CN203288084U - 基于地磁感应的车流量检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于地磁感应的车流量检测系统，包括多个车流量检测计算机、与多个车流量检测计算机均相接的车流量检测服务器和与车流量检测服务器无线连接的多个车流量查询终端，每个车流量检测计算机上均通过RS-485总线连接有多个车流量检测器；车流量检测器包括车流量信号采集单元、车流量信号处理器模块、电源模块和RS-485总线通信电路模块；车流量信号采集单元的数量为一个或多个，每个车流量信号采集单元均包括依次相接的地磁线圈、变压器耦合电路模块、振荡电路模块和信号整形电路模块。本实用新型设计合理，实现方便且成本低，灵敏度高，检测精度高，检测效率高，可靠性和稳定性高，适应性强，实用性强，推广应用价值高。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能交通管理技术领域，尤其是涉及一种基于地磁感应的车流量检测系统。
背景技术
车流量检测系统主要由多个车流量检测器和与多个车流量检测器通过有线或无线方式连接并通信的控制计算机构成。现行的车流量检测系统种类较多，主要有基于视频的车流量器检测器、基于红外检测的车流量检测系统、基于雷达的车流量检测系统、基于超声波的车流量检测系统等。不同的车流量检测系统有不同的特点及缺陷：
（1）基于超声波的车流量检测系统的检测精度不高，检测距离短，容易受到外界环境因素影响；
（2）基于红外检测的车流量检测系统受车辆本身热源和工作环境的影响，抗噪声的能力弱；
（3）基于视频的车流量器检测系统检测精度受测量区域背景和车速的影响，存在图像处理计算量大、实时性差的缺陷；
（4）基于雷达的车流量检测系统价格昂贵，且不适于车流密度大、速度低的路段。
综上所述，现有技术中的车流量检测系统都存在着缺陷，还不能很好地实现车流量检测。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于地磁感应的车流量检测系统，其设计合理，实现方便且成本低，灵敏度高，检测精度高，检测效率高，可靠性和稳定性高，适应性强，实用性强，推广应用价值高。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：包括多个车流量检测计算机、与多个车流量检测计算机均相接的车流量检测服务器和与车流量检测服务器无线连接并通信的多个车流量查询终端，每个所述车流量检测计算机上均通过RS-485总线连接有多个车流量检测器；所述车流量检测器包括车流量信号采集单元、车流量信号处理器模块和为车流量检测器中各用电模块供电的电源模块，以及与所述车流量信号处理器模块相接的RS-485总线通信电路模块；所述车流量信号采集单元的数量为一个或多个，每个所述车流量信号采集单元均包括对应于路面上的车道铺设在路面下的地磁线圈、与地磁线圈相接的变压器耦合电路模块、与变压器耦合电路模块相接的振荡电路模块和与振荡电路模块相接的信号整形电路模块，所述信号整形电路模块的输出端与所述车流量信号处理器模块相接。
上述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述电源模块包括12V直流电源、与12V直流电源相接且用于将12V直流电源输出的12V直流电压转换为5V的第一电压转换电路模块和与第一电压转换电路模块相接且用于将第一电压转换电路模块输出的5V直流电压转换为3.3V的第二电压转换电路模块，所述振荡电路模块与所述12V直流电源的+12V电压输出端相接，所述信号整形电路模块和串口通信电路模块均与所述第一电压转换电路模块的+5V电压输出端相接，所述车流量信号处理器模块与所述第二电压转换电路模块的+3.3V电压输出端相接。
上述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述车流量信号处理器模块由单片机2以及与单片机2相接的晶振电路2和复位电路2构成，所述单片机2和复位电路2均与所述第二电压转换电路模块的+3.3V电压输出端相接。
上述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述单片机2为芯片STM32。
上述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述变压器耦合电路模块包括耦合变压器T1，瞬时抑制二极管D2和D3，以及稳压二极管D1和D6；所述耦合变压器T1的一次侧线圈的一个接线端与所述地磁线圈的一端和瞬时抑制二极管D3的正极相接，所述耦合变压器T1的一次侧线圈的另一个接线端与所述地磁线圈的另一端和瞬时抑制二极管D2的正极相接，所述瞬时抑制二极管D3的负极与瞬时抑制二极管D2的负极相接，所述耦合变压器T1的二次侧线圈的一个接线端与所述稳压二极管D1的正极相接，所述稳压二极管D1的负极与稳压二极管D6的负极相接，所述耦合变压器T1的二次侧线圈的另一个接线端和稳压二极管D6的正极均接地。
上述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述振荡电路模块包括三极管Q1，电感L1，双路选择开关S1，极性电容C4，非极性电容C1、C2、C6和C7，以及电阻R6和R8；所述三极管Q1的基极通过电阻R8接地，所述三极管Q1的集电极与稳压二极管D1的正极和非极性电容C1的一端相接，所述三极管Q1的发射极与双路选择开关S1中第一路开关的一端和第二路开关的一端，以及非极性电容C1的另一端、非极性电容C2的一端和电阻R5的一端相接，所述双路选择开关S1中第一路开关的另一端通过非极性电容C6接地，所述双路选择开关S1中第二路开关的另一端通过非极性电容C7接地，所述非极性电容C2的另一端接地，所述电阻R5的另一端与电阻R6的一端、电感L1的一端和极性电容C4的正极相接，所述电阻R6的另一端与三极管Q1的基极相接，所述电感L1的另一端与所述电源模块的+12V电压输出端相接，所述极性电容C4的负极接地。
上述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述信号整形电路模块包括电压比较器芯片LM339，施密特触发反向器芯片SN74LS14N，稳压芯片TL431，非极性电容C3，极性电容C5，整流二极管D4和D5，以及电阻R1、R2、R3、R4和R7；所述电阻R2的一端与所述三极管Q1的集电极相接，所述电阻R2的另一端与所述整流二极管D4的正极、整流二极管D5的负极和非极性电容C3的一端相接，所述非极性电容C3的另一端与电压比较器芯片LM339的引脚5和电阻R7的一端相接，所述电阻R7的另一端与电压比较器芯片LM339的引脚4、稳压芯片TL431的引脚1和引脚2、电阻R4的一端和极性电容C5的正极相接，所述电压比较器芯片LM339的引脚2与电阻R3的一端和施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚3相接，所述电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均与所述电源模块的+5V电压输出端相接，所述施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚4通过电阻R1接地，所述施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚4为所述信号整形电路模块的输出端zxout且与所述车流量信号处理器模块相接，所述整流二极管D4的负极、整流二极管D5的正极、稳压芯片TL431的引脚3和极性电容C5的负极均接地。
上述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述车流量查询终端为PC机、平板电脑或智能手机。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单，设计合理，实现方便且成本低。
2、本实用新型车流量信号处理器模块采用了单片机STM32来实现，单片机STM32的数据处理速度快，因此使得本实用新型车流量检测器的实时性能好。
3、本实用新型车流量检测器的灵敏度高，检测精度高，当车辆边缘在地磁线圈外通过时，检出率为90%。
4、本实用新型车流量检测器的故障率低，其可靠性和稳定性不低于大多数其它类型的车流量检测器。
5、本实用新型的抗干扰性好，对气象和交通环境的变化表现出较强的抗干扰能力，能够自动调谐改善工作稳定性，能适应全天候工作。
6、本实用新型车流量检测器的适应性强，通过改变铺设在路面下的地磁线圈的形状，能够满足不同的检测需求。
7、本实用新型能够同时检测多个车道的车流量情况，车流量检测效率高。
8、本实用新型的实用性强，推广应用价值高。
综上所述，本实用新型设计合理，实现方便且成本低，灵敏度高，检测精度高，检测效率高，可靠性和稳定性高，适应性强，实用性强，推广应用价值高。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型车流量检测器的电路原理框图。
图3为本实用新型变压器耦合电路模块的电路原理图。
图4为本实用新型振荡电路模块的电路原理图。
图5为本实用新型信号整形电路模块的电路原理图。
附图标记说明:
1—车流量检测器； 1-1—车流量信号采集单元；
1-11—地磁线圈； 1-12—变压器耦合电路模块；
1-13—振荡电路模块； 1-14—信号整形电路模块；
1-2—车流量信号处理器模块； 1-3—电源模块；
1-31—12V直流电源； 1-32—第一电压转换电路模块；
1-33—第二电压转换电路模块； 1-4—RS-485总线通信电路模块；
2—车流量检测计算机； 3—车流量检测服务器；
4—车流量查询终端。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括多个车流量检测计算机2、与多个车流量检测计算机2均相接的车流量检测服务器3和与车流量检测服务器3无线连接并通信的多个车流量查询终端4，每个所述车流量检测计算机2上均通过RS-485总线连接有多个车流量检测器1；所述车流量检测器1包括车流量信号采集单元1-1、车流量信号处理器模块1-2和为车流量检测器1中各用电模块供电的电源模块1-3，以及与所述车流量信号处理器模块1-2相接的RS-485总线通信电路模块1-4；所述车流量信号采集单元1-1的数量为一个或多个，每个所述车流量信号采集单元1-1均包括对应于路面上的车道铺设在路面下的地磁线圈1-11、与地磁线圈1-11相接的变压器耦合电路模块1-12、与变压器耦合电路模块1-12相接的振荡电路模块1-13和与振荡电路模块1-13相接的信号整形电路模块1-14，所述信号整形电路模块1-14的输出端与所述车流量信号处理器模块1-2相接。
本实施例中，所述电源模块1-3包括12V直流电源1-31、与12V直流电源1-31相接且用于将12V直流电源1-31输出的12V直流电压转换为5V的第一电压转换电路模块1-32和与第一电压转换电路模块1-32相接且用于将第一电压转换电路模块1-32输出的5V直流电压转换为3.3V的第二电压转换电路模块1-33，所述振荡电路模块1-13与所述12V直流电源1-31的+12V电压输出端相接，所述信号整形电路模块1-14和串口通信电路模块1-4均与所述第一电压转换电路模块1-32的+5V电压输出端相接，所述车流量信号处理器模块1-2与所述第二电压转换电路模块1-33的+3.3V电压输出端相接。
本实施例中，所述车流量信号处理器模块1-2由单片机1-21以及与单片机1-21相接的晶振电路1-22和复位电路1-23构成，所述单片机1-21和复位电路1-23均与所述第二电压转换电路模块1-33的+3.3V电压输出端相接。
本实施例中，所述单片机1-21为芯片STM32。
如图3所示，本实施例中，所述变压器耦合电路模块1-12包括耦合变压器T1，瞬时抑制二极管D2和D3，以及稳压二极管D1和D6；所述耦合变压器T1的一次侧线圈的一个接线端与所述地磁线圈1-11的一端和瞬时抑制二极管D3的正极相接，所述耦合变压器T1的一次侧线圈的另一个接线端与所述地磁线圈1-11的另一端和瞬时抑制二极管D2的正极相接，所述瞬时抑制二极管D3的负极与瞬时抑制二极管D2的负极相接，所述耦合变压器T1的二次侧线圈的一个接线端与所述稳压二极管D1的正极相接，所述稳压二极管D1的负极与稳压二极管D6的负极相接，所述耦合变压器T1的二次侧线圈的另一个接线端和稳压二极管D6的正极均接地。
如图4所示，本实施例中，所述振荡电路模块1-13包括三极管Q1，电感L1，双路选择开关S1，极性电容C4，非极性电容C1、C2、C6和C7，以及电阻R6和R8；所述三极管Q1的基极通过电阻R8接地，所述三极管Q1的集电极与稳压二极管D1的正极和非极性电容C1的一端相接，所述三极管Q1的发射极与双路选择开关S1中第一路开关的一端和第二路开关的一端，以及非极性电容C1的另一端、非极性电容C2的一端和电阻R5的一端相接，所述双路选择开关S1中第一路开关的另一端通过非极性电容C6接地，所述双路选择开关S1中第二路开关的另一端通过非极性电容C7接地，所述非极性电容C2的另一端接地，所述电阻R5的另一端与电阻R6的一端、电感L1的一端和极性电容C4的正极相接，所述电阻R6的另一端与三极管Q1的基极相接，所述电感L1的另一端与所述电源模块3的+12V电压输出端相接，所述极性电容C4的负极接地。
如图5所示，本实施例中，所述信号整形电路模块1-14包括电压比较器芯片LM339，施密特触发反向器芯片SN74LS14N，稳压芯片TL431，非极性电容C3，极性电容C5，整流二极管D4和D5，以及电阻R1、R2、R3、R4和R7；所述电阻R2的一端与所述三极管Q1的集电极相接，所述电阻R2的另一端与所述整流二极管D4的正极、整流二极管D5的负极和非极性电容C3的一端相接，所述非极性电容C3的另一端与电压比较器芯片LM339的引脚5和电阻R7的一端相接，所述电阻R7的另一端与电压比较器芯片LM339的引脚4、稳压芯片TL431的引脚1和引脚2、电阻R4的一端和极性电容C5的正极相接，所述电压比较器芯片LM339的引脚2与电阻R3的一端和施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚3相接，所述电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均与所述电源模块1-3的+5V电压输出端相接，所述施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚4通过电阻R1接地，所述施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚4为所述信号整形电路模块1-14的输出端zxout且与所述车流量信号处理器模块1-2相接，所述整流二极管D4的负极、整流二极管D5的正极、稳压芯片TL431的引脚3和极性电容C5的负极均接地。
本实施例中，所述车流量查询终端4为PC机、平板电脑或智能手机。车流量查询终端4通过公共移动网络（GPRS网络、CDMA网络、3G网络等）和Internet网络与车流量检测服务器3无线连接并通信。
具体实施时，对应于路面上的多个车道，可以在路面下铺设多个地磁线圈1-11，这样，一个车流量检测器1就能够同时检测多个车道的车流量情况，车流量检测效率高。
本实用新型的工作原理及工作过程是：当车辆在路面上行驶并经过铺设在路面下的地磁线圈1-11时，地磁线圈1-11感应到有车辆经过并将感应到的信号输出给变压器耦合电路模块1-12，变压器耦合电路模块1-12将地磁线圈1-11输出的信号耦合输出给振荡电路模块1-13，振荡电路模块1-13产生振荡信号并输出给信号整形电路模块1-14，信号整形电路模块1-14对振荡电路模块1-13输出的信号进行整形处理后输出给车流量信号处理器模块1-2，车流量信号处理器模块2对其接收到的信号进行分析处理，判断为有车俩通过路面并将判断结果通过RS-485总线通信电路模块1-4和RS-485总线传输给车流量检测计算机2，各个车流量检测计算机2均将其接收到的各个车流量检测器1输出的判断结果通过局域网或广域网实时传输给车流量检测服务器3，车流量检测服务器3对各个车流量检测器1输出的判断结果进行存储，供相关人员通过操作车流量查询终端4进行查询。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：包括多个车流量检测计算机（2）、与多个车流量检测计算机（2）均相接的车流量检测服务器（3）和与车流量检测服务器（3）无线连接并通信的多个车流量查询终端（4），每个所述车流量检测计算机（2）上均通过RS-485总线连接有多个车流量检测器（1）；所述车流量检测器（1）包括车流量信号采集单元（1-1）、车流量信号处理器模块（1-2）和为车流量检测器（1）中各用电模块供电的电源模块（1-3），以及与所述车流量信号处理器模块（1-2）相接的RS-485总线通信电路模块（1-4）；所述车流量信号采集单元（1-1）的数量为一个或多个，每个所述车流量信号采集单元（1-1）均包括对应于路面上的车道铺设在路面下的地磁线圈（1-11）、与地磁线圈（1-11）相接的变压器耦合电路模块（1-12）、与变压器耦合电路模块（1-12）相接的振荡电路模块（1-13）和与振荡电路模块（1-13）相接的信号整形电路模块（1-14），所述信号整形电路模块（1-14）的输出端与所述车流量信号处理器模块（1-2）相接。
2.按照权利要求1所述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述电源模块（1-3）包括12V直流电源（1-31）、与12V直流电源（1-31）相接且用于将12V直流电源（1-31）输出的12V直流电压转换为5V的第一电压转换电路模块（1-32）和与第一电压转换电路模块（1-32）相接且用于将第一电压转换电路模块（1-32）输出的5V直流电压转换为3.3V的第二电压转换电路模块（1-33），所述振荡电路模块（1-13）与所述12V直流电源（1-31）的+12V电压输出端相接，所述信号整形电路模块（1-14）和串口通信电路模块（1-4）均与所述第一电压转换电路模块（1-32）的+5V电压输出端相接，所述车流量信号处理器模块（1-2）与所述第二电压转换电路模块（1-33）的+3.3V电压输出端相接。
3.按照权利要求2所述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述车流量信号处理器模块（1-2）由单片机（1-21）以及与单片机（1-21）相接的晶振电路（1-22）和复位电路（1-23）构成，所述单片机（1-21）和复位电路（1-23）均与所述第二电压转换电路模块（1-33）的+3.3V电压输出端相接。
4.按照权利要求2所述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述单片机（1-21）为芯片STM32。
5.按照权利要求1～4中任一权利要求所述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述变压器耦合电路模块（1-12）包括耦合变压器T1，瞬时抑制二极管D2和D3，以及稳压二极管D1和D6；所述耦合变压器T1的一次侧线圈的一个接线端与所述地磁线圈（1-11）的一端和瞬时抑制二极管D3的正极相接，所述耦合变压器T1的一次侧线圈的另一个接线端与所述地磁线圈（1-11）的另一端和瞬时抑制二极管D2的正极相接，所述瞬时抑制二极管D3的负极与瞬时抑制二极管D2的负极相接，所述耦合变压器T1的二次侧线圈的一个接线端与所述稳压二极管D1的正极相接，所述稳压二极管D1的负极与稳压二极管D6的负极相接，所述耦合变压器T1的二次侧线圈的另一个接线端和稳压二极管D6的正极均接地。
6.按照权利要求5所述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述振荡电路模块（1-13）包括三极管Q1，电感L1，双路选择开关S1，极性电容C4，非极性电容C1、C2、C6和C7，以及电阻R6和R8；所述三极管Q1的基极通过电阻R8接地，所述三极管Q1的集电极与稳压二极管D1的正极和非极性电容C1的一端相接，所述三极管Q1的发射极与双路选择开关S1中第一路开关的一端和第二路开关的一端，以及非极性电容C1的另一端、非极性电容C2的一端和电阻R5的一端相接，所述双路选择开关S1中第一路开关的另一端通过非极性电容C6接地，所述双路选择开关S1中第二路开关的另一端通过非极性电容C7接地，所述非极性电容C2的另一端接地，所述电阻R5的另一端与电阻R6的一端、电感L1的一端和极性电容C4的正极相接，所述电阻R6的另一端与三极管Q1的基极相接，所述电感L1的另一端与所述电源模块（3）的+12V电压输出端相接，所述极性电容C4的负极接地。
7.按照权利要求5所述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述信号整形电路模块（1-14）包括电压比较器芯片LM339，施密特触发反向器芯片SN74LS14N，稳压芯片TL431，非极性电容C3，极性电容C5，整流二极管D4和D5，以及电阻R1、R2、R3、R4和R7；所述电阻R2的一端与所述三极管Q1的集电极相接，所述电阻R2的另一端与所述整流二极管D4的正极、整流二极管D5的负极和非极性电容C3的一端相接，所述非极性电容C3的另一端与电压比较器芯片LM339的引脚5和电阻R7的一端相接，所述电阻R7的另一端与电压比较器芯片LM339的引脚4、稳压芯片TL431的引脚1和引脚2、电阻R4的一端和极性电容C5的正极相接，所述电压比较器芯片LM339的引脚2与电阻R3的一端和施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚3相接，所述电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均与所述电源模块（1-3）的+5V电压输出端相接，所述施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚4通过电阻R1接地，所述施密特触发反向器芯片SN74LS14N的引脚4为所述信号整形电路模块（1-14）的输出端zxout且与所述车流量信号处理器模块（1-2）相接，所述整流二极管D4的负极、整流二极管D5的正极、稳压芯片TL431的引脚3和极性电容C5的负极均接地。
8.按照权利要求1所述的基于地磁感应的车流量检测系统，其特征在于：所述车流量查询终端（4）为PC机、平板电脑或智能手机。
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