CN112017449B - 基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制方法，包括以下步骤：步骤1：监控对应路口的车流情况，在一个时钟周期内一个交通路口显示一个相位；所述信号灯规则包括四个相位，相位1表示交通路口东西方向直行绿灯，相位2表示交通路口东西方向左转绿灯，相位3表示交通路口南北方向直行绿灯，相位4表示交通路口南北方向左转绿灯；步骤2：将车流数据可视化并发送给所述监控反馈控制模块；步骤3：根据车流情况对信号灯规则进行调整。本发明能够基于物联网信物融合云平台实现交通路口车流的可视化，同时通过对信号灯的智能控制来调整道路车流，提高通行效率。

Description

基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统及方法
技术领域
本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制方法及系统。
背景技术
交通灯是目前应用最多的车流疏导方式，常见的路口交通灯大多采用固定的红绿灯时间进行控制，这种控制方法比较死板，缺乏灵活性，因为它只能凭经验设置各方向红绿灯时长，每个方向的绿灯时间都根据该路口一般情况下的车流量大小来设定。
然而，随着人口的增加，交通流量也不断增加，路段状况也日趋复杂，这种方法可能会导致车流量较少的方向绿灯时间内无车通行、而其它车流量较大的方向有许多车辆排队等待、交通拥挤的状况产生。在车流量较少的夜间，由于交通灯仍按固定方式运行，会造成不必要的通行等候；在车流量大的白天，尤其是车流高峰时段，在直行车道上经常出现交通拥堵，降低了道路的通行能力。这样的交通信号控制系统效率低下，严重浪费了交通资源、增加了出行时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，能够基于物联网信物融合云平台进行高效数据传输，调控信号灯规则，从而缓解交通拥堵。
为达到上述目的，本发明提出了如下技术方案：
一种基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制方法，包括以下步骤：
步骤1：监控对应路口的车流情况，在一个时钟周期内一个交通路口显示一个相位；所述信号灯规则包括四个相位，相位1表示交通路口东西方向直行绿灯，相位2表示交通路口东西方向左转绿灯，相位3表示交通路口南北方向直行绿灯，相位4表示交通路口南北方向左转绿灯；
步骤2：将车流数据可视化并发送给所述监控反馈控制模块；
步骤3：根据车流情况对信号灯规则进行调整。
其中，信号灯调整策略根据每个相位待通行车辆数量和一个相位能通行的车辆数，对流量较大的相位进行加时。
信号灯调整策略具体方法如下：
(1)计算每个车道每个时间周期内可以通过的车辆数c＝T/t；
其中，T表示一个时间周期的红绿灯时间，t表示每辆车过斑马线的平均时长；t由汽车的行驶速度v和两辆车之间的距离L共同决定；
(2)分别统计四个相位各自所有将要通行车道中的排队车辆数量的最大值N1、N2、N3、N4；
(3)将N1、N2、N3、N4中的最小值和c比较，将较大值作为相位周期的衡量标准MIN_NUM；取N1、N2、N3、N4与MIN_NUM的比值作为对应相位绿灯在一个循环内持续的周期数。
基于以上方法，本发明还提出了一种基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，包括车流监控模块、信号灯规则、物联网信物融合云平台和监控反馈控制模块；其中，所述车流监控模块用于监控对应路口的车流情况，传输给所述物联网平台；所述物联网信物融合云平台用于使车流数据可视化并发送给所述监控反馈控制模块；所述监控反馈控制模块用于根据车流情况对信号灯规则进行调整。
进一步地，所述车流监控模块采用可实时监测每个车道的车流监控装置。
进一步地，所述车流监控装置安装在信号灯架上。
进一步地，所述基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统还包括与所述物联网信物融合云平台通信的手机、电脑。
进一步地，所述信号灯规则包括四个相位，在一个时钟周期内一个交通路口显示一个相位。
其中，所述监控反馈控制模块包括车流监控模块、车流分析模块、信号灯规则调整模块。
进一步地，所述信号灯调整模块使用了一种信号灯调整策略。
其中，信号灯调整策略会根据每个相位待通行车辆数量和一个相位能通行的车辆数，对待通行车辆数量超过一个相位能通行的车辆数的相位进行加时。
进一步地，所述信号灯规则调整模块会将调整后的信号灯规则发送给交通灯进行调整。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于物联网信物融合云平台进行通信，使得用户可以基于物联网信物融合云平台监测各个路口的交通情况。同时系统会根据车流量对信号灯相位规则进行调整，从而提高道路利用率，减少车辆等待时间。
附图说明
图1为本发明基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统的架构图。
图2为交通灯的四个相位。
图3为监测的交通路口地图。
图4为本发明的车流监测分析界面。
图5为调整后的交通灯相位规则。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
本发明公开了一种基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统。所述系统包括车流监控模块、信号灯规则、物联网信物融合云平台和监控反馈控制模块。所述车流监控模块用于监测交通路口各个方向的车流并实时传输至物联网信物融合云平台显示；所述信号灯规则为交通路口信号灯变化的规则，用于控制通过路口的车流；所述监控反馈控制模块用于监控车流量并根据车流量调整信号灯规则。本发明能够基于物联网信物融合云平台实现交通路口车流的可视化，同时通过对信号灯的智能控制来调整道路车流，提高通行效率。
实施例
如图1所示，本实例设计了一套基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，该系统包括车流监控模块、信号灯规则、物联网信物融合云平台和监控反馈控制模块。
图2为信号灯的四个相位。相位1表示交通路口东西方向直行绿灯，相位2表示交通路口东西方向左转绿灯，相位3表示交通路口南北方向直行绿灯，相位4表示交通路口南北方向左转绿灯。初始的信号灯转换规则为每个交通路口的红绿灯按相位1、相位2、相位3、相位4分别持续一个时钟周期。
图3为本系统监测的交通路口地图。每个十字交通路口有四座信号灯，每个灯架上安装了一个车流监控装置，用于获取该道路的车流量。本实例的车流监控模块监控图3所示地图中交通路口的车流情况并传输给物联网信物融合云平台。
图4为本发明的车流监测分析界面。该界面中间展示了地图上各个道路的拥堵情况，左侧展示了十字路口车流量，右侧展示了较拥堵的道路，下方展示了道路总流量分析情况。
物联网信物融合云平台将车流数据发送给系统的监控反馈控制模块，监控反馈控制模块包括车流信息接收模块、车流分析模块、信号灯规则调整模块。车流信息接收模块接收到物联网信物融合云平台传来的车流数据，车流分析模块对较为拥堵的道路进行数据分析，信号灯规则调整模块根据信号灯调整策略调整通行效率较低的路口的交通灯相位规则。
其中，信号灯调整策略具体算法如下：
(1)首先,计算每个车道每个时间周期内可以通过的车辆数c＝T/t。其中T表示一个时间周期的红绿灯时间，t表示每辆车过斑马线的平均时长。而t又由汽车的行驶速度v和两辆车之间的距离L共同决定。
(2)接下来分别统计四个相位将要通行车道排队车辆数量的最大值。用E、W、S、N分别代表十字路口东西南北方向的车道，Stra代表将要直行的车道，Turn代表将要转弯(左转)的车道。
则相位1对应车道将要通行的车流数的最大值:
N1＝max(EStra+WStra)
同理可得：
N2＝max(ETurn+WTurn)
N3＝max(SStra+NStra)
N4＝max(STurn+NTurn)
(3)最后根据待通行车辆数量最小的车量数，将其和每个时间周期内可通行的车辆数c中的较大值作为相位周期的一个衡量标准MIN_NUM。取其他相位与MIN_NUM的比值作为对应相位绿灯在一个循环内持续的周期数。
例如某个时间周期当前N1、N2、N3、N4对应的值分别为4、1、2、2。若当前每个时间周期内可以通过的车辆数c为2，则智能调整后对应4个相位持续的时间周期分别为2T、T、T、T。
通过监控反馈控制模块调整后的交通灯相位规则如图5所示，南北方向直行的相位持续时间增加为两个时钟周期。
以上所述为本发明的优选实施方式，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下进行的修改和润饰也视为本发明的保护内容。

Claims (8)

1.一种基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：监控对应路口的车流情况，在一个时钟周期内一个交通路口显示一个相位；信号灯规则包括四个相位，相位1表示交通路口东西方向直行绿灯，相位2表示交通路口东西方向左转绿灯，相位3表示交通路口南北方向直行绿灯，相位4表示交通路口南北方向左转绿灯；
步骤2：将车流数据可视化并发送给监控反馈控制模块；
步骤3：根据车流情况对所述信号灯规则进行调整；信号灯调整策略具体方法如下：
(1)计算每个车道每个时间周期内通过的车辆数c=T/t；
其中，T表示一个时间周期的红绿灯时间，t表示每辆车过斑马线的平均时长；t由汽车的行驶速度v和两辆车之间的距离L共同决定；
(2)分别统计四个相位各自所有将要通行车道中的排队车辆数量的最大值N1、N2、N3、N4；
(3)将N1、N2、N3、N4中的最小值和c比较，将较大值作为相位周期的衡量标准MIN_NUM；取N1、N2、N3、N4与MIN_NUM的比值作为对应相位绿灯在一个循环内持续的周期数。
2.根据权利要求1所述的基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制方法，其特征在于，信号灯调整策略根据每个相位待通行车辆数量和一个相位能通行的车辆数，对流量较大的相位进行加时。
3.一种基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，其特征在于，所述系统采用如权利要求1或2所述的方法；所述系统包括：车流监控模块、信号灯规则、物联网信物融合云平台和监控反馈控制模块；其中，
所述车流监控模块用于监控对应路口的车流情况，传输给所述物联网信物融合云平台；
所述信号灯规则包括四个相位，相位1表示交通路口东西方向直行绿灯，相位2表示交通路口东西方向左转绿灯，相位3表示交通路口南北方向直行绿灯，相位4表示交通路口南北方向左转绿灯；在一个时钟周期内一个交通路口显示一个相位；
所述物联网信物融合云平台用于使车流数据可视化并发送给所述监控反馈控制模块；
所述监控反馈控制模块用于根据车流情况对信号灯规则进行调整。
4.根据权利要求3所述的基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，其特征在于，所述车流监控模块采用可实时监测每个车道的车流监控装置。
5.根据权利要求4所述的基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，其特征在于，所述车流监控装置安装在信号灯架上。
6.根据权利要求3所述的基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，其特征在于，进一步包括与所述物联网信物融合云平台通信的手机、电脑。
7.根据权利要求3所述的基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，其特征在于，所述监控反馈控制模块包括：车流信息接收模块、车流分析模块、信号灯规则调整模块。
8.根据权利要求7所述的基于物联网信物融合云平台的交通灯智能控制系统，其特征在于，所述信号灯规则调整模块会将调整后的信号灯规则发送给交通灯进行调整。
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