CN110444030B - 一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，包括云端控制中心、路段控制基站和多个移动式智能潮汐桩，移动式智能潮汐桩包括电动小车、超声波探测仪、避障传感器、自动导航仪和控制电路，通过超声波探测仪对一条潮汐车道上的车辆进行监测，通过云端控制中心对车流量数值和相应时段内的车流量饱和值进行比对，路段控制基站向控制电路发送移动开始信号，自动导航仪和控制电路配合使电动小车移动，避障传感器实时监测移动路径的障碍物，控制电路向路段控制基站发送移动完成信号，路段控制基站将移动完成信号的数量与对应潮汐车道上一组移动式智能潮汐桩的最小移动数量进行比对，并将比对结果传递至云端控制中心，实现潮汐车道的智能控制变换。
Description
技术领域
本发明涉及潮汐车道领域，尤其涉及一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统。
背景技术
潮汐车道就是可变车道，城市内部根据早晚交通流量不同情况，对有条件的道路设置一个或多个车辆行驶方向规定随不同时段变化的车道。由于城市功能区的分割，市内交通出现明显的规律性，尤其在部分核心或重要路段出现交通的“潮汐现象”， 即每天早晨进城方向交通流量大，造成拥堵现象；而反向流量小，晚上则是出城方向的流量大，造成拥堵现象；进城方向流量小，针对该情况，在交通导流改造中采取可变车道的方式进行了交通组织，即:早高峰进城车辆多时，增加进城方向车道数，减少出城方向车道数，晚高峰出城车辆多时，增加出城方向车道数，减少进城方向车道数。
现有的潮汐车道，通常由交警根据现场交通情况，通过手持遥控器，控制移动式智能潮汐桩随时调整车道行驶方向，但现有的潮汐车道智能化性能不足，需要大量的交警协管部门进行交通协调，将交通道路两边的潮汐桩、隔离带等固定，或者是使用汽车将潮汐桩安装，一方面，移动式智能潮汐桩运动变换时间是靠经验设置，较难适应不断变化的实时路况需求；另一方面，安装潮汐桩的工作量较大，且危险性高，通过遥控器控制潮汐车道变换的方法的本质依然是人工手动控制，不稳定的因素较多，容易受到人为因素的干扰，而且还不易实现集中控制。
这就导致了在使用移动式潮汐车道时，对于潮汐车道变换时机的判断，以及对移动式智能潮汐桩下达移动命令时都需要依靠人员来进行，并且在移动式智能潮汐桩的运动过程中，还需要由人员监控移动式智能潮汐桩的运动，并根据路面状况随时控制移动式智能潮汐桩的启停，以避免移动式智能潮汐桩与障碍物碰撞，而在移动结束后，也需要由人员肉眼来确认所有移动式智能潮汐桩是否移动到位，即需要通过人员来判断潮汐车道是否变换完成；并且，移动式智能潮汐桩由于放置在室外露天环境，而且容易与经过路面的物体发生碰撞，使移动式智能潮汐桩发生故障的概率较高，而现有的潮汐车道中也只能通过人员观察移动式智能潮汐桩在潮汐车道变换时是否顺利移动，来判断移动式智能潮汐桩是否发生故障。综上所述，现有的潮汐车道智能化程度较低，依赖于人员的经验判断以及监控维护，对于车道的变换时机容易因人员判断失误而不够合理，而且使移动式智能潮汐桩的运行过程可靠性较低，并且耗费大量的人力，尤其对于城市中多条潮汐车道同时聚集的主干道路口等，实际效果较差，难以满足顺应车流量变换从而有效减少道路堵塞的要求。
发明内容
为解决上述现有的智能潮汐车道中由于智能化程度较低，使潮汐车道的变换时机不够合理，并且使移动式智能潮汐桩的运行过程可靠性较低，耗费大量人力但实际效果较差的问题，本发明提供了一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，包括云端控制中心、路段控制基站和多个移动式智能潮汐桩，多个移动式智能潮汐桩分为多组并分别布置在多条潮汐车道上，通过同一组的移动式智能潮汐桩同步移动，以改变一条潮汐车道的车道分布方向；
所述移动式智能潮汐桩包括电动小车，电动小车上安装有超声波探测仪、避障传感器、自动导航仪和控制电路，通过超声波探测仪对一条潮汐车道上通过的车辆进行监测，使控制电路能够实时记录潮汐车道的车流量，并将车流量通过无线传输方式传递至路段控制基站，路段控制基站将多组移动式智能潮汐桩的车流量数据通过光纤传输方式分别传递至云端控制中心，云端控制中心对多组移动式智能潮汐桩的车流量数据分别进行统计计算，从而分别得到多条潮汐车道的车流量数值；
云端控制中心内预存有每条潮汐车道在不同时段内的最佳车道分布，并预存有每条潮汐车道在不同时段内分别达到需要变换至最佳车道分布状态时的车流量饱和值，通过云端控制中心对多条潮汐车道的车流量数值和各自在相应时段内的车流量饱和值进行比对，当一条潮汐车道的车流量数值不小于车流量饱和值时，云端控制中心向路段控制基站发送信号，路段控制基站向对应潮汐车道上的一组移动式智能潮汐桩的控制电路发送移动开始信号；
控制电路接收到移动开始信号后，对该移动式智能潮汐桩进行故障检测，并在检测合格后使电动小车启动，自动导航仪和控制电路配合使电动小车按照预设的车道变换路径移动，通过避障传感器实时监测移动式智能潮汐桩移动路径前方的障碍物，控制电路使电动小车在移动路径前方预定距离内存在障碍物时停止运动，并使电动小车在预定距离内的障碍物离开后继续运动，控制电路在电动小车按照预设的车道变换路径移动完成后向路段控制基站发送移动完成信号；
路段控制基站内分别预设有多组移动式智能潮汐桩的移动时间阈值，并预存有每条潮汐车道变换成功所需移动式智能潮汐桩的最小移动数量，路段控制基站在向一组移动式智能潮汐桩的控制电路发送移动开始信号后，开始按照该组移动式智能潮汐桩的移动时间阈值进行倒计时，并在倒计时内记录该组移动式智能潮汐桩所发送的移动完成信号的数量，路段控制基站将该组移动完成信号的数量与对应潮汐车道上一组移动式智能潮汐桩的最小移动数量进行比对，并将比对结果传递至云端控制中心，使云端控制中心能够分别记录每条潮汐车道的变换情况，并针对变换失败的潮汐车道发出警报。
优选的，同一组的移动式智能潮汐桩沿同一条潮汐车道的一侧间隔分布排列，相邻两个移动式智能潮汐桩的距离为二至六米。
优选的，所述电动小车由电动机、蓄电池、传动机构和多个履带轮构成，传动机构能够在电动小车运动停止时进行自锁。
优选的，所述电动机采用直流电动机，所述蓄电池采用充电式锂电池，电动小车顶部安装有用于为蓄电池充电的太阳能电池板。
优选的，当控制电路对移动式智能潮汐桩进行故障检测不合格时，控制电路对该移动式智能潮汐桩进行重启，并在重启后对该移动式智能潮汐桩再次进行故障检测，当再次故障检测不合格时，控制电路向路段控制基站发送故障信号并传递至云端控制中心，使云端控制中心能够分别记录每个故障状态的移动式智能潮汐桩。
优选的，所述移动式智能潮汐桩上安装有警报灯，用于在移动式智能潮汐桩再次故障检测不合格时点亮报警。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供的基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，通过移动式智能潮汐桩上安装的超声波探测仪对一条潮汐车道上通过的车辆进行监测，使云端控制中心能够计算得到潮汐车道的车流量数值，而在云端控制中心内预存有每条潮汐车道在不同时段内的最佳车道分布，并预存有每条潮汐车道在不同时段内分别达到需要变换至最佳车道分布状态时的车流量饱和值，就能够通过云端控制中心的智能化控制来判断潮汐车道需要进行变换的时机，该最佳车道分布以及车流量饱和值是通过计算机系统对大量数据进行统计和分析后得到的，因此本发明中通过智能化控制后得到的潮汐车道变换时机，必然比现有技术中单纯依靠人员的经验判断潮汐车道需要变换的时机要更为合理，减少了潮汐车道对人员的依赖，提升了潮汐车道减少道路堵塞的作用。
本发明中，移动式智能潮汐桩的移动过程也是通过智能控制的方式来实现，不需要人员通过手持遥控器来控制，就能够通过自动导航仪的辅助来自动按预定的路径移动实现潮汐车道的变换，并能通过避障传感器自动检测移动路径上的障碍物，从而自动控制移动式智能潮汐桩的启停动作避免与障碍物碰撞，而现有技术中需要人员随时监控并控制潮汐桩的整个移动过程，不仅实施极为麻烦不便，耗费大量人力，并且在复杂的路面情况下也很容易导致人员控制失误，使潮汐桩发生与障碍物碰撞，或者发生运动路径偏差导致潮汐车道变换后效果较差等问题，本发明就克服了上述缺点，不仅消除了潮汐车道对人员的依赖和消耗，也大幅提升了移动式智能潮汐桩的运动精准性和可靠性。
本发明中，能够通过控制电路对移动式智能潮汐桩进行故障检测，而且通过在路段控制基站内预设移动式智能潮汐桩的移动时间阈值，并在移动时间阈值内记录一组移动式智能潮汐桩所发送的移动完成信号的数量，使本发明可以自动判断有多少个移动式智能潮汐桩在规定时间内完成了移动过程，就能够智能判断潮汐车道的变换过程是否成功，并针对变换失败的潮汐车道及时发出警报，而现有技术中对于移动式智能潮汐桩的运动是否顺利，是否有移动式智能潮汐桩因为自身故障或者路面上的障碍物而无法到达预定位置，都只能通过人员来监控，实施极为麻烦不便，耗费大量人力，而且难以及时发现所有出故障的以及被障碍物阻挡的移动式智能潮汐桩，导致人员对潮汐车道的变换情况判断较难而且不够准确，本发明中能够自动并准确的得到每个移动式智能潮汐桩的实际情况，从而对移动车道的实际变换情况进行准确的判断，并针对变换失败的潮汐车道向人员发出警报，不仅消除了潮汐车道对人员的依赖和消耗，也大幅提升了潮汐车道的可靠性，保证了潮汐车道的实际效果，能够满足潮汐车道顺应车流量变换从而有效减少道路堵塞的要求。
附图说明
图1为本发明的控制流程示意图。
具体实施方式
基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，包括云端控制中心、路段控制基站和多个移动式智能潮汐桩，多个移动式智能潮汐桩分为多组并分别布置在多条潮汐车道上，通过同一组的移动式智能潮汐桩同步移动，以改变一条潮汐车道的车道分布方向，同一组的移动式智能潮汐桩沿同一条潮汐车道的一侧间隔分布排列，相邻两个移动式智能潮汐桩的距离为二至六米，根据道路的实际情况合理分布，系统的实际运行控制过程如图1所示。移动式智能潮汐桩包括电动小车，电动小车由电动机、蓄电池、传动机构和多个履带轮构成，传动机构能够在电动小车运动停止时进行自锁，电动机采用直流电动机，所述蓄电池采用充电式锂电池，电动小车顶部安装有用于为蓄电池充电的太阳能电池板。
移动式智能潮汐桩上安装有超声波探测仪、避障传感器、自动导航仪和控制电路，通过超声波探测仪对一条潮汐车道上通过的车辆进行监测，使控制电路能够实时记录潮汐车道的车流量，并将车流量通过无线传输方式传递至路段控制基站，路段控制基站将多组移动式智能潮汐桩的车流量数据通过光纤传输方式分别传递至云端控制中心，云端控制中心对多组移动式智能潮汐桩的车流量数据分别进行统计计算，使云端控制中心能够根据同一组中的多个车流量数据来估算出一条潮汐车道上实际经过的车流量数值，该估算的偏差通常可以忽略不计，从而分别得到多条潮汐车道的车流量数值。
云端控制中心内预存有每条潮汐车道在不同时段内的最佳车道分布，并预存有每条潮汐车道在不同时段内分别达到需要变换至最佳车道分布状态时的车流量饱和值，该最佳车道分布以及车流量饱和值是通过计算机系统对大量数据进行统计和分析后得到的，能够很准确的反应出潮汐车道的在实际运行中可以消除道路堵塞的最佳车道布置、以及需要进行车道变化的最佳时机，通过云端控制中心对多条潮汐车道的车流量数值和各自在相应时段内的车流量饱和值进行比对，当一条潮汐车道的车流量数值不小于车流量饱和值时，云端控制中心向路段控制基站发送信号，路段控制基站向对应潮汐车道上的一组移动式智能潮汐桩的控制电路发送移动开始信号。
移动式智能潮汐桩的控制电路接收到移动开始信号后，对该移动式智能潮汐桩进行故障检测，并在检测合格后使电动小车启动，自动导航仪和控制电路配合使电动小车按照预设的车道变换路径移动，通过避障传感器实时监测移动式智能潮汐桩移动路径前方的障碍物，控制电路使电动小车在移动路径前方预定距离内存在障碍物时停止运动，并使电动小车在预定距离内的障碍物离开后继续运动，控制电路在电动小车按照预设的车道变换路径移动完成后向路段控制基站发送移动完成信号。当控制电路对移动式智能潮汐桩进行故障检测不合格时，控制电路对该移动式智能潮汐桩进行重启，并在重启后对该移动式智能潮汐桩再次进行故障检测，当再次故障检测不合格时，控制电路向路段控制基站发送故障信号并传递至云端控制中心，使云端控制中心能够分别记录每个故障状态的移动式智能潮汐桩，移动式智能潮汐桩上安装有警报灯，可以在移动式智能潮汐桩再次故障检测不合格时点亮报警。
路段控制基站内分别预设有多组移动式智能潮汐桩的移动时间阈值，并预存有每条潮汐车道变换成功所需移动式智能潮汐桩的最小移动数量，路段控制基站在向一组移动式智能潮汐桩的控制电路发送移动开始信号后，开始按照该组移动式智能潮汐桩的移动时间阈值进行倒计时，并在倒计时内记录该组移动式智能潮汐桩所发送的移动完成信号的数量，路段控制基站将该组移动完成信号的数量与对应潮汐车道上一组移动式智能潮汐桩的最小移动数量进行比对，并将比对结果传递至云端控制中心，使云端控制中心能够分别记录每条潮汐车道的变换情况，并针对变换失败的潮汐车道发出警报，就实现了对潮汐车道的智能变位控制，克服了现有潮汐车道对于人工的依赖，提升了潮汐车道的可靠性。
Claims (6)
1.一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，其特征在于：包括云端控制中心、路段控制基站和多个移动式智能潮汐桩，多个移动式智能潮汐桩分为多组并分别布置在多条潮汐车道上，通过同一组的移动式智能潮汐桩同步移动，以改变一条潮汐车道的车道分布方向；
所述移动式智能潮汐桩包括电动小车，电动小车上安装有超声波探测仪、避障传感器、自动导航仪和控制电路，通过超声波探测仪对一条潮汐车道上通过的车辆进行监测，使控制电路能够实时记录潮汐车道的车流量，并将车流量通过无线传输方式传递至路段控制基站，路段控制基站将多组移动式智能潮汐桩的车流量数据通过光纤传输方式分别传递至云端控制中心，云端控制中心对多组移动式智能潮汐桩的车流量数据分别进行统计计算，从而分别得到多条潮汐车道的车流量数值；
云端控制中心内预存有每条潮汐车道在不同时段内的最佳车道分布，并预存有每条潮汐车道在不同时段内分别达到需要变换至最佳车道分布状态时的车流量饱和值，通过云端控制中心对多条潮汐车道的车流量数值和各自在相应时段内的车流量饱和值进行比对，当一条潮汐车道的车流量数值不小于车流量饱和值时，云端控制中心向路段控制基站发送信号，路段控制基站向对应潮汐车道上的一组移动式智能潮汐桩的控制电路发送移动开始信号；
控制电路接收到移动开始信号后，对该移动式智能潮汐桩进行故障检测，并在检测合格后使电动小车启动，自动导航仪和控制电路配合使电动小车按照预设的车道变换路径移动，通过避障传感器实时监测移动式智能潮汐桩移动路径前方的障碍物，控制电路使电动小车在移动路径前方预定距离内存在障碍物时停止运动，并使电动小车在预定距离内的障碍物离开后继续运动，控制电路在电动小车按照预设的车道变换路径移动完成后向路段控制基站发送移动完成信号；
路段控制基站内分别预设有多组移动式智能潮汐桩的移动时间阈值，并预存有每条潮汐车道变换成功所需移动式智能潮汐桩的最小移动数量，路段控制基站在向一组移动式智能潮汐桩的控制电路发送移动开始信号后，开始按照该组移动式智能潮汐桩的移动时间阈值进行倒计时，并在倒计时内记录该组移动式智能潮汐桩所发送的移动完成信号的数量，路段控制基站将该组移动完成信号的数量与对应潮汐车道上一组移动式智能潮汐桩的最小移动数量进行比对，并将比对结果传递至云端控制中心，使云端控制中心能够分别记录每条潮汐车道的变换情况，并针对变换失败的潮汐车道发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，其特征在于：同一组的移动式智能潮汐桩沿同一条潮汐车道的一侧间隔分布排列，相邻两个移动式智能潮汐桩的距离为二至六米。
3.根据权利要求1所述的一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，其特征在于：所述电动小车由电动机、蓄电池、传动机构和多个履带轮构成，传动机构能够在电动小车运动停止时进行自锁。
4.根据权利要求3所述的一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，其特征在于：所述电动机采用直流电动机，所述蓄电池采用充电式锂电池，电动小车顶部安装有用于为蓄电池充电的太阳能电池板。
5.根据权利要求1所述的一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，其特征在于：当控制电路对移动式智能潮汐桩进行故障检测不合格时，控制电路对该移动式智能潮汐桩进行重启，并在重启后对该移动式智能潮汐桩再次进行故障检测，当再次故障检测不合格时，控制电路向路段控制基站发送故障信号并传递至云端控制中心，使云端控制中心能够分别记录每个故障状态的移动式智能潮汐桩。
6.根据权利要求5所述的一种基于云计算控制的潮汐车道智能变位系统，其特征在于：所述移动式智能潮汐桩上安装有警报灯，用于在移动式智能潮汐桩再次故障检测不合格时点亮报警。
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