KR20150019948A - Vehicle detecting system using geomagnetism detector and piezo sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지자기 검지기를 이용하여 교통상황 정보를 수집하는 차량검지시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle detection system for collecting traffic situation information using a geomagnetism detector.
일반적으로, 차량검지시스템(VDS: Vehicle Detection System)은 지방도로, 고속도로 등에 각종 센서 및 장비들을 설치하여 각 차로별 교통량, 주행속도, 도로 점유율, 차량길이 등 항목의 교통 상황정보를 실시간으로 수집하는 장비이다.Generally, a vehicle detection system (VDS: Vehicle Detection System) is installed in various roads, highways, and other sensors to collect traffic information of each item such as traffic volume, driving speed, road occupancy, and vehicle length in real time Equipment.
이러한 VDS는 통과하는 차량에 대한 개별정보 및 주기별 통과 차량에 대한 통계정보를 관제 센터에 실시간으로 제공하므로, 지능형 교통 시스템 구축을 위한 필수적 장비이다.This VDS is an essential equipment for building intelligent transportation system because it provides individual information about the passing vehicle and statistical information about passing vehicle by period in real time to the control center.
이와 같이 VDS를 통해 교통상황 정보를 수집하는 방식으로는 크게 마그네틱루프 검지기를 이용하는 접촉식 방식과 영상검지기와 같은 영상 센서를 이용하는 비접촉식 방식이 있다. 구체적으로 접촉식 방식은 도로에 루프 코일과 같은 센서를 매설하고 통과 차량을 검지하는 방법이며, 비접촉식 방식은 도로 위 지상 구조물 거치대에 카메라와 같은 영상 센서를 설치하고 카메라 아래를 통과하는 차량을 검지하는 방법이다.As a method of collecting traffic situation information through the VDS, there are a contact type method using a magnetic loop detector and a non-contact type method using an image sensor such as an image detector. Specifically, the contact-type method is a method of detecting a passing vehicle by inserting a sensor such as a loop coil on a road, and in a non-contact type method, an image sensor such as a camera is installed on a ground structure stand on the road, Method.
접촉식 방식에 하나인 루프 코일을 이용한 루프 검지 방식은 2개의 마그네틱 루프를 이용하여 차량의 통행 속도를 속도 트랩 방식에 의하여 측정한다. 루프 검지 방식은 차량 속도가 고속, 저속인 경우 모두 검지감도가 양호한 편이다.In the loop detection method using a loop coil, which is one of the contact type methods, the traveling speed of the vehicle is measured by the speed trap method using two magnetic loops. The loop detection method has a good detection sensitivity when the vehicle speed is high and the speed is low.
그러나 잦은 도로 공사와 도로 파손에 따른 센서 유지 보수 등의 어려움이 있으며, 설치 시간이 오래 걸려 이로 인한 교통 체증과 교통유발현상을 발생시킬 수 있다. 또한 루프 검지기의 감도는 루프의 크기, 리드선의 길이, 지면과의 단락 저항 및 차도 위의 재포장(Over-lay)층의 두께 등에 의해 영향을 받아 교통 정보 수집 오차를 일으킬 수 있다. 또한 다수의 루프코일과 제어기는 버스형(Bus Topology) 통신방식을 사용하고 있으며, 버스형 통신방식은 중앙 케이블 절선 시 망 전체 운영이 중단, 새로운 자원 추가의 어려움, 각 자원의 관리가 어려운 단점을 가지고 있다.However, there are difficulties such as frequent construction of roads and maintenance of sensors due to road breakage, and it takes a long time to install, which can cause traffic congestion and traffic accidents. Also, the sensitivity of the loop detector can be influenced by the size of the loop, the length of the lead wire, the short-circuit resistance with the ground, and the thickness of the over-lay layer on the road. In addition, many loop coils and controllers use bus topology communication method. Bus type communication method is disadvantageous in that when the central cable is disconnected, the entire network is interrupted, the addition of new resources is difficult, and the management of each resource is difficult Have.
그리고, 영상 검지 방식은 가장 보편적으로 사용되는 비접촉식 방식으로, 비디오 카메라에 의해서 촬영된 도로의 영상 화면을 비디오 모니터로 보면서 도로의 차선마다 필요 위치에 영상 검지 영역을 설정하여 이 영역 위를 통과하는 차량을 비디오 이미지 프로세서 보드로 검출하는 방식이다. 이 보드는 설정된 시간 마다 1개의 화면을 받아 기 설정된 영상 루프의 픽셀 영역 내를 통과하는 차량에 의하여 변화되는 그레이 레벨과 비디오 이미지를 분석하여 통과 차량 유무를 검출하고, 통과된 개별 차량의 속도와 차량 길이, 번호판을 통한 차종 정보를 인식, 계산하여 표시한다. The video detection method is a non-contact method most commonly used. It sets a video detection area at a necessary position for each lane of a road while watching a video screen of a road photographed by a video camera on a video monitor, Is detected by the video image processor board. This board analyzes the gray level and the video image which are changed by the vehicle passing through the pixel area of the predetermined image loop by receiving one screen at the set time, detects the presence or absence of the passing vehicle, Length, and license plate information through the license plate.
그러나 영상 검지 방식은 픽셀 당 검출 오차가 4~5 미터 정도로 나타나고 있고, 영상 검지기가 설치된 지점의 교통정보만 검출하여 처리하기 때문에 지점간 데이터 측정의 기본 파라미터인 CVO(Count: 통행량, Velocity: 차량속도, Occupancy: 점유율)을 처리하는데 문제가 있다. 또한 날씨, 이동체의 모양, 그림자, 도로면의 상태, 주야간 차이, 일조량과 같은 환경 변화에 따른 정확성 변동이 심한 단점이 있다.However, in the video detection method, the detection error per pixel is about 4 to 5 meters, and since only the traffic information at the location where the image detector is installed is detected and processed, the basic parameter CVO (Count: , Occupancy: Occupancy). In addition, there is a serious disadvantage that accuracy varies depending on environmental changes such as weather, the shape of the moving object, the shadow, the state of the road surface, the difference between day and night, and the amount of sunshine.
이와 같이 루프검지기와 영상검지기의 기술적 측면, 자원 유지 관리적 측면, 그리고 시공적 단점을 보완하고, 도로의 교통 상황에 최대한 영향을 끼치지 않는 교통량 상황 정보 수집 시스템의 개발이 요구된다.In this way, it is required to develop a traffic situation information collecting system that complements the technical aspects of the loop detector and the image detector, the resource maintenance aspect, and construction shortcomings and does not have the greatest effect on the road traffic situation.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존 루프감지기와 과적차량 하중감지기보다 원가가 절감된 지자기센서와 피에조센서(piezo sensor)를 활용하여 교통상황 정보와 구조안전 정보를 수집할 수 있도록 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템을 제공하는 것이다.The present invention provides a geomagnetic sensor and a piezo sensor which collect traffic situation information and structural safety information by using a geomagnetic sensor and a piezo sensor, which are cost reduced than conventional loop detectors and overload sensors, And to provide a vehicle detection system using a sensor.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 특징에 따른 본 발명은 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템을 제공한다. 이 차량검지시스템은 하나의 차선에 설치된 하나의 지자기 검지기와 제1 및 제2 피에조 센서를 포함하는 센서부, 상기 센서부로부터 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하는 게이트웨이, 및 상기 게이트웨이의 출력을 원격 무선통신을 통해 수신하고, 웹기반 사용자 인터페이스를 통해 교통상황 정보를 외부에 제공하는 메인 서버를 포함하며, 상기 게이트웨이와 상기 메인 서버 중 하나에서 차량의 도로점유율, 차량의 속도, 차축의 수, 차량의 길이, 축간 길이, 이동중인 차량의 하중 중 적어도 하나의 정보를 산출하고, 다른 하나에서 나머지 정보를 산출하되, 상기 차량의 도로점유율은 상기 지자기 검지기의 감지신호를 이용하여 산출되고, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이 및 상기 축간 길이는 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 이용하여 산출되며, 상기 차종은 산출한 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이 및 상기 축간 길이를 이용하여 판별되고, 상기 이동중인 차량의 하중은 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호 중 적어도 하나를 통해 파악되는 출력 전압, 감도, 피에조 센서에 작용된 압력, 피에조 센서의 단면적을 이용하여 산출된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a vehicle detection system using a geomagnetism sensor and a piezo sensor. The vehicle detection system includes a sensor unit including one geomagnetism detector installed in one lane and first and second piezo sensors, a detection unit for detecting a detection signal of the geomagnetism detector and a detection signal of the first and second piezo sensors from the sensor unit, And a main server for receiving the output of the gateway via remote wireless communication and for providing traffic situation information to the outside via a web based user interface, Calculating road information, at least one of a road occupancy rate, a vehicle speed, a number of axles, a length of a vehicle, an inter-axis length, and a load of a moving vehicle, and calculating remaining information from the other, And the vehicle speed, the number of the axles, the length of the vehicle, The length of the vehicle is calculated using the sensing signals of the first and second piezo sensors, the vehicle type is discriminated by using the calculated number of axles, the length of the vehicle and the inter-shaft length, Sensitivity, the pressure applied to the piezo sensor, and the cross-sectional area of the piezo sensor, which are detected through at least one of the sensing signals of the first and second piezo sensors.
상기에서 제1 및 제2 피에조 센서는 유선 통신으로 감지신호를 상기 게이트웨이에 전송하고, 상기 지자기 검지기는 유선 통신 또는 무선 통신으로 감지신호를 상기 게이트웨이에 전송한다..Wherein the first and second piezo sensors transmit a sensing signal to the gateway in a wired communication and the geomagnetic sensor transmits a sensing signal to the gateway by wire or wireless communication.
상기 지자기 검지기는 상기 지자기센서를 포함하는 센서 모듈, 상기 지자기센서에서 출력한 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 변환부, 상기 AD 변환부에서 출력한 디지털 감지 신호를 유선 또는 무선으로 상기 게이트웨이로 유선으로 전송하는 통신부, 외부의 상용전원 단자와 유선으로 연결되어 상용전원을 공급받고 상기 지자기 검지기의 내부 구성에 상기 상용전원을 제공하는 외부전원부, 상기 상용전원의 공급이 차단된 경우에 동작하여 상기 지자기 검지기의 내부 구성에 전원을 공급하는 배터리와, 각 구성에 대한 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함한다.The geomagnetism detector includes a sensor module including the geomagnetism sensor, an AD converter for converting a sensing signal output from the geomagnetism sensor into a digital signal and outputting the digital signal, An external power supply unit connected to an external commercial power terminal through a wired connection to supply commercial power to the geomagnetism detector and to supply the commercial power to the geomagnetism detector; A battery for supplying power to the internal configuration of the geomagnetism detector, and a control unit for performing a control operation for each configuration.
상기 게이트웨이에서 상기 차량의 도로점유율, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이, 상기 축간 길이, 상기 이동중인 차량의 하중을 산출하고 상기 산출한 정보를 상기 메인 서버에 제공하거나,The gateway calculates the road occupancy rate of the vehicle, the speed of the vehicle, the number of the axles, the length of the vehicle, the length between the axes, the load of the moving vehicle and provides the calculated information to the main server,
상기 메인 서버에서, 상기 게이트웨이로부터 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하여 상기 차량의 도로점유율, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이, 상기 축간 길이, 상기 이동중인 차량의 하중을 산출하고 상기 차종을 판별할 수 있다.Wherein the main server receives a detection signal of the geomagnetism detector and a detection signal of the first and second piezo sensors from the gateway to calculate a road occupancy rate of the vehicle, a speed of the vehicle, a number of the axles, The inter-shaft length, and the load of the moving vehicle, and to determine the vehicle type.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기존 루프검지기와 비교하여 차량을 인식하기 위한 검지기 모듈을 소형으로 제작하여 도로 파손을 최소화 시켰으며, 유지관리도 용이하다.According to the embodiment of the present invention, the detector module for recognizing the vehicle is made smaller than the conventional loop detector, thereby minimizing the road damage and also facilitating maintenance.
또한, 피에조 센서와 지자기검지기를 함께 활용함으로써 윔(Wim), 루프코일 등과 같은 대형 검지기의 지원 없이도 차로별 교통량, 주행속도, 점유율, 차종 등과 같은 차량 기초 정보를 수집할 수 있다.In addition, by using the piezo sensor and the geomagnetism detector together, it is possible to collect basic information such as the traffic volume, the traveling speed, the share, the car type, etc. without the support of the large detector such as the wim and the loop coil.
또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 피에조 센서에서 추출된 신호의 파형과 크기를 분석하여 이동중인 차량의 하중을 예측할 수 있으므로, 이동중인 차량의 하중 정보는 구조물 유지와 안전점검에 도움이 준다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the load of the moving vehicle can be predicted by analyzing the waveform and size of the signal extracted from the piezo sensor, so that the load information of the moving vehicle helps to maintain structure and safety.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 센서의 설치 구성도이다.
도 4는 보 발명의 실시 예에 따른 게이트웨이의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 메인 서버의 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템에서 감지 신호를 이용한 동작을 보인 도면이다. 1 is a block diagram of a vehicle detection system using a geomagnetism sensor and a piezo sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a geomagnetism detector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an installation configuration diagram of a piezo sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a gateway according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a main server according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an operation using a sensing signal in a vehicle detection system using a geomagnetism detector and a piezo sensor according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템에 대하여 상세히 설명한다.Now, a vehicle detection system using a geomagnetism detector and a piezo sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템의 블록 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 센서와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템은 센서부(100)와 게이트웨이(200)와 메인 서버(300)를 포함한다.1 is a block diagram of a vehicle detection system using a geomagnetism sensor and a piezo sensor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a vehicle detection system using a geomagnetic sensor and a piezo sensor according to an embodiment of the present invention includes a
센서부(100)는 복수의 단위 센서부(미도시)를 구성으로 하며, 하나의 단위 센서부는 하나의 차선에 설치된다. 이러한 각각의 단위 센서부는 2개의 피에조 센서(101, 102), 하나의 지자기 검지기(103)를 포함한다.The
피에조 센서(101, 102)는 금속판 사이에 얇은 압전 소자를 끼워 넣은 센서로서, 소리, 진동, 압력 등을 감지할 수 있으며, 압전 소자는 압력을 가하면 전압펄스를 발생시키는 특성이 있다. 이때 각 피에조 센서(101, 102)에서 발생하는 펄스의 수, 시간 정보를 이용하면 차축의 수, 축간 거리 등을 계산할 수 있다. 또한 피에조 센서의 전압펄스 크기는 차축의 압력에 비례하므로 발생 펄스의 크기, 면적을 분석하면, 이동 중인 차량의 하중을 측정할 수 있다. 각 피에조 센서(101, 102)는 발생된 전압 펄스를 피에조 통신라인 즉, 유선통신라인을 통해 출력되며, 이때 전압 펄스를 RS-485 통신으로 송신한다.
지자기 검지기(103)는 차선당 한 개를 설치하며, 차량이 매설 지점을 통과할 때에 발생되는 지구 자기장의 변화를 감지하고, 감지 신호를 게이트웨이(200)로 전송한다. 이때 게이트웨이(200)로의 전송은 감지 신호를 근거리 무선 통신을 통해 디지털로 변환된 패킷으로 직접 전송하거나, 유선 통신라인을 통해 감지 신호를 전송한다. The
지자기 검지기(103)와 게이트웨이(200)간의 유선 통신은 예컨대 DC-PLC(Direct Current-Power Line Communication, 직류-전력선통신)이거나 RS-485 통신 또는 RS232 통신이다. 그리고 지자기 검지기(103)와 게이트웨이(200)간의 무선 통신은 예컨대 IEEE 802.15.4 기반 지그비(Zigbee) 통신 또는 블루투스(Bluetooth) 통신과 같은 근거리 무선통신이다.The wired communication between the
여기서, 지자기 검지기(103)의 신호 전송 방식을 무선 방식으로 사용하게 되면, 기존 루프와 비교하여 유선 인프라 구축이 어려운 교량, 터널과 같은 구조물 설치에 용이하며, 소형으로 제작되어 도로파손, 설치/유지보수로 인한 교통체증 유발을 막는 효과를 제공한다.If the signal transmission method of the
이러한 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)와 지지기 검지기(103)는 설치된 차선을 주행(소통)하는 차량에 대한 실시간 차량 정보를 수집하여 게이트웨이(200)에 제공한다.The first and
게이트웨이(200)와 메인 서버(300)는 설계자에 의해 기능이 다음과 같이 가변될 수 있다. The functions of the
가변 1 : 게이트웨이(200)는 센서의 감지신호를 메인 서버에서 전달하는 기능 수행, 메인 서버(300)는 감지신호를 이용하여 모든 교통상황정보를 생성.Variable 1: The
가변 2 : 게이트웨이(200)는 감지신호를 이용하여 일부 교통상황정보를 생성, 메인 서버(300)는 감지신호를 이용하여 게이트웨이에서 생성하지 않는 다른 일부의 교통상황정보를 생성.Variable 2: The
가변 3 : 게이트웨이(200)는 감지신호를 이용하여 모든 교통상황정보를 생성, 메인 서버(300)는 각 게이트웨이(200)로부터 교통상황정보를 수집하고 관리하는 기능 수행.Variable 3: The
상기에서 교통상황 정보는 차량속도, 차량점유율, 차속, 차량길이, 축간거리, 차종, 하중 등이다.The traffic condition information includes the vehicle speed, the vehicle occupancy rate, the vehicle speed, the vehicle length, the distance between the vehicles, the vehicle type, and the load.
게이트웨이(200)는 센서부(100)로부터 각 감지신호를 수신한다. 즉, 게이트웨이(200)는 복수의 단위 센서부 각각으로부터 피에조 센서(101, 102)의 감지 신호와 지자기 검지기(103)의 감지신호를 수신한다. 교통상황 정보를 전송하는 경우에 게이트웨이(200)는 차량속도, 점유율, 차종, 하중 중에서 적어도 하나 이상을 가공하여 메인 서버(300)에 전송한다. 그리고 교통상황 정보를 생성하는 경우에, 게이트웨이(200)는 자체 DBMS(Database Management System)를 구비하여 생성한 교통상황정보를 DBMS에 저장한다.The
메인 서버(300)는 다수의 게이트웨이(300)로부터 감지신호를 수신하거나, 감지신호 및 교통상황정보를 수신한다. 감지신호를 수신하는 경우에 메인 서버(300)는 감지신호를 이용하여 차량속도, 차량점유율, 차속, 차량길이, 축간거리, 차종, 하중 등의 교통상황정보를 생성한다. 반면에, 게이트웨이(200)로부터 감지신호 및 교통상황정보를 수신하는 경우에 메인 서버(300)는 게이트웨이(200)에서 생성하지 않은 교통상황정보를 생성한다. 그리고 메인 서버(300)는 교통정보를 저장하는 DBMS(Database Management System)를 구비하며, 웹기반 사용자 인터페이스를 통해 교통정보를 표출한다. 그리고 메인 서버(300)는 Wibro, LTE, Ethernet 등과 같은 광대역 유무선 통신을 이용하여 다수의 게이트웨이와 통신을 한다.
The
이하에서는 도 2를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기(103)를 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기의 블록 구성도이다.Hereinafter, a
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기(103)는 센서모듈(10), AD 변환부(11), 배터리(14), 외부전원부(15)와 제어부(16)를 포함하며, 게이트웨이(200)와의 통신을 위해 유선통신부(12)와 무선통신부(13) 중 적어도 하나를 포함한다.2, the
센서모듈(10)은 지자기센서(10a), 온도센서(10b) 등 각종 센서를 포함하고 있으며, 각 센서는 감지한 신호를 AD 변환부(11)로 출력한다. 이하에서는 센서모듈(10)에 포함된 센서 중 지자기센서(10a)를 기준으로 설명한다.The
지자기센서(10a)는 현재 자기장의 변동값을 계속하여 측정하고 차량이 검지 영역안에 집입하였을때 변동하는 자기장값을 인식하여 자기자의 변화값을 출력한다.The
AD 변환부(11)는 센서모듈(10)의 지자기센서(10a)에서 출력한 신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력한다The
유선통신부(12)는 DC-PLC, RS-485, RS232 중 하나의 유선통신방식을 이용하여 AD 변환부(11)에서 출력한 지자기센서(10a)의 디지털 출력을 게이트웨이(200)로 전송한다. 데이터는 RS-485로 송신하며 송신된 데이터는 RS232로 변환되어 게이트웨이(200)에서 처리 및 가공한다.The
무선통신부(13)는 지그비 통신 또는 블루투스 통신 또는 적외선 통신 등 근거리무선통신 방식 중 하나를 이용하여 AD 변환부(11)에서 출력한 지자기센서(10a)의 디지털 출력을 게이트웨이(200)로 무선 전송하는 기능을 수행한다.The
배터리(14)는 외부전원의 공급이 차단된 경우에 동작하여 각 구성에 전원을 공급한다. 외부전원부(15)는 외부의 상용전원 단자와 유선으로 연결되어 상용전원을 공급받아 각 구성에 전원을 공급한다.The
제어부(16)는 AD 변환부(11)가 무선통신부(13)(또는 유선 통신부)로 디지털 신호를 출력하게 하고, 외부전원부(15)로부터 전원공급이 중단된 경우에 배터리(14)의 전원이 각 구성에 공급되도록 제어한다.
The
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 센서의 설치 구성도이다.FIG. 3 is an installation configuration diagram of a piezo sensor according to an embodiment of the present invention.
각 피에조 센서(101, 102)는 세라믹형과 필름형이 있으며, 차량이 통과할 때 압력이 가해지고 전압 펄스가 발생된다. 피에조 센서(101, 102)는 지자기검지기와 동일하게 차선 내에 홀(Hole)을 내어 센서를 매설하며, 홀은 에폭시 또는 아크릭과 같은 제품으로 덮는다. 피에조 센서(101, 102)의 출력신호는 RS-485로 송신하며 송신된 데이터는 RS232로 변환되어 게이트웨이(200)에서 처리 및 가공된다.
Each of the
도 4는 보 발명의 실시 예에 따른 게이트웨이의 블록 구성도로서, 교통상황정보를 생성하는 경우에 대한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트웨이(200)는 센서통신 인터페이스부(210), 신호변환부(220), 시간정보 매칭부(230), 저장부(240), 교통정보 생성부(250)와, 광역통신 인터페이스부(260)를 포함한다.4 is a block diagram of a gateway according to an embodiment of the present invention, in which traffic situation information is generated. 4, the
센서통신 인터페이스부(210)는 지자기 검지기(103)와 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 간의 통신 인터페이스를 제공하여, 지자기 검지기(103)와 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)로부터 감지 신호를 수신한다.The sensor
센서통신 인터페이스부(210)는 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)와 유선통신 인터페이스를 제공하고, 지자기 검지기(103)와 근거리 무선통신 또는 유선 통신 인터페이스를 제공한다. 이때 지자기 검지기(103)와의 인터페이스는 지자기 검지기(103)가 유선통신으로 데이터를 전송시 유선통신 인터페이스를 제공하고, 무선 근거리 통신으로 데이터를 전송시에 무선 근거리 통신 인터페이스를 제공하도록 설계된다.The sensor
신호변환부(220)는 센서통신 인터페이스부(210)로부터 수신되는 지자기 검지기(103)의 출력 및 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 출력을 디지털 신호로 변환한다.The
시간정보 매칭부(230)는 신호변환부(220)에 의해 변환된 각 감지신호의 디지털 신호에 감지신호가 수신된 시간값(즉, 수신 시간값)을 함께 매칭하여 저장부(240)에 저장하고 또한 교통정보 생성부(250)에 의해 생성된 교통정보에 수신 시간값을 매칭하여 저장부(240)에 저장한다.The time
교통정보 생성부(250)는 신호변환부(220)로부터 수신된 각 감지신호의 디지털 신호를 이용하여 교통상황정보를 생성한다. 이때 생성되는 교통상황 정보는 교통상황 정보는 차량속도, 차량점유율, 차속, 차량길이, 축간거리, 차종, 하중 등 중에서 적어도 하나이다.The traffic information generation unit 250 generates traffic situation information using the digital signals of the sensing signals received from the
광역통신 인터페이스부(260)는 메인 서버(300)와의 데이터 통신을 위한 원거리 통신 인터페이스를 제공한다. 이때의 인터페이스는 와이 파이(Wi-Fi), 이더넷, LTE(Long Term Evolution) 등이 있다.
The wide area
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 메인 서버의 블록 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 메인 서버(300)는 수신부(310), 정보 생성부(320), 통계분석부(330), DBMS(340)와 웹서버부(350)를 포함한다.5 is a block diagram of a main server according to an embodiment of the present invention. 5, the
수신부(310)는 게이트웨이(200)로부터 전송된 데이터를 수신하고, 정보 생성부(320)는 수신한 데이터를 이용하여 교통상황 정보를 생성한다. 통계분석부(330)는 DBMS(340)에 누적 저장된 교통상황 정보를 이용하여 정규분포, 상관관계 분석 등과 같은 통계 분석을 수행하며, 이를 통해 다양한 예측 서비스(예; 검지장비 이상, 교통량, 속도, 도로장애정보 등)을 제공한다.The
웹서버부(350)는 외부 장치와 인터넷을 통해 데이터를 송수신하며, 인터넷을 기반으로 외부 장치에게 각종 정보를 제공한다.
The
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템에서 감지 신호를 이용한 동작을 보인 도면이다. FIG. 6 is a diagram showing an operation using a sensing signal in a vehicle detection system using a geomagnetism detector and a piezo sensor according to an embodiment of the present invention.
우선 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)와 지자기 검지기(103)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 하나의 차선에 대해 차량이동방향(차량진행방향)으로 제1 피에조 센서(101), 지자기 검지기(103)와 제2 피에조 센서(102)의 순서로 매립되어 있다.5 (a), the first and second
이러한 상태에서 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)와 지자기 검지기(103)가 설치된 차선에 차량이 지나가면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 자지기 검지기(103), 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)는 각각 차량을 감지하는 신호를 게이트웨이(200)로 출력한다. 이때 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)는 차량에 의한 압력이 감지될 때에 펄스 신호를 출력하고, 지자기 검지기(103)는 차량에 의한 지구 자기장이 변화에 대응하는 감지 신호를 출력한다.When the vehicle passes the lane in which the first and second
이와 같은 도 6에 도시된 자지기 검지기(103), 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 감지 신호를 이용하여 다양한 교통상황 정보의 산출 과정을 설명한다.The process of calculating various traffic situation information using the detection signals of the
(도로점유율)(Road share)
도로점유율은 지자기 검지기(103)의 감지신호를 이용하여 산출된다. 지자기 검지기(103)는 도 6에 도시된 바와 같이 차량이 진입하면 이를 감지하고 정지(Idle) 상태에서 검지(Detection) 상태 전이한 후 차량이 지나가면 검지 상태에서 정지 상태로 전이하는 감지 신호를 출력한다.The road occupancy rate is calculated using the detection signal of the
이러한 지자기 검지기(103)의 감지신호 파형에서 차량의 진입을 감지한 시점(T1)으로부터 차량이 이탈한 시점(T2)까지의 시간(△t2)이 차량점유시간이다.The time? T2 from the time point T1 at which the vehicle enters the vehicle to the time T2 at which the vehicle departs from the detection signal waveform of the
그리고 도로점유율은 단위시간당 측정된 도로점유시간의 합을 백분율로 나타낸 것이다. 그러므로 측정한 도로점유시간을 설정된 단위시간만큼 합한 후 백분율로 나타내면 도로점유율이 산출된다.And the road occupancy rate is the sum of the occupied road occupied times per unit time as a percentage. Therefore, the road occupancy rate is calculated by adding the measured occupancy time of the road by the set unit time, and expressing it as a percentage.
이를 통해 차량의 대수 및, 직진 차선 좌회전 및 우회전 차선의 차량 흐름 등을 추가적으로 알 수 있다.Through this, it is possible to know the number of vehicles, and the vehicle flow of the straight lane left turn and the right turn lane.
(차속)(Vehicle speed)
차량속도(차속)은 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 감지신호 파형을 통해 측정된다. 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)는 설치 간격(D)이 이미 정해져 있으므로, 그러므로 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 간에 차량이 이동한 시간 즉, 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 전압 펄스가 발생한 시간의 차(△t1)를 설치 간격(D)로 나누면 차속이 산출된다.The vehicle speed (vehicle speed) is measured through the sensing signal waveforms of the first and second
(차량길이)(Vehicle length)
도 6에 도시된 차량의 길이(L)은 차량이 차량속도(V)로 차량의 뒷범퍼가 지자기 검지영역을 통과하는데까지 걸리는 시간 즉, 차량점유시간(△t2)을 곱하는 것으로 산출된다. 즉, 다음의 수학식 2와 같이 차량길이가 산출된다.The length L of the vehicle shown in Fig. 6 is calculated by multiplying the time required for the vehicle to pass through the geomagnetism detection region of the vehicle at the vehicle speed V, that is, the vehicle occupancy time? T2. That is, the vehicle length is calculated by the following equation (2).
(차축의 수)(Number of axles)
차축의 수는 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)에서 차량이 지나갈때 펄스가 발생한 횟수를 카운트하고 이를 평균값을 구하는 것으로 산출된다. 도 6을 예로 하면, 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)에서 발생되는 펄스가 2개이므로, 차축은 2개이다.The number of axles is calculated by counting the number of pulses generated when the vehicle passes by the first and second
(축간거리)(Distance between axes)
축간거리(AL)는 앞바퀴 차축의 중심에서 뒷바퀴 차축의 중심까지의 거리를 의미하므로, 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)에서 발생하는 펄스의 시간차(△t3, △t4)에 차량의 이동속도를 곱하면 된다. 축이 k개여서 펄스가 n번 발생하는 경우에는 다음의 수학식 3과 같이 각 경우에 대한 축간거리를 계산하여 평균값을 산출한다. Since the inter-shaft distance AL means the distance from the center of the front wheel axle to the center of the rear axle, the time difference? T3,? T4 of the pulse generated by the first and second
(차종 분류)(Classification of vehicles)
이와 같이 센서부(100)에 의해 감지된 차량의 축간거리, 차축의 수, 차량의 길이 등을 산출하면, 게이트웨이(200) 또는 메인 서버(300)는 산출한 차량의 축간거리, 차축의 수, 차량의 길이를 "교통량정보제공시스템"에 기재된 11개 차종분류표에 적용하여 차종을 판별한다. 물론 게이트웨이(200) 또는 메인 서버(300)는 "교통량정보제공시스템"에서 제공하는 11개 차종분류표에 대한 정보를 자체적으로 저장하고 있다.When the distance between the axes of the vehicle detected by the
그림 6과 같은 형태의 신호를 발생하며, 게이트웨이는 샘플링 클록(Clock)에 의하여 각각의 센서 신호를 동시에 읽어 들여 각 신호들의 시간정보를 실시간으로 처리한다. 그리고 이를 메인서버에 전송하여 교통정보수집 및 관리를 위해 필요한 정보를 추출, 처리할 수 있도록 한다. The gateway generates the signal as shown in Fig. 6, and the gateway reads each sensor signal simultaneously by a sampling clock (Clock), and processes the time information of each signal in real time. And transmits it to the main server so that information necessary for traffic information collection and management can be extracted and processed.
(이동중인 차량의 하중)(Load of moving vehicle)
이동중인 차량의 하중 즉, 센서부(100)를 소통한 차량에 대한 하중은 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 중 적어도 하나의 감지신호를 이용하여 산출된다.The load of the moving vehicle, that is, the load on the vehicle that communicates with the
우선 피에조센서에서 출력하는 전압(V)은 수학식, V = Sv × P × D를 이용하여 산출한다. 상기에서 V는 피에조 센서의 전압값이고, Sv는 피에조 센서의 신호 감도(Volt * meters/Newton)이며, P는 피에조 센서에 작용된 압력(N/m^2)이고, D는 피에조 센서의 단면적 (Meters)으로 차량이 밟고 지나는 면적이다. D는 피에조 센서 설치시에 이미 알고 있는 값이다.First, the voltage (V) output from the piezo sensor is calculated using the equation V = Sv x P x D. Where V is the voltage value of the piezo sensor, Sv is the signal sensitivity of the piezo sensor (Volt * meters / Newton), P is the pressure (N / m ^ 2) applied to the piezo sensor, D is the cross- (Meters). D is the value already known when installing the piezo sensor.
이와 같은 상기 수학식을 이용하여 피에조 센서에 가해진 압력을 산출하고, 구해진 압력의 정의의 단위면적당 힘을 이용하여 차량의 무게를 측정한다.Using the above equation, the pressure applied to the piezo sensor is calculated, and the weight of the vehicle is measured using the force per unit area defined in the obtained pressure.
예를 들어, 1N(뉴턴) = 1/9.8 = 0.10204 (kgf) 이므로, 단면적이 D (m^2) 이라고 가정하면, 힘 = 압력 * 단위면적 = P (N/m^2) * D (m^2) = P (N) * D = {P / 9.8} * D (kgf)로 구할 수 있다.For example, assuming that 1N (Newton) = 1 / 9.8 = 0.10204 (kgf), the cross section is D (m ^ 2) ^ 2) = P (N) * D = {P / 9.8} * D (kgf).
따라서 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 중 적어도 하나의 피에조 센서를 이용하여 해당 피에조 센서의 전압(V), 해당 피에조 센서의 감도, 해당 피에조 센서에 작용된 압력 및 해당 피에조 센서의 단면적를 이용하여 이동중인 차량의 하중을 산출할 수 있다. 만약 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 모두의 감지신호를 이용하는 경우에는 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 평균 전압(V), 제1 및 제2 피에조 센서의 평균 감도, 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)에 작용된 평균 압력 및 제1 및 제2 피에조 센서의 평균 단면적을 이용하여 이동중인 차량의 하중을 산출한다.Accordingly, by using at least one piezo sensor of the first and second
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
100 : 센서부 101, 102 : 피에조 센서
103 : 지자기 검지기 200 : 게이트 웨이
300 : 메인 서버
10 : 센서 모듈 10a : 지자기 센서
11 : AD 변환부 12 : 유선 통신부
13 : 무선 통신부 14 : 배터리
15 : 외부전원부 16 : 제어부
210 :센서통신 인터페이스부 220 : 신호변환부
230 : 시간정보 매칭부 240 : 저장부
250 : 교통정보 생성부 260 : 광역통신 인터페이스부
310 : 수신부 320 : 정보 생성부
330 : 통계 분석부 340 : DBMS
350 : 웹서버부100:
103: Geomagnetic Sensor 200: Gate Way
300: main server
10:
11: AD conversion unit 12: wired communication unit
13: wireless communication unit 14: battery
15: external power supply unit 16:
210: Sensor communication interface unit 220: Signal conversion unit
230: Time information matching unit 240:
250: traffic information generating unit 260: wide-area communication interface unit
310: Receiving unit 320: Information generating unit
330: Statistical Analysis Unit 340: DBMS
350: Web server unit
Claims (5)
상기 센서부로부터 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하는 게이트웨이, 및
상기 게이트웨이의 출력을 원격 무선통신을 통해 수신하고, 웹기반 사용자 인터페이스를 통해 교통상황 정보를 외부에 제공하는 메인 서버를 포함하며,
상기 게이트웨이와 상기 메인 서버 중 하나에서 차량의 도로점유율, 차량의 속도, 차축의 수, 차량의 길이, 축간 길이, 이동중인 차량의 하중 중 적어도 하나의 정보를 산출하고, 다른 하나에서 나머지 정보를 산출하되,
상기 차량의 도로점유율은 상기 지자기 검지기의 감지신호를 이용하여 산출되고, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이 및 상기 축간 길이는 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 이용하여 산출되며,
상기 차종은 산출한 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이 및 상기 축간 길이를 이용하여 판별되고,
상기 이동중인 차량의 하중은 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호 중 적어도 하나를 통해 파악되는 출력 전압, 감도, 피에조 센서에 작용된 압력, 피에조 센서의 단면적을 이용하여 산출되는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.A sensor unit including one geomagnetism detector installed in one lane, first and second piezo sensors,
A gateway for receiving a sensing signal of the geomagnetism detector and a sensing signal of the first and second piezo sensors from the sensor unit,
And a main server for receiving the output of the gateway through remote wireless communication and providing traffic situation information to the outside via a web based user interface,
Calculating at least one of a road occupancy rate of the vehicle, a speed of the vehicle, a number of axles, a length of the vehicle, an inter-axis length, and a load of the moving vehicle at one of the gateway and the main server, However,
Wherein the velocity of the vehicle, the number of the axles, the length of the vehicle, and the inter-axis length are calculated using the sensing signals of the first and second piezo sensors Respectively,
The vehicle type is determined using the calculated number of axles, the length of the vehicle, and the inter-shaft length,
Wherein the load of the moving vehicle is calculated by using an output voltage, sensitivity, pressure applied to the piezo sensor, and cross-sectional area of the piezo sensor, which are detected through at least one of the sensing signals of the first and second piezo sensors, Vehicle Detection System Using Sensor.
상기 제1 및 제2 피에조 센서는 유선 통신으로 감지신호를 상기 게이트웨이에 전송하고, 상기 지자기 검지기는 유선 통신 또는 무선 통신으로 감지신호를 상기 게이트웨이에 전송하는 것을 특징으로 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.The method of claim 1,
Wherein the first and second piezo sensors transmit a sensing signal to the gateway by wired communication and the geomagnetism sensor transmits a sensing signal to the gateway by wire communication or wireless communication. Vehicle detection system.
상기 지자기 검지기는
상기 지자기센서를 포함하는 센서 모듈,
상기 지자기센서에서 출력한 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 변환부,
상기 AD 변환부에서 출력한 디지털 감지 신호를 유선 또는 무선으로 상기 게이트웨이로 유선으로 전송하는 통신부,
외부의 상용전원 단자와 유선으로 연결되어 상용전원을 공급받고 상기 지자기 검지기의 내부 구성에 상기 상용전원을 제공하는 외부전원부,
상기 상용전원의 공급이 차단된 경우에 동작하여 상기 지자기 검지기의 내부 구성에 전원을 공급하는 배터리와,
각 구성에 대한 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
The geomagnetism detector
A sensor module including the geomagnetic sensor,
An AD converter for converting a detection signal output from the geomagnetic sensor into a digital signal and outputting the digital signal,
A communication unit for wiredly or wirelessly transmitting the digital sensing signal output from the AD conversion unit to the gateway,
An external power supply unit connected to an external commercial power terminal through a wire to supply commercial power and to provide the commercial power to the internal configuration of the geomagnetism probe,
A battery for supplying power to the internal configuration of the geomagnetism detector when the supply of the commercial power is interrupted,
And a controller for performing a control operation for each configuration. The system for detecting a vehicle using a geomagnetism sensor and a piezo sensor.
상기 게이트웨이는
상기 차량의 도로점유율, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이, 상기 축간 길이, 상기 이동중인 차량의 하중을 산출하고 상기 산출한 정보를 상기 메인 서버에 제공하는 것을 특징으로 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.4. The method of claim 3,
The gateway
Wherein the control unit calculates the road occupancy rate of the vehicle, the speed of the vehicle, the number of the axles, the length of the vehicle, the interaxial length, and the load of the vehicle under travel, and provides the calculated information to the main server Vehicle Detection System Using Sensor and Piezo Sensor.
상기 메인 서버는
상기 게이트웨이로부터 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하여 상기 차량의 도로점유율, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이, 상기 축간 길이, 상기 이동중인 차량의 하중을 산출하고 상기 차종을 판별하는 것을 특징으로 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.4. The method of claim 3,
The main server
And a controller for receiving the sensing signal of the geomagnetism detector and the sensing signals of the first and second piezo sensors from the gateway to calculate the road occupancy rate of the vehicle, the speed of the vehicle, the number of axles, the length of the vehicle, And calculating a load of the moving vehicle and determining the vehicle type. The system for detecting a vehicle using the geomagnetism sensor and the piezo sensor.
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