CN112164239B - 一种基于rfid的交通信号灯异常状态识别及预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，涉及信控交叉口管理领域。该系统由积水监测装置、图像采集装置、水位显示装置、存储装置、三维电子地图、报警提示装置、指挥中心、语音提示装置、输入输出设备、信息传输装置组成。系统能通过交通大数据分析研判，利用GPS、RFID等前沿交通数据，通过运行车速、排队长度实现信控交叉口异常信号灯快速识别和定位，具备在线监测、自动甄别、自动报警、快速处置等功能，技术先进、实用性强，极具市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及信控交叉口管理领域，尤其涉及一种结合RFID、浮动车GPS交通大数据分析研判识别异常信号灯的一种基于GPS、RFID的双校核交通信号灯异常状态识别及预警系统。
背景技术
随着城市的持续扩张，交通拥堵问题日益严重，极大影响了城市运行效率和市民出行品质，以交通信号灯为核心的智能交通管控措施成为了城市缓堵的通用手段，在极大改善城市交通运行的同时，由于信号灯损坏或程序奔溃引发了异常交通事件时有发生，如何结合交通大数据分析处理技术，及时甄别异常信号灯成为了信号管理领域热点问题。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，针对现有信号灯异常工况识别较慢、处理不及时。缺乏报警提示等问题，设计一种能结合交通大数据分析研判，实现自动甄别异常状态、自动报警提示的交通信号灯异常状态识别及预警系统。
为解决上述问题，本发明提供了一种基于GPS、RFID的双校核交通信号灯异常状态识别及预警系统，具体包括：
一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，该系统由RFID处理装置、RFID发射装置、GPS发射装置、GPS接收装置、显示装置、输入输出设备、报警提示装置、数据存储装置、高清摄像装置、环境感知装置、一体化道路共同杆、信息传输装置、供电模块、异常识别处理模块；所述RFID处理装置由天线、RFID读写器组成，RFID处理装置安装在信控交叉口进口一体化道路共同杆顶端金属连杆处，金属连杆为中空不锈钢杆件，内部可安装电线及电缆线，外部有防水及荧光薄膜层，RFID处理装置实时收集路过一体化道路共同杆的RFID射频信号，获得所经过车辆的车牌信号，并将信号通过信息传输装置传送到异常识别处理模块。
所述RFID发射装置由天线、耦合元件、RFID电子芯片组成，RFID发射装置安装车辆上，实时发出射频信号；所述GPS发射装置内置有GPS信号发射机，实时发射GPS信号。
所述GPS接收装置通过卫星传输接受到GPS信号后，计算出经纬度坐标，实现车辆定位，通过计算固定周期内车辆移动距离计算出车辆运行车速。
所述高清摄像装置由球形高清摄像头组成，高清摄像装置安装在一体化道路共同杆顶端，顶部设有小型金属雨棚，高清摄像装置实时采集道路运行图像信号，并通过信息传输装置传送到存储装置。
所述数据存储装置为机械式硬盘，存储有城市二维电子地图，包含道路、一体化道路共同杆、信控交叉口经纬度坐标以及信控交叉口历史排队长度、运行车速、排队长度、交通流量等数据信息。
所述环境感知装置由压力传感器、湿度传感器组成，压力传感器安装在信控交叉口进口处，沿50米每处布置，湿度传感器安装在一体化道路共同杆上，并将压力信号、湿度信号传送到异常识别处理模块，。
所述一体化道路共同杆由基础杆件、横梁杆件组成，基础杆件垂直安装，横梁杆件垂直安装在基础杆件顶端，一体化道路共同杆均安装有防滑图层和荧光图层，均为中空杆件，基础杆件地段设有USB充电接口，横梁杆件安装有交通标志牌。
所述异常识别处理模块由CPU组成，异常识别处理模块接受压力信号、湿度信号、GPS数据、RFID数据，当压力信号长时间大于设置阈值时，则向报警提示装置发出报警信号，根据以下算法判定进口道信号弹是否异常：
Step 2 根据湿度传感器湿度信号，判定当前天气状态，雨天与非雨天；
Step 3 通过GPS数据计算出当前时段若干个小路段道路平均运行车速V1，与不同天气（雨天、非雨天）下同时段的历史道路运行车速V0匹配，若0<V1< V0*1/3，则该小路段判定为排队；
Step 4 计算出道路进口所有排队小路段距离之和L1，与历史排队长度L0匹配，若2.2*L0< L1，则初步判定该进口信号灯异常；
Step 5 根据RFID接收信号，统计出当前时段内交通流量Q1，与同时段历史交通量Q0相匹配，若0<Q1< 0.3*Q0，则判定该进口信号灯异常，并将向报警提示装置发出报警信号
所述显示装置由液晶显示器组成，显示装置按照在交警指挥中心内部；所述输入输出设备由鼠标、键盘组成，可点击查询交叉口信息。
所述供电模块电线、插线板、电线接头组成，负责系统供电；所述信息传输装置由光纤电缆、信号转换接口组成，负责信号转换与在线传输。
所述报警提示装置由蜂鸣器、高音喇叭、LED爆闪灯组成，安装在交警指挥中心及一体化道路共同杆上，当收到报警信号后，蜂鸣器将启动，发出蜂鸣声，高音喇叭将启动，发出报警语音提示，LED爆闪灯灯管表面涂有防雨材料。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统的系统框图。
具体实施方式
本发明提供了一种地下廊道积水智慧化三维预警装置及系统，包括：
一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，该系统由RFID处理装置、RFID发射装置、GPS发射装置、GPS接收装置、显示装置、输入输出设备、报警提示装置、数据存储装置、高清摄像装置、环境感知装置、一体化道路共同杆、信息传输装置、供电模块、异常识别处理模块；所述RFID处理装置由天线、RFID读写器组成，RFID处理装置安装在信控交叉口进口一体化道路共同杆顶端金属连杆处，金属连杆为中空不锈钢杆件，内部可安装电线及电缆线，外部有防水及荧光薄膜层，RFID处理装置实时收集路过一体化道路共同杆的RFID射频信号，获得所经过车辆的车牌信号，并将信号通过信息传输装置传送到异常识别处理模块。
所述RFID发射装置由天线、耦合元件、RFID电子芯片组成，RFID发射装置安装车辆上，实时发出射频信号；所述GPS发射装置内置有GPS信号发射机，实时发射GPS信号。
所述GPS接收装置通过卫星传输接受到GPS信号后，计算出经纬度坐标，实现车辆定位，通过计算固定周期内车辆移动距离计算出车辆运行车速。
所述高清摄像装置由球形高清摄像头组成，高清摄像装置安装在一体化道路共同杆顶端，顶部设有小型金属雨棚，高清摄像装置实时采集道路运行图像信号，并通过信息传输装置传送到存储装置。
所述数据存储装置为机械式硬盘，存储有城市二维电子地图，包含道路、一体化道路共同杆、信控交叉口经纬度坐标以及信控交叉口历史排队长度、运行车速、排队长度、交通流量等数据信息。
所述环境感知装置由压力传感器、湿度传感器组成，压力传感器安装在信控交叉口进口处，沿50米每处布置，湿度传感器安装在一体化道路共同杆上，并将压力信号、湿度信号传送到异常识别处理模块，。
所述一体化道路共同杆由基础杆件、横梁杆件组成，基础杆件垂直安装，横梁杆件垂直安装在基础杆件顶端，一体化道路共同杆均安装有防滑图层和荧光图层，均为中空杆件，基础杆件地段设有USB充电接口，横梁杆件安装有交通标志牌。
所述异常识别处理模块由CPU组成，异常识别处理模块接受压力信号、湿度信号、GPS数据、RFID数据，当压力信号长时间大于设置阈值时，则向报警提示装置发出报警信号，根据以下算法判定进口道信号弹是否异常：
Step 2 根据湿度传感器湿度信号，判定当前天气状态，雨天与非雨天；
Step 3 通过GPS数据计算出当前时段若干个小路段道路平均运行车速V1，与不同天气（雨天、非雨天）下同时段的历史道路运行车速V0匹配，若0<V1< V0*1/3，则该小路段判定为排队；
Step 4 计算出道路进口所有排队小路段距离之和L1，与历史排队长度L0匹配，若2.2*L0< L1，则初步判定该进口信号灯异常；
Step 5 根据RFID接收信号，统计出当前时段内交通流量Q1，与同时段历史交通量Q0相匹配，若0<Q1< 0.3*Q0，则判定该进口信号灯异常，并将向报警提示装置发出报警信号
所述显示装置由液晶显示器组成，显示装置按照在交警指挥中心内部；所述输入输出设备由鼠标、键盘组成，可点击查询交叉口信息。
所述供电模块电线、插线板、电线接头组成，负责系统供电；所述信息传输装置由光纤电缆、信号转换接口组成，负责信号转换与在线传输。
所述报警提示装置由蜂鸣器、高音喇叭、LED爆闪灯组成，安装在交警指挥中心及一体化道路共同杆上，当收到报警信号后，蜂鸣器将启动，发出蜂鸣声，高音喇叭将启动，发出报警语音提示，LED爆闪灯灯管表面涂有防雨材料。
系统在工作时，环境感知系统中的湿度传感器实时收集湿度信息，并将湿度信号传送在异常识别处理模块同时压力传感器在线收集压力信号，并传送给异常识别处理模块；车辆在进入信控交叉口进口路段时，GPS发射装置实时发出GPS信号，GPS接收装置负责接收信号，同时RFID发射装置发射射频信号，在车辆经过安装有RFID处理装置的一体化道路共同杆时，记录车辆信息；异常识别处理模块接收到GPS、压力信号、湿度喜好、RFID数据后，利用内置CPU进行数据处理，当压力信号长时间大于设置阈值时，则向报警提示装置发出报警信号，同时根据以下算法判定进口道信号弹是否异常：
Step 2 根据湿度传感器湿度信号，判定当前天气状态，雨天与非雨天；
Step 3 通过GPS数据计算出当前时段若干个小路段道路平均运行车速V1，与不同天气（雨天、非雨天）下同时段的历史道路运行车速V0匹配，若0<V1< V0*1/3，则该小路段判定为排队；
Step 4 计算出道路进口所有排队小路段距离之和L1，与历史排队长度L0匹配，若2.2*L0< L1，则初步判定该进口信号灯异常；
Step 5 根据RFID接收信号，统计出当前时段内交通流量Q1，与同时段历史交通量Q0相匹配，若0<Q1< 0.3*Q0，则判定该进口信号灯异常，并将向报警提示装置发出报警信号，进而实现异常信号灯自动精准甄别；安装在一体化道路共同杆的高清摄像装置负责现场视频在线采集，并将信息存储在数据存储装置；数据存储装置由硬盘及硬盘阵列组成，负责各种信息存储，同时内置有道路、一体化道路共同杆、信控交叉口经纬度坐标以及信控交叉口历史排队长度、运行车速、排队长度、交通流量等各种城市地理信息及交通运行历史数据信息，提供全程数据存储服务；显示装置与输入输出设备方便在交警部门指挥中心管理人员实时监测及快速查询，信息传输装置由各种光纤电缆及接口接线组成，负责全程信息传输工作，供电模块实现系统各个模块及装置供电工作。系统能通过交通大数据分析研判，利用GPS、RFID等前沿交通数据，通过运行车速、排队长度实现信控交叉口异常信号灯快速识别和定位，具备在线监测、自动甄别、自动报警、快速处置等功能，技术先进、实用性强，极具市场前景。
Claims (10)
1.一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，该系统由RFID处理装置、RFID发射装置、GPS发射装置、GPS接收装置、显示装置、输入输出设备、报警提示装置、数据存储装置、高清摄像装置、环境感知装置、一体化道路共同杆、信息传输装置、供电模块、异常识别处理模块组成；所述RFID处理装置由天线、RFID读写器组成，RFID处理装置安装在信控交叉口进口一体化道路共同杆顶端金属连杆处，金属连杆为中空不锈钢杆件，内部安装电线及电缆线，外部有防水及荧光薄膜层，RFID处理装置实时收集路过一体化道路共同杆的RFID射频信号，获得所经过车辆的车牌信号，并将信号通过信息传输装置传送到异常识别处理模块；压力传感器安装在信控交叉口进口处；
所述异常识别处理模块由CPU组成，异常识别处理模块接受压力信号、湿度信号、GPS数据、RFID数据，当压力信号长时间大于设置阈值时，则向报警提示装置发出报警信号，根据以下算法判定进口道信号灯是否异常：
Step 2根据湿度传感器湿度信号，判定当前天气状态，雨天或非雨天；
Step 3通过GPS数据计算出当前时段每个小路段的道路平均运行车速V1，与当前天气状态下同时段的历史道路运行车速V0匹配，若0<V1<V0*1/3，则该小路段判定为排队；
Step 4计算出道路进口所有排队小路段距离之和L1，与历史排队长度L0匹配，若2.2*L0<L1，则初步判定该进口信号灯异常；
Step 5根据RFID接收信号，统计出当前时段内交通流量Q1，与同时段历史交通量Q0相匹配，若0<Q1<0.3*Q0，则判定该进口信号灯异常，并将向报警提示装置发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述RFID发射装置由天线、耦合元件、RFID电子芯片组成，RFID发射装置安装车辆上，实时发出射频信号；所述GPS发射装置内置有GPS信号发射机，实时发射GPS信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述GPS接收装置通过卫星传输接受到GPS信号后，计算出经纬度坐标，实现车辆定位，通过计算固定周期内车辆移动距离计算出车辆运行车速。
4.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述高清摄像装置由球形高清摄像头组成，高清摄像装置安装在一体化道路共同杆顶端，顶部设有小型金属雨棚，高清摄像装置实时采集道路运行图像信号，并通过信息传输装置传送到存储装置。
5.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述数据存储装置为机械式硬盘，存储有城市二维电子地图，包含道路、一体化道路共同杆、信控交叉口经纬度坐标以及信控交叉口历史排队长度、运行车速、排队长度、交通流量数据信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述环境感知装置由压力传感器、湿度传感器组成，湿度传感器安装在一体化道路共同杆上，并将压力信号、湿度信号传送到异常识别处理模块。
7.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述一体化道路共同杆由基础杆件、横梁杆件组成，基础杆件垂直安装，横梁杆件垂直安装在基础杆件顶端，一体化道路共同杆均安装有防滑图层和荧光图层，均为中空杆件，基础杆件地段设有USB充电接口，横梁杆件安装有交通标志牌。
8.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述显示装置由液晶显示器组成，显示装置按照在交警指挥中心内部；所述输入输出设备由鼠标、键盘组成，可点击查询交叉口信息。
9.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述供电模块由电线、插线板、电线接头组成，负责系统供电；所述信息传输装置由光纤电缆、信号转换接口组成，负责信号转换与在线传输。
10.根据权利要求1所述的一种基于RFID的交通信号灯异常状态识别及预警系统，其特征在于，所述报警提示装置由蜂鸣器、高音喇叭、LED爆闪灯组成，安装在交警指挥中心及一体化道路共同杆上，当收到报警信号后，蜂鸣器将启动，发出蜂鸣声，高音喇叭将启动，发出报警语音提示，LED爆闪灯灯管表面涂有防雨材料。
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