CN109935082A - 一种基于WiFi的交通数据采集系统及采用其采集数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于WiFi的交通数据采集系统及采用其采集数据的方法，交通数据采集系统包括服务器和客户端和多个WiFi检测器，WiFi检测器用于将获取的具有WiFi功能的终端设备信息传送给服务器；服务器用于储存和管理收到的设备信息；客户端用于对设备信息进行分析和处理，得到交通数据信息；每个终端设备具有唯一的MAC地址，设备信息包括MAC地址、定位信息和通过某个地点的时间。终端设备作为交通信息的发布载体，不需要在车辆上加装设备，利用现有的手机、电脑就可以实现，这样基本上就可以检测到所有车辆的交通信息。利用本系统，可得知车辆在某一路段上行驶的时间和速度，从而判断设备携带者的情况，方便交通管理部门了解交通运行状态。

Description

一种基于WiFi的交通数据采集系统及采用其采集数据的方法

技术领域

本发明属于交通数据采集技术领域，具体涉及一种基于WiFi的交通数据采集系统及采用其采集数据的方法。

背景技术

交通检测器作为采集交通数据的一种重要手段，被广泛的应用于道路交通流检测、道路交通状况分析等方面。目前，交通数据采集的方式主要有基于感应线圈、基于视频识别、基于GPS浮动车等。基于感应线圈的采集方式是通过检测线圈的电磁感应变化来检测车辆，计算出流量、速度、占有率和长度等交通参数，这种线圈的安装和维护需要破坏路面，而且易被重型车辆压坏，使用寿命较短。基于视频识别的检测方式主要是利用安装在道路上的视频摄像机来实时采集分析视频图像以获取交通信息，这种方式在夜间以及恶劣天气的条件下由于图像不清晰导致检测精度下降。基于GPS浮动车是通过在车辆上安装车载GPS采集模块来实时采集交通数据，这种方式的检测准确度与GPS定位有关，易受电磁干扰，而且数据处理繁杂、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于WiFi的交通数据采集系统及采用其采集数据的方法，基于WiFi技术匹配不同位置的过往车辆的某些唯一标识来估计在道路上的行程时间，使用寿命长，精度高，成本低。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于WiFi的交通数据采集系统，包括服务器、客户端和多个WiFi检测器，WiFi检测器用于获取具有WiFi功能的终端设备的设备信息并且将获取到的设备信息传送给服务器；服务器用于储存和管理收到的设备信息；客户端与服务器远程连接，用于对设备信息进行分析和处理，得到交通数据信息每个终端设备具有唯一的MAC地址，设备信息包括MAC地址、定位信息和通过某个地点的时间。

进一步，WiFi检测器包括壳体，壳体内部设有传感器单元、核心处理器、数据储存传输单元和供电单元，壳体外部设有GPS天线和WiFi天线；核心处理器分别与供电单元、传感器单元及数据储存传输单元连接；

传感器单元包括WiFi处理模块和GPS模块，WiFi处理模块与WiFi天线连接，GPS模块与GPS天线连接；WiFi处理模块通过WiFi天线检测终端设备发送的无线信号，GPS模块通过GPS天线获取终端设备定位信息；

数据储存传输单元包括数据存储模块和数据传输模块，数据存储模块用于存储检测到的设备信息，数据传输模块用于将设备信息传输至服务器；

核心处理器，用于接收传感器单元中的WiFi处理模块收集的原始MAC地址，进行分类整理并存储到数据存储模块中，WiFi处理模块每秒扫描一次，采集所有的设备信息并打上时间戳，核心处理器在设定的时间间隔后把最新收集的设备信息通过数据传输模块上传到服务器。

进一步，数据传输模块包括GSM模块和WiFi模块，GSM模块用于以GSM通信方式传输设备信息，WiFi模块用于以WiFi通信方式传输设备信息。

进一步，壳体外部还设有USB接口、光纤接口、串口接头、电源接口和电源开关按钮。

进一步，供电单元采用蓄电池、电源线插头和太阳能充电系统中的一种或多种。

进一步，在一路段的上游位置和下游位置分别安装有WiFi检测器。

进一步，WiFi检测器内部嵌入Linux系统。

本发明还公开了采用所述的基于WiFi的交通数据采集系统采集数据的方法，包括以下步骤：

(1)在路段或交叉口处安装WiFi检测器，当具有WiFi功能的终端设备开启且从此处经过时，WiFi检测器采集终端设备的设备信息；

(2)WiFi检测器将采集到的设备信息的传输给服务器，客户端远程调用服务器获取的设备信息，对设备信息进行分析和处理，最终得到交通数据信息。

进一步，WiFi检测器传感器单元、核心处理器、数据储存传输单元和供电单元；核心处理器分别与供电单元、传感器单元及数据储存传输单元连接；数据储存传输单元包括数据存储模块和数据传输模块；

步骤1)中所述的WiFi检测器采集终端设备的设备信息具体过程为：

传感器单元对覆盖范围内的终端设备发送的数据包进行抓取，并临时储存在数据存储模块中，当采集时间达到预设时间，核心处理器发出指令，数据传输模块将设备信息传送到服务器。

进一步，步骤2)中所述的对设备信息进行分析和处理具体为：

客户端通过比较在上游WiFi和下游WiFi检测器处记录的相同设备的检测时间来确定设备携带者通过该路段的出行时间，结合该路段的距离数据，得到车辆行驶或行人步行的区间速度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的一种基于WiFi的交通数据采集系统，包括服务器和客户端和多个WiFi检测器，WiFi检测器将获取的具有WiFi功能的终端设备信息传送给服务器，客户端对服务器中存储的数据进行分析处理，得到需要的交通数据信息。具有WiFi功能的终端设备作为交通信息的发布载体，不需要在车辆上加装设备，利用现有的手机、电脑就可以实现，尤其是手机已经成为人们出行的必备品，这样基本上就可以检测到所有车辆的交通信息。利用本系统，可得知车辆在某一路段上行驶的时间和速度，从而判断设备携带者为车辆还是行人，及车辆是机动车还是非机动车，方便交通管理部门了解交通运行状态。

进一步，WiFi检测器包括壳体，壳体内部设有传感器单元、核心处理器、数据储存传输单元和供电单元，壳体外部设有GPS天线和WiFi天线，此检测器基于近距离通信技术进行数据的采集，与传统线圈与视频等检测方式相比，检测成本低，安装简单，不易受到环境影响。

进一步，数据传输模块包括GSM模块和WiFi模块，两种通信模块同时存在，在有WiFi的地方选择WiFi通信，在比较偏僻的地方没有WiFi可以用GSM通信。满足不同环境下的数据传输，为数据传输提供便利。

进一步，供电单元形式多样化设置，适用不同环境。

进一步，WiFi检测器内部嵌入Linux系统，可自定制，稳定性好，对硬件要求极低，可以实现本地存储。

本发明还公开了采用上述基于WiFi的交通数据采集系统采集数据的方法，WiFi检测器采集终端设备的设备信息并发送给服务器，客户端远程调用服务器获取的设备信息，对设备信息进行分析和处理，最终得到交通数据信息。基于WiFi技术采集数据，与蓝牙技术相比，WiFi技术采集间隔为1秒，采集间隔小，采样率更高，采集过程速度快，不受天气环境的影响，精度高。

进一步，WiFi检测器可生成临时文件来存储数据，在一段时间以后，删除旧的临时文件，重新生成新的临时文件，这样WiFi检测器的存储空间就可以无限使用，延长其使用寿命。

进一步，通过比较在上游WiFi检测器和下游WiFi检测器处记录的相同设备的检测时间，确定出设备携带者通过该路段的出行时间，再结合该路段的距离，计算出区间速度，就可以判断出设备携带者是行人还是车辆，若是车辆可判断出车辆是机动车、非机动车还是公交车，可作出全面的判断。

附图说明

图1为本发明交通数据采集系统的整体结构图；

图2为本发明WiFi检测器的结构原理框图；

图3为本发明WiFi采集系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，本发明公开了一种基于WiFi的交通数据采集系统，包括作为采集模块的WiFi检测器、作为管理模块的服务器及作为分析模块的客户端。WiFi检测器用于获取具有WiFi功能的终端设备的设备信息并且将获取到的设备信息传送给服务器；服务器用于储存和管理收到的设备信息；客户端与服务器远程连接，用于对设备信息进行分析和处理，得到交通数据信息。

由于WiFi具有全球统一的技术规范，每一个WiFi设备都含有一个相应的MAC(Media Access Control)地址，该MAC地址具有全球唯一性，因此该MAC地址可以成为该设备的标识符。如果机动车的车主或乘客携带了一个已开启WiFi功能的设备(例如手机)，那么该设备中的MAC地址就可以作为这辆机动车ID。当在路上行驶的机动车携带的WiFi设备已开启WiFi功能(可以是手机WiFi，平板电脑WiFi等)，那么可通过安装在路边的WiFi检测器检测到该辆机动车的WiFi信号并记录其中的WiFi设备的信息，如MAC地址、信号强度、定位信息和通过该地点的时间，通过比较上游WiFi检测器和下游WiFi检测器收集到的具有相同MAC地址的时间差，WiFi检测器检测到的这些设备携带者的出行方式可为步行、非机动车、机动车、公交车等，基于捕捉到的数据客户端可以计算出行程时间、行驶速度及车型等交通参数。

如图2所示，WiFi检测器包括壳体，壳体内部设有传感器单元、核心处理器、数据储存传输单元和供电单元，壳体外部设有GPS天线和WiFi天线；核心处理器分别与供电单元、传感器单元及数据储存传输单元连接。

所述传感器单元包括WiFi处理模块和GPS模块，WiFi处理模块通过WiFi天线检测终端设备发送的无线信号，GPS模块通过GPS天线获取终端设备定位信息。

所述核心处理器用于接收传感器单元中的WiFi处理模块收集的原始MAC地址，进行分类整理并存储到数据存储模块中，在设定的时间间隔后将文件上传到服务器上。WiFi处理模块每秒扫描一次，采集所有的原始数据并打上时间戳，核心处理器会在设定的5、10、15分钟甚至一个小时的时间间隔后把最新收集的MAC地址等设备信息通过数据传输模块以SFTP、SCP的方式上传到服务器。

所述数据储存传输单元，包括数据存储模块和数据传输模块，数据传输模块包括GSM模块和WiFi模块；数据存储模块用于存储检测到的具有WiFi功能的设备信息以及GPS定位信息，GSM模块用于以GSM通信方式传输所述具有WiFi功能的设备信息，WiFi模块用于以WiFi通信方式传输所述具有WiFi功能的设备信息。在有WiFi的地方选择WiFi通信，在比较偏僻的地方没有WiFi可以用GSM通信。

所述供电单元采用蓄电池、电源线插头和太阳能充电系统中的一种或多种，太阳能充电系统包括太阳能充电控制器和太阳能电池板。如果外部有电源供应，WiFi检测器可通过电源插头连接外部电源；如果检测环境无外部电源，短时检测，直接使用蓄电池中的电；如果长时间检测，可采用太阳能电池板采集的太阳能转化为电能使用。

每个WiFi检测器通过以太网与服务器连接。所述客户端一般指电脑，用于信息的处理与分析。

WiFi检测器数据采集流程参见图3，核心处理器会生成一个csv内部临时存储文件，用以存储采集到的交通数据，当采集数据时间没有达到预设时间(以5分钟为例)时，数据仍然保存在临时csv文件中；当采集数据时间达到5分钟，即csv文件生成时间达到5分钟，WiFi检测器中的数据传输模块将检测信息传输到服务器，同时删除WiFi检测器中的临时csv文件，WiFi检测器再次生成新的csv文件且重新进行数据的储存。

所述WiFi检测器外壳上一侧设有三个USB接口、两个光纤接口、一个串口接头和一个电源接口，另一侧为两个天线接头和两个电源开关按钮。本WiFi检测器采用蘑菇头天线，该天线结构小巧，外形美观，具有良好的抗冲击、抗老化能力，可靠性高。WiFi检测器内部嵌入Linux系统，通过使用开源免费的putty软件进入到系统中。

通过在路口安装WiFi检测器来检测通过其探测区域的WiFi终端设备，WiFi检测器记录唯一的MAC地址和每个检测到的设备的检测时间，通过比较在上游WiFi检测器和下游WiFi检测器处记录的相同设备的检测时间(即相同的MAC地址)来确定设备携带者通过该路段的出行时间；加上路段距离的数据便可得到车辆行驶的区间速度，基于车辆行驶的速度可间接辨别是机动车还是非机动车。机动车平均车速不低于15km/h，因此若计算得到的行程车速低于该值，则判断为非机动车。同理，非机动车(包括电瓶车)的行驶极限速度不高于30km/h，若得到的行程车速高于该值，则判断为机动车。

此外还可以间接辨别公交车的驶入，如果有多台WiFi设备在同一时间进入WiFi检测器捕捉范围，即某时刻WiFi捕捉记录骤增，可判断为有公交车进入，或者，由于公交车上的多台WiFi设备具有相同的行程时间，若数个MAC地址在同一时间被上游WiFi检测器捕捉到，又在同一时间被下游检测器捕捉到，则可判断这些MAC地址对应的WiFi设备位于同一辆公交车上。

本系统方案维护方便简单，成本较低；且本发明的物理性能很好，运行可靠性高；读写速度快，0.1s甚至更小；WiFi技术采集间隔为1秒，采集间隔小，采样率高；检测器内部嵌入Linux系统，可以实现本地存储；功耗小，绿色环保，在一些环境恶劣的条件下同样适用，可以为交通数据采集提供便利。

Claims (10)

1.一种基于WiFi的交通数据采集系统，其特征在于，包括服务器、客户端和多个WiFi检测器，WiFi检测器用于获取具有WiFi功能的终端设备的设备信息并且将获取到的设备信息传送给服务器；服务器用于储存和管理收到的设备信息；客户端与服务器远程连接，用于对设备信息进行分析和处理，得到交通数据信息；

每个终端设备具有唯一的MAC地址，设备信息包括MAC地址、定位信息和通过某个地点的时间。

2.根据权利要求1所述的基于WiFi的交通数据采集系统，其特征在于，WiFi检测器包括壳体，壳体内部设有传感器单元、核心处理器、数据储存传输单元和供电单元，壳体外部设有GPS天线和WiFi天线；核心处理器分别与供电单元、传感器单元及数据储存传输单元连接；

传感器单元包括WiFi处理模块和GPS模块，WiFi处理模块与WiFi天线连接，GPS模块与GPS天线连接；WiFi处理模块通过WiFi天线检测终端设备发送的无线信号，GPS模块通过GPS天线获取终端设备定位信息；

数据储存传输单元包括数据存储模块和数据传输模块，数据存储模块用于存储检测到的设备信息，数据传输模块用于将设备信息传输至服务器；

核心处理器，用于接收传感器单元中的WiFi处理模块收集的原始MAC地址，进行分类整理并存储到数据存储模块中，WiFi处理模块每秒扫描一次，采集所有的设备信息并打上时间戳，核心处理器在设定的时间间隔后把最新收集的设备信息通过数据传输模块上传到服务器。

3.根据权利要求2所述的基于WiFi的交通数据采集系统，其特征在于，数据传输模块包括GSM模块和WiFi模块，GSM模块用于以GSM通信方式传输设备信息，WiFi模块用于以WiFi通信方式传输设备信息。

4.根据权利要求2所述的基于WiFi的交通数据采集系统，其特征在于，壳体外部还设有USB接口、光纤接口、串口接头、电源接口和电源开关按钮。

5.根据权利要求2所述的基于WiFi的交通数据采集系统，其特征在于，供电单元采用蓄电池、电源线插头和太阳能充电系统中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的基于WiFi的交通数据采集系统，其特征在于，在一路段的上游位置和下游位置分别安装有WiFi检测器。

7.根据权利要求1所述的基于WiFi的交通数据采集系统，其特征在于，WiFi检测器内部嵌入Linux系统。

8.采用权利要求1～7任意一项所述的基于WiFi的交通数据采集系统采集数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在路段或交叉口处安装WiFi检测器，当具有WiFi功能的终端设备开启且从此处经过时，WiFi检测器采集终端设备的设备信息；

(2)WiFi检测器将采集到的设备信息的传输给服务器，客户端远程调用服务器获取的设备信息，对设备信息进行分析和处理，最终得到交通数据信息。

9.根据权利要求8所述的采集数据的方法，其特征在于，WiFi检测器传感器单元、核心处理器、数据储存传输单元和供电单元；核心处理器分别与供电单元、传感器单元及数据储存传输单元连接；数据储存传输单元包括数据存储模块和数据传输模块；

步骤1)中所述的WiFi检测器采集终端设备的设备信息具体过程为：

传感器单元对覆盖范围内的终端设备发送的数据包进行抓取，并临时储存在数据存储模块中，当采集时间达到预设时间，核心处理器发出指令，数据传输模块将设备信息传送到服务器。

10.根据权利要求8所述的采集数据的方法，其特征在于，步骤2)中所述的对设备信息进行分析和处理具体为：

客户端通过比较在上游WiFi和下游WiFi检测器处记录的相同设备的检测时间来确定设备携带者通过该路段的出行时间，结合该路段的距离数据，得到车辆行驶或行人步行的区间速度。