CN201170927Y - 智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统 - Google Patents

Abstract

一种智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，它由安装于车道上、路侧或场地及其空间适当位置的智能尘埃交通状态传感器节点和控制/中继节点中的至少其中之一、至少一台安装于路侧或适当位置的基站或设有基站的上层设备构成，智能尘埃传感器节点包含至少一个交通状态传感器元件或交通状态获取组件、一个智能尘埃组件和一组能为本节点电路供电的本地供电装置，智能尘埃控制/中继节点包含一个智能尘埃组件和一组能为本节点电路供电的本地供电装置，基站包含一个网关和一个智能尘埃组件。本实用新型可用来构建各种智能尘埃式智能交通、防盗、安全监控和预警系统。

Description

智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统

技术领域

本实用新型涉及现代交通技术的智能交通(ITS)领域，特别是一种智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，该系统可用作智能道路系统(IRS)、车路协同系统(CVIS)、城市交通控制指挥系统(如智能交通信号控制机等)、城市交通信息管理系统(如道路通行信息发布、拥堵诱导系统等)、公路自动电子收费管理系统、公交优先控制管理系统、高等级公路的监控及防追尾警示系统、路网信息预警/应急管理系统、停车场管理系统、泊车咪表装置、泊车诱导信息管理系统、车辆踪迹管理系统、车载定位导航系统以及集上述部分或全部功能的数字公路和公路运输信息管理系统，还可构建具有车辆辅助驾驶功能的智能交通系统等，为交通动态或静态管理的智能交通系统的建设、改造和升级提供支撑。另外，也可用来构建智能尘埃式防盗、安全监控和安全预警系统。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的提高，交通运输发展越来越快，车辆保有量更是迅速膨胀，大中型城市交通和公路交通拥堵现象越来越严重，停车场的泊车问题也逾显突出，交通拥堵问题已经成为我国大中城市严重社会问题，造成严重的资源浪费，对经济和社会发展形成巨大的阻碍，交通问题已是政府、民众关注的焦点问题之一，使得大量的人力、物力、资金投入到道路改造和道路建设方面，即便如此，也跟不上交通压力的高速增长，这种情况非常普遍，特别是经济越发达的地区，交通问题越严重；有些地区，由于资金不足和土地拆迁问题，道路改造和道路建设客观上也有难度，面对交通压力的不利局面将会较长时期的存在。另一方面，由于交通管理这一重要环节比较薄弱，如红绿灯控制、道路通行诱导、公共交通的监控和管理、泊车引导等智能交通系统还比较落后，使得道路资源、停车场资源和公共交通资源没有充分利用和挖潜；又由于各种交通事故和突发事件的发生因不能及时预警、发现和快速处理，造成道路拥堵的现象十分频繁，让人倍感痛惜。

交通状态获取和控制系统是智能交通系统中最基础和最重要的物理支撑平台，同时，交通状态获取和控制系统采集的大量交通流量数据也是支持交通管理其他业务功能的数据源和信息源。目前，广泛使用的智能交通系统中由于需要设置大量的多种类的交通传感器和路边设备，系统的布线量大且繁杂，工程设计、施工和安装都非常困难，工程造价居高不下，且系统运行成本也较大；工程安装和施工过程中常会阻断交通，施工后对道路路面质量的影响也较为严重；特别是在智能交通控制和信息管理系统中起重要基础支撑作用的交通状态获取和控制层面上，由于目前的技术装备中大量采用的各种交通状态传感器不具有普适应用性和本身存在的技术瓶颈，其获取的信息量和实效性有着非常大的局限性，而且现有智能交通系统存在交通状态检测单一、部分参数固定、智能性差等问题，不能很好适应国内交通的管理与需求，致使交通控制系统的应用效果不明显；另外，目前已知的智能交通技术在系统可靠性、日常维护和系统可扩展性等方面存在着很难克服的技术缺陷，其技术水平据经济和社会发展的要求还有很大的差距，真正高效的、低成本的智能交通系统(ITS)还不曾见到。

因此，怎样充分利用和挖潜资源，低成本地、有效地改善和提高道路和泊车场地的利用效率，提高交通事件的应急处理能力，构建数字化、信息化、网络化和智能化的交通系统，是值得考虑和追求的目标；建立完善的、高效的、低成本的、技术可行的、更现代化的智能交通系统显得尤为紧迫和现实；研发全新理念的、功能强大的、能充分体现最新技术成果、展现更高智能化水平的、使智能交通系统(ITS)更符合时代要求的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，利用最新智能尘埃式无线通讯技术把获取交通状态的交通传感器和完成交通控制、诱导、信息通讯和管理等功能的路边交通设备与上层交通信息管理和控制设备之间有机地构建成双向无线的、自组网的具有交通状态采集、交通控制、交通信息通讯和发布等功能的MESH网络智能交通系统，对于改善交通管理水平，缓解拥堵将起到极大的推动作用，是新时期赋予我们的时代要求和迫切任务。

在微机电加工技术(使芯片微型化)、自组织的网络技术、集成的低功耗的通讯技术和低功耗传感器集成技术这四种技术的共同作用下，传感器也在朝着微型化与网络化方面发展。美国五角大楼提出了“智能尘埃”的设计思想，目的是在战场上抛撒数千个微小的无线传感器，用于监控敌人的活动情况，而不让敌方察觉。通过自组织一个无线传感器网络，“智能尘埃”将对相关原始数据进行过滤，把重要的信息发送给中央司令部。“智能尘埃”的特点就是体积小、功耗低、自组织、无线通讯，这也是网络化的微型传感器的特征。美国陆军已计划开发的多层次集成式传感器系统-灵巧传感器网络通信(SSNC)，是美国2001财年的一项科学技术目标(STO)计划，这是网络化微型传感器在军事领域的一个非常好的应用。“智能尘埃”是美军将来网络化战场中最重要的传感器系统工程。该工程涉及微型操作系统技术、微机电加工技术、自组织路由技术、信道接入控制技术、集成的低功耗通讯技术等最新的多领域内的技术，预计在2010年以前将会投入到战场使用。而在民用领域则可广泛应用于各种需要监控的环境中，目前国内外已有多家著名半导体制造公司和“智能尘埃”开发商向市场推荐试用多款符合IEEE802.15.4/ZigBee、TSMP或IPv6协议和内嵌TinyOS微型操作系统的智能尘埃模块和SOC系统级智能尘埃芯片。“智能尘埃”理念可以广泛地应用于各种环境的监测和控制，尤其是在恶劣的环境和无人环境下的环境监测，同样我们可用于交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统。因此，对于现代化智能交通系统(ITS)来说，开发类似于“智能尘埃”这种网络化的微型交通传感器系统将具有非常广泛的应用前景。传感器的体积越小越好，功能越强大越好，然而这两者是互相制约的。很明显，为了实现一定的功能而缩小体积是硬件设计的最大挑战。“智能尘埃”的最终目标是将传感器集成到与尘埃大小相同的体积上，甚至可以利用传感器所处环境提供能量。已公开的《车辆探测装置》(ZL03245819.3)、《微型地埋式车辆探测器》(ZL200420010891.0)、《地埋型智能车辆探测器》(ZL200420010999.X)、《地埋式集成车辆探测器》(ZL200420010905.9)和《地埋式多功能车辆探测器》(ZL200420010916.7)专利技术及其它交通状态传感技术等为实现智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统提供了现实条件。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题：①目前的交通传感器绝大多数都是通过电缆与交通控制器、路边设备或信号灯进行连接，获取交通状态信号或信息，安装非常不方便，严重破坏路面，接驳传感器的数量非常有限，不具有布设普适性；即使有无线交通传感器的应用，它们与信号接收机、控制器或信号机之间，也是一对一的、主-从结构的无线通讯联接方式，其系统中各个无线交通传感器节点之间无法直接建立无线通讯，无线交通传感器节点之间不能互通信息，无法实现双向的、网络自构的、数据共享的因果控制系统，智能交通系统的很多功能无法实现，无法构成强大的、实时性要求很强的交通状态信息传感和控制网络；②目前的交通信号控制器或交通信号机绝大多数是集中控制式，它们与被控交通设备(如红绿灯等)之间是通过一一对应的电缆线进行信号控制，同样存在着安装非常不方便、严重破坏路面的弊端；即使有通过无线方式进行控制，其通讯方式也是一对一的、主-从结构的无线通讯联接方式；③目前应用的智能交通系统中各个交通传感节点、路边设备节点与控制设备之间，相对独立，信号通讯、控制体制互不兼容，系统构成复杂、成本高，不易进行扩展、改造和变更；④目前交通系统中的各个无线通讯节点(包括各种路边设备节点、交通传感器节点等)在各自系统中的通讯地位不同，致使通讯链路受限和单一，通讯距离较短，而且不具备链路自愈和链路自重组和链路故障自愈功能，可靠性不高；⑤目前应用于交通传感和交通控制领域的无线通讯技术的抗干扰能力不强，对电源的能量供给也有比较高的要求，特别是系统所能接驳的无线传感器节点数和控制设备节点数受到很大的限制，信号和数据传递速度也较低。本发明可有效地解决上述交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统中存在的诸多问题，可构建完善的、先进的智能交通系统。

本实用新型的创新点在于和体现在，把目前已知的不同技术领域的最新技术针对交通领域的具体情况和特点进行有机的组合、集成、微型化和网络化方面，并形成和构建了新型的智能交通系统架构，通过新架构的建立，创建了一种与现有技术完全不同结构的、创新的智能交通系统——交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，不但容易实现、节约建设成本，使智能交通技术大大前进一步，可容易地使系统实现很多新的非常急需的和实用的新功能，必将为智能交通带来一场技术革命，所采用的最新技术包括交通传感器技术(如微型地埋式车辆传感器)、无线智能尘埃通讯技术(智能尘埃组件或模块)、微电子技术(如大规模电路集成电路或模块、单片机、计算机)、本地供电技术(如大能量小体积的振动发电、电池组、太阳能供电)等；在上面的段落中给出了智能尘埃式交通传感器(节点)、智能尘埃式交通信号控制(节点或基站)网络及智能尘埃式交通信息传输系统各组成部分的构成和相互连接(有线联接或无线联接)结构的技术方案。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，它由安装于车道上、路侧或场地及其空间适当位置的智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点二者中至少其中之一种且至少一个节点及安装于路侧或适当位置的至少一台/套智能尘埃基站或设有智能尘埃基站的上层交通控制/信息处理设备构成，智能尘埃交通状态传感器节点包含至少一种且至少一个用来获取或采集车辆是否存在/驶经、车速、车流/车辆计数、道路占有率、道路车辆排队长度、车辆行驶方向、车型识别、车辆身份识别、应急按钮信号、物体移动检测信息或人流/群交通状态信息的交通状态传感器部件或交通状态获取组件、一个智能尘埃组件和一组能为本节点电路供电的本地供电装置，智能尘埃控制/中继节点包含一个智能尘埃组件和一组能为本节点电路供电的本地供电装置，基站包含一个网关和一个智能尘埃组件，每个节点和基站中的智能尘埃组件为符合IEEE 802.15.4/ZigBee、TSMP、IPv6、Wi-Fi无线宽带信息传输协议或WSN无线感测网络协议技术规范/标准或其它相关组织制定的或相应升级的无线传感器通讯标准、设有内嵌相应系统和相适配应用处理程序的基于微处理器、信号接口单元和射频单元的无线传感器网络多芯片电路模块或基于系统级芯片的无线传感器网络电路单元，智能尘埃交通状态传感器节点中的交通状态传感器部件或交通状态获取组件的信号或数据输出通过数据线或串行UART接口与智能尘埃组件中处理器/信号接口的相应信号或数据传输端口相连，并经处理器、信号接口单元处理之后，经相应信号线传至其智能尘埃组件中的射频单元，通过射频单元与智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点及基站构成的MESH无线多跳自组网双向通讯网络把相应的实时交通状态传感信息传输给基站或基站再传输给上层交通控制/信息处理设备，智能尘埃控制/中继节点中智能尘埃组件的处理器/信号接口的相应信号或数据端口可联接被控交通设备/路边设备的相应设备控制/状态线或端口，经其处理器/信号接口单元并通过其射频单元与智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点及基站构成的MESH无线多跳自组网双向通讯网络把被控交通设备/路边设备的实时状态信息传输给基站或基站再传输给上层交通控制/信息处理设备，上层交通控制/信息处理设备或基站同样可通过智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点及基站构成的MESH无线多跳自组网双向通讯网络给设定的传感器节点或控制/中继节点中的处理器/信号接口单元里的相应输出数据线/端口发布控制信号或数据。

智能尘埃交通状态传感器节点中的交通状态传感器部件为能传感设定交通状态信息或车辆状态/识别信息的传感元件、传感电路模块或传感专用部件，可根据需要选用至少一个能输出对应于车辆或交通状态的模拟传感信号/电平信号/串行数据信号的基于传感车辆地磁扰动/映像信号的单/双/三轴磁场强度/磁通/磁阻传感器、基于地埋线圈的能传感车辆使其电感量发生变化信息的谐振和检频电路部件或基于微型感应线圈的用于传感车辆扰动感应电动势信息的车辆传感部件，也可为至少一个超声波式车辆传感部件、微波/雷达多普勒车辆传感部件、RTMS微波感应车辆传感部件、红外线探测交通状态传感部件、红外线感应交通状态传感部件、压电式车辆传感部件、光学视频车辆传感部件、光学视频交通状态传感部件、涡流/金属探测式车辆传感部件或音频/振动式车辆传感部件，还可为由上述传感部件中的至少两种、每种至少一个构成的复合传感部件，交通状态传感器部件的信号或数据输出通过数据线与相匹配的智能尘埃组件中处理器/信号接口的相应信号或数据端口相连。

智能尘埃交通状态传感器节点中的交通状态获取组件由交通状态传感器元件和具有信息预处理能力的信号处理单元构成，它可根据获取的交通状态信息的需求不同、所应用的交通信息传感方式和原理的不同可分别设置或制作成车辆地磁映像磁场扰动探测/磁阻传感/地磁扰动角度传感式车辆检测组件、地埋线圈电感式车辆检测组件、微型线圈感应电动势式车辆检测组件、超声波式车辆检测组件、微波/雷达多普勒车辆检测组件、RTMS微波感应车辆检测组件、红外线探测车辆检测组件、红外线感应交通状态检测组件、压电式车辆检测组件、光学视频车辆检测组件、光学视频交通状态获取/智能识别组件、射频信息识别组件、涡流/金属探测式车辆检测组件或音频/振动式车辆传感组件，它也可根据需要基于其中至少两种交通信息传感方式和原理且其每种至少一个交通状态传感器部件，设置或制作成具有设定功能或高性能的复合交通状态获取组件，信号处理单元可为模拟信号处理电路、数字信号处理电路、智能微处理器、混合信号处理器或其组合/集成的电路/模块，交通状态获取组件的信号或数据输出通过数据线与相匹配的智能尘埃组件中处理器/信号接口的相应信号或数据端口相连。

智能尘埃组件为等同或类似于符合IEEE 802.15.4/ZigBee、TSMP、IPv6、Wi-Fi无线宽带信息传输协议或WSN无线感测网络技术的处理器/无线电通信多芯片模块或基于控制器、无线收发器和协议栈实现的无线感测网络模块或已经嵌入无线感测网络协议的SoC系统级芯片，智能尘埃组件还可选用对有关WSN无线感测网络的技术、协议和产品进一步升级、换代、优化或替代的协议/产品，根据需要智能尘埃组件可采用Crossbow公司的MICAz/MPR2400、MICA2/MPR400和或MICA2DOT/MPR500系列产品或Helicomm公司的IP-Link系列无线网络通讯模块中的适当模块，也可采用Atmel、Chipcon、Dust Networks、Crossbow Technology、DigitalSun、Intel、Jennic或TI公司推出的符合IEEE 802.15.4/ZigBee或TSMP协议的控制器、无线收发器和协议栈实现方案而开发或集成的智能尘埃组件，还可采用等同或类似于Jennic、Dust Networks公司推出的符合IEEE 802.15.4/ZigBee或TSMP网络协议的SoC系统级芯片，智能尘埃组件还可根据需要可采用其它公司或相关组织制定和推出的无线传感器通讯标准、技术及相应的无线感测网络电路模块/系统级芯片，根据需要智能尘埃组件电路可分别与传感器节点、控制/中继节点或基站的其它电路可设置/集成在同一块PCB电路板上，也可设置在由相应信号线相连接的不同的PCB电路板上。

智能尘埃交通状态传感器节点中的交通状态传感器部件或交通状态获取组件输出的相应交通状态传感信号可为对应的模拟电压/电流信号、电平信号、振荡频率信号、检波信号、串/并行数据或表述交通状态信号/信息特征的数据信包，并由智能尘埃交通状态传感器节点中的智能尘埃组件直接或进行相应的智能处理后无线传输给基站，或基站再传输给上层交通控制/信息处理设备，智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点中的智能尘埃组件还把各自节点的工作状态信息无线传输给基站或再传输给上层交通控制/信息处理设备。

上层交通控制/信息处理设备可对接收到的各个智能尘埃交通状态传感器节点和控制/中继节点的相应的交通状态传感信号和数据及智能尘埃交通状态传感器节点的工作状态信息进行数据处理、数据融合和网络工作状态进行分析，形成对应的控制命令或交通信号/信息，并通过基站把相应的控制命令或交通信号/信息分别无线传输给相应的智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点，智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点根据接到控制命令或交通信号/信息完成各自相应的工作。

智能尘埃控制/中继节点的I/O信号线可接驳包括交通信号灯装置、交通信号机、声/光报警器、交通信息诱导屏、电子公交站牌、自动栏杆机/道闸、电子警察装置、电子自动收费装置、交通应急系统/装置、手动请求按钮、交通控制和信息管理装置/系统在内的交通路边设备上的对应I/O信号线，上层交通控制/信息处理设备可通过基站和智能尘埃控制/中继节点获得每个交通路边设备的工作状态信息，并可分别向交通设备/路边设备发布相应的控制命令或交通信息，智能尘埃交通状态传感器节点、智能尘埃控制/中继节点或基站中的智能尘埃组件可与内设智能尘埃组件的手持移动交通信息通讯设备、交通信号事件管理和应急指挥/遥控器、车载式公交优先红绿灯遥控装置或车载交通信息通讯/导航设备建立能进行互相信息通讯或互操作的无线多跳自组网联接。

智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点中的本地供电装置可根据需要分别选择采用蓄电装置、发/供电装置或蓄发电装置，每个节点可设置独立的本地供电装置或者采用多个节点设置一组有供电线缆的集中式本地供电装置，蓄电装置可为干电池组、可充电电池组/蓄电瓶、超级电容和燃料电池中的至少之一种，发/供电装置可为太阳能发充电装置、无线电磁充供电装置、激光充供电装置、振动/噪声发充电装置和充电接口装置中的至少之一种，蓄发电装置包含适配的蓄电装置及其相适配的发电装置和充电/稳压/电源管理电路，还可根据供电便利条件采用交/直流电缆给相应的一部分或全部智能尘埃节点供电，智能尘埃交通状态传感器节点、智能尘埃控制/中继节点和智能尘埃基站可分别根据其用途、安装方式和特定的自身技术要求及相配合联接的设备需要设置必要的一体化壳体或分体设置。

智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点中可根据需要设有至少一个LED/半导体发光装置或一组彩色LED/半导体发光装置，并配以适当的壳体，构成MESH无线多跳自组网且网络自愈的智能尘埃式车路交互道钉，智能尘埃式车路交互道钉上的LED/半导体发光装置的受控端接驳并受控于其智能尘埃组件的相应I/O控制信号端口，智能尘埃控制/中继节点在用来担负控制路边设备节点用途时，其处理器/信号接口单元的相应信号控制端口还可与被控路边设备的信号控制输入/输出端口相接驳，以便完成信号控制网络功能，智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点中智能尘埃组件可与设有相匹配的智能尘埃组件的车载式交通信息交互装置/车载无线身份识别卡/车载电子自动缴费卡/车载导航装置进行移动通讯联接，这些内设智能尘埃组件的车载装置作为移动节点与上述其他种类的MESH网络节点一起构成交互式车路交通信息传输系统，并且双向MESH无线多跳自组网且网络自愈的智能尘埃式车路交互道钉及交互式车路交通信息传输系统的各节点中内嵌有用于相近或相邻的MESH无线多跳自组网且网络自愈的智能尘埃式车路交互道钉之间进行交通信息接力传输、数据挖掘共享和交通诱导/预警处理的程序软件。

系统中的智能尘埃交通状态传感器节点、智能尘埃控制/中继节点、智能尘埃基站、设有智能尘埃基站的上层交通控制/信息处理设备、设有智能尘埃组件的交通设备/路边设备、智能尘埃式车路交互道钉或设有相匹配的智能尘埃组件的车载式交通信息交互装置之间的智能尘埃无线信息链路采用具有双向多跳自组网、链路故障自愈、即插即用、双向数据通讯、节点故障报警、节点自复位/故障自排除和电源预警/智能省电管理能力的智能尘埃无线通讯协议，上述各节点和设备中的智能尘埃组件里内嵌有相应的和匹配的程序软件，系统中设定的交通设备/路边设备可根据其设定的相配合的智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点的状态进行联动控制，根据需要其上层交通控制/信息处理设备上设置有另外的便于各种区域智能交通系统和智能交通子系统之间联网或可与采用已知技术的交通传感器和信号控制网络及或交通信息传输系统进行接驳且相配合的数据通讯接口装置。

智能尘埃组件的构成，它集成了微处理器、A/D转换器、D/A转换器、比较器、可编程增益信号放大器、数据存储器、程序存储器、EPROM、串口、无线发射单元、温度传感器、电源管理器等。为实现系统的微型化，硬件电路采用模块化设计，由主机模块、通讯模块、电源模块部分组成，制作成内嵌符合IEEE 802.15.4/ZigBee、TSMP、IPv6、Wi-Fi无线宽带信息传输协议或WSN无线感测网络协议技术规范/标准或其它相关组织制定的或相应升级的无线传感器通讯标准的相应系统软件和相适配应用处理程序的智能尘埃多芯片模块或智能尘埃系统级芯片，其接线端或管脚对应于智能尘埃组件内部的硬件资源配置的信号输入/输出端口和串行通讯接口(处理器/信号接口的相应信号或数据端口)及电源输入，各个厂商为不同应用层级生产了不同系列的、多品种的、资源配置不同的和不同技术性能的产品，供不同的用户选用。需要指出的是本实用新型中所述各种节点和基站中的智能尘埃组件在MESH(网格网状)网络中的地位是对等的和可双向无线通讯的。

智能尘埃式交通状态传感器节点的构成，它由交通状态传感器、智能尘埃组件和本地供电电源装置构成。交通状态传感器可以是为交通状态传感器部件或交通状态获取组件。交通状态传感器部件可以是能传感设定交通状态信息或车辆状态/识别信息的传感元件、传感电路模块或传感专用部件，可根据需要选用至少一个能输出对应于车辆或交通状态的模拟传感信号/电平信号/串行数据信号的基于传感车辆地磁扰动/映像信号的单/双/三轴磁场强度/磁通/磁阻传感器、基于地埋线圈的能传感车辆使其电感量发生变化信息的谐振和检频电路部件或基于微型感应线圈的用于传感车辆扰动感应电动势信息的车辆传感部件，也可为至少一个超声波式车辆传感部件、微波/雷达多普勒车辆传感部件、RTMS微波感应车辆传感部件、红外线探测交通状态传感部件、红外线感应交通状态传感部件、压电式车辆传感部件、光学视频车辆传感部件、光学视频交通状态(人流、车流、交通场景)传感部件、涡流/金属探测式车辆传感部件、音频/振动式车辆传感部件或道路环境状况信息传感部件，还可为由上述传感部件中的至少两种、每种至少一个构成的复合传感部件，交通状态传感器部件的信号或数据输出通过数据线与相匹配的智能尘埃组件中处理器/信号接口的相应信号输入/输出端口和串行通讯接口相连；交通状态获取组件由交通状态传感器元件和具有信息预处理能力的信号处理单元构成，它可根据获取的交通状态信息的需求不同、所应用的交通信息传感方式和原理的不同可分别设置或制作成车辆地磁映像磁场扰动探测/磁阻传感/地磁扰动角度传感式车辆检测组件、地埋线圈电感式车辆检测组件、微型线圈感应电动势式车辆检测组件、超声波式车辆检测组件、微波/雷达多普勒车辆检测组件、RTMS微波感应车辆检测组件、红外线探测车辆检测组件、红外线感应交通状态检测组件、压电式车辆检测组件、光学视频(虚拟线圈式)车辆检测组件、光学视频交通状态(人流、车流、交通场景、车牌号码)获取组件/智能识别组件、射频信息识别组件、接近开关/涡流/金属探测原理式车辆检测组件(低频交变磁场发射和接收一体式或分体式结构均可选用)或音频/振动式车辆传感组件，它也可根据需要基于其中至少两种交通信息传感方式和原理且其每种至少一个交通状态传感器部件，设置或制作成具有设定功能或高性能的复合交通状态获取组件，信号处理单元可为模拟信号处理电路、数字信号处理电路、智能微处理器、混合信号处理器或其组合/集成的电路/模块，交通状态获取组件的信号或数据输出通过数据线与相匹配的智能尘埃组件中处理器/信号接口的相应信号或数据端口相连；本地供电电源装置分别接驳交通状态传感器和智能尘埃组件的电源输入端，以提供工作电源。

智能尘埃控制/中继节点由一个智能尘埃组件和一组能为本节点电路供电的本地供电装置。该本地供电装置也可以是共用于受(被)控路边设备上供电电源，在智能尘埃控制/中继节点只作为智能尘埃无线通讯网络中的独立中继节点使用时，配置单独供电电源；另一方面，在智能尘埃控制/中继节点还用来担负控制和获取路边交通设备的工作状态时，其智能尘埃组件的处理器/信号接口的相应信号或数据端口可联接被(受)控交通设备/路边设备的相应设备控制/状态线或端口相连。

智能尘埃式车路交互道钉，是本实用新型系统中的另外一种类似太阳能道钉式的MESH网络节点，智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点中可根据需要设有至少一个LED/半导体发光装置或一组彩色LED/半导体发光装置，并配以适当的壳体，构成MESH无线多跳自组网的智能尘埃式车路交互道钉，智能尘埃式车路交互道钉上的LED/半导体发光装置的受控端接驳并受控于其智能尘埃组件的相应I/O控制信号端口，节点中的电路共用其中的本地供电电源。该道钉可根据需要制作成道路侧装式、路面嵌(贴)装式或地埋式，路面贴装式或地埋式分为单车道型和双车道型，该道钉内嵌有可通讯识别的地址码、标识码或路段路情信息，该道钉有两种，一种设有交通状态传感器，另一种不设置交通状态传感器。

车载智能尘埃式交通信息交互装置、车载无线身份(车辆/货物)识别卡、车载电子自动缴费卡或车载导航装置，是一种内设智能尘埃组件的可快速移动(经测试速度可大于160公里/小时)与智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统进行MESH无线通讯接驳的车载节点，它们与已知现有同类产品的区别在于采用智能尘埃组件代替了原来采用的RFID射频芯片或其他通讯电路/模块，以提高系统可靠性、降低系统建设成本或使用成本。

本地供电装置，上述各种节点中的本地供电装置可根据需要分别选择采用蓄电装置、发/供电装置或蓄发电装置，每个节点可设置独立的本地供电装置或者采用多个节点设置一组有供电线缆的集中式本地供电装置，蓄电装置可为干电池组、可充电电池组/蓄电瓶、超级电容和燃料电池中的至少之一种，发/供电装置可为太阳能发充电装置、无线电磁充供电装置、激光充供电装置、振动/噪声发充电装置和充电接口装置中的至少之一种，蓄发电装置包含适配的蓄电装置及其相适配的发电装置和充电/稳压/电源管理电路，还可根据系统现场的供电环境、性价比及供电便利条件采用交/直流电缆给相应的一部分或全部智能尘埃节点供电，可构成既有独立供电、部分集中供电，也有部分节点采用电缆(如市电)供电形式的因地制宜的本地供电装置。

基站，也是本实用新型系统节点之一种，包含一个网关和一个智能尘埃组件，基站也可以通过其数据输入/输出端口与路边设备的相配合的数据输入/输出端口直接相接驳；基站可设独立适配的供电电源，也可与路边设备、上层设备共用电源；系统可设置多个基站或含有基站的路边设备。

本实用新型中所述的上层交通控制/信息处理设备、上层设备或路边交通设备指的是计算机、交通系统组网装置、交通信号灯装置、交通信号机、图像拍照/电子警察装置、声/光报警器、报警按钮、交通信息诱导屏、电子公交站牌、自动道闸、自动收费装置、交通事件应急处理系统或者是交通控制及信息管理装置/系统等，也可以是防盗、安全监控和安全预警设备。

智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统的结构及工作原理：可有选择地配置传感器节点、中继节点、控制节点、道钉节点、车载或移动节点、基站等系统节点，配置那种或几种节点、数量多少，根据实际需要进行配置和布设。按系统需求的节点种类和数量部署好了以后，智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统就建立了，所有的系统节点就自动组成了一个网络，依据所采用的通讯协议、标准或规范，如IEEE 802.15.4/ZigBee、TSMP、IPv6和Wi-Fi无线宽带等信息传输协议，这些节点之间能够互相通讯，同时也能够与基站进行通讯。基站是一个中转站，它将每个节点获取的交通状态数据发送到计算机终端或上层设备上，同时将计算机终端或上层设备的命令通过智能尘埃组件发送到相关节点。节点的网络结构可分成两种：平面结构和分级结构。采用哪种结构，可根据节点规模的大小及系统本身具体的需要进行选取与设计，当网络的规模较小时，可以采用简单的平面式结构；而当网络的规模较大时，就必须使用分级结构。

本实用新型可用作各种智能道路系统(IRS)和车路协同系统(CVIS)的道路状态获取、智能交通信号控制、交通信息通讯和管理的基础平台，下文中只针对城市交通信号控制、城市交通信息发布和交通诱导、公路自动电子收费管理、公交优先、高等级公路的监控及防追尾警示、路网信息预警/应急管理、停车场管理、泊车咪表装置、泊车诱导信息管理、车载定位导航和车辆辅助驾驶等智能交通系统(ITS)功能的实现机理和系统构成进行阐述，以抛砖引玉方式举例说明之。

另外，本实用新型可构建智能尘埃式防盗、安全监控和安全预警系统，由于上述所涉及的交通传感器组件或部件不但能对车辆或交通场景进行状态检测和获取，也同样可用于对物体、人、动物以及需要监控的空间或场地进行状态检测和获取，从广义上来说，物体、人或动物的移动与交通参与者的活动相类似，在大多数设置防盗、安全监控和安全预警系统的场合里，只不过被监控和检测的对象比交通场合里更少、更有针对性、功能更单一、更容易实现，或者称谓不同，当物体(包括金属或铁磁物资构成的财物/物体，其中车辆是典型的铁磁物体)、人或动物移动、移走、搬动或场景发生变化时，相应配置的传感组件或部件也可会发出相应的报警信号或信息，可同样通过上述的MESH网络传输到上层设备，达到防盗、安全监控和安全预警的目的，只不过是节点和设备布设的地点、位置和场合有所不同，或者是系统中的应用程序或软件不同，或者是节点或设备的配置不同而已。

附图说明

图1为本实用新型实施例1智能尘埃式公路交通状态获取和路网信息系统的组成原理框图。

图2为本实用新型实施例2智能尘埃式公路交通监控、交通诱导及防追尾警示系统的组成原理框图。

图3为本实用新型实施例3智能尘埃式车路交互、交通信息管理及电子收费系统的组成原理框图。

图4为本实用新型实施例4智能尘埃式城市交通综合监控、公交优先及交通诱导系统的组成原理框图。

图5为本实用新型实施例5智能尘埃式停车场监控和泊车管理系统的组成原理框图。

图6为本实用新型实施例6智能尘埃式停车场集中咪表系统的组成原理框图。

具体实施方式

实施例1

如图1为本实用新型实施为智能尘埃式公路交通状态获取和路网信息系统的构成原理框图，它由若干个布设在道路(6)车道上的智能尘埃式车辆传感器节点(1)、布设在路侧的智能尘埃式中继/控制节点(2)、布设在路侧适当位置的基站(3)、与基站(3)相联接的上层交通路网信息管理设备(4)及其通讯线缆(5)构成，各个节点和基站依照IEEE 802.15.4/ZigBee通讯协议，构建成智能尘埃式公路交通状态获取MESH无线网络信息系统，图1中虚线表示智能尘埃无线通讯链路，下同。

智能尘埃式车辆传感节点(1)它由传感车辆地磁扰动信号的两个磁阻传感器、一个智能尘埃组件及本地供电电源构成，其中的智能尘埃组件基于嵌入式单片机、多路可编程增益信号放大电路和无线数据发射/接收电路构建，本地供电电源为电池组或太阳能发蓄电电池组，分别为各部件供电。两个磁阻传感器在线路板上间距一定尺寸，以便测得车辆的行驶速度和提高车辆扰动信号的可靠性，磁阻传感器的输出与智能尘埃组件中的信号接口单元的输入相连接，信号接口单元的输出与嵌入式单片机的A/D口数据采集输入端相连接，当车辆覆盖地驶经、停靠在智能尘埃式车辆传感节点(1)处或其旁侧时，两个磁场传感器相继传感到车辆对地磁场的扰动变化量，经信号接口单元和微处理器的A/D口数据采集，该采集到的数据经微处理器数据处理后得到车辆存在、车速、车流计数、等数据信息，传送并通过智能尘埃组件中的射频单元上传到由相应节点中的基于智能尘埃组件的自组网构成的MESH无线网络上，到达基站(3)和上层交通路网信息管理设备(4)，经上层交通路网信息管理设备(4)处理可得到车辆排队长度、道路占有率、车型分析和统计、车辆行驶方向或车辆逆行违章识别、堵车路段位置、堵车路段长度、交通拥堵事件或交通事故分析等交通状态信息数据，这些交通状态信息数据通过互联网络通讯接口和线缆(5)传送到需要的交通数据/信息管理设备，供智能交通系统使用。同样，上层交通路网信息管理设备(4)的数据也可反向传递给指定的网络节点。

智能尘埃式中继/控制节点(2)它由一个智能尘埃组件和一组能为本节点电路供电的本地供电装置，其中的智能尘埃电路模块基于微处理器、信号接口单元和射频单元构建，本地供电电源为电池组或太阳能发蓄电电池组，分别为各部件供电。智能尘埃式中继/控制节点(2)可同时完成以下两项或其中之一项工作，一项是用于无线MESH网络的构建或者称为中继节点，另一项可与路边交通设备配置，用于控制其工作和获取其工作状态，本实施例只示其作为中继节点使用。

基站(3)及上层交通路网信息管理设备它由计算机系统、智能尘埃基站模块、无线通讯发射/接收天线电路构成，其中的基站模块基于嵌入式单片机、网关和无线数据发射/接收电路构建，网关用于本地MESH网路链路的建立和管理，计算机系统(K)的数据通讯接口与基站模块的对应的数据通讯接口相连，即构成无线MESH网络中的一种设备节点，与车辆传感节点(1)、中继/控制节点(2)一样，都具有同样的通讯节点地位，可得到网络上的通讯数据，同时可向指定节点发布信息、命令和数据等。

实施例2

如图2所示，为本实用新型实施为智能尘埃式公路交通监控、交通诱导及防追尾警示系统的组成原理框图，它由若干个布设在道路(6)车道上的智能尘埃式车路交互道钉节点(11)、布设在路侧的智能尘埃式中继/控制节点(2、8)、交通信息诱导屏装置(7)、交通信号灯装置(9)、布设在路侧适当位置的基站(3)、与基站(3)相联接的上层交通路网信息管理设备(4)及其通讯线缆(5)构成。智能尘埃式车路交互道钉节点(11)的构成，它由传感车辆地磁扰动信号的磁场传感器电路模块、LED红黄绿灯发光电路、智能尘埃电路模块、无线通讯发射/接收天线电路及本地供电电源构成，其中的智能尘埃电路模块基于嵌入式单片机、信号放大处理电路和无线数据发射/接收电路构建，本地供电电源为电池组或太阳能发蓄电电池组，分别为各部件供电。磁场传感器电路模块的输出与智能尘埃电路模块中的信号放大处理电路的输入相连接，信号放大处理电路的输出与嵌入式单片机的A/D口数据采集输入端相连接，当车辆覆盖地驶经、停靠在智能尘埃式车路交互道钉节点(11)处或其旁侧时，磁场传感器电路模块传感到车辆对地磁场的扰动变化量，经信号放大处理电路和嵌入式单片机的A/D口数据采集，该采集到的数据经单片机数据处理后得到车辆存在、驶经等信息；LED红黄绿灯发光电路的控制端接驳于嵌入式单片机的对应I/O控制口，各个LED灯在嵌入式单片机的控制下可变换红光、黄光或绿光及其闪亮的间隔时间，或称为灯语。

各个节点和基站之间构成符合IEEE 802.15.4/ZigBee规范的智能尘埃式公路交通状态获取无线网络信息系统，智能尘埃式车路交互道钉节点(11)以间隔15-35米的距离依次嵌设于或贴装于车道(6)的中心线，其上的红黄绿LED发光管发出的光线露出路面，每个智能尘埃式车路交互道钉节点(11)检测到或传感到的交通状态信息由该无线网络信息系统传输到上层交通路网信息管理设备(4)，并经其处理后再通过线缆(5)传输到其它路网信息管理设备上使用；上层交通路网信息管理设备(4)可把交通诱导信息和控制命令/信号通过无线网络信息系统传送到对应的车路交互道钉节点(11)和中继/控制节点(2、8)，车路交互道钉节点(11)中的指示灯单元的对应LED发出相应的灯光，中继/控制节点(2)把交通诱导信息送给交通信息诱导屏装置(7)显示，中继/控制节点(8)把交通指挥命令/信号送到交通信号灯装置(9)控制交通信号灯工作；另一方面，相邻或相近的智能尘埃式车路交互道钉节点(11)之间可双向通信，并可根据自身所处的交通状态和接受到的交通信息，对自身节点中设置的和其它的道钉节点中设置的指示灯单元中对应红黄绿LED发出相应的灯光智能灯语控制。

该实施例除可按实施例1的工作机理工作和完成相同功能之外，上层交通路网信息管理设备(4)还可通过对交通状态信息的分析和处理，完成对交通状态的监控和交通诱导，同时还能完成公路防追尾警示功能，上层交通设备还可根据路况、环境气象条件信息(可接驳气象传感器或从上层系统传输得到)对它们进行工作模式的设定，也可对各节点进行工况诊断和相应的操作。也就是说，信息管理设备(4)通过对各个智能尘埃式车辆传感节点(1)获取的车辆存在状态信息进行处理，在得到车速、车流量/车辆计数、车辆排队长度、道路占有率、车型分析和统计、车辆行驶方向/车辆逆行违章识别、设定路段的车流量数据、堵车路段位置、堵车路段长度、设定路段的路况分时/实时监控信息、系统故障诊断/故障报警、MESH网络自愈、自动化信息管理和事件应急处理等等交通状态信息数据之外，还可给出交通诱导信息，通过MESH网络传输给交通信息图/文诱导屏(7)，也可给出交通信号控制命令，通过MESH网络传输给交通信号灯装置(9)，对交通信号灯装置(9)进行智能控制；同时，信息管理设备(4)得到的上述交通状态信息数据、诱导信息和控制命令通过上层网络通讯线缆(5)传送到需要的交通数据/信息管理设备，供智能交通系统使用。

公路防追尾警示功能的工作机理是：由于各个智能尘埃式车路交互道钉节点构成MESH网路，它们可互相识别、接受/发送信息、信息处理和对设定道钉中的LED发光管进行控制，因此，当车辆前方无车辆或车辆相距较远，车辆前方100米以内的智能尘埃式车路交互道钉中的LED黄灯智能闪烁警示；当路况适合车辆高速行驶，则车辆前方100米以内的智能尘埃式车路交互道钉中的LED绿灯闪烁提示；当车辆超高速行驶，则车辆前方100米以内的智能尘埃式车路交互道钉中的LED红、黄灯交替闪烁警示(还可向上层路边设备发送报警信息或在设定路段抓拍或摄录违章场景做备案处理，系统还可设有逆行、超载、违章停车和堵车智能监控/报警功能)；车辆(包括停靠或正在行驶的车辆)后方的智能尘埃式车路交互道钉与该车辆之间的距离在0-50米时，此路段上的智能尘埃式车路交互道钉中的LED红灯闪烁；车辆后方的智能尘埃式车路交互道钉与车辆之间的距离在65-100米时，此路段上的智能尘埃式车路交互道钉中的LED黄灯闪烁警示；车辆后方的智能尘埃式车路交互道钉与车辆之间的距离在115-200米时，此路段上的智能尘埃式车路交互道钉中的LED绿灯闪烁提示；车辆后方的智能尘埃式车路交互道钉中的LED与车辆之间的距离在200米以外时，此路段上的智能尘埃式车路交互道钉中的LED不亮；当车辆逆行行驶，则车辆前方100米以内的智能尘埃式车路交互道钉中的红灯长亮警示。可以看出，智能尘埃式车路交互道钉达到了“车辆——智能尘埃式车路交互道钉——LED灯语——车辆驾驶者——车辆”的车路交互目的，从而使该系统可有效警示车辆驾驶者避免追尾事故的发生及车辆违章(如逆行)事件的发生。

实施例3

如图3为本实用新型实施为智能尘埃式车路交互、交通信息管理及电子收费系统的组成原理框图，它由若干个布设在公路车道(6)上的智能尘埃式车路信息交互道钉节点(27)、布设在路边适当位置的智能尘埃式中继/控制节点(2)、布设在路侧适当位置的基站(3)、与基站(3)相联接的上层交通路网信息管理设备(4)、外网通讯及供电线缆(35)、接驳在通讯线缆(35)上的路边设备(33)，并与路边设备(33)相适配的交通信息诱导屏装置(9)、设有智能尘埃式中继/控制节点的交通控制器(30)、设有智能尘埃式中继/控制节点道路匝道设备(31)、栏杆机防轧车智能尘埃式车辆传感器节点(1)以及设在车辆(29)上的电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(28)构成。

该实施例除了可完成实施例1和实施例2的工作机理工作和完成相同功能之外，与实施例1和实施例2最大的不同之处在于，道路上行驶的车辆设有电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(28)，这样该实施例所示系统可用来完成车辆定位、不停车收费、行驶路段路标信息的通讯和识别、车辆行驶路线跟踪和记录、路线规划和车辆辅助驾驶等功能。其工作机理是，电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(28)可实时接收通过MESH信息网络发布的路况信息和所驶经的节点通讯的个性化信息，电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(28)也可把自身的标签码和信息数据通过所驶经的公路上布设的MESH节点传输到上层交通路网信息管理设备(4)和路边设备(33)，从而可完成车辆定位、不停车收费、行驶路段路标信息的通讯和识别、车辆行驶路线跟踪和记录和路线规划等功能，还可在交通信息交互装置(28)的图文屏上显示相应诱导信息，便于驾驶人员及时调整出行时间和路线；对于不停车电子收费来说，当车辆进入收费路段时，车辆上的电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(28)马上与此路段开始处的节点(27或2)建立了通讯，相互间及时通讯标识码、路段信息和相关收费信息，并通过MESH网络传输到上层交通路网信息管理设备(4)，再送到公路管理中心的收费管理系统记录并对车辆的行踪进行监控和管理，当车辆驶出收费路段、驶经收费站(处)时，收费管理系统自动收取车辆标识码名下的款项，如果车辆上没有安装电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(28)或款项不足，节点(27)或收费管理系统会输出相应警示信息，并控制相关匝道设备(31)拦截和违章取证设备工作，通知系统或管理中心作应急处理。另一方面当车辆前方50米以内有车辆存在时，交通信息交互装置(28)的输出声、光、图文警示，当车辆前方相距较近的车辆发生紧急刹车时，交通信息交互装置(28)的输出紧急报警或发出主动刹车控制信号，强制本车辆减速或提前处理驾驶操作，完成车辆辅助驾驶功能，为驾驶者减轻驾驶负担和操作失误，减少事故(追尾事故)的发生。

实施例4

如图4为本实用新型实施为智能尘埃式城市交通综合监控、公交优先及交通诱导系统的组成原理框图，它由若干个布设在车道上的智能尘埃式车辆传感器节点(1)、布设在路侧的分设于不同路边交通设备(7、9、13、14、18)上的智能尘埃式中继/控制节点(2)、交通信号灯装置(9)、车牌识别装置/视频车辆检测装置/电子警察图像拍照装置(13)、内嵌无线尘埃通讯单元的手动报警/应急按钮(18)、公交电子站牌(14)、布设在路侧适当位置的基站(3)、与基站(3)相联接的上层交通路网信息管理设备(4)、通讯线缆(5)、接驳在通讯线缆(5)上并与其相配备的交通信息诱导屏装置(7)以及设在公交车辆(38)上的电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(39)构成，

该实施例除了可完成实施例1和实施例2的工作机理工作和完成相同功能之外，与实施例1和实施例2最大的不同之处在于，该实施例专为城市交通而配置和设计的，增加了集图像传感、嵌入式视频处理和识别模块、太阳能电源及无线尘埃数据通讯功能于一体化的车牌识别装置、视频车辆检测装置或电子警察图像拍照装置(13)、手动报警/应急按钮(18)、公交电子站牌(14)以及设在公交车辆(38)上的电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(39)，使得该实施例还可用来实现城市交通交通路口的交通信号灯装置(9)的智能交通指挥和管理，对车辆违章(逆行、闯红灯)进行抓拍，实现公交优先、城市交通应急控制和管理等功能。

对于电子警察而言，布设在交通路口停车线处或其它适当位置的智能尘埃式车辆传感器节点(1)的车辆传感信号可系统共享，当然可用来控制数码相机启动工作，在设定的车道禁行状态下，对应的传感器节点(1)由有车状态变化为无车状态时，说明用车辆闯红灯，此时控制电子警察/图像拍照装置(13)启动，对违章车辆进行拍照。

对于手动报警/应急来说，当有紧急情况需要改变交通信号灯状态时，按动手动报警/应急按钮(18)产生应急信号，通过MESH网络直接控制被请求交通信号灯装置(9)改变工作状态，或者通过MESH网络把应急信号传到上层交通路网信息管理设备(4)，上层交通路网信息管理设备(4)根据其设定的请求，向控制节点发布对应的交通信号灯状态控制信号，实现手动报警/应急处理。

对于公交优先而言，设置在公交车辆(38)上的电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(39)作为移动MESH节点可与沿途布设的传感器节点和中继/控制节点进行通讯、交流车路信息，电子移动标签/车载智能尘埃式交通信息交互装置(39)把自身的个性化信息(标签吗、公交车乘客拥挤度等)实时传递给路途中最近的传感器节点或中继/控制节点，传感器节点和中继/控制节点再把这些信息连同其地址信息一起，通过MESH网络传送到对应的公交电子站牌(14)、公交管理中心系统和，对应的公交电子站牌(14)上可显示即将驶来的(一辆或多辆)公交车的位置、离站牌的距离，预计到达时间、拥挤度、末班车是否已经发出等信息，公交管理中心系统可根据正在运行的公交车的具体位置、各公交车辆间隔时间、公交车辆的拥挤度、公交车自身的车况、道路交通状况等信息，对公交运营车辆进行调度和配置运输能力，并通过MESH网络向对应的车辆驾驶者下达车速提醒信息，促进车辆正点、车辆间隔均衡；另一方面，当公交车辆驶近交通路口时，上层交通路网信息管理设备(4)及时调整交通信号灯系统的控制，放行对应车道实现公交优先的目标。

对于智能交通信号灯来说，设置在车道上的智能尘埃式车辆传感器节点(1)可以实时把车辆停在或驶经其上的有车/无车信息通过MESH网络传输到上层交通路网信息管理设备(4)，这样信息管理设备(4)很容易得到每个车道上在禁行时段的排队长度，并依此来优化和分配各车道的红绿灯的分时时长，同时把该路口的交通状态信息传输到更上一级智能交通管理系统，以相互协调各路口红绿灯装置的工作状态，实现智能交通信号灯，达到及时调整和疏导交通和实现区域绿波带通行效果的目的，减少车辆逐渐积累性拥堵，提高道路效率的目的；同时智能交通管理系统还可进一步挖掘每个车道上的各个智能尘埃式车辆传感器节点(1)状态信息及它们之间的交通信息联系，得到更为丰富的交通数据信息，如车流量、车速、占到率、交通事件发生的时间和地点等等，为交通控制、调度、应急处理、规划设计、资源配置方案等提供数据和信息支撑。

实施例5

如图5为本实用新型实施为智能尘埃式停车场监控和泊车管理系统的组成原理框图，它由若干个布设在停车位上的智能尘埃式车辆传感器节点(1)、布设在停车场适当位置的智能尘埃式中继节点(2)、布设在停车场出/入口或管理间适当位置的基站(3)、与基站(3)相联接的停车场管理设备/计算机(20)、与停车场管理设备/计算机(20)相联接的泊车引导信息图/文显示屏(9)和车辆牌照图像识别装置(21)构成，

停车场管理设备/计算机(20)通过各个智能尘埃式车辆传感器节点(1)可实时获取对应停车位(22)上的车辆存在/不存在信号，给出每个停车位(22)的忙/闲(是否有车)的泊车信息信息，并实时传送到泊车引导信息图/文显示屏(9)上显示出来，同时通过外网通讯线缆(5)向城市管理区域网传输；当车辆进入停车或驶出停车场(23)时，车辆牌照图像识别装置(21)记录其车辆停车信息送到停车场管理设备/计算机(20)，停车场管理设备/计算机(20)及时得到停车时长，应收费总额，并完成收费、控制和信息管理等工作。该系统可有效地提高大中城市停车场的运行效率及解决泊车难的问题。

实施例6

如图6为本实用新型实施为智能尘埃式停车场集中咪表系统的组成原理框图，它由若干个布设在停车位上的智能尘埃式车辆传感器节点(1)、布设在停车场适当位置的咪表(25)、与咪表(25)相配接的基站(3)以及智能尘埃式手持咪表管理器(24)构成，咪表(25)根据每个停车位(22)上的智能尘埃式车辆传感器节点(1)探测到的车辆存在/不存在信号，即每个停车位的忙/闲信息，从而得出车辆停车时长，应收费总额，在停车超过一定时长或不刷卡交费时，咪表(25)设置的报警器自动声/光报警，同时智能尘埃式手持咪表管理器(24)也可达到咪表(25)的功能，也能对咪表(25)进行遥控操作。另一方面，管理员或驾乘者可在手持咪表管理器(24)或咪表(25)上对车位进行标识/密码设置，当有非正常车辆移动或离开时可自动声/光报警，并且咪表(25)上设置的电子眼(26)自动进行图像记录，达到防盗、防不交费的目的。

需要指出的是，上述所有实施例的共同点是均依托本实用新型的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，只不过是系统的节点配置、路边设备配置及赋予它们的用途和功能不同，节点数量不同、系统规模大小不同，各种节点、基站和设备中内嵌的应用程序和设置的系统程序不同而已，这些均可在实施时根据实际需求进行调整和配置，并且还可根据实际需要和现有交通系统的现状，本实用新型还可与传统交通系统进行混合配置，是智能交通系统更趋合理。同时，上层设备中还可接驳其它的或现有技术的交通传感器网络、交通控制、交通信息通讯装置或系统，构成各具特色的、不同技术架构的、系统规模可大可小的、交通信息共享兼或可互操作的智能交通系统(ITS)。关于防盗、安全监控和安全预警系统的实施例不再赘述，参照智能交通系统实施即可。

Claims (10)

1、一种智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，它由安装于车道上、路侧或泊车场地的智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点二者中至少其中之一种，且至少一个节点，安装于路侧位置的至少一台智能尘埃基站或设有智能尘埃基站的上层交通控制/信息处理设备构成，智能尘埃交通状态传感器节点包含至少一种且至少一个用来获取或采集交通状态信息的交通状态传感器部件或交通状态获取组件、一个智能尘埃组件和一组能为本节点电路供电的本地供电装置，智能尘埃控制/中继节点包含一个智能尘埃组件和一组能为本节点电路供电的本地供电装置，基站包含一个网关和一个智能尘埃组件，每个节点和基站中的智能尘埃组件内嵌基于微处理器、信号接口单元和射频单元的无线传感器网络多芯片电路模块或基于系统级芯片的无线传感器网络电路单元，智能尘埃交通状态传感器节点中的交通状态传感器部件或交通状态获取组件的输出信号或数据输出通过数据线或串行UART接口与智能尘埃组件中处理器或信号接口的相应信号或数据传输端口相连，经其处理器、信号接口单元处理之后，经相应信号线传至其智能尘埃组件中的射频单元，通过其射频单元、智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点及基站构成的MESH通讯网络，把实时交通状态传感信息传输给基站，或者基站再传输给上层交通控制/信息处理设备，智能尘埃控制/中继节点中智能尘埃组件的处理器、信号接口的相应信号或数据端口联接被控交通设备的相应设备控制端口，经其处理器或信号接口单元，通过其射频单元构成MESH通讯网络中的节点，并把被控交通设备的实时状态信息传输给基站，或者基站再传输给上层交通控制/信息处理设备，上层交通控制/信息处理设备或基站通过智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点及基站构成的MESH通讯网络，给设定的传感器节点或控制/中继节点中的处理器或信号接口单元里的相应输出数据端口发布控制信号或数据。

2、如权利要求1所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，智能尘埃交通状态传感器节点中的交通状态传感器部件为能传感设定交通状态信息或车辆识别信息的传感元件、传感电路模块或传感专用部件，选用至少一个能输出对应于车辆或交通状态的模拟传感信号、电平信号或串行数据信号的基于传感车辆地磁扰动或映像信号的单、双或三轴磁场强度、磁通或磁阻传感器，或选用基于地埋线圈的能传感车辆使其电感量发生变化信息的谐振和检频电路部件，或选用基于微型感应线圈的用于传感车辆扰动感应电动势信息的车辆传感部件，或选用至少一个超声波式车辆传感部件、微波多普勒车辆传感部件、RTMS微波感应车辆传感部件、红外线探测交通状态传感部件、红外线感应交通状态传感部件、压电式车辆传感部件、光学视频车辆传感部件、光学视频交通状态传感部件、接近开关、涡流金属探测式车辆传感部件或音频/振动式车辆传感部件，或者为由上述传感部件中的至少两种、每种至少一个构成的复合传感部件，交通状态传感器部件的信号或数据输出通过数据线与相匹配的智能尘埃组件中处理器、信号接口的相应信号或数据端口相连。

3、如权利要求1所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，智能尘埃交通状态传感器节点中的交通状态获取组件由交通状态传感器元件和具有信息预处理能力的信号处理单元构成，设置或制作成车辆地磁映像磁场扰动探测、磁阻传感或地磁扰动角度传感式车辆检测组件，或设置或制作成地埋线圈电感式车辆检测组件、微型线圈感应电动势式车辆检测组件、超声波式车辆检测组件、微波多普勒车辆检测组件、RTMS微波感应车辆检测组件、红外线探测车辆检测组件、红外线感应交通状态检测组件、压电式车辆检测组件、光学视频车辆检测组件、光学视频交通状态获取和智能识别组件、射频信息识别组件、接近开关、涡流金属探测式车辆检测组件或音频/振动式车辆传感组件，或者其每种组件包含至少一个交通状态传感器部件，设置或制作成复合交通状态获取组件，信号处理单元为模拟信号处理电路、数字信号处理电路、智能微处理器、混合信号处理器或其组合集成的电路或模块，交通状态获取组件的信号或数据输出通过数据线与相匹配的智能尘埃组件中处理器/信号接口的相应信号或数据端口相连。

4、如权利要求1、2或3所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，智能尘埃组件为无线感测网络技术的处理器、无线电通信多芯片模块，或为基于控制器、无线收发器和协议栈实现的无线感测网络模块，或为已经嵌入无线感测网络协议的SoC系统级芯片，或者智能尘埃组件电路分别与传感器节点、控制/中继节点或基站中的其它电路设置或集成在同一块PCB电路板上，或设置在由相应信号线相连接的不同的PCB电路板上。

5、如权利要求1、2或3所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，智能尘埃交通状态传感器节点中的交通状态传感器部件或交通状态获取组件输出的相应交通状态传感信号为对应的模拟电压或电流信号、电平信号、振荡频率信号、检波信号、串/并行数据或表述交通状态信号/信息特征的数据信包，并由智能尘埃交通状态传感器节点中的智能尘埃组件直接或进行相应的智能处理后无线传输给基站，或者基站再传输给上层交通控制/信息处理设备，智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点中的智能尘埃组件还把各自节点的工作状态信息无线传输给基站，或者再传输给上层交通控制/信息处理设备。

6、如权利要求1、2或3所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，上层交通控制/信息处理设备对接收到的各个智能尘埃交通状态传感器节点和控制/中继节点的相应的交通状态传感信号和数据及智能尘埃交通状态传感器节点的工作状态信息进行数据处理、数据融合和网络工作状态进行分析，形成对应的控制命令或交通信息，并通过基站把相应的控制命令或交通信息分别无线传输给相应的智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点，智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点根据接到控制命令或交通信息完成各自相应的工作。

7、如权利要求1、2或3所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，智能尘埃控制/中继节点的I/O信号线接驳交通路边设备上的对应I/O信号线，上层交通控制/信息处理设备通过基站和智能尘埃控制/中继节点获得每个交通路边设备的工作状态信息，并分别向交通设备或路边设备发布相应的控制命令或交通信息，智能尘埃交通状态传感器节点、智能尘埃控制/中继节点或基站中的智能尘埃组件与内设智能尘埃组件的手持移动交通信息通讯设备、交通信号事件管理和应急指挥或遥控器、车载式公交优先红绿灯遥控装置或车载交通信息通讯导航设备建立能进行互相信息通讯或互操作的无线多跳自组网联接。

8、如权利要求1、2或3所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，智能尘埃交通状态传感器节点和智能尘埃控制/中继节点中的本地供电装置分别选择采用蓄电装置、发/供电装置或蓄发电装置，每个节点设置独立的本地供电装置或者采用多个节点设置一组有供电线缆的集中式本地供电装置，蓄电装置为干电池组、可充电电池组或蓄电瓶、超级电容和燃料电池中的至少之一种，发/供电装置为太阳能发充电装置、无线电磁充供电装置、激光充供电装置、振动噪声发充电装置和充电接口装置中的至少之一种，蓄发电装置包含适配的蓄电装置及其相适配的发电装置和充电稳压电源管理电路，或采用交/直流电缆给相应的一部分或全部智能尘埃节点供电，智能尘埃交通状态传感器节点、智能尘埃控制/中继节点和智能尘埃基站设置必要的一体化壳体或分体设置。

9、如权利要求1、2或3所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点中设有至少一个LED发光装置或一组彩色LED发光装置，并配以适当的壳体，构成MESH网格式无线多跳自组网且网络自愈的智能尘埃式车路交互道钉，智能尘埃式车路交互道钉上的LED发光装置的受控端接驳并受控于其智能尘埃组件的相应I/O控制信号端口，智能尘埃控制/中继节点在用来担负控制路边设备节点用途时，其处理器/信号接口单元的相应信号控制端口与被控路边设备的信号控制输入/输出端口相接驳，智能尘埃交通状态传感器节点或智能尘埃控制/中继节点中智能尘埃组件与设有相匹配的智能尘埃组件的车载式交通信息交互装置、车载无线身份识别卡、车载电子自动缴费卡或车载导航装置进行移动通讯联接，这些内设智能尘埃组件的车载装置作为移动节点与上述其他种类的MESH网格式网络节点一起构成交互式车路交通信息传输系统，并且双向MESH网格式无线多跳自组网且网络自愈的智能尘埃式车路交互道钉及交互式车路交通信息传输系统的各节点中内嵌有用于相近或相邻的MESH网格式无线多跳自组网且网络自愈的智能尘埃式车路交互道钉之间进行交通信息接力传输、数据挖掘共享和交通诱导/预警处理的程序软件。

10、如权利要求1、2或3所述的智能尘埃式交通传感器和信号控制网络及其信息传输系统，其特征在于，系统中的智能尘埃交通状态传感器节点、智能尘埃控制/中继节点、智能尘埃基站、设有智能尘埃基站的上层交通控制/信息处理设备、设有智能尘埃组件的交通设备/路边设备、智能尘埃式车路交互道钉或设有相匹配的智能尘埃组件的车载式交通信息交互装置之间的智能尘埃无线信息链路采用的智能尘埃组件里内嵌有相应的和匹配的程序软件，上层交通控制/信息处理设备上设置有另外的便于各种区域智能交通系统和智能交通子系统之间联网或与已知技术的交通传感器和信号控制网络以及与交通信息传输系统进行接驳且相配合的数据通讯接口装置。

Images