CN108335493A - 一种交通流量监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交通流量监测系统，包括环形线圈检测单元，具有设置在环形线圈，环形线圈与谐振电路模块连接；谐振电路模块与检测模块连接，检测模块与信号放大模块连接；超声波检测单元，具有超声波发射器、超声波接收器以及时控模块，时控模块分别与超声波发射器和超声波接收器电连接；微波检测单元，具有微波发射器、微波接收器以及调制解调器，调制解调器与微波接收器电连接；视频检测单元，具有摄像头、接收模块以及图像处理模块；处理单元，与信号放大模块、超声波接收器、调制解调器以及图像处理模块电连接。本发明采用多种检测单元相结合，综合对比分析计算各检测单元的结果，因此在恶劣气候或环境下，仍能够提供准确的监测结果。

Description

一种交通流量监测系统

技术领域

本发明涉及道路交通技术领域，特别涉及一种交通流量监测系统。

背景技术

目前现有的交通流量监测装置虽然种类繁多，但是由于各类装置的工作原理及适用环境不同，因此无法实现在不同环境下均能够很好的进行交通流量监测。例如，一些监测装置容易受天气影响，导致装置误报或功能丧失。一些监测装置由于监测范围有限，无法适应所有车型和车辆高度的变化，特别是对小型车辆的分辨较差，严重拥挤时，误报率也较大，且抗干扰能力不强，6级以上大风会使检测波波束产生飘移，无法正常检测。还有一些监测装置受能见度及照明等因素影响，在恶劣气候或环境下，会严重影响检测工作。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供一种交通流量监测系统，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个实施例，提供一种交通流量监测系统，包括：

安装架；

环形线圈检测单元，具有设置在所述安装架上的环形线圈，所述环形线圈与谐振电路模块连接，当所述环形线圈电感量发生变化时，所述谐振电路模块产生频移信号；所述谐振电路模块与检测模块连接，所述检测模块用于对所述频移信号进行处理，所述检测模块与信号放大模块连接；

超声波检测单元，具有设置在所述安装架上的超声波发射器、超声波接收器以及时控模块，所述时控模块分别与所述超声波发射器和所述超声波接收器电连接，所述时控模块用于采集所述超声波发射器发出超声波至所述超声波接收器接收所述超声波的时间；

微波检测单元，具有设置在所述安装架上的微波发射器、微波接收器以及调制解调器，所述调制解调器与所述微波接收器电连接，用于对所述微波接收器输出的结果进行调制；

视频检测单元，具有设置在所述安装架上的摄像头、接收模块以及图像处理模块，所述接收模块与所述摄像头电连接，用于接收所述摄像头拍摄的图像，所述图像处理模块与所述接收模块电连接，用于对所述摄像头拍摄的所述图像预处理；

处理单元，与所述信号放大模块、所述超声波接收器、所述调制解调器以及所述图像处理模块电连接，用于对环形线圈检测单元、所述超声波检测单元、所述微波检测单元以及所述视频检测单元输出的结果进行融合，并进行计算分析。

在一些实施例中，所述超声波发射器包括脉冲发生器和第一换能器，所述第一换能器与所述脉冲发生器电连接，所述第一换能器用于将所述脉冲发生器产生的高压电脉冲转换为所述超声波。

在一些实施例中，所述超声波接收器包括第二换能器和放大器，所述第二换能器与所述放大器电连接，所述第二换能器用于将接收的所述超声波转换为电脉冲，所述放大器用于将所述电脉冲进行放大。

在一些实施例中，还包括供电单元，所述供电单元与所述环形线圈检测单元、所述超声波检测单元、所述微波检测单元以及所述视频检测单元电连接。

在一些实施例中，所述供电单元包括USP电源。

在一些实施例中，所述处理单元包括优化模块，所述优化模块用于对环形线圈检测单元、所述超声波检测单元、所述微波检测单元以及所述视频检测单元输出的结果进行优化处理，剔除模糊数据和干扰数据。

在一些实施例中，所述检测模块包括相位锁定器和相位比较器连接，所述谐振电路模块具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与相位锁定器连接，所述第二输出端与相位比较器连接，所述相位锁定器的输出端与所述相位比较器连接，所述相位比较器的输出端与信号放大模块连接。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：本发明的交通流量监测系统通过多种检测单元(环形线圈检测单元、超声波检测单元、微波检测单元以及视频检测单元)同时对目标区域中监测车辆相关交通信息进行监测，并将相应的数据传输至处理单元中进行处理，进而可通过监控计算机准确直接得到单位时间内目标区域内的车流量、车速以及车辆类型、占有率等交通信息。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例的交通流量监测系统的示意图。

图2为本发明实施例所述调节装置的沿滑槽处截取的剖面示意图；

图3为本发明实施例所述调节装沿通孔处截取的剖面示意图；

图4为本发明实施例所述倾斜角度调节块的结构示意图；

图5为本发明实施例所述旋转调节块的俯视图；

图6为本发明实施例所述旋转调节块的侧视图；

图7为本发明实施例所述倾斜角度调节块与线圈框架连接时的结构示意图；

图8为本发明实施例所述设置有固定条的倾斜角度调节块的结构示意图；

图9为本发明实施例所述设置有加固端面的旋转调节块的侧视图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

需要说明的是，在本文中设定说明书附图中的各附图的上方位为各结构的“上”方向，各附图的下方位为各结构的“下”方向。

如图1所示，本发明一个实施例的交通流量监测系统，包括：

安装架(图1中未示出)；

环形线圈检测单元1，具有设置在安装架上的环形线圈，环形线圈与谐振电路模块连接，当环形线圈电感量发生变化时，谐振电路模块产生频移信号。谐振电路模块与检测模块连接，检测模块用于对频移信号进行处理，检测模块与信号放大模块连接。

其中，环形线圈检测单元1的环形线圈的线圈形状可根据需要进行改变，满足不同环境下的检测需求，例如，线圈可以为正方形、矩形或菱形。环形线圈的适应性强，对气象和交通环境的变化有较强的抗干扰能力，可自调谐改善工作稳定性。环形线圈检测单元1可以用于获得当前监控路面交通流量、占有率、速度等数据，以此判断道路阻塞情况。

作为优选的实施方式，在所述安装架11上还设置有调节装置，如图2和图3所示，所述调节装置包括旋转调节块12和倾斜角度调节块13。其中，在所述旋转调节块12的中心位置处设置有固定机构，所述旋转调节块12通过所述固定机构安装在所述安装架11上，所述固定机构包括贯穿所述旋转调节块12设置的通孔122，在位于所述通孔122下方的安装架11上设置有第一螺纹孔111，所述第一螺纹孔111与所述通孔122同轴设置，所述固定机构还包括第一螺栓，所述第一螺栓适宜于插入所述通孔122并旋入所述第一螺纹孔111，从而将旋转调节块12固定在所述安装架11上，所述旋转调节块12的安装位置适宜于围绕其通孔122轴线旋转，在所述旋转调节块12的上表面设置有安装槽，所述安装槽为弧形槽，所述安装槽的槽内表面为圆柱表面的一部分，所述安装槽的轴线沿直线方向设置。在所述安装槽内安装有两个滑槽121，如图5所示，所述两个滑槽121分别位于所述通孔122的两侧，每个滑槽121均贯穿所述安装槽的底面设置，所述滑槽121沿垂直于所述安装槽轴线的方向延伸。在所述旋转调节块12上安装有倾斜角度调节块13，如图4所示，所述倾斜角度调节块13的底面同样为圆柱表面的一部分，为与所述安装槽相匹配的圆弧形面，作为优选的实施方式，所述倾斜角度调节块13的底面为半圆形弧面；当所述倾斜角度调节块13安装在所述旋转调节块12上时，所述倾斜角度调节块13的底面与所述安装槽的轴线相重合，且所述倾斜角度调节块13的底面可以所述轴线为旋转轴，沿所述安装槽的表面滑动，适宜于沿所述轴线进行旋转调节；在所述倾斜角度调节块13的底面上延伸出两个安装条131，当所述倾斜角度调节块13安装在所述旋转调节块12上时，所述两个安装条131分别延伸至所述两个滑槽121中，并适宜于随着所述倾斜角度调节块13的旋转在所述滑槽121中滑动。在每个所述安装条131上设置有第二螺纹孔132；在位于所述安装条131滑动方向两侧的两个滑槽侧壁的任意一个上设置有固定槽，所述固定槽贯穿所述滑槽侧壁设置，如图6所示，所述固定槽15的延伸方向与所述第二螺纹孔在所述滑槽121中的滑动路径相吻合，适宜于利用第二螺栓插入所述固定槽15并旋入所述第二螺纹孔，起到固定所述倾斜角度调节块13的作用，可以理解的是，所述第二螺栓的头部可卡在固定槽15远离所述安装条131的一侧，其螺纹杆部则可以旋入所述第二螺纹孔中，从而实现对安装条131的固定，进而固定所述倾斜角度调节块13。

本实施方式中的环形线圈还设置有线圈框架14，如图7所示，所述线圈框架14的形状与环形线圈形状相同，可以为正方形、矩形或菱形等，用于对环形线圈进行支撑，在所述线圈框架14的外围设置有环绕槽，所述环形线圈则缠绕在所述环绕槽中。线圈框架与所述倾斜角度调节块13固定连接，作为优选的实施方式，所述线圈框架的环绕方向所在的平面与所述倾斜角度调节块13的底面的所述轴线相平行。

本实施方式中的所述安装架11可以设置为一个横梁。

作为优选的实施方式，两个所述固定槽15均设置在所在滑槽121的朝向外侧的侧壁上，即远离所述通孔122一侧的侧壁上。在所述倾斜角度调节块13沿底面轴线方向上的两端面上还分别设置有固定条133，如图8和图9所示，所述固定条133固定安装在所述端面上，所述固定条133的延伸方向与所述两个安装条131的延伸方向相一致，所述固定条133和两个安装条131在垂直于所述倾斜角度调节块13的底面轴线方向上的投影相重合，所述旋转调节块12位于安装槽轴线方向上的两个端面分别向下延伸形成加固端面16，每个所述固定条133由所述倾斜角度调节块13的端面延伸至位于同侧的所述加固端面16；在所述固定条上设置有操作孔135，所述操作孔135对应于所述安装条131的第二螺纹孔设置，适宜于将第二螺栓穿过所述操作孔135插入所述固定槽15。在所述固定条上设置有纵向通孔136，在所述加固端面上设置有横向通孔161，当所述倾斜角度调节块13沿底面轴线进行旋转调节时，所述纵向通孔136与所述横向通孔161适宜于交叉重叠，适宜于使用第三螺栓与螺母进行固定。

在所述固定条133上套设有滑动套，所述滑动套适宜于沿所述固定条滑动，所述滑动套134为金属滑动套，作为优选的实施方式，可选择不锈钢滑动套，在所述滑动套134的外表面还覆有一层聚四氟乙烯层，所述聚四氟乙烯层的厚度为0.1-0.3mm，优选为0.2mm，当所述滑动套134滑动至所述操作孔处时，所述滑动套朝向所述第二螺纹孔一侧的表面与所述第二螺栓的头部相抵触，从而防止所述第二螺栓松动退出。

本实施方式通过设置所述旋转调节块12和倾斜角度调节块13，可以对所述环形线圈的旋转和倾斜角度进行调节，其中通过调整所述旋转调节块12围绕其通孔轴线进行旋转的角度，可调节环形线圈所在平面沿该通孔轴线的旋转角度，通过调整所述倾斜角度调节块13的底面沿所述安装槽的表面滑动，可调整所述环形线圈所在平面的倾斜角，进而使得环形线圈具有适宜的安装角度，可适合不同路段、不同地形位置的应用。

所述的交通流量监测系统还包括：

超声波检测单元2，具有设置在安装架上的超声波发射器、超声波接收器以及时控模块，时控模块分别与超声波发射器和超声波接收器电连接，时控模块用于采集超声波发射器发出超声波至超声波接收器接收超声波的时间。

超声波检测单元2在工作时，当无车辆通过时，超声波发射器发出的超声波到达地面后反射，超声波接收器接收从底面反射的超声波，时控模块对超声波发射器发生超声波至超声波接收器接收超声波的时间作为基础时间和距离。当有车通过或存在时，超声波发射器发射的超声波到达车辆表面后反射回超声波接收器，显然有车时，发射和反射距离缩短，时间减小，与基础时间距离的差异即为车辆出现信号。如果将车辆表面反射的信号强度全部像素用灰度表示，可以得到一张不很清晰的车辆俯视图。沿车道方向在安装架上安装两个间距不大的传感器即可对车速、时间占有率等变量和车长做出检测。

微波检测单元3，具有设置在安装架上的微波发射器、微波接收器以及调制解调器，调制解调器与微波接收器电连接，用于对微波接收器输出的结果进行调制。

在一个优选的实施例中，微波检测单元3的安装高度大于5m，微波波束俯仰角40°～50°，水平方位角15°，作用距离3～60m。微波检测单元3向检测区域发射小功率、不同中心频率的连续调制微波，中心频率大于10GHz(波长约3cm)，带宽45MHz，进行分区扫描，获得被测物的反射回波。扫描区域的数量和大小可由软件控制，最多可分为8个区，每区长度可调(2～10m)，宽度为2m(可覆盖一条车道)；每区还可进一步细分2～4个小区，供测速使用。检测器最多可检测8个车道的交通量、平均车速、占有率、按长度划分的车型和排队长度等参数。同时微波检测单元3抗干扰能力强，能穿透雨滴、浓雾和大雪而不受影响；测速为非多普勒模式，安装架的变形和振动不影响检测质量，因此大风下能正常检测。并且安装维修不封闭车道，不破坏路面

视频检测单元4，具有设置在安装架上的摄像头、接收模块以及图像处理模块，接收模块与摄像头电连接，用于接收摄像头拍摄的图像，图像处理模块与接收模块电连接，用于对摄像头拍摄的图像预处理。视频检测单元4能够进行高效益的广域视频监视并现场实时采集各种交通参数，且功能强大，图像直观，软件控制，便于升级，能够实现多车道检测。

在一个实施例中，一台摄像机可覆盖6条车道，监视长度通常为1.5～50m。可监视交叉路口各个方向的交通。可多台同时监测100个以上的区域。视频车辆检测器使用方便，安装维修不破坏路面，不封闭车道，可重新设定，以满足不同要求。

处理单元5，与信号放大模块、超声波接收器、调制解调器以及图像处理模块电连接，用于对环形线圈检测单元1、超声波检测单元2、微波检测单元3以及视频检测单元4输出的结果进行融合，并进行计算分析。即由环形线圈检测单元1、超声波检测单元2、微波检测单元3以及视频检测单元4采集当前区域内的交通量、平均车速、占有率、按长度划分的车型、排队长度、图像及实时监控视频等信息传输至处理单元5，并通过处理单元5对多种交通信息数据进行处理，处理后通过通信单元6将处理结果传输到计算机7中进行计算、分析、比对、判断以及优化，最终上报给公路监控中心。

在一个实施例中，超声波发射器包括脉冲发生器和第一换能器，第一换能器与脉冲发生器电连接，第一换能器用于将脉冲发生器产生的高压电脉冲转换为超声波。

超声波接收器包括第二换能器和放大器，第二换能器与放大器电连接，第二换能器用于将接收的超声波转换为电脉冲，放大器用于将电脉冲进行放大。

在一个优选的实施例中，超声波检测单元2的安装高度大于5.5m，且每一个车道分别安装一个超声波检测单元2。根据实验表明超声波检测单元2的检测车流量准确率可达99％，平均车速检测准确率可达90％，车型分类的精度可达94％。

为了保证系统的正产工作，还包括供电单元8，供电单元8与环形线圈检测单元1、超声波检测单元2、微波检测单元3以及视频检测单元4电连接。优选的，供电单元包括USP电源(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)。以防止意外断电时不会造成系统瘫痪。

在一个实施例中，处理单元5包括优化模块，优化模块用于对环形线圈检测单元1、超声波检测单元2、微波检测单元3以及视频检测单元4输出的结果进行优化处理，剔除模糊数据和干扰数据，进一步保证发送至计算机7的数据信息更加安全可靠。

在一个实施例中，检测模块包括相位锁定器和相位比较器连接，谐振电路模块具有第一输出端和第二输出端，第一输出端与相位锁定器连接，第二输出端与相位比较器连接，相位锁定器的输出端与相位比较器连接，相位比较器的输出端与信号放大模块连接。

本发明的交通流量监测系统通过多种检测单元(环形线圈检测单元1、超声波检测单元2、微波检测单元3以及视频检测单元4)同时对目标区域中监测车辆相关交通信息进行监测，并将相应的数据传输至处理单元5中进行处理，进而可通过监控计算机7准确直接得到单位时间内目标区域内的车流量、车速以及车辆类型、占有率等交通信息，且以微波检测单元3可防止装置使用受到外部环境的影响，利用视频检测单元4可对模糊信息数据进行验证，进一步优化上传数据信息，同时提供实时视频信息，提高公路信息发布效率，可在多等级公路上安装使用，应用范围和前景十分广阔。

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，可轻易想到其各种变化或替换，这些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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种交通流量监测系统，其特征在于，包括：

安装架；

环形线圈检测单元，具有设置在所述安装架上的环形线圈，所述环形线圈与谐振电路模块连接，当所述环形线圈电感量发生变化时，所述谐振电路模块产生频移信号；所述谐振电路模块与检测模块连接，所述检测模块用于对所述频移信号进行处理，所述检测模块与信号放大模块连接；

超声波检测单元，具有设置在所述安装架上的超声波发射器、超声波接收器以及时控模块，所述时控模块分别与所述超声波发射器和所述超声波接收器电连接，所述时控模块用于采集所述超声波发射器发出超声波至所述超声波接收器接收所述超声波的时间；

微波检测单元，具有设置在所述安装架上的微波发射器、微波接收器以及调制解调器，所述调制解调器与所述微波接收器电连接，用于对所述微波接收器输出的结果进行调制；

视频检测单元，具有设置在所述安装架上的摄像头、接收模块以及图像处理模块，所述接收模块与所述摄像头电连接，用于接收所述摄像头拍摄的图像，所述图像处理模块与所述接收模块电连接，用于对所述摄像头拍摄的所述图像预处理；

处理单元，与所述信号放大模块、所述超声波接收器、所述调制解调器以及所述图像处理模块电连接，用于对环形线圈检测单元、所述超声波检测单元、所述微波检测单元以及所述视频检测单元输出的结果进行融合，并进行计算分析。

2.如权利要求1所述的交通流量监测系统，其特征在于，所述超声波发射器包括脉冲发生器和第一换能器，所述第一换能器与所述脉冲发生器电连接，所述第一换能器用于将所述脉冲发生器产生的高压电脉冲转换为所述超声波。

3.如权利要求1所述的交通流量监测系统，其特征在于，所述超声波接收器包括第二换能器和放大器，所述第二换能器与所述放大器电连接，所述第二换能器用于将接收的所述超声波转换为电脉冲，所述放大器用于将所述电脉冲进行放大。

4.如权利要求1所述的交通流量监测系统，其特征在于，还包括供电单元，所述供电单元与所述环形线圈检测单元、所述超声波检测单元、所述微波检测单元以及所述视频检测单元电连接。

5.如权利要求4所述的交通流量监测系统，其特征在于，所述供电单元包括USP电源。

6.如权利要求1所述的交通流量监测系统，其特征在于，所述处理单元包括优化模块，所述优化模块用于对环形线圈检测单元、所述超声波检测单元、所述微波检测单元以及所述视频检测单元输出的结果进行优化处理，剔除模糊数据和干扰数据。

7.如权利要求1所述的交通流量监测系统，其特征在于，所述检测模块包括相位锁定器和相位比较器连接，所述谐振电路模块具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与相位锁定器连接，所述第二输出端与相位比较器连接，所述相位锁定器的输出端与所述相位比较器连接，所述相位比较器的输出端与信号放大模块连接。