CN220400078U - 一种应用于智能交通控制系统的驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能交通控制技术领域，尤其是涉及一种应用于智能交通控制系统的驱动器，智能交通控制系统由交通控制器硬件和BP神经网络模型组成，交通控制器硬件包括与驱动器电信连接的硬件黄闪模块、主控模块、DSP处理器、图像采集模块，所述驱动器的数量为四个，四个驱动器通过CAN总线连接主控模块，所述主控模块通过网络与上位机软件通信连接，所述图像采集器通过DSP处理器与主控模块连接；所述驱动器包括单片机、三极管Q11、光耦U10和电阻R50，本实用新型具有故障检测功能，在智能交通控制系统出现故障时能够切换至黄闪模式，提醒车辆驾驶员减速慢行，注意交通安全。

Description

一种应用于智能交通控制系统的驱动器

技术领域

本实用新型涉及智能交通控制技术领域，尤其是涉及一种应用于智能交通控制系统的驱动器。

背景技术

随着汽车行业的发展，汽车的普及率也越来越高，而城市的交通状况也随着汽车保有率而变得更加复杂，为了保证城市交通状态的正常运行，需要对城市不同区域的实时交通状况进行监测和管理。当前，城市道路的结构及交通设计、整个城市出行的供需关系等因素带来的城市道路交通安全、交通拥堵及交通污染排放等城市交通管理与交通控制问题，依靠现行设置的交通管理与信号控制路面通行时间的管理模式，不能按照所控制的路面的汽车流量、路面通行状况等实时采集并分析控制；智能交通控制系统是综合利用信息技术、通信技术、自动控制技术等高新技术对交通网络进行优化控制的系统，它是解决交通拥堵问题的一种经济有效的方案，具体表现在减少废气排放，交通延时，停车次数等方面。目前智能交通控制系统的驱动器不具备故障检测功能，交通路口的红绿灯或转向信号灯等出现故障时，容易出现交通混乱的情况，增加了交通事故的发生几率。

实用新型内容

本实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

一种应用于智能交通控制系统的驱动器，智能交通控制系统由交通控制器硬件和BP神经网络模型组成，交通控制器硬件包括与驱动器电性连接的硬件黄闪模块、主控模块、DSP处理器、图像采集模块，所述驱动器的数量为四个，四个驱动器通过CAN总线连接主控模块，所述主控模块通过网络与上位机软件通信连接，所述图像采集模块通过DSP处理器与主控模块连接；所述驱动器包括单片机、三极管Q11、光耦U10和电阻R50，所述三极管Q11的基极连接电阻R50，所述电阻R50的另外一端连接单片机的一个驱动引脚，所述三极管Q11的集电极连接电源VCC。

作为本实用新型进一步的方案：所述驱动器包括电阻R51、电阻R53、电阻R55、电容C26、电阻R56、电阻R58与电容C27，所述三极管Q11的发射极连接到光耦U10的1号脚，所述光耦U10的2号脚连接电阻R51。

作为本实用新型进一步的方案：所述电阻R51的另外一个脚连接到地，所述光耦U10的6号脚连接电阻R53，电阻R53的另外一个脚连接到火线L上。

作为本实用新型进一步的方案：所述驱动器包括双向可控硅Q13和双向光耦U22，所述光耦U10的4号脚连接到双向可控硅Q13的3号脚，同时光耦U10的4号脚连接到电阻R55上，电阻R55的另外一个脚连接到双向可控硅Q13的1号脚。

作为本实用新型进一步的方案：所述双向可控硅Q13的2号脚连接到火线L上，所述双向可控硅Q13的1号脚同时连接电容C26的一个脚，电容C26的另一个脚连接到电阻R56的一个引脚，电阻R56的另外一个引脚连接到火线L上。

作为本实用新型进一步的方案：所述双向可控硅Q13的1号脚连接双向光耦U22的1号脚，所述双向光耦U22的2号脚连接到两端口的接插件的2号脚，所述双向光耦U22的3号脚连接电阻R58，电阻R58连接到地，同时电阻R58并联电容C27。

作为本实用新型进一步的方案：所述双向光耦U22的3号脚输出信号IN9送到单片机，双向光耦U22的4号脚连接至电源VCC。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型具有故障检测功能，在智能交通控制系统出现故障时能够及时切换至黄闪状态，提醒车辆驾驶员减速慢行，注意交通安全。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于BP神经网络的智能交通控制系统的系统整体连接示意图。

图2为基于BP神经网络的智能交通控制系统中十字路口神经网络模型的示意图。

图3为基于BP神经网络的智能交通控制系统中主控模块的示意图。

图4为基于BP神经网络的智能交通控制系统中驱动模块电路示意图。

图5为基于BP神经网络的智能交通控制系统中硬件黄闪模块的原理示意图。

图中所示：硬件黄闪模块1、主控模块2、驱动模块3、DSP处理器4、图像采集模块5。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～5，本实用新型实施例中，一种应用于智能交通控制系统的驱动器，智能交通控制系统由交通控制器硬件和BP神经网络模型组成，交通控制器硬件包括与驱动器电性连接的硬件黄闪模块1、主控模块2、DSP处理器4、图像采集模块5，所述驱动器的数量为四个，四个驱动器通过CAN总线连接主控模块2，所述主控模块2通过网络与上位机软件通信连接，所述图像采集模块5通过DSP处理器4与主控模块2连接，BP神经网络模型包括输入层、隐含层和输出层，BP神经网络模型包含有四个输入神经元和四个输出神经元，其中四个输入节点为CN、CW、CS和CE，CN、CW、CS和CE分别代表北向、西向、南向和东向等待通行的车辆数，四个输出节点为TN、TW、TS和TE，TN、TW、TS和TE分别代表北向、西向、南向和东向等待车辆完全通过所用的时间，隐含层神经元个数为9个，系统通过根据一定数量的训练样本，对十字路口神经网络模型进行训练之后，该神经网络就可以根据车辆等待通行的数量智能预测所需通行的时间，主控模块2提供以太网接口，方便连接上位机软件，四个驱动器3用于提供16组信号输出，在系统出现故障时，系统转为硬件黄闪状态，可以保证道路安全畅通，图像采集模块5利用视频进行车辆图像的采集，DSP处理器4用于对图像进行处理分离出停车等待的车辆数，并使用经过训练后的BP神经网络控制算法预测该停车等待的车辆所需通行时间，来达到预测交通流量和提高车辆通行效率，通过DSP处理器4连接主控模块2，其中DSP处理器4与主控模块2之间通过RS485进行连接，四个驱动器3通过CAN总线连接主控模块2，主控模块2通过网络实现与上位机软件的连接，硬件黄闪模块1通过脉冲信号连接主控模块2，通过上位机软件进行通信和控制。

参照图3所示，主控模块2包括W5500芯片、MAX485收发器、蓝牙模块、GPS模块、LED指示灯、CAN收发器、复位电路、存储器和STM32F103ZET6芯片，W5500芯片通过SPI线与STM32F103ZET6芯片连接，MAX485收发器与STM32F103ZET6芯片连接，蓝牙模块通过RS232线与STM32F103ZET6芯片连接，GPS模块通过RS232线与STM32F103ZET6芯片连接，LED指示灯与STM32F103ZET6芯片连接，CAN收发器与STM32F103ZET6芯片连接，复位电路与STM32F103ZET6连接，RAM存储器通过SPI线与STM32F103ZET6芯片连接。

参照图4所示，驱动器3包括一种应用于智能交通控制系统的驱动器，智能交通控制系统由交通控制器硬件和BP神经网络模型组成，交通控制器硬件包括与驱动器电性连接的硬件黄闪模块1、主控模块2、DSP处理器4、图像采集模块5，所述驱动器包括单片机、三极管Q11、光耦U10、双向可控硅Q13、双向光耦U22、电阻R50、电阻R51、电阻R53、电阻R55、电容C26、电阻R56、电阻R58与电容C27，所述三极管Q11的基极连接电阻R50，所述电阻R50的另外一端连接单片机的一个驱动引脚，所述三极管Q11的集电极连接电源VCC，所述三极管Q11的发射极连接到光耦U10的1号脚，所述光耦U10的2号脚连接电阻R51，所述电阻R51的另外一个脚连接到地，所述光耦U10的6号脚连接电阻R53，电阻R53的另外一个脚连接到火线L上，所述光耦U10的4号脚连接到双向可控硅Q13的3号脚，同时光耦U10的4号脚连接到电阻R55上，电阻R55的另外一个脚连接到双向可控硅Q13的1号脚，所述双向可控硅Q13的2号脚连接到火线L上，所述双向可控硅Q13的1号脚同时连接电容C26的一个脚，电容C26的另一个脚连接到电阻R56的一个引脚，电阻R56的另外一个引脚连接到火线L上，双向可控硅Q13的1号脚连接双向光耦U22的1号脚，所述双向光耦U22的2号脚连接到两端口的接插件的2号脚，所述双向光耦U22的3号脚连接电阻R58，电阻R58连接到地，同时电阻R58并联电容C27，所述双向光耦U22的3号脚输出信号IN9送到单片机，用以判断电路是否出现故障，双向光耦U22的4号脚连接至电源VCC，主控模块2通过网络实现与上位机软件的连接，所述三极管Q11为PNP型的三极管，光耦U10的型号为MOC3051，双向可控硅Q13型号为BTA06，双向光耦U22的型号为PC814。

参照图5所示，硬件黄闪模块1用于应对系统出现故障，其主要控制功能是以1秒为周期闪烁四个路口的所有黄色信号灯，提醒车辆驾驶员减速慢行、注意交通安全，硬件黄闪模块1包括CD74HC123、SN74HC74N和HCF4060BE，CD74HC123是一种具有复位功能的高速CMOS逻辑双路可重触发单稳多频振荡器，其主要作用是控制SN74HC74N是否输出1Hz方波信号，SN74HC74N是一种具有清零和预设功能的双路D类上升沿触发器，当输入的控制信号为高电平时，始终输入引脚上的上升沿将触发其输出引脚状态的改变，HCF4060BE是一种14级文波二进制计数器和振荡器，其主要作用是产生2Hz方波信号提供给SN74HC74N，在硬件黄闪模块1中，当主控模块2向CD74HC123输入脉冲信号时，CD74HC123输出的控制信号为低电平，SN74HC74N不输出1Hz方波信号，此时黄闪驱动电路不工作，当主控模块2出现故障，不向CD74HC123输入方波信号时，控制信号为高电平，此时黄闪驱动电路开始工作，控制所有黄色信号灯闪烁。

一种基于BP神经网络的智能交通控制系统，包含以下步骤：

S1：建立BP神经网络模型，包括输入层、隐含层和输出层，其中，输入层节点数为4个，分别代表北向、西向、南向、东向等待通行的车辆数，输出层节点数为4个，分别代表北向、西向、南向、东向等待车辆完全通过所用的时间，隐含层神经元个数为9个。

S2：通过收集一定数量的训练样本，对十字路口神经网络模型进行训练，使其能够根据车辆等待通行的数量智能预测所需通行的时间。

S3：利用视频进行车辆图像的采集，使用DSP处理器4对图像进行处理并分离出停车等待的车辆数。

S4：DSP处理器4运用经过训练后的BP神经网络预测该停车等待的车辆所需通行时间，根据预测结果进行车辆配时方案的控制，实现实时控制交通流的效果，提高交通调度效率，减少车辆等待时间，节约能源，保护环境，主控模块2提供以太网接口，方便连接上位机软件，四个驱动器用于提供16组信号输出，在系统出现故障时，系统转为硬件黄闪状态，可以保证道路安全畅通，对交通流量进行实时监测和分析，根据需要进行优化和调整，以进一步提高交通调度效率。

本发明的工作原理是：

具体使用时，基于BP神经网络的智能交通控制系统根据十字路口的特点和神经网络结构的需要，设计了一个具有四个输入神经元和四个输出神经元的神经网络模型，其中，输入节点分别为北向、西向、南向、东向等待通行的车辆数，输出节点分别为北向、西向、南向、东向等待车辆完全通过所用的时间，通过对一定数量的训练样本进行训练，该神经网络可以根据车辆等待通行的数量智能预测所需通行的时间；该系统主要包括主控模块2、四个驱动器3、硬件黄闪模块1、图像采集模块5、DSP处理器4和上位机通信软件，主控模块2提供以太网接口，方便连接上位机软件，四个驱动器3可以提供16组信号输出，在系统出现故障时，系统转为硬件黄闪状态，可以保证道路安全畅通，图像采集模块5利用视频进行车辆图像的采集，DSP处理器4对图像进行处理分离出停车等待的车辆数，并使用经过训练后的BP神经网络预测该停车等待的车辆所需通行时间，来达到预测交通流量和提高车辆通行效率的目的；该系统利用BP神经网络模型预测车辆通行时间，并将其运用于交通灯控制器中，可以更加准确地控制红绿灯变换，提高交通调度效率，减少车辆等待时间，从而实现智能交通控制。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (7)

1.一种应用于智能交通控制系统的驱动器，智能交通控制系统由交通控制器硬件和BP神经网络模型组成，交通控制器硬件包括与驱动器电性连接的硬件黄闪模块、主控模块、DSP处理器、图像采集模块，其特征在于，所述驱动器的数量为四个，四个驱动器通过CAN总线连接主控模块，所述主控模块通过网络与上位机软件通信连接，所述图像采集模块通过DSP处理器与主控模块连接；所述驱动器包括单片机、三极管Q11、光耦U10和电阻R50，所述三极管Q11的基极连接电阻R50，所述电阻R50的另外一端连接单片机的一个驱动引脚，所述三极管Q11的集电极连接电源VCC。

2.根据权利要求1所述的一种应用于智能交通控制系统的驱动器，其特征在于：所述驱动器包括电阻R51、电阻R53、电阻R55、电容C26、电阻R56、电阻R58与电容C27，所述三极管Q11的发射极连接到光耦U10的1号脚，所述光耦U10的2号脚连接电阻R51。

3.根据权利要求2所述的一种应用于智能交通控制系统的驱动器，其特征在于：所述电阻R51的另外一个脚连接到地，所述光耦U10的6号脚连接电阻R53，电阻R53的另外一个脚连接到火线L上。

4.根据权利要求3所述的一种应用于智能交通控制系统的驱动器，其特征在于：所述驱动器包括双向可控硅Q13和双向光耦U22，所述光耦U10的4号脚连接到双向可控硅Q13的3号脚，同时光耦U10的4号脚连接到电阻R55上，电阻R55的另外一个脚连接到双向可控硅Q13的1号脚。

5.根据权利要求4所述的一种应用于智能交通控制系统的驱动器，其特征在于：所述双向可控硅Q13的2号脚连接到火线L上，所述双向可控硅Q13的1号脚同时连接电容C26的一个脚，电容C26的另一个脚连接到电阻R56的一个引脚，电阻R56的另外一个引脚连接到火线L上。

6.根据权利要求5所述的一种应用于智能交通控制系统的驱动器，其特征在于：所述双向可控硅Q13的1号脚连接双向光耦U22的1号脚，所述双向光耦U22的2号脚连接到两端口的接插件的2号脚，所述双向光耦U22的3号脚连接电阻R58，电阻R58连接到地，同时电阻R58并联电容C27。

7.根据权利要求6所述的一种应用于智能交通控制系统的驱动器，其特征在于：所述双向光耦U22的3号脚输出信号IN9送到单片机，双向光耦U22的4号脚连接至电源VCC。