域内的计算机进行联网连接;所述存储模块用以存储信息;所述驱动模块用以 控制交通信号灯的灯色;或所述的驱动模块为80C52单片机,能够将交通信号灯的实时状态 通过80C52单片机回传到主控电路板。
[0010] 进一步的,所述主控电路板包括控制电路板和微处理器,所述微处理器通过焊接 与控制电路板连接;所述微处理器设置有交通控制系统,所述交通控制系统设置有常规定 时方案、路口车辆检测数据融合方案和区域协调智能算法提供的有效灯色方案,以实现对 交叉路口的交通信号灯和/或LED电子显示屏的控制;所述常规定时方案即系统内预设的交 通信号灯配时信号;所述路口车辆检测数据融合方案利用车辆采集器传送的数据,经过初 始化后,通过交通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 得采集路段上面的各种车型数量和行驶速度以及同一时间范围内到达路口的车辆;当同一 时间范围内到达路口的车辆超过系统内预设的初始值时,由控制系统自动生成下一周期交 通信号灯的配时信号,并发送给计算机监控中心;当实时路段上面通行的车辆以及同一时 间范围内到达路口的车辆超过系统内设置的初始值后,由控制系统根据通行的车辆以及同 一时间内到达路口的车辆数量,自动生成车辆通行信号,并将生成的车辆通行信号发送给 计算机监控中心,由计算机监控中心提供有效灯色方案控制交通信号灯;所述区域中心协 调智能算法提供的有效灯色方案优先于路口车辆检测数据融合方案和常规定时方案,所述 路口车辆检测数据融合方案优先于常规定时方案。
[0011] 进一步的,所述计算机监控中心接收到车辆通行信号后,通过后台智能算法对现 有数据进行分析计算得到下一个信号周期各路口的交通流量,自动生成最优的区域协调控 制方案,并将生成的区域协调控制信号发放到区域内的各个交通信号控制机,对发送车辆 通行信号路口附近的交通信号控制机实行协调控制,停止或减少进入发送车辆通行信号路 口的车辆,对需要进入发送车辆通行信号路口的车辆实行分流;同时,微计算机通过交通信 号控制机接收到协调控制信号,通过内部的控制系统改变LED电子显示屏交通道路模拟线 路图中发送车辆通行信号路段的线路图颜色和/或交通通行提醒信息,用以提醒区域范围 内的车辆驾驶人员。
[0012] 进一步的,所述LED电子显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,是 由几万一几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。它利用不同的材料可以制造不 同色彩的LED像素点,以显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显 不屏蒂。
[0013] 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。
[0014] 进一步的,所述计算机监控中心的无线收发装置用以连接区域内的多个交通信号 控制机中的无线收发装置;或所述无线收发装置之间通过网桥和/或中继器连接,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;或所述无 线收发装置可以替换为以太网光纤传输。
[0015] 进一步的,所述常规定时方案包括交通信号控制机能运行内部的定周期、多时段 等固有方案控制交通流 _ 进一步的,所述LE®电子显示屏由微型计算机通过软件实现屏幕画面分割,一部分用于 显示区域内的交通道路线路图,一部分用来显示当前道路通行提醒和/或区域内道路通行 提醒;所述当前道路通行提醒和/或区域内道路通行提醒由相应的颜色文字和/或图形标志 组成。
[0016] 进一步的,所述无线收发装置的匹配方法:获得与对方无线收发装置进行匹配的 触发;在预先设置的公用频率上,使用预先设置的公用识别码将自身的标识及工作频率信 息发送给所述对方无线收发装置,其中,所述工作频率是与所述对方无线收发装置在工作 通信时使用的频率;获得所述对方无线收发装置在所述公用频率上、使用所述公用识别码 发送的工作识别码,其中,所述工作识别码是与所述对方无线收发装置在工作通信时使用 的工作识别码;所述无线收发装置采用授权公告号:CN1014〇9569B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。
[0017] 进一步的,所述通信系统可以采用授权公告号:CN10〇511323的发明专利,公开了 一种控制路口交通流的智能交通控制系统中的以太网通讯系统的技术方案和应用。
[0018] 进一步的,所述车辆采集器可采用授权公告号:CN100511323的发明专利,公开了 一种控制路口交通流的智能交通控制系统中的交通流量检测设备的技术方案和应用。
[0019] 进一步的,所述车辆采集器采集到目标路口及路面上的各种车型的数量以及车辆 通行的速度,通过内部设置的控制程序将处理后的数据发送给微处理器,微处理器设置有 控制系统,控制系统将视频采集模块发送的数据,经过初始化后,通过交通控制系统内设置 的程序进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得采集路段上面的各种车型的数 量和行驶速度以及同一时间范围内到达路口的车辆;当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时,由控制系统自动生成下一周期交通信号灯的配时信号,并发送 给计算机监控中心;当实时路段上面通行的车辆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,由控制系统根据通行的车辆以及同一时间内到达路口的车辆数 量,自动生成车辆通行信号,并将生成的车辆通行信号发送给计算机监控中心,由计算机监 控中心通过后台智能算法处理完成区域协调控制,并将生成的区域协调控制信号下放到区 域内的各个交通信号控制机,对发送车辆通行信号路口以及附近的交通信号控制机实行协 调控制,停止或减少进入发送车辆通行信号路口的车辆,对需要进入发送车辆通行信号路 口的车辆实行分流;同时,微计算机通过交通信号控制机接收到协调控制信号,通过内部的 控制系统改变LED电子显示屏交通道路模拟线路图中发送车辆通行信号路段的线路图的颜 色和/或交通通行提醒信息,用以提醒区域范围内的车辆驾驶人员。
[0020] 进一步的,所述微处理器能够通过交叉路口的多个车辆采集器发送的数据获得各 个路段上面的车辆以及同一时间内到达路口的数量,延长同一时间到达交叉路口车辆较多 路段所对应的交叉路口上的交通信号灯的通行时间,或缩短同一时间到达交叉路口车辆较 少路段所对应的交叉路口上的交通信号灯的通行时间。
[0021] 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。
[0022] 本发明的有益效果是: 本发明设计新颖、使用方便,能够通过道路联网,实现智能通行和引导车辆行驶,从而 有效利用道路资源,减少道路拥堵。
[0023] 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
[0024] 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18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80C52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; 图24是本发明涉及的一种无线收发装置的匹配示意图; 图25是本发明涉及的一种LH)显示屏显示的道路线路图; 图26是本发明涉及的一种LH)显示屏车辆引导示意图。
[0025]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、计数传感器丨丨、测速传感器丨2、车辆型号规格识 别传感器13、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
[0026]下面结合附图对本发明作进一步的描述: 参照图1〜图26所示,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 软件控制信息采集系统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。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 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。
[0030] 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1〇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。
[0031] 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。
[0032] 进一步的,所述通行信息显示模块4设置有多组时,分别为当前路口通行信息显不 区16、下一路口通彳丁彳目息显不区17、下下路口通彳丁彳曰息显不区18。
[0033] 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。
[0034] 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。
[0035] 进一步的,所述通行信息显示模块4设置有两面,两面独立显示,且显示的通行内 容相反;所述载体外壳支架2设置有把手19。
[0036] 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8OC52单片机。
[0037] 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。
[0038] 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SM7115芯片。
[0039] 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DTK433。
[0040] 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。
[0041]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。
[0042]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。
[0043] 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。
[0044]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。
[0045]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。
[0046]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,生成〇 • 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。
[0047]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。
[0048]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。
[0049]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2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。
[0050]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。
[0051] 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CN2〇1410192387.5的技 术方案。
[0052] 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CN2〇141031975f5.8的技术方案。 [0053] 结合CN201410479924.4《联网软件集成方法及装置》、CN20111〇32975l_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。 _
[0054]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LH)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。
[0055]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。
[0056] 比如:某一路口,东向西车辆前行50辆,右拐15辆,左拐20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,左拐15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0.5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。
[0057] 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。
[0058]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1210亿美元,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。
[0059]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。
[0060] 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。
[0061] 实施例一:使用本发明,一种交通联网智能通行系统,在使用时,如图23所示,当交 通信号控制机通过8号路口上的车辆采集器采集到同一时间内4-8路段进入8号路口的车辆 的超过控制系统内设置的初始值时,由控制系统自动生成下一周期交通信号灯的配时信 号,延长4-8路段的车辆进入8号路口的通行时间;当交通信号控制机通过8号路口上的车辆 采集器采集到4-8路段通往8号路口的通行车辆超过系统设置的初始值以及同一时间到达8 号路口的车辆超过初始值后,由控制系统自动生成通行信号发送给计算机监控中心,由计 算机监控中心通过后台智能算法处理完成区域协调控制,并将生成的区域协调控制信号下 放到区域内的各个交通信号控制机,对8路口的交通信号控制机和附近的交通信号控制机 实行协调控制,延长4-8路段所对应的8号路口交通信号灯的通行时间,同时,停止或减少进 入8号路口和4-8路段的车辆,对需要进入8号路口和4-8路段的车辆实行分流;微计算机在 交通信号控制机接收协调控制信号时,通过内部的控制系统和管理程序改变LED电子显示 屏4-8路段线路图的颜色,使4-8路段的绿色通行颜色转换为红色拥堵颜色;同时,使连接8 号路口的7-8路段、8-9路段、8-12路段的线路图颜色由绿色通行颜色变换为红色禁止通行 颜色;使连接4-8路段的4号路口相邻的1-4路段、3-4路段、4-5路段的线路图颜色由绿色通 行颜色变换为黄色警示颜色,同时通过文字在LED电子显示屏显示各路段的通行信息“如4-8路段出现拥堵,禁止7-8路段、8-9路段和8-12路段的车辆进入8号路口,1-4路段、3-4路段 和4-5路段实行管控,请有经过以上路口的驾驶员选择绕行”,从而提醒区域内的车辆驾驶 人员,避开拥堵、禁止和管控的道路。
[0062] 实施例二:当计算机监控中心同时收到多个路口的数据信号时,如8号路口和9号 路口,由计算机监控中心通过后台智能算法处理完成区域协调控制,并将生成的区域协调 控制信号下放到区域内的各个交通信号控制机,对8路口和9号路口的交通信号控制机以及 附近的交通信号控制机实行协调控制,延长4-8路段所对应的8号路口和5-9路段所对应的9 号路口的交通信号灯的通行时间,同时,停止或减少进入8号路口和9号路口以及4-8路段和 5-9路段的车辆,对需要进入8号路口和9号以及4-8路段和5-9路段的车辆实行分流;微计算 机在交通信号控制机接收协调控制信号时,通过内部的控制系统和管理程序改变led电子 显示屏4-8路段和5-9线路图的颜色,使4-8路段和5-9路段的绿色通行颜色转换为红色拥堵 颜色;同时,使连接8号路口和9号路口的7-8路段、8-12路段、5-9路段、9-10路段、9-13路段 的线路图颜色由绿色通行颜色变换为红色禁止通行颜色;使连接4-8路段的4号路口相邻的 1-4路段、3-4路段、4-5路段以及连接5-9路段的5号路口相邻的2-5路段、5-6路段的线路图 颜色由绿色通行颜色变换为黄色警示颜色,同时通过文字在LED电子显示屏显示各路段的 通行信息“如4-8路段、5-9路段出现拥堵,禁止7-8路段、8-9路段和8-12路段的车辆进入8号 路口以及5-9路段、8-9路段、9-10路段和9-13路段的车辆进入9号路口,1-4路段、3-4路段、 4-5路段、2-5路段、5-6路段实行管控,请有经过以上路口的驾驶员选择绕行”,从而提醒区 域内的车辆驾驶人员,避开拥堵、禁止和管控的道路。
[0063]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 (9)

1. 一种交通信号区域联网智能通行系统,其特征在于:包括计算机、通信系统、交通信 号控制机以及与交通信号控制机连接的车辆采集器、交通信号灯和交通显示屏;所述通信 系统用以实现区域内的交通信号控制机与计算机的联网,以完成计算机智能交通控制系统 远程数据的收集和发送,所述计算机用以接收交通信号控制机传送的交通信息,并通过后 台智能算法处理显示相关数据,对交通信号控制机进行远程控制,所述交通信号控制机用 以通过车辆采集器采集交通信息以及控制交通信号灯和交通显示屏。
2. 根据权利要求1所述的一种交通信号区域联网智能通行系统,其特征在于:所述车辆 采集器包括安装在路口和/或路面上的视频摄像头和/或安装在路口附近的检测设备;所述 检测设备利用地磁线圈或超声波检测传感器来检测车流量;所述视频摄像头利用视频解码 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,然 后将数据传送交通信号控制机。
3. 根据权利要求1所述的一种交通信号区域联网智能通行系统,其特征在于:所述交通 显示屏为LED电子显示屏,所述LED电子显示屏与微计算机连接,所述微计算机与交通信号 控制机连接;所述微计算机设置有控制系统,所述控制系统设置有图形管理程序和/或文字 管理程序;所述文字管理程序编制有计算机联网区域内的道路交通提醒信息;所述图形管 理程序编制有计算机联网区域内的交通道路模拟线路图;所述交通道路模拟线路图和/或 交通提醒信息能够通过控制系统在LED电子显示屏显示出来;所述控制系统用以接收交通 信号控制机的交通信息和/或通过交通信号控制机接收计算机的智能交通控制系统的远程 控制,实现对交通道路模拟线路图和/或交通提醒信息的改变。
4. 根据权利要求1所述的一种交通信号区域联网智能通行系统,其特征在于:所述交通 信号控制机包括主控电路板、存储模块、无线收发装置和驱动模块,所述主控电路板与电 源、存储模块、驱动模块和无线收发装置连接;所述无线收发装置用以与区域内的计算机进 行联网连接;所述存储模块用以存储信息;所述驱动模块用以控制交通信号灯的灯色;或所 述的驱动模块为80C52单片机,能够将交通信号灯的实时状态通过80C52单片机回传到主控 电路板。
5. 根据权利要求4所述的一种交通信号区域联网智能通行系统,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;所述微处 理器设置有交通控制系统,所述交通控制系统设置有常规定时方案、路口车辆检测数据融 合方案和区域协调智能算法提供的有效灯色方案,以实现对交叉路口的交通信号灯和/或 LED电子显示屏的有效控制;所述常规定时方案即系统内预设的交通信号灯配时信号;所述 路口车辆检测数据融合方案利用车辆采集器传送的数据,经过初始化后,通过交通控制系 统内设置的程序进行实时相消,并通过不断进行结果效正,从而获得采集路段上面的各种 车型数量和行驶速度以及同一时间范围内到达路口的车辆;当同一时间范围内到达路口的 车辆超过系统内预设的初始值时,由控制系统自动生成下一周期交通信号灯的配时信号, 并发送给计算机监控中心;当实时路段上面通行的车辆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,由控制系统根据通行的车辆以及同一时间内到达路口的车 辆数量,自动生成车辆通行信号,并将生成的车辆通行信号发送给计算机监控中心,由计算 机监控中心提供有效灯色方案控制交通信号灯;所述区域中心协调智能算法提供的有效灯 色方案优先于路口车辆检测数据融合方案和常规定时方案,所述路口车辆检测数据融合方 案优先于常规定时方案。
6. 根据权利要求1所述的一种交通信号联网智能通行系统,其特征在于:所述计算机监 控中心接收到车辆通行信号后,通过后台智能算法对现有数据进行分析并预测得到下一个 信号周期各路口的交通流量,自动生成最优的区域协调控制方案,并将生成的区域协调控 制信号下放到区域内的各个交通信号控制机,对发送车辆通行信号路口附近的交通信号控 制机实行协调控制,停止进入发送车辆通行信号路口的车辆,对需要进入发送车辆通行信 号路口的车辆实行分流;同时,微计算机通过交通信号控制机接收到协调控制信号,通过内 部的控制系统改变LED电子显示屏交通道路模拟线路图中发送车辆通行信号路段的线路图 颜色和/或交通通行提醒信息,用以提醒区域范围内的车辆驾驶人员。
7. 根据权利要求3所述的一种交通信号联网智能通行系统,其特征在于:所述LED电子 显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,是由几万一几十万个半导体发光二 极管像素点均匀排列组成,它利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点,以显示文 字、图形、图像、动画、行情、视频、录像彳目号等各种彳目息的显不屏幕。
8. 根据权利要求4所述的一种交通信号联网智能通行系统,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。
9. 根据权利要求1所述的一种交通信号联网智能通行系统,其特征在于:所述计算机监 控中心的无线收发装置用以连接区域内的多个交通信号控制机中的无线收发装置;或所述 无线收发装置之间通过网桥和/或中继器连接,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;或所述无线收发装置可以替换为以太网光 纤传输。
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