CN109615863B - 一种基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置及检测方法，本装置包括车牌信息采集模块、计数模块、存储模块、控制模块、监测模块、图像辅助模块以及通信模块；本发明以车牌识别仪作为信息采集工具置于检测路段的出入口位置，属于一种价格低廉的检测装置。装置采用模块化的形式，控制模块作为核心模块用于控制其他模块的功能实现，当某各个模块的功能出现问题时，可以更加便捷的找到问题所在，从而进行维护。

Description

一种基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置及检测方法
技术领域
本发明涉及车牌识别、计数比对、通信传输等技术领域，具体而言是一种基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置及检测方法。
背景技术
近年来，随着汽车使用率的增加，导致城市道路容量出现不足，伴随着设计不妥以及道路交会处过多，城市交通拥堵屡见不鲜，而由交通拥堵产生的交通事故更是严重危害了人民的出行安全和出行效率。由此，准确地检测并实时地通报交通拥堵就显得尤为重要。
对于交通拥堵的检测，已经提出了很多切实可行的方法。如人工检测，但不可避免地存在工作量大，费时费力，精确度也不高的缺点。如基于GPS数据的交通拥堵检测，往往容易出现原始数据较难获取，容易存在数据缺失等现象。再如基于航拍机的交通拥堵检测，也有成本过高，技术难度大等缺点。本发明提出了一种基于车牌识别的交通拥堵检测。
为了确保交通拥堵检测的可靠性，应当有针对性的进行监测通报。记录存储每一辆驶过出入口的车牌识别仪的车牌信息，分析设定合理的阈值，进行科学的比较，产生疑似拥堵信息，再结合人工检测操作，实现高准确性和低工作量的特性。同时，车牌与用户之间的绑定，使得信息的传输具有针对性和方向性，更有效的解决交通拥堵状况。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置及检测方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置包括车牌信息采集模块、计数模块、存储模块、控制模块、监测模块、拥堵检测员、图像辅助模块和通信模块，所述控制模块分别与所述车牌信息采集模块、计数模块、存储模块、监测模块和通信模块控制连接，用于控制所述车牌信息采集模块、计数模块、存储模块、监测模块和通信模块的功能实现，所述车牌信息采集模块依次连接存储模块和计数模块，所述拥堵检测员检测通信模块和图像辅助模块，所述监测模块还与通信模块电路连接；所述车牌信息采集模块包括两个车牌识别仪，所述车牌信息采集模块用于收集车牌信息和同意车牌经过两个所述车牌识别仪的时间，收集到的信息存储在所述存储模块中；所述计数模块用于实时记录从进口道进入的车牌数量和从出口道驶出的车牌数量，记录到的数据存储在所述存储模块中；所述存储模块用于储存收集的车牌信息参数和时间参数和数量参数，在所述控制模块的控制下通过通信模块传输存储的参数；所述监测模块用于对收集到的车牌信息参数和时间参数以及数量参数进行监测和计算；所述图像辅助模块提供给拥堵检测员，通过图像比对查看，确认疑似拥堵信息是否为真；所述通信模块为检测与信息传输中的对外通信模块，用于整合控制模块提供的信息发送给拥堵检测员，并在已确认拥堵的情况下，把拥堵信息发送给其他用户。
作为优选，所述车牌信息采集模块的两个所述车牌识别仪分别设置在被检测路段的进道口和出道口道路旁边。
作为优选，所述图像辅助模块收集的数据由检测路段的摄像头数据共享，当时间指标和数量指标均超过阈值时，发送疑似拥堵信息给拥堵检测员。
作为优选，所述其他用户包括公安机关、刚进入被检测路段的用户和其他可能要途径被检测路段路段的用户。
作为优选，所述通信模块包括无线发射模块和4G通信接口模块，
作为优选，还包括计算机处理装置，所述计算机处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元，所述接口单元和操作面板分别与控制模块电路连接，
所述操作面板使用触控式显示屏，用于实现控制模块的数据清理、重新启动以及对所述车牌识别仪的调试等操作指令；
所述指示单元用以监控所述车牌信息采集模块、计数模块、存储模块、控制模块、监测模块、图像辅助模块和通信模块的工作状况。
本发明还提供一种使用上述的基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置的检测方法，包括如下步骤：
步骤S01：路段的进出口两个车牌识别仪分别获取车牌信息以及车辆经过两识别仪的时间，比对出统一车牌途径两识别仪的时间t1和t2，记录到存储模块中；
步骤S02：对于一段时间内，两个识别仪通过的车牌书进行计数n1和n2,记录到存储模块中；
步骤S03：控制模块将获取的数据信息进行AD转换；
步骤S04：两个识别仪实时记录当时途径的车牌信息并存储信息；
步骤S05：提取存储信息，分别计算t＝t2-t1,n＝n1-n2,依次作为时间指标和数量指标；
步骤S06：根据实际情况界定时间阈值，将上述的时间指标与其进行比较，如果超过阈值，则进入步骤S07，否则返回步骤S04；
步骤S07：根据实际情况界定数量阈值，将上述的数量指标与其进行比较，如果超过阈值，则进入步骤S08，否则返回步骤S04；
步骤S08：接通无线通信模块接口；
步骤S09：将疑似拥堵信息通过无线发射子模块发送给拥堵检测员；
步骤S10：拥堵检测员结合视频影像判别是否发生交通拥堵以及分析可能的原因；
步骤S11：如果判别结果是发生，则进入步骤S12，否则返回步骤S08，重置信息；
步骤S12：发送拥堵信息给通行模块的其他用户；
步骤S13：检测交通拥堵信息是否发送成功：如果是，则进入步骤S14，如果否，则进入步骤S12，重新发送信息；
步骤S14：退出检测。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
a.经济适用，维护方便。本发明以车牌识别仪作为信息采集工具置于检测路段的出入口位置，属于一种价格低廉的检测装置。装置采用模块化的形式，控制模块作为核心模块用于控制其他模块的功能实现，当某各个模块的功能出现问题时，可以更加便捷的找到问题所在，从而进行维护。
b.检测准确性高，容易发现拥堵发生原因。本发明选用了时间指标和数量指标，从两个维度来判断该路段是否发生疑似拥堵，若均超过阈值，则发送信息给拥堵检测员，结合该路段的临近时间段的视频影像，能准确判断是否真的发生拥堵和发生拥堵可能的原因。
c.面向对象有针对性，方向性。本发明通过一个APP实现与用户之间的通信交互，拥堵检测员作为APP的管理人员，一方面接收疑似拥堵信息，进行判断，另一方面发送拥堵信息给与其他用户。驾驶人员可以在APP上绑定自己的车牌号，信息的传输就更具有指向性，能精确地发送给正处于拥堵的驾驶人员，共享拥堵信息，便于拥堵的解决。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明的实现流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，一种基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置，包括车牌信息采集模块1、计数模块3、存储模块2、控制模块4、监测模块5、图像辅助模块7以及通信模块8，控制模块4作为核心模块用于控制车牌信息采集模块1、计数模块3、存储模块2、监测模块5、图像辅助模块7以及通信模块8的功能实现，其中：车牌信息采集模块1主要由两个车牌识别仪组成，实时收集车牌信息以及同一车牌经过两个车牌识别仪的时间t1和t2；计数模块3是实时记录从进口道进入的车牌数量n1和从出口道驶出的车牌数量n2；存储模块2用以储存前述车牌信息参数和时间参数以及数量参数，并可在控制模块4的控制下通过通信模块8传输上述参数；监测模块5用以对前述采集得到的车牌信息参数和时间参数以及数量参数进行监测和计算，同一车牌穿越这段道路的时间t＝t2-t1，在一段时间内，这段道路车辆数的净增长数n＝n1-n2，这两个数据用于与设定的阈值进行对比；图像辅助模块7提供给拥堵检测员6，通过图像比对查看，确认疑似拥堵信息是否为真；通信模块8作为检测与信息传输中的对外通信模块8，一是用来整合控制模块4提供的信息发送给拥堵检测员6，二是用于对于已确认拥堵的情况下，把拥堵信息发送给其他用户。
本发明利用车牌识别仪组成车牌信息采集模块1，可以设置在路段的进道口和出道口道路旁边，利用红外线识别车牌，精确度高，成本低，且不影响司机驾驶，设施操作简便。主要对于系统的存储模块要求比较高，要求存储大量的车牌信息，时间以及数量信息，并能进行准确的一一比对。
前述的阈值设定，一般情况下，在检测道路平峰的时候测得通过时间作为时间阈值，如果实验中超过该阈值，说明道路中可能存在拥堵现象。对于数量阈值的确定，一种情况下测得n＜0时，既是进入的车辆数小于驶出的车辆数，说明拥堵现象正在缓解，无需发送信息，当n＝0时，可以理解为车辆在该区段中速度几乎恒定，如拥堵可以结合时间阈值判别，当n＞0时，既是进入的车辆数大于驶出的车辆数，选定合理的阈值，当超过这个阈值时，说明该路段在这个时间段里车辆数增长的过快，可能存在拥堵现象。
而图像辅助模块7主要由检测路段的摄像头数据共享组成，当时间指标和数量指标均超过阈值时，发送疑似拥堵信息给拥堵检测员，检测员可以调取临近时间段的影像，判别是否真的发生了拥堵，有效得防止了交通拥堵的误报，同时对于解决交通拥堵能提供参考方法，比如交通拥堵可能是路段行驶期间发生事故等问题就能从影像中直接反映出来。
通信模块8是本发明的主要特色，一方面整合控制模块接收的疑似拥堵信息，并将其发送给拥堵检测员，另一方面是检测员在确认拥堵无误时，发送拥堵信息给与其他用户，这里的其他用户主要有三方组成：一方是公安机关，在得到拥堵信息后及时做出疏导等解决方案；另一方是其他可能要途径该路段的用户，及时告知其该路段已发生拥堵，便于提前做出规避等驾驶方案；第三方是刚进入该路段的用户，即刚通过进入口车牌识别仪的车辆，告知其前面车辆通过该路段所需时间和交通拥堵发生原因，比如一些交通事故出现人员伤亡，可以及时联系该路段正处于拥堵状态的医护人员现场救治处理。
针对车牌绑定用户，本发明还推出一款APP，车牌会绑定个人信息以及车型等信息，第三方用户可以通过通信模块精确接收到上述信息。
图1为本发明一个实施例中基于车牌识别的交通拥堵检测装置的结构原理图，其中，包括车牌信息采集模块1、存储模块2、计数模块3、控制模块4、监测模块5、拥堵检测员6、图像辅助模块7以及通信模块8；控制模块4分别与车牌信息采集模块1、存储模块2、计数模块3、监测模块5、图像辅助模块7以及通信模块8连接，拥堵检测员6作为人工参与系统检测，控制模块4作为核心模块用于控制上述模块的功能实现；
如图1所示，控制模块4作为监测、预警及处理装置的核心模块，一方面用以控制和连接通信模块8、车牌信息采集模块1、存储模块2、计数模块3、监测模块5，另一方面用以和外界计算机等其它设备连接，以实现装置和其它设备之间的通信。
车牌信息采集模块1用以对待检测路段的出入口行驶车辆的车牌进行监测，车牌信息采集模块1在控制模块4的控制下工作，并将监测信息记录在存储模块2中；
作为优选的实施方式，温度信息采集模块1包括车牌识别仪，分别置于路段出入口的路旁，用于实时监测途径车辆的车牌信息，包括GPS系统，用于定位，包括GPRS系统，用于确定时间信息。
计数模块3用以对存储模块中存储记录的车牌信息进行计数，计数模块2在控制模块4的控制下工作，并将计数结果信息记录在存储模块2中；
作为优选的实施方式，计数模块2应由两部分组成，一部分置于待检测路段入口，用于统计一段时间内进入该路段的车牌数，另一部分置于待检测路段出口，用于统计相同时间段内驶出该路段的车牌数。
存储模块2用以储存前述时间参数和数量参数，并可在控制模块4的控制下通过通信模块8传输时间参数和数量参数。当然，控制模块4可以通过接口读取存储模块2中的数据。
监测模块5用以对前述采集得到的时间参数和数量参数进行处理和监测，根据监测结果判定当前路段是否存在疑似拥堵信息，若存在，可在控制模块4的控制下，通过通信模块传输给拥堵检测员6；
拥堵检测员6作为交通拥堵检测的人工环节，在接受到通信模块8发送的疑似拥堵信息后，结合图像辅助模块7，调用当前临近时间段的交通影像，判别是否真的存在交通拥堵；
图像辅助模块7是在控制模块4的控制下用以辅助拥堵检测员6进行判断的重要环节，同时还能帮助检测员发现发生拥堵的可能原因；
通信模块8作为监测、信息传输中的对外通信模块，在控制模块4的控制下通过向外界发射无线信号，或者通过GPRS/CDMA接口传输编码信息集合在APP上，实现装置与拥堵检测员以及三方用户的通信。
作为可选的实施例，通信模块包括无线发射单元和4G通信接口单元，分别实现无线发射数据和通过移动通信基站整合信息发送到APP上，APP作为一个信息共享的平台。
同时管理人员还可通过APP发送指令编码，通信模块8接收信息，并将指令编码传输到控制模块4中，控制模块4根据指令控制其他模块工作。
微型计算机处理装置9是与控制模块4连接，该计算机处理装置9包括接口单元10、操作面板11和指示单元12。
操作面板11通过触控式显示屏实现，用以实现控制模块4的数据清理、重新启动以及对前述车牌识别仪的调试等操作指令；
指示单元12用以监控上述车牌信息采集模块1、计数模块3、存储模块2、控制模块4、监测模块5、图像辅助模块7以及通信模块8的工作状况，例如：两个车牌识别仪是否工作正常，通信模块信息传输是否正常等，并表征给用户，例如可通过指示灯或者文本框的形式显示工作状态。
作为可选的实施方式，计算机处理装置9是一台触控式平板计算机。
本实施例中，的控制模块采用单片机实现，车牌信息采集模块采用在出入口分别设置一个车牌识别仪构成，实时记录行驶车辆的车牌信息。存储模块采用存储介质实现，例如SD卡，TF卡，MMC卡等，监测模块以程序的形式储存在控制模块的单片机内并可由单片机进行调用执行，图像辅助模块由路段的摄像机影像共享构成，通信模块采用无线发射电路实现，主要以APP的形式呈现。
作为优选的实施方式，时间阈值和数量阈值的界定，应根据该路段平峰状态下的平峰数据以及车牌识别仪的安装位置决定；数量阈值的选取要选择合理的时间长度，这个时间段内，该路段车辆数由较明显变化，不宜过短，也不宜过长。
本发明还提供一种使用上述的基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置的检测方法，包括如下步骤：
步骤S01：路段的进出口两个车牌识别仪分别获取车牌信息以及车辆经过两识别仪的时间，比对出统一车牌途径两识别仪的时间t1和t2，记录到存储模块中；
步骤S02：对于一段时间内，两个识别仪通过的车牌书进行计数n1和n2,记录到存储模块中；
步骤S03：控制模块将获取的数据信息进行AD转换；
步骤S04：两个识别仪实时记录当时途径的车牌信息并存储信息；
步骤S05：提取存储信息，分别计算t＝t2-t1,n＝n1-n2,依次作为时间指标和数量指标；
步骤S06：根据实际情况界定时间阈值，将上述的时间指标与其进行比较，如果超过阈值，则进入步骤S07，否则返回步骤S04；
步骤S07：根据实际情况界定数量阈值，将上述的数量指标与其进行比较，如果超过阈值，则进入步骤S08，否则返回步骤S04；
步骤S08：接通无线通信模块接口；
步骤S09：将疑似拥堵信息通过无线发射子模块发送给拥堵检测员；
步骤S10：拥堵检测员结合视频影像判别是否发生交通拥堵以及分析可能的原因；
步骤S11：如果判别结果是发生，则进入步骤S12，否则返回步骤S08，重置信息；
步骤S12：发送拥堵信息给通行模块的其他用户；
步骤S13：检测交通拥堵信息是否发送成功：如果是，则进入步骤S14，如果否，则进入步骤S12，重新发送信息；
步骤S14：退出检测。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置，其特征在于：
包括车牌信息采集模块(1)、计数模块(3)、存储模块(2)、控制模块(4)、监测模块(5)、拥堵检测员(6)、图像辅助模块(7)和通信模块(8)，
所述控制模块(4)分别与所述车牌信息采集模块(1)、计数模块(3)、存储模块(2)、监测模块(5)和通信模块(8)控制连接，用于控制所述车牌信息采集模块(1)、计数模块(3)、存储模块(2)、监测模块(5)和通信模块(8)的功能实现，所述车牌信息采集模块(1)依次连接存储模块(2)和计数模块(3)，所述拥堵检测员(6)通过通信模块(8)和图像辅助模块(7)进行检测，所述监测模块(5)还与通信模块(8)电路连接；
所述车牌信息采集模块(1)包括两个车牌识别仪，所述车牌信息采集模块(1)用于收集车牌信息和统计车牌经过两个所述车牌识别仪的时间，收集到的信息存储在所述存储模块(2)中；
所述计数模块(3)用于实时记录从进口道进入的车牌数量和从出口道驶出的车牌数量，记录到的数据存储在所述存储模块(2)中；
所述存储模块(2)用于储存收集的车牌信息参数和时间参数和数量参数，在所述控制模块(4)的控制下通过通信模块(8)传输存储的参数；
所述监测模块(5)用于对收集到的车牌信息参数和时间参数以及数量参数进行监测和计算；
所述图像辅助模块(7)提供给拥堵检测员(6)，通过图像比对查看，确认疑似拥堵信息是否为真；
所述通信模块(8)为检测与信息传输中的对外通信模块，用于整合控制模块(4)提供的信息发送给拥堵检测员(6)，并在已确认拥堵的情况下，把拥堵信息发送给其他用户。
2.根据权利要求1所述的基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置，其特征在于：所述车牌信息采集模块(1)的两个所述车牌识别仪分别设置在被检测路段的进道口和出道口道路旁边。
3.根据权利要求1所述的基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置，其特征在于：所述图像辅助模块(7)收集的数据由检测路段的摄像头数据共享，当时间指标和数量指标均超过阈值时，发送疑似拥堵信息给拥堵检测员(6)。
4.根据权利要求1所述的基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置，其特征在于：所述其他用户包括公安机关、刚进入被检测路段的用户和其他可能要途径被检测路段的用户。
5.根据权利要求1所述的基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置，其特征在于：所述通信模块(8)包括无线发射模块和4G通信接口模块。
6.根据权利要求1所述的基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置，其特征在于：还包括计算机处理装置(9)，所述计算机处理装置(9)包括接口单元(10)、操作面板(11)和指示单元(12)，所述接口单元(10)和操作面板(11)分别与控制模块(4)电路连接，
所述操作面板(11)使用触控式显示屏，用于实现包括控制模块(4)的数据清理、重新启动以及对所述车牌识别仪调试的操作指令；
所述指示单元(12)用以监控所述车牌信息采集模块(1)、计数模块(3)、存储模块(2)、控制模块(4)、监测模块(5)、图像辅助模块(7)和通信模块(8)的工作状况。
7.一种使用权利要求1-6任一所述的基于车牌识别的交通拥堵检测与通信装置的检测方法，包括如下步骤：
步骤S01：路段的进出口两个车牌识别仪分别获取车牌信息以及车辆经过两识别仪的时间，比对出统一车牌途径两识别仪的时间t1和t2，记录到存储模块中；
步骤S02：对于一段时间内，两个识别仪通过的车牌数进行计数n1和n2,记录到存储模块中；
步骤S03：控制模块将获取的数据信息进行AD转换；
步骤S04：两个识别仪实时记录当时途径的车牌信息并存储信息；
步骤S05：提取存储信息，分别计算t＝t2-t1,n＝n1-n2,依次作为时间指标和数量指标；
步骤S06：根据实际情况界定时间阈值，将上述的时间指标与其进行比较，如果超过阈值，则进入步骤S07，否则返回步骤S04；
步骤S07：根据实际情况界定数量阈值，将上述的数量指标与其进行比较，如果超过阈值，则进入步骤S08，否则返回步骤S04；
步骤S08：接通无线通信模块接口；
步骤S09：将疑似拥堵信息通过无线发射子模块发送给拥堵检测员；
步骤S10：拥堵检测员结合视频影像判别是否发生交通拥堵以及分析可能的原因；
步骤S11：如果判别结果是发生，则进入步骤S12，否则返回步骤S08，重置信息；
步骤S12：发送拥堵信息给通信模块的其他用户；
步骤S13：检测交通拥堵信息是否发送成功：如果是，则进入步骤S14，如果否，则进入步骤S12，重新发送信息；
步骤S14：退出检测。
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