CN111028520A - 一种基于nb-iot的交通信号灯状态监测及导航方法 - Google Patents

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Abstract

基于NB‑IOT的交通信号灯状态监测及导航方法，将光敏电阻置于被监测交通信号灯近端，并光敏电阻配合相应的NB‑IOT通讯模块将经CPU计算模块计算的交通信号灯开启的时间点以及此次开启与下一次开启的时间间隔上传至云端服务器或NB‑IOT通讯模块将交通信号灯开关的逻辑直接上传至云端服务器；当行人通过导航软件进行导航时向云端服务器发送所在位置以及根据导航在交通路口的计划行驶方向信息，云端服务器返回某一个交通路口的交通信号灯计划的下一个开启或熄灭时间点，导航软件APP接收所述云端服务器信息，在手机端导航软件APP计算剩余时间秒数，语音提示剩余秒数；所述联动终端在设备包括光传感器模块连接至CPU计算模块再接NB‑IOT通讯模块。

Description

一种基于NB-IOT的交通信号灯状态监测及导航方法
技术领域
本发明涉及智慧交通领域，具体为一种基于NB-IOT物联网通讯技术的光传感器监测交通信号灯状态并将数据通过云平台传递到相关导航软件的智能终端。
背景技术
交通信号灯在道路交叉口上无法实现交通分离的地方指挥车辆、行人有秩序地顺利通行，但在实际应用中有几个不方便之处，具体如下：
1.当前面有障碍物(例如较高的大型车辆)阻挡了视线时，驾驶员或行人难以判断交通信号灯剩余的时间秒数；
2.当行人为盲人时，不能看见交通信号灯的指示；
3.有时驾驶员或行人不会一直注视交通信号灯，当交通信号灯变换时，无相应的语音提醒；
4.导航线路规划未对交通信号灯时间加以计算，有些交通信号灯长达90秒，导航线路选择缺少对于交通信号灯的智能化；
5.在个别地方交通信号灯灯光光线过暗，难以分辨；
6.导航软件不能根据行驶速度、方向以及交通信号灯的剩余时间建议在适当减速或加速，以及长时间内直行不要占用右转车道的提示等。
7.在未设置监控录像的路口，导航软件无警示驾驶员或行人遵守交通规则。
故而对交通信号灯的监控监管在交通领域是极其重要的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于NB-IOT的交通信号灯状态监测并与导航软件信息联动终端，以解决所述背景技术中提到的相关问题。该终端采用灯光感应监测交通信号灯变化的时间段，从而推断该路口的其他所有交通信号灯的时间间隔(特别注意监测不能为黄灯，否则不能判断其他交通信号灯的变换时间点)，因每个路口的交通信号灯的变换规则不同，因此需要归类建立不同的路口交通信号灯变换规则，通过NB-IOT无线物联网通讯方式将所在路口位置信息，以及何时变换指示灯的时间点信息上传至云端服务器，由云端服务器经过数据处理发送给导航软件，导航软件根据车辆或行人的线路方向以及GPS或北斗定位，提醒驾驶员或行人“剩余几秒直行或左拐”，驾驶员或行人也可以反馈信息是否准确，云端服务器接受反馈信息，判断是否信息的真实性，并下命令给灯光感应重新监测交通信号灯的变换时间点，终端同时设定一定时间间隔监测一次交通信号灯的变换时间点，例如6个小时监测一次。该终端采用太阳能供电方式，并做防水处理。安装便捷，设计与选型隐蔽，避免影响交通信号灯的使用。
本发明是通过以下技术方案实现的：基于NB-IOT的交通信号灯状态监测并与导航软件信息联动终端的导航方法，将光敏电阻置于被监测交通信号灯近端，并光敏电阻配合相应的NB-IOT通讯模块将经CPU计算模块计算的交通信号灯开启的时间点以及此次开启与下一次开启的时间间隔上传至云端服务器或NB-IOT通讯模块将交通信号灯开关的逻辑直接上传至云端服务器，独立于被监测交通信号灯电路；当行人通过导航软件进行导航时，即将要过某一个交通路口时，向云端服务器发送所在位置以及根据导航在交通路口的计划行驶方向信息(直行/右拐/左拐)，云端服务器返回某一个交通路口的交通信号灯计划的下一个开启或熄灭时间点，导航软件APP接收所述云端服务器信息，在手机端导航软件APP计算剩余时间秒数(避免网络延时导致时间误差)，语音提示剩余秒数，并建议加快或减慢车速；所述联动终端在设备包括光传感器模块连接至CPU计算模块再接NB-IOT通讯模块；供电模块、电源管理模块在电源端连接CPU计算模块再接NB-IOT通讯模块。
初始设置由所述云端服务器根据两次时间间隔选择预先设置的模型进行匹配，因为一个道路交叉口只设置一个终端，所以首次匹配模型后需要工作人员核实查看是否有无特殊情况，如果有不符情况并进行参数修改，终端最重要的作用是传输准确的时间点，以及监测交通信号灯因重启等原因造成新的交通信号灯变换时间点，而使得云端服务器与现场终端进行同步调整；在云端服务器中存储数据为带有地理信息系统坐标的交通路口，被监测交通信号灯开启与熄灭的时间点和时间间隔，以及所在交通路口其他交通信号灯的相关开启与熄灭的时间点和时间间隔等数据代表了某个方向通行放行或垂直于某个方向的通行禁止。
所述光传感器模块(型号为C242258)采用低照度光线传感器(同时能够识别红绿灯，从而识别交通路口的开停信息，直行或拐弯则是结合导航线路提前预判)，传感器探头按照在交通信号灯的上方，靠近信号灯帽边缘处，尽量避免太阳光的照射，同时探头周边做遮挡漏光处理；
所述CPU计算模块(型号为STM32L433RCT6)用于处理采集数据与定时监测控制，发送指令由NB-IOT通讯模块传输数据，以及处理云端服务器发来指令信息处理等；
所述电源管理模块控制电源在供电状态下，当监测终端空闲时，CPU计算模块进入休眠模式，当监测终端需要工作时，CPU计算模块进入工作模式；
所述NB-IOT通讯模块(型号为M5311)将接收到的交通信号灯开启时间点信息解析成无线信号，使用天线通过无线网络发送到云端服务器。
所述光传感器模块采用低照度光线传感器，传感器探头按照在交通信号灯的上方，靠近信号灯帽边缘处，尽量避免太阳光的照射，同时探头周边做遮挡漏光处理；
优选的，所述灯光感应安装在路口的南侧交通信号灯的绿灯，以此尽量避免太阳光线的影响。
优选的，光传感器只监测交通信号灯的开启，未对交通信号灯的熄灭监测，以节省终端成本。
优选的，所述设备终端采用太阳能供电，监测频率可以统一进行初始设置，也可以根据不同终端设置不同的监测频率，例如：6小时监测一次。
优选的，所述监测终端采用防水设计，等级为IP68，避免下雨天因设备短路，导致终端无法正常工作。
有益效果：
1、本发明可以不接触交通信号灯控制机，具有较高的安全性。
2、当视线被阻挡时，例如渣土车等较高车辆在前方时，又或者树枝阻挡，雨雾天视线模糊时，盲人无法看见交通信号灯时，本发明可以通过语音提醒达到较好的实用效果。
3、当通过交通路口时，因行人或者驾驶者没有注意到交通信号灯的时候，本发明可以通过语音提醒功能较好地弥补上述不足之处。
4、在有些地方有些路口会设置语音播报提醒设备，例如：“现在是红灯，请不要闯红灯！”，但并没有相应的方向提醒，如：“东西(或者南北)方向是红灯”，不同方向的语音播报还会相互干扰，在一定环境下并不能起到提醒功能，反而是一种噪音干扰，因本发明借助的是个人手机语音提醒(手机音量不会过大或者可以使用耳机收听)，就很好地避免了这种事情的发生，具有较好的实用效果。
5、在规划选择线路达到目的地时，可以把交通信号灯的时间计算进去，缩减总共达到目的地需要的时间，例如：原计划直行的交通路口，为避免过长时间的等红灯时间，也可以选择右拐或是左拐，选择时间最短的路径达到目的地。
6、本发明可以通过车辆行驶的速度以及与交通信号灯的距离，通过计算可能性建议使用者适当加速或者减速，以避免多等待一个交通信号灯或者闯红灯的情况发生。
7、本发明为在没有设立监控摄像头的交通路口实现导航软件监控成为一种可能，通过GPS定位、车辆通过交通路口的时间以及本发明提供的交通信号灯的开启与熄灭的时间点可以粗略判断出车辆是否闯红灯，从而达到虚拟监控的目的。同样可以提醒驾驶者是否已经闯红灯，达到较好的实用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1本发明终端放置在交通路口南侧位置；
图2本发明终端放置在交通信号灯绿灯上方位置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范图。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例：
一种基于NB-IOT的交通信号灯状态监测并与导航软件信息联动终端，其独特设计是将光敏电阻置于被监测交通信号灯近端(例如安置在交通信号灯南侧绿灯上适当位置，不影响正常的信号指示功能)，作为专门针对被监测灯光变化的监测元件而取代了继电器作为核心工作元件，并配合相应的NB-IOT通讯模块将交通信号灯开启的时间点以及此次开启与下一次开启的时间间隔上传至云端服务器，本发明独立于被监测交通信号灯电路。
初始设置由所述云端服务器根据两次时间间隔选择预先设置的模型进行匹配，因为一个道路交叉口只设置一个终端(并非所有交通信号灯都设置终端进行监测)，所以首次匹配模型后需要工作人员核实查看是否有无特殊情况，如果有不符情况并进行参数修改，终端最重要的作用是传输准确的时间点，以及监测交通信号灯因重启等原因造成新的交通信号灯变换时间点，而使得云端服务器与现场终端进行同步调整。在云端服务器中存储数据为带有地理信息系统坐标的交通路口，被监测交通信号灯开启与熄灭的时间点和时间间隔，以及所在交通路口其他交通信号灯的相关开启与熄灭的时间点和时间间隔等数据代表了某个方向通行放行或垂直于某个方向的通行禁止。
当行人(包括驾车)通过导航软件进行导航时，即将要过某一个交通路口时，向云端服务器发送所在位置以及根据导航在交通路口的计划行驶方向信息(直行/右拐/左拐)，云端服务器返回该交通信号灯的下一个开启或熄灭时间点，导航软件接收所述云端服务器信息，在手机端APP计算剩余时间秒数(避免网络延时导致时间误差)，语音提示剩余秒数，并建议加快或减慢车速。如果接收信息与现场时间点不符时，有两种方式反馈给云端服务器，再由云端服务器发送指令给终端进行重新监测。一是由使用者在导航软件中进行反馈，二是导航软件后台进行大数据分析，根据车辆通过交通路口的情况(GPS定位)以及云端服务器给出的时间点进行统计判断是偶尔的闯红灯行为或是云端服务器提供的时间点有误差。所述终端设备包括光传感器模块、CPU计算模块、供电模块、电源管理模块、NB-IOT通讯模块。
所述光传感器模块(型号为C242258)采用低照度光线传感器，传感器探头按照在交通信号灯的上方，靠近信号灯帽边缘处，尽量避免太阳光的照射，同时探头周边做遮挡漏光处理；
所述CPU计算模块(型号为STM32L433RCT6)用于处理采集数据与定时监测控制，发送指令由NB-IOT通讯模块传输数据，以及处理云端服务器发来指令信息处理等；
所述电源管理模块控制电源在供电状态下，当监测终端空闲时，CPU计算模块进入休眠模式，当监测终端需要工作时，CPU计算模块进入工作模式；
所述NB-IOT通讯模块(型号为M5311)将接收到的交通信号灯开启时间点信息解析成无线信号，使用天线通过无线网络发送到云端服务器。

Claims (10)

1.基于NB-IOT的交通信号灯状态监测并与导航软件信息联动终端的导航方法，其特征是，将光敏电阻置于被监测交通信号灯近端，并光敏电阻配合相应的NB-IOT通讯模块将经CPU计算模块计算的交通信号灯开启的时间点以及此次开启与下一次开启的时间间隔上传至云端服务器或NB-IOT通讯模块将交通信号灯开关的逻辑直接上传至云端服务器，独立于被监测交通信号灯电路；当行人通过导航软件进行导航时，即将要过某一个交通路口时，向云端服务器发送所在位置以及根据导航在交通路口的计划行驶方向信息(直行/右拐/左拐)，云端服务器返回某一个交通路口的交通信号灯计划的下一个开启或熄灭时间点，导航软件APP接收所述云端服务器信息，在手机端导航软件APP计算剩余时间秒数，语音提示剩余秒数，并建议加快或减慢车速；所述联动终端在设备包括光传感器模块连接至CPU计算模块再接NB-IOT通讯模块；供电模块、电源管理模块在电源端连接CPU计算模块再接NB-IOT通讯模块。
2.根据权利要求1所述的导航方法，其特征是，初始设置由所述云端服务器根据两次时间间隔选择预先设置的模型进行匹配，因为一个道路交叉口只设置一个终端，所以首次匹配模型后需要工作人员核实查看是否有无特殊情况，如果有不符情况并进行参数修改，终端最重要的作用是传输准确的时间点，以及监测交通信号灯因重启等原因造成新的交通信号灯变换时间点，而使得云端服务器与现场终端进行同步调整；在云端服务器中存储数据为带有地理信息系统坐标的交通路口，被监测交通信号灯开启与熄灭的时间点和时间间隔，以及所在交通路口其他交通信号灯的相关开启与熄灭的时间点和时间间隔等数据代表了某个方向通行放行或垂直于某个方向的通行禁止。
3.根据权利要求1所述的导航方法，其特征是，所述光传感器模块(型号为C242258)采用低照度光线传感器，同时能够识别红绿灯，从而识别交通路口的开停信息,直行或拐弯则是结合导航线路提前预判，传感器探头按照在交通信号灯的上方，靠近信号灯帽边缘处，尽量避免太阳光的照射，同时探头周边做遮挡漏光处理。
4.根据权利要求1所述的导航方法，其特征是，所述CPU计算模块(型号为STM32L433RCT6)用于处理采集数据与定时监测控制，发送指令由NB-IOT通讯模块传输数据，以及处理云端服务器发来指令信息处理。
5.根据权利要求1所述的导航方法，其特征是，所述电源管理模块控制电源在供电状态下，当监测终端空闲时，CPU计算模块进入休眠模式，当监测终端需要工作时，CPU计算模块进入工作模式。
6.根据权利要求1所述的导航方法，其特征是，所述NB-IOT通讯模块(型号为M5311)将接收到的交通信号灯开启时间点信息解析成无线信号，使用天线通过无线网络发送到云端服务器。
7.根据权利要求1所述的导航方法，其特征是，所述光传感器模块采用低照度光线传感器，传感器探头按照在交通信号灯的上方，靠近信号灯帽边缘处，尽量避免太阳光的照射，同时探头周边做遮挡漏光处理。
8.根据权利要求7所述的导航方法，其特征是，所述低照度光线传感器安装在路口的南侧交通信号灯的绿灯，以此尽量避免太阳光线的影响。
9.根据权利要求7所述的导航方法，其特征是，光传感器只监测交通信号灯的开启，未对交通信号灯的熄灭监测，以节省终端成本。
10.根据权利要求7所述的导航方法，其特征是，所述设备终端采用太阳能供电，监测频率统一进行初始设置，或根据不同终端设置不同的监测频率，所述监测终端采用防水设计，等级为IP68。
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