CN112185134A - 智能交通信号灯切换系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能交通信号灯切换系统和方法。所述系统包括：摄像系统，用于获取道路图像数据并发送至信号灯控制系统；压力传感系统，用于检测路面压力数据并发送至信号灯控制系统；信号灯控制系统，用于分别根据接收到的道路图像数据和路面压力数据计算道路上的交通流量等级，如果计算结果相同，则根据计算得到的交通流量等级生成切换方案并发送至交通信号灯；交通信号灯，用于根据所述切换方案进行信号切换。该系统和方法通过实时检测道路车流、人流等交通流量情况并据此控制交通信号灯切换，能够有效降低交通拥堵，充分利用道路资源。

Description

智能交通信号灯切换系统及方法
技术领域
本发明涉及交通控制领域，特别地，涉及一种智能交通信号灯切换系统及方法。
背景技术
城市化进程的不断加快使得城市人口、车辆等剧增，交通拥挤情况愈发严重，显然已严重影响市民的日常生活。传统的道路交通指示灯为定时控制系统，也就是绿灯和红灯的时长均为固定时长，不论是否还有车辆通过，交通灯的切换都要按给定的时间进行切换，不能根据道路实时情况进行切换，就会出现一条道路车辆、人口拥挤，而另一条道路车流、人流稀少现象，严重影响了通行效率，浪费道路资源。
发明内容
为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种智能交通信号灯切换系统及方法，可根据道路车流、人流实时情况进行交通信号灯切换，有效降低交通拥堵，充分利用道路资源。
根据本发明的第一方面，提供了一种智能交通信号灯切换系统，包括：
摄像系统，用于获取道路图像数据并发送至信号灯控制系统；
压力传感系统，用于检测路面压力数据并发送至信号灯控制系统；
信号灯控制系统，用于分别根据接收到的道路图像数据和路面压力数据计算道路上的交通流量等级，如果计算结果相同，则根据计算得到的交通流量等级生成切换方案并发送至交通信号灯；
交通信号灯，用于根据所述切换方案进行信号切换。
进一步地，所述摄像系统设置于路面上方的支架上，包括高清探头和第一发射器；
所述高清探头用于获取所述道路图像数据；
所述第一发射器用于将所述道路图像数据发送至信号灯控制系统。
进一步地，所述压力传感系统设置于路面下方，包括压力传感器和第二发射器；
所述压力传感器用于检测路面压力数据；
所述第二发射器用于将所述路面压力数据发送至信号灯控制系统。
进一步地，所述信号灯控制系统包括PLC控制模块和信息收发模块；
所述信息收发模块用于接收所述道路图像数据和所述路面压力数据，以及将所述切换方案发送至交通信号灯；
所述PLC控制模块用于分别根据所述道路图像数据和所述路面压力数据计算道路上的交通流量等级，判断计算结果是否相同，并在相同时根据所述交通流量等级生成切换方案。
进一步地，所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口相交叉的两个方向的交通流量等级，所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果两个方向的交通流量等级之差大于或等于第一阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大方向的通行时间。
进一步地，所述压力传感器为多个，设置于每个车道下方，所述路面压力数据包括每个车道的路面压力数据。
进一步地，所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口同一方向上不同车道的交通流量等级，所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果同一方向上不同车道的交通流量等级之差大于或等于第二阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大的车道的通行时间。
进一步地，所述系统设置于连续的多个路口；所述信号灯控制系统还用于接收下一路口的交通流量等级以及将所在路口的交通流量等级发送至上一路口的系统；
所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果在同一方向的下一路口的交通流量等级大于或等于所在路口，且交通流量等级之差大于或等于第三阈值，则生成的切换方案包括减少所在路口的通行时间。
根据本发明的第二方面，提供了一种智能交通信号灯切换方法，包括：
获取道路图像数据和路面压力数据，所述路面压力数据包括每个车道的路面压力数据；
根据所述道路图像数据和路面压力数据计算道路上的交通流量等级；
如果计算结果相同，则根据所述交通流量等级生成切换方案并发送至交通信号灯；
所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口相交叉的两个方向的交通流量等级，以及同一方向上不同车道的交通流量等级；
所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果两个方向的交通流量等级之差大于或等于第一阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大方向的通行时间；
如果同一方向上不同车道的交通流量等级之差大于或等于第二阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大的车道的通行时间。
进一步地，方法还包括：
接收下一路口的交通流量等级；
所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果在同一方向的下一路口的交通流量等级大于或等于所在路口，且交通流量等级之差大于或等于第三阈值，则生成的切换方案包括减少所在路口的通行时间。
本发明公开的智能交通信号灯切换系统及方法，通过实时检测道路车流、人流等交通流量情况并据此控制交通信号灯切换，能够有效降低交通拥堵，充分利用道路资源；通过道路图像数据和路面压力数据两方面的参数计算交通流量等级，提高了控制的准确性；通过对直行、左转等每个车道的交通流量等级进行监控，实现更为精准地切换调节；通过考虑下一路口的交通情况，实现了更大范围内的流量均衡，避免拥堵加剧。
附图说明
图1示出了本发明的智能交通信号灯切换系统的架构图；
图2示出了本发明实施例的应用场景的示意图；
图3示出了本发明的智能交通信号灯切换方法的流程图。
具体实施方法
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的一种智能交通信号灯切换系统，包括摄像系统11，压力传感系统12和信号灯控制系统13：
所述摄像系统11用于获取道路图像数据并发送至信号灯控制系统13。可选地，所述摄像系统11设置于路面上方的支架上，包括电连接的高清探头111和第一发射器112，所述高清探头111用于获取所述道路图像数据，所述第一发射器112用于将所述道路图像数据发送至信号灯控制系统13。所述道路图像数据包括道路的图片或视频，所述高清探头111的拍摄方向包括交通信号灯所在路口的各个方向，拍摄范围可选地为机动车道和/或非机动车道离预设的控制线(例如人行横道)第一距离至第二距离处，例如1米至100米。
所述压力传感系统12用于检测路面压力数据并发送至信号灯控制系统13。所述压力传感系统12设置于路面下方，包括压力传感器121和第二发射器122。所述压力传感器121用于检测路面压力数据，所述第二发射器122用于将所述路面压力数据发送至信号灯控制系统。可选地，压力传感器121设置于机动车道离预设的控制线第三距离处，例如为90米和/或非机动车道离预设的控制线第四距离处，例如为30米。
所述信号灯控制系统13用于分别根据接收到的道路图像数据和路面压力数据计算道路上的交通流量等级，如果计算结果相同，则根据计算得到的交通流量等级生成切换方案并发送至交通信号灯14。所述信号灯控制系统13包括PLC控制模块131和信息收发模块132，所述信息收发模块132用于接收所述道路图像数据和所述路面压力数据，以及将所述切换方案发送至交通信号灯14；所述PLC控制模块131用于分别根据所述道路图像数据和所述路面压力数据计算道路上的交通流量等级，判断计算结果是否相同，并在相同时根据所述交通流量等级生成切换方案。其中，交通流量包括车辆和/或行人(包括骑车的行人)的流量，交通流量越多，交通流量等级越高。例如，可根据拍摄范围内的车辆数量、行人数量、预设时间段内拍摄范围内的车辆数量总和、行人数量总和、压力传感器在预设时间段内感测到的车辆数量、行人数量中的一个或多个确定交通流量等级，交通数量等级分为1～5级。
之后，交通信号灯104根据所述切换方案进行信号切换。所述切换方案包括完整的切换时间信息，例如某个方向的红灯时间2分钟，绿灯时间3分钟等，或者可选地，所述切换方案仅包括对信号灯104已有切换方案的调整信息，例如在某个方向是红灯时，提前10秒进入信号切换倒计时。由此，减少了信息传输量。
图2示出了本发明实施例的应用场景，结合图2进一步阐释本发明的系统。在该示例性的场景中，所述交通信号灯所在路口为十字路口，包括东西方向的道路和南北方向的道路，每个方向的道路包括直行车道、右转车道和左转车道。所述摄像系统11包括至少4个高清探头111，分别朝向东、西、南、北四个方向。
根据第一实施例，所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口相交叉的两个方向的交通流量等级，即东西方向的交通流量等级。所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：如果两个方向的交通流量等级之差大于或等于第一阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大方向的通行时间。作为一个示例，所述第一阈值为3，当南北方向的交通流量等级为5，东西方向的交通流量等级为2时，生成切换方案为南北方向的通行时间增加20秒，相应地东西方向的通行时间减少20秒，例如当南北方向为绿灯时，比先前切换方案推迟10秒开始切换，当南北方向为红灯时，比先前切换方案提前10秒开始切换。
根据第二实施例，所述压力传感器121为多个，设置于每个车道的下方，所述路面压力数据包括每个车道的路面压力数据。其中所述车道为受交通灯信号分别控制的车道，例如直行车道和左转车道。所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口同一方向上不同车道的交通流量等级，即直行车道和左转车道的交通流量等级。所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：如果同一方向上不同车道的交通流量等级之差大于或等于第二阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大的车道的通行时间。作为一个示例，第二阈值为2，当直行车道的交通流量等级为1，左转车道的交通流量等级为4时，则生成切换方案为直行车道和左转车道总的通行时间不变，左转车道的通行时间比直行车道的通行时间多20秒。根据该改进的实施例，可以实现同一方向不同车道的交通流量调整，进一步提升通行效率。
根据第三实施例，所述系统设置于连续的多个路口，所述信号灯控制系统13还用于接收下一路口的交通流量等级以及将所在路口的交通流量等级发送至上一路口的系统。则所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：如果在同一方向的下一路口的交通流量等级大于或等于所在路口，且交通流量等级之差大于或等于第三阈值，则生成的切换方案包括减少所在路口的通行时间。作为一个示例，第三阈值为3，当该方向当前路口的交通流量等级为2，下一路口的交通流量等级为5时，则生成切换方案为该方向当前路口的通行时间减少10秒。根据该改进的实施例，可以实现连续路口的交通流量均衡，避免下个路口过度拥堵。
上述智能交通信号灯切换系统通过实时检测道路车流、人流情况并据此控制交通信号灯切换，有效降低交通拥堵，充分利用道路资源；通过道路图像数据和路面压力数据两方面的参数计算交通流量等级，提高了控制的准确性；通过对直行、左转等每个车道的交通流量等级进行监控，实现更为精准地切换调节；通过考虑下一路口的交通情况，实现了更大范围内的流量均衡，避免拥堵加剧。
图3示出了根据本发明的一种智能交通信号灯切换方法，由参照图1和2所述的智能交通信号灯切换系统中的信号灯控制系统执行，所述方法包括：
S31、获取道路图像数据和路面压力数据，所述路面压力数据包括每个车道的路面压力数据；
S32、根据所述道路图像数据和路面压力数据计算道路上的交通流量等级；
S33、如果计算结果相同，则根据所述交通流量等级生成切换方案并发送至交通信号灯。
其中，所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口相交叉的两个方向的交通流量等级，以及同一方向上不同车道的交通流量等级；
所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果两个方向的交通流量等级之差大于或等于第一阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大方向的通行时间；
如果同一方向上不同车道的交通流量等级之差大于或等于第二阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大的车道的通行时间。
可选地，步骤S31中还包括：
接收下一路口的交通流量等级；
所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果在同一方向的下一路口的交通流量等级大于或等于所在路口，且交通流量等级之差大于或等于第三阈值，则生成的切换方案包括减少所在路口的通行时间。
上述智能交通信号灯切换方法，通过实时检测道路车流、人流情况并据此控制交通信号灯切换，有效降低交通拥堵，充分利用道路资源；通过道路图像数据和路面压力数据两方面的参数计算交通流量等级，提高了控制的准确性；通过对直行、左转等每个车道的交通流量等级进行监控，实现更为精准地切换调节；通过考虑下一路口的交通情况，实现了更大范围内的流量均衡，避免拥堵加剧。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能交通信号灯切换系统，其特征在于，包括：
摄像系统，用于获取道路图像数据并发送至信号灯控制系统；
压力传感系统，用于检测路面压力数据并发送至信号灯控制系统；
信号灯控制系统，用于分别根据接收到的道路图像数据和路面压力数据计算道路上的交通流量等级，如果计算结果相同，则根据计算得到的交通流量等级生成切换方案并发送至交通信号灯；
交通信号灯，用于根据所述切换方案进行信号切换。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像系统设置于路面上方的支架上，包括高清探头和第一发射器；
所述高清探头用于获取所述道路图像数据；
所述第一发射器用于将所述道路图像数据发送至信号灯控制系统。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述压力传感系统设置于路面下方，包括压力传感器和第二发射器；
所述压力传感器用于检测路面压力数据；
所述第二发射器用于将所述路面压力数据发送至信号灯控制系统。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号灯控制系统包括PLC控制模块和信息收发模块；
所述信息收发模块用于接收所述道路图像数据和所述路面压力数据，以及将所述切换方案发送至交通信号灯；
所述PLC控制模块用于分别根据所述道路图像数据和所述路面压力数据计算道路上的交通流量等级，判断计算结果是否相同，并在相同时根据所述交通流量等级生成切换方案。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口相交叉的两个方向的交通流量等级，所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果两个方向的交通流量等级之差大于或等于第一阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大方向的通行时间。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述压力传感器为多个，设置于每个车道下方，所述路面压力数据包括每个车道的路面压力数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口同一方向上不同车道的交通流量等级，所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果同一方向上不同车道的交通流量等级之差大于或等于第二阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大的车道的通行时间。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，设置于连续的多个路口；所述信号灯控制系统还用于接收下一路口的交通流量等级以及将所在路口的交通流量等级发送至上一路口的系统；
所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果在同一方向的下一路口的交通流量等级大于或等于所在路口，且交通流量等级之差大于或等于第三阈值，则生成的切换方案包括减少所在路口的通行时间。
9.一种智能交通信号灯切换方法，其特征在于，包括：
获取道路图像数据和路面压力数据，所述路面压力数据包括每个车道的路面压力数据；
根据所述道路图像数据和路面压力数据计算道路上的交通流量等级；
如果计算结果相同，则根据所述交通流量等级生成切换方案并发送至交通信号灯；
所述交通流量等级包括交通信号灯所在路口相交叉的两个方向的交通流量等级，以及同一方向上不同车道的交通流量等级；
所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果两个方向的交通流量等级之差大于或等于第一阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大方向的通行时间；
如果同一方向上不同车道的交通流量等级之差大于或等于第二阈值，则生成的切换方案包括延长交通流量等级较大的车道的通行时间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
接收下一路口的交通流量等级；
所述根据所述交通流量等级生成切换方案包括：
如果在同一方向的下一路口的交通流量等级大于或等于所在路口，且交通流量等级之差大于或等于第三阈值，则生成的切换方案包括减少所在路口的通行时间。
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