CN203849870U

CN203849870U - 基于无线网络的车流监测与信号灯智能控制系统

Info

Publication number: CN203849870U
Application number: CN201420264801.4U
Authority: CN
Inventors: 雷霖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2024-05-23

Abstract

本实用新型为基于无线网络的车流监测与信号灯智能控制系统，解决现有的城市交通监控系统安装维护成本高，智能化程度低，应用灵活性差的问题。若干视频监控终端（5）分别通过同轴电缆（3）与摄像头（1）连接，通过ZigBee（紫蜂）无线网络（4）与若干交通灯控制器（2）连接，通过3G（第三代移动通信技术）无线网络（6）与监控中心（8）连接，所述视频监控终端（5）有视频处理模块（9）分别与视频解码模块（10）、光线补偿模块（11）、3G通信模块（12）、ZigBee通信模块（13）、存储模（14）、电源模块（15）连接，摄像头（1）与视频解码模块（10）连接，ZigBee通信模块（13）接入ZigBee无线网络（4），3G通信模块（12）接入3G无线网络（6）。

Description

基于无线网络的车流监测与信号灯智能控制系统

技术领域：

本实用新型专利涉及一种智能交通监控系统，尤其涉及无线网络传输交通监控系统。

背景技术：

城市道路监控系统的目的是使用现代化的检测和控制调整交通状态，使其达到安全、舒适、快捷的运输目的。现有的城市交通监控系统主要是基于超声波检测器、视频摄像机等各种固定检测设备来实现交通信息的数据采集，过多的设备导致安装维护成本急剧增加。此外交通数据传输延时性，导致不能对车辆的违规行为实施最有效和快捷的处罚。传统交通图像监控技术是基于大功耗、高成本的专用监控设备，通过专用监控摄像机采集到图像，经过有线的方式传送监控中心。在经过人工参与的方式，对交通视频中的违规行为进行判定。这种有线的监控技术的应用灵活性很差，在远程监控运输方面的功能还不够强大，而且整个系统的扩展性较差。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种安装维护成本低，智能化程度高，应用灵活性好，有更广的覆盖范围和更远的实施距离的基于无线网络的车流监测与信号灯智能控制系统。

本实用新型是这样实现的：

视频监控终端5分别通过同轴电缆3与摄像头1连接，通过紫蜂ZigBee无线网络4与若干交通灯控制器2连接，通过3G无线网络6与监控中心8连接，所述视频监控终端5有视频处理模块9分别与视频解码模块10、光线补偿模块11、3G通信模块12、ZigBee通信模块13、存储模14、电源模块15连接，摄像头1与视频解码模块10连接，ZigBee通信模块13接入ZigBee无线网络4，3G通信模块12接入3G无线网络6。

交通灯控制器2通过欧姆龙公司的印刷基板用继电器G5NB-1A控制信号灯状态，交通灯控制器2主控芯片为80C52单片机，通过串行接口连接有ZigBee通信模块13，监控中心8为接入互联网的计算机和存储服务器，监控中心8与视频监控终端5之间的通信被限制在虚拟专用网VPN7中。

视频处理模块9的主控芯片为德州仪器公司的TMS320DM6446系统芯片，该系统芯片采用双核架构，包括一颗德州仪器公司的C64x+系列DSP核心和一颗型号为ARM926EJ-S的32位ARM处理器核心，此外，使用了1GB容量的DDR2存储芯片2枚，摄像头1与视频处理模块9之间通过视频解码模块10进行信号转换，视频解码模块10采用的是德州仪器公司的TVP5146解码芯片，光线补偿模块11采用20颗红外LED组成的补光阵列，3G通信模块12采用了MC703无线模块，使用CDMA2000 1xEV-DO制式的3G网络，3G通信模块12为60针B2B连接器，通过高速USB端口与TMS320DM6446系统芯片相连，ZigBee通信模块13使用德州仪器公司生产的CC2430芯片、存储模块14为2GB容量的NAND闪存芯片，电源模块15包含TPS65023芯片和TPS2061芯片，分别为TMS320DM6446和接口电路供电，摄像头1采用锐视通公司的RST-V2063CR型枪机。

本实用新型为硬件，是对城市道路监控系统的构造提出的适于公知无线网络软件IEEE802.15.4/ZigBee协议和CDMA2000 1xEV-DO制式的3G网络的实用的新的技术方案。克服了交通监控点有线施工的弊端，提高交通监控点的灵活性和可扩充性，同时节约建设成本，本实用新型解决了目前交通监控的不足。本实用新型通过使用无线技术替代原有的有线通信技术，来降低设备的安装成本。视频监控终端与交通灯控制器之间的连接无线使得设备的安装更加灵活。监控系统有更广的覆盖范围和更远的实施距离。另一方面，为了提高系统的智能化程度，本实用新型采用了德州仪器公司的TMS320DM6446系统芯片作为视频监控终端的主控芯片。该芯片使得视频监控终端的计算能力以及外围设备的可扩展能力得到了很大的提升。本实用新型是基于交通监控视频图像的无线监控技术，与上述公知软件结合，同时能实时对交通违规行为的判定，提高了对违规行为处理的效率。实现了交通监控图像的实时处理。图像监控系统的无线技术与网络系统以及管理信息系统的相结合，实现了远程控制与对突发事件的紧急处理。

附图说明：

图1是本实用新型的系统组成框图。

图中：1、摄像头；2、交通灯控制器；3、同轴电缆；4、ZigBee无线网络；5、视频监控终端；6、3G无线网络；7、VPN；8、监控中心。

图2是视频监控终端的结构示意图。

图中：9、视频处理模块；10、视频解码模块；11、光线补偿模块；12、3G通信模块；13、ZigBee通信模块；14、存储模块；15、电源模块。

具体实施方式：

本实用新型采用了如图1所示的技术方案。主要包括高清摄像头1、视频监控终端5、监控中心8、交通灯控制器2四种功能部件以及同轴电缆3、ZigBee无线网络4、3G无线网络6、VPN7等数据传输媒介。视频监控终端是本实用新型的核心，其结构如图2所示分为：视频处理模块9、视频解码模块10、光线补偿模块11、3G通信模块12、ZigBee通信模块13、存储模块14和电源模块15。

视频监控终端结构如图2所示。高清监控摄像头1通过同轴电缆3输出NTSC/PAL视频信号到视频解码模块10，视频解码模块10采用德州仪器公司的TVP5146解码芯片，摄像头输入的模拟信号转换成数字信号YPbPr/RGB并发送到视频处理模块9中。视频处理模块9是视频监控终端（5）的核心模块，其主控芯片为双核架构系统芯片TMS320DM6446。该系统芯片包括一颗德州仪器公司的C64x+系列DSP核心和一颗型号为ARM926EJ-S的32位ARM处理器核心。TMS320DM6446系统芯片的ARM核心侧运行Linux操作系统以运行算法程序。DSP侧运行SYS/BIOS操作系统，负责视频信号处理。此外，使用了1GB容量的DDR2存储芯片2枚作为系统的随机存储器。存储模块14采用2GB容量的NAND闪存芯片1枚，经过处理的数据被暂时保存到存储模块中，以此来防止通信模块中数据堆积过多导致溢出。3G通信模块12则将车流检测数据和现场抓拍数据，通过VPN7发送至监控中心8。本实用新型的3G通信模块12采用了华为公司生产的MC703无线模块，使用CDMA2000 1xEV-DO制式的3G网络。3G通信模块12为60针B2B连接器，通过高速USB端口与TMS320DM6446系统芯片相连。视频监控终端将监控中心发来的交通灯控制指令通过ZigBee通信模块（13）发送给交通灯控制器2。ZigBee通信模块13采用德州仪器公司的CC2430芯片，该芯片通过串行接口与TMS320DM6446系统芯片相连。光线补偿模块采用20颗红外LED组成的补光阵列，同时保留有控制信号引脚以供必要时对光线补偿模块进行扩充。电源模块15负责给整个视频监控终端供电，其使用了TPS65023和TPS2061两枚芯片。

监控中心8由计算机和存储服务器组成，通过互联网接收来自视频监控终端发回的数据，这些数据被限制在VPN中以确保信息的安全。计算机与存储服务器间保持有网络连接，计算机将抓拍照片和相关的信息一起保存到存储服务器上。

交通灯控制器2的主控芯片采用了稳定成熟的80C52单片机，主控芯片会分析接收到的控制指令，并交由交通灯驱动模块执行。ZigBee通信模块通过串行接口连接到单片机上，交通灯控制器2使用与视频监控终端5相同的ZigBee通信模块。信号灯驱动模块采用欧姆龙公司的印刷基板用继电器G5NB-1A来控制交通灯的状态。

车流量统计程序的具体实施分为运动检测、车辆存在检测和交通信号灯控制三大部分。运动检测对输入视频的每一帧图像均要进行处理，采用背景差法检测视频序列中的运动车辆。采用虚拟线圈法对通过车辆进行计数，进而计算车流量，此外，程序根据车辆的运动轨迹和设备安装时的标定数据计算车辆行驶速度，若发生超速违章，则调用违章检测程序执行抓拍功能。若监控场景中没有运动车辆程序则调用车辆存在检测程序进行静态图像的车辆检测，调用直到场景中再次出现运动车辆为止。车辆存在检测程序基于级联的Adaboost分类器和Haar-like特征，能够在静止的图像中识别出车辆。车辆存在检测程序还对识别出的车辆进行计数，计算出排队长度。交通信号灯控制程序通过特定网络端口监听并执行监控中心发出的指令，指令包括交通信号灯控制指令和监控中心转发的其它视频监控终端统计到的车流量和排队长度。交通信号灯控制程序将网络中的视频监控终端分为A、B两类，延长A类视频监控终端所在车道的通行时间能够增加本机所在车道的通行能力；反之，延长B类终端所在车道的通行时间则会降低本机所在车道的通行能力。显然，本机就属于A类视频监控终端；在十字路口交叉的两条道路上的视频监控终端就互为B类终端；同一车道上的视频监控终端互为A类终端。交通信号灯控制程序根据A、B两类视频监控终端的统计数据智能地调整红绿灯的时间比例和总长度。

车辆违章检测程序结合视频场景中人为的区域划分配置和当前红绿灯状态，智能地标记可通行区域和禁行区域，行驶在禁行区域的车辆将会触发程序的抓拍动作。在获得抓拍照片后，车辆违章检测程序对违章车辆进行车牌号提取，车牌号提取程序使用基于Sobel算子的图像处理技术定位抓拍图像中的车牌区域并使用基于方向投影的技术能够对车牌图像进行精确分割，进而得到车牌中字符的归一化图像。车牌号提取程序的文字识别功能基于已被研究多年的卷积神经网络技术实现。车牌号提取程序会将车牌号提取结果和抓拍的图像一起通过网络送往监控中心。

Claims

1.基于无线网络的车流监测与信号灯智能控制系统，其特征在于若干视频监控终端（5）分别通过同轴电缆（3）与摄像头（1）连接，通过ZigBee无线网络（4）与若干交通灯控制器（2）连接，通过3G无线网络（6）与监控中心（8）连接，所述视频监控终端（5）有视频处理模块（9）分别与视频解码模块（10）、光线补偿模块（11）、3G通信模块（12）、ZigBee通信模块（13）、存储模（14）、电源模块（15）连接，摄像头（1）与视频解码模块（10）连接，ZigBee通信模块（13）接入ZigBee无线网络（4），3G通信模块（12）接入3G无线网络（6）。

2.根据权利要求1所述的基于无线网络的车流监测与信号灯智能控制系统，其特征在于交通灯控制器（2）通过欧姆龙公司的印刷基板用继电器G5NB-1A控制信号灯状态，交通灯控制器（2）主控芯片为80C52单片机，通过串行接口连接有ZigBee通信模块（13），监控中心（8）为接入互联网的计算机和存储服务器，监控中心（8）与视频监控终端（5）之间的通信被限制在VPN（7）中。

3.根据权利要求1所述的基于无线网络的车流监测与信号灯智能控制系统，其特征在于视频处理模块（9）的主控芯片为德州仪器公司的TMS320DM6446系统芯片，该系统芯片采用双核架构，包括一颗德州仪器公司的C64x+系列DSP核心和一颗型号为ARM926EJ-S的32位ARM处理器核心，此外，使用了1GB容量的DDR芯片2枚，摄像头（1）与视频处理模块（9）之间通过视频解码模块（10）进行信号转换，视频解码模块（10）采用的是德州仪器公司的TVP5146解码芯片，光线补偿模块（11）采用20颗红外LED组成的LED补光阵列，3G通信模块（12）采用了华为公司的MC703无线模块，使用CDMA2000 1xEV-DO制式的3G网络，3G通信模块（12）使用USB2.0接口与TMS320DM6446系统芯片相连，ZigBee通信模块（13）使用德州仪器公司生产的CC2430芯片、存储模块（14）为2GB容量的NAND闪存，电源模块（15）为TMS320DM6446和接口电路供电，摄像头（1）采用锐视通公司的RST-V2063CR型枪机。