智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統的製作方法

2023-11-06 19:01:27 1

專利名稱：智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及現代交通技術的智能交通(ITS)領域，特別是一種智能塵埃式交 通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，該系統可用作智能道路系統(IRS)、 車路協同系統(CVIS)、城市交通控制指揮系統(如智能交通信號控制機等)、城 市交通信息管理系統(如道路通行信息發布、擁堵誘導系統等)、公路自動電子收 費管理系統、公交優先控制管理系統、高等級公路的監控及防追尾警示系統、路網 信息預警/應急管理系統、停車場管理系統、泊車咪錶裝置、泊車誘導信息管理系 統、車輛蹤跡管理系統、車載定位導航系統以及集上述部分或全部功能的數字公路 和公路運輸信息管理系統，還可構建具有車輛輔助駕駛功能的智熊交通系統等，為 交通動態或靜態管理的智能交通系統的建設、改造和升級提供支撐。另外，也可用 來構建智能塵埃式防盜、安全監控和安全預警系統。
背景技術：
隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，交通運輸發展越來越快，車輛保有量 更是迅速膨脹，大中型城市交通和公路交通擁堵現象越來越嚴重，停車場的泊車問 題也逾顯突出，交通擁堵問題已經成為我國大中城市嚴重社會問題，造成嚴重的資 源浪費，對經濟和社會發展形成巨大的阻礙，交通問題己是政府、民眾關注的焦點 問題之一，使得大量的人力、物力、資金投入到道路改造和道路建設方面，即便如 此，也跟不上交通壓力的高速增長，這種情況非常普遍，特別是經濟越 發達的地區， 交通問題越嚴重；有些地區，由於資金不足和土地拆遷問題，道路改造和道路建設 客觀上也有難度，面對交通壓力的不利局面將會較長時期的存在。另一方面，由於 交通管理這一重要環節比較薄弱，如紅綠燈控制、道路通行誘導、公共運輸的監控 和管理、泊車引導等智能交通系統還比較落後，使得道路資源、停車場資源和公共 交通資源沒有充分利用和挖潛；又由於各種交通事故和突發事件的發生因不能及時 預警、發現和快速處理，造成道路擁堵的現象十分頻繁，讓人倍感痛惜。
交通狀態獲取和控制系統是智能交通系統中最基礎和最重要的物理支撐平臺， 同時，交通狀態獲取和控制系統採集的大量交通流量數據也是支持交通管理其他業 務功能的數據源和信息源。目前，廣泛使用的智能交通系統中由於需要設置大量的 多種類的交通傳感器和路邊設備，系統的布線量大且繁雜，工程設計、施工和安裝都非常困難，工程造價居高不下，且系統運行成本也較大；工程安裝和施工過禾呈中 常會阻斷交通，施工後對道路路面質量的影響也較為嚴重；特別是在智能交通控制 和信息管理系統中起重要基礎支撐作用的交通狀態獲取和控制層面上，由於目前的 技術裝備中大量採用的各種交通狀態傳感器不具有普適應用性和本身存在的技術 瓶頸，其獲取的信息量和實效性有著非常大的局限性，而且現有智能交通系統存在 交通狀態檢測單一、部分參數固定、智能性差等問題，不能很好適應國內交通的管 理與需求，致使交通控制系統的應用效果不明顯；另外，目前已知的智能交通技術 在系統可靠性、日常維護和系統可擴展性等方面存在著很難克服的技術缺陷，其技 術水平據經濟和社會發展的要求還有很大的差距，真正高效的、低成本的智能交通 系統(ITS)還不曾見到。
因此，怎樣充分利用和挖潛資源，低成本地、有效地改善和提高道路和泊車場 地的利用效率，提高交通事件的應急處理能力，構建數位化、信息化、網絡化和智 能化的交通系統，是值得考慮和追求的目標；建立完善的、高效的、低成本的、技 術可行的、更現代化的智能交通系統顯得尤為緊迫和現實；研發全新理念的、功能 強大的、能充分體現最新技術成果、展現更高智能化水平的、使智能交通系統(ITS)
更符合時代要求的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，利用 最新智能塵埃式無線通訊技術把獲取交通狀態的交通傳感器和完成交通控制、i秀 導、信息通訊和管理等功能的路邊交通設備與上層交通信息管理和控制設備之間有 ^L地構建成雙向無線的、自組網的具有交通狀態採集、交通控制、交通信息通^l和 發布等功能的MESH網絡智能交通系統，對於改善交通管理水平，緩解擁堵將起到
極大的推動作用，是新時期賦予我們的時代要求和迫切任務。 在微機電加工技術(使晶片微型化)、自組織的網絡技術、集成的低功耗的通訊技 術和低功耗傳感器集成技術這四種技術的共同作用下，傳感器也在朝著微型化與網 絡化方面發展。美國五角大樓提出了 "智能塵埃"的設計思想，目的是在戰場上拋 撒數千個微小的無線傳感器，用於監控敵人的活動情況，而不讓敵方察覺。通過自 組織一個無線傳感器網絡，"智能塵埃"將對相關原始數據進行過濾，把重要的f言 息發送給中央司令部。"智能塵埃"的特點就是體積小、功耗倀、自組織、無線通 訊，這也是網絡化的微型傳感器的特徵。美國陸軍已計劃開發的多層次集成式傳感 器系統一靈巧傳感器網絡通信(SSNC)，是美國2001財年的一項科學技術目標 (STO)計劃,這是網絡化微型傳感器在軍事領域的一個非常好的應用。"智能塵 埃"是美軍將來網絡化戰場中最重要的傳感器系統工程。該工程涉及微型作業系統 技術、微機電加工技術、自組織路由技術、信道接入控制技術、集成的低功耗通訊技術等最新的多領域內的技術，預計在2010年以前將會投入到戰場使用。而在民 用領域則可廣泛應用於各種需要監控的環境中，目前國內外己有多家著名半導體制 造公司和"智能塵埃"開發商向市場推薦試用多款符合IEEE802.15.4/ZigBee、 TSMP 或IPv6協議和內嵌TinyOS微型作業系統的智能塵埃模塊和SOC系統級智能塵埃 晶片。"智能塵埃"理念可以廣泛地應用於各種環境的監測和控制，尤其是在惡劣 的環境和無人環境下的環境監測，同樣我們可用於交通傳感器和信號控制網絡及其 信息傳輸系統。因此，對於現代化智能交通系統(ITS)來說，開發類似於"智能 塵埃"這種網絡化的微型交通傳感器系統將具有非常廣泛的應用前景。傳感器的體 積越小越好，功能越強大越好，然而這兩者是互相制約的。很明顯，為了實現一定 的功能而縮小體積是硬體設計的最大挑戰。"智能塵埃"的最終目標是將傳感器集 成到與塵埃大小相同的體積上，甚至可以利用傳感器所處環境提供能量。己公開的 《車輛探測裝置》(ZL03245819.3)、《微型地埋式車輛探測器》(ZL200420010891.0)、 《地埋型智能車輛探測器》(ZL200420010999.X)、《地埋式集成車輛探測器》 (ZL200420010905.9)和《地埋式多功能車輛探測器》(ZL200420010916.7)專利 技術及其它交通狀態傳感技術等為實現智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及 其信息傳輸系統提供了現實條件。

發明內容
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案-
一種智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，它由安裝於車 道上、路側或場地及其空間適當位置的智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控 制/中繼節點二者中至少其中之一種且至少一個節點及安裝於路側或適當位置的至 少一臺/套智能塵埃基站或設有智能塵埃基站的上層交通控制/信息處理設備構成， 智能塵埃交通狀態傳感器節點包含至少一種且至少一個用來獲取或釆集車輛是否 存在/駛經、車速、車流/車輛計數、道路佔有率、道路車輛排隊長度、車輛行駛方
向、車型識別、車輛身份識別、應急按鈕信號、物體移動檢測信息或人流/群交通 狀態信息的交通狀態傳感器部件或交通狀態獲取組件、一個智能塵埃組件和一組能 為本節點電路供電的本地供電裝置，智能塵埃控制/中繼節點包含一個智能塵埃組 件和一組能為本節點電路供電的本地供電裝置，基站包含一個網關和一個智能塵埃 組件，每個節點和基站中的智能塵埃組件為符合IEEE 802. 15.4/ZigBee、 TSMP、 IPv6、 Wi—Fi無線寬帶信息傳輸協議或WSN無線感測網絡協議技術規範/標準或其 它相關組織制定的或相應升級的無線傳感器通訊標準、設有內嵌相應系統和相適配 應用處理程序的基於微處理器、信號接口單元和射頻單元的無線傳感器網絡多晶片電路模塊或基於系統級晶片的無線傳感器網絡電路單元，智能塵埃交通狀態傳感器 節點中的交通狀態傳感器部件或交通狀態獲取組件的信號或數據輸出通過數據線
或串行UART接口與智能塵埃組件中處理器/信號接口的相應信號或數據傳輸埠 相連，並經處理器、信號接口單元處理之後，經相應信號線傳至其智能塵埃組〗牛中 的射頻單元，通過射頻單元與智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控,/中繼 節點及基站構成的MESH無線多跳自組網雙向通訊網絡把相應的實時交通狀態j專感 信息傳輸給基站或基站再傳輸給上層交通控制/信息處理設備，智能塵埃控制/中繼 節點中智能塵埃組件的處理器/信號接口的相應信號或數據埠可聯接被控交通設 備/路邊設備的相應設備控制/狀態線或埠，經其處理器/信號接口單元並通過其 射頻單元與智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點及基站構成的
MESH無線多跳自組網雙向通訊網絡把被控交通設備/路邊設備的實時狀態信息傳輸 給基站或基站再傳輸給上層交通控制/信息處理設備，上層交通控制/信息處理設備 或基站同樣可通過智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點及基站 構成的MESH無線多跳自組網雙向通訊網絡給設定的傳感器節點或控制/中繼節點 中的處理器/信號接口單元裡的相應輸出數據線/埠發布控制信號或數據。
如上所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵 在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點中的交通狀態傳感器部件為能傳感設定交通狀 態信息或車輛狀態/識別信息的傳感元件、傳感電路模塊或傳感專用部件，可根據 需要選用至少一個能輸出對應於車輛或交通狀態的模擬傳感信號/電平信號/串《亍 數據信號的基於傳感車輛地磁擾動/映像信號的單/雙/三軸磁場強度/磁通/磁阻4專 感器、基於地埋線圈的能傳感車輛使其電感量發生變化信息的諧振和檢頻電路部科: 或基於微型感應線圈的用於傳感車輛擾動感應電動勢信息的車輛傳感部件，也可為 至少一個超聲波式車輛傳感部件、微波/雷達都卜勒車輛傳感部件、RTMS微波感 應車輛傳感部件、紅外線探測交通狀態傳感部件、紅外線感應交通狀態傳感部4牛、 壓電式車輛傳感部件、光學視頻車輛傳感部件、光學視頻交通狀態傳感部件、渦》11 /金屬探測式車輛傳感部件或音頻/振動式車輛傳感部件，還可為由上述傳感部件中 的至少兩種、每種至少一個構成的複合傳感部件，交通狀態傳感器部件的信號或數 據輸出通過數據線與相匹配的智能塵埃組件中處理器/信號接口的相應信號或數據 埠相連。
如上所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵 在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點中的交通狀態獲取組件由交通狀態傳感器元件 和具有信息預處理能力的信號處理單元構成，它可根據獲取的交通狀態信息的需求不同、所應用的交通信息傳感方式和原理的不同可分別設置或製作成車輛地磁映像 磁場擾動探測/磁阻傳感/地磁擾動角度傳感式車輛檢測組件、地埋線圈電感式車輛 檢測組件、微型線圈感應電動勢式車輛檢測組件、超聲波式車輛檢測組件、微波/
雷達都卜勒車輛檢測組件、RTMS微波感應車輛檢測組件、紅外線探測車輛檢湖'J組 件、紅外線感應交通狀態檢測組件、壓電式車輛檢測組件、光學視頻車輛檢測組f牛、 光學視頻交通^^態獲取/智能識別組件、射頻信息識別組件、渦流/金屬探測式車輛 檢測組件或音頻/振動式車輛傳感組件，它也可根據需要基於其中至少兩種交通信 息傳感方式和原理且其每種至少一個交通狀態傳感器部件，設置或製作成具有設定 功能或高性能的複合交通狀態獲取組件，信號處理單元可為模擬信號處理電路、數 字信號處理電路、智能微處理器、混合信號處理器或其組合/集成的電路/模塊，交 通狀態獲取組件的信號或數據輸出通過數據線與相匹配的智能塵埃組件中處理器/ 信號接口的相應信號或數據埠相連。
如上所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵 在於，智能塵埃組件為等同或類似於符合IEEE 802. 15.4/ZigBee、 TSMP、 IPv6、 Wi—Fi無線寬帶信息傳輸協議或WSN無線感測網絡技術的處理器/無線電通信多芯
片模塊或基於控制器、無線收發器和協議棧實現的無線感測網絡模塊或已經嵌入無 線感測網絡協議的SoC系統級晶片，智能塵埃組件還可選用對有關WSN無線感測網 絡的技術、協議和產品進一步升級、換代、優化或替代的協議/產品，根據需要智 能塵埃組件可採用Crossbow公司的MICAz /MPR2400、 MICA2 /MPR400和或 MICA2D0T /MPR500系列產品或Helicomm公司的IP-Link系列無線網絡通訊模塊中 的適當模塊，也可採用Atmel、 Chipcon、 Dust Networks、 Crossbow Technology、 Digital Sun、 Intel、 Jennie或TI公司推出的符合IEEE 802. 15. 4/ZigBee或TSMP 協議的控制器、無線收發器和協議棧實現方案而開發或集成的智能塵埃組件，還可 採用等同或類似於Jennic、 Dust Networks公司推出的#合IEEE 802. 15. 4/ZigBee
或TSMP網絡協議的SoC系統級晶片，智能塵埃組件還可根據需要可採用其它公司 或栢關組織制定和推出的無線傳感器通訊標準、技術及相應的無線感測網絡電路模 塊/系統級晶片，根據需要智能塵埃組件電路可分別與傳感器節點、控制/中繼節點 或基站的其它電路可設置/集成在同一塊PCB電路板上，也可設置在由相應信號線 相連接的不同的PCB電路板上。
'如上'所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵 在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點中的交通狀態傳感器部件或交通狀態獲取組《牛 輸出的相應交通狀態傳感信號可為對應的模擬電壓/電流信號、電平信號、振蕩頻率信號、檢波信號、串/並行數據或表述交通狀態信號/信息特徵的數據信包，並由. 智能塵埃交通狀態傳感器節點中的智能塵埃組件直接或進行相應的智能處理後無 線傳輸給基站，或基站再傳輸給上層交通控制/信息處理設備，智能塵埃交通狀態 傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點中的智能塵埃組件還把各自節點的工作狀態 信息無線傳輸給基站或再傳輸給上層交通控制/信息處理設備。
如上所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵 在於，上層交通控制/信息處理設備可對接收到的各個智能塵埃交通狀態傳感器節 點和控制/中繼節點的相應的交通狀態傳感信號和數據及智能塵埃交通狀態傳感器 節點的工作狀態信息進行數據處理、數據融合和網絡工作狀態進行分析，形成對應 的控制命令或交通信號/信息，並通過基站把相應的控制命令或交通信號/信息分別 無線傳輸給相應的智能塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵埃控制/中繼節點，智能 塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵埃控制/中繼節點根據接到控制命令或交通信號 /信息完成務自相應的工作。
如上所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵
在於，智能塵埃控制/中繼節點的I/O信號線可接駁包括交通信號燈裝置、交通^f言
號機、聲/光報警器、交通信息誘導屏、電子公交站牌、自動欄杆機/道閘、電子警 察裝置、電子自動收費裝置、交通應急系統/裝置、手動請求按鈕、交通控制和{言
息管理裝置/系統在內的交通路邊設備上的對應I/O信號線，上層交通控制/信息處
理設備可通過基站和智能塵埃控制/中繼節點獲得每個交通路邊設備的工作狀態《言 息，並可分別向交通設備/路邊設備發布相應的控制命令或交通信息，智能塵埃交 通狀態傳感器節點、智能塵埃控制/中繼節點或基站中的智能塵埃組件可與內設智 能塵埃組件的手持移動交通信息通訊設備、交通信號事件管理和應急指揮/遙控器、 車載式公交優先紅綠燈遙控裝置或車載交通信息通訊/導航設備建立能進行互相f言 息通訊或互操作的無線多跳自組網聯接。
如上所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵 在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點中的本地供電裝置 可根據需要分別選擇採用蓄電裝置、發/供電裝置或蓄髮電裝置，每個節點可設置 獨立的本地供電裝置或者採用多個節點設置一組有供電線纜的集中式本地供電裝
置；蓄電裝置可為乾電池組、可充電電池組/蓄電瓶、超級電容和燃料電池中的至 少之一種，發/供電裝置可為太陽能發充電裝置、無線電磁充供電裝置、雷射充供 電裝置、振動/噪聲發充電裝置和充電接口裝置中的至少之一種，蓄髮電裝置包含 適配的蓄電裝置及其相適配的發電裝置和充電/穩壓/電源管理電路，還可根據供電便利條件採用交/直流電纜給相應的一部分或全部智能塵埃節點供電，智能塵埃交 通狀態傳感器節點、智能塵埃控制/中繼節點和智能塵埃基站可分別根據其用途、 安裝方式和特定的自身技術要求及相配合聯接的設備需要設置必要的一體化殼體 或分體設置。
如上所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其申爭徵 在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵埃控制/中繼節點中可根據需要設有
至少一個LED/半導體發光裝置或一組彩色LED/半導體發光裝置，並配以適當的殼 體，構成MESH無線多跳自組網且網絡自愈的智能塵埃式車路交互道釘，智能塵埃 式車路交互道釘上的LED/半導體發光裝置的受控端接駁並受控於其智能塵埃組《牛 的相應1/0控制信號埠，智能塵埃控制/中繼節點在用來擔負控制路邊設備節點 用途時，其處理器/信號接口單元的相應信號控制埠還可與被控路邊設備的信號 控制輸入/輸出埠相接駁，以便完成信號控制網絡功能，智能塵埃交通狀態傳感 器節點或智能塵埃控制/中繼節點中智能塵埃組件可與設有相匹配的智能塵埃組i牛 的車載式交通信息交互裝置/車載無線身份識別卡/車載電子自動繳費卡/車載導航 裝置進行移動通訊聯接，這些內設智能塵埃組件的車載裝置作為移動節點與上述其 他種類的MESH網絡節點一起構成交互式車路交通信息傳輸系統,並且雙向MESH無 線多跳自組網且網絡自愈的智能塵埃式車路交互道釘及交互式車路交通信息傳輸 系統的各節點中內嵌有用於相近或相鄰的MESH無線多跳自組網且網絡自愈的智能 塵埃式車路交互道釘之間進行交通信息接力傳輸、數據挖掘共享和交通誘導/預警 處理的程序軟體。
如上所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵
在於，系統中的智能塵埃交通狀態傳感器節點、智能塵埃控制/中繼節點、智能塵
埃基站、設有智能塵埃基站的上層交通控制/信息處理設備、設有智能塵埃組件的
交通設備/路邊設備、智能塵埃式車路交互道釘或設有相匹配的智能塵埃組件的車
載式交通信息交互裝置之間的智能塵埃無線信息鏈路採用具有雙向多跳自組網、II
路故障自愈、即插即用、雙向數據通訊、節點故障報警、節點自復位/故障自排除
和電源預警/智能省電管理能力的智能塵埃無線通訊協議，上述各節點和設備中的
智能塵埃組件裡內嵌有相應的和匹配的程序軟體，系統中設定的交通設備/路邊設 備可根據其設定的相配合的智能塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵埃控制/中繼節
點的狀態進行聯動控制，根據需要其上層交通控制/信息處理設備上設置有另外的
便於各種區域智能交通系統和智能交通子系統之間聯網或可與採用已知技術的交
通傳感器和信號控制網絡及或交通信息傳輸系統進行接駁且相配合的數據通訊接口裝置。
智能塵埃組件的構成，它集成了微處理器、A/D轉換器、D/A轉換器、比較器、 可編程增益信號放大器、數據存儲器、程序存儲器、EPR0M、串口、無線發射單元、 、溫度傳感器、電源管理器等。為實現系統的微型化，硬體電路採用模塊化設計，由 主機模塊、通訊模塊、電源模塊部分組成，製作成內嵌符合IEEE 802. 15.4/ZigBee、 TSMP、 IPv6、 Wi—Fi無線寬帶信息傳輸協議或WSN無線感測網絡協議技術規範/標 準或其它相關組織制定的或相應升級的無線傳感器通訊標準的相應系統軟體和相 適配應用處理程序的智能塵埃多晶片模塊或智能塵埃系統級晶片，其接線端或管腳 對應於智能塵埃組件內部的硬體資源配置的信號輸入/輸出埠和串行通訊接口
(處理器/信號接口的相應信號或數據埠)及電源輸入，各個廠商為不同應用層 級生產了不同系列的、多品種的、資源配置不同的和不同技術性能的產品，供不同 的用戶選用。需要指出的是本發明中所述各種節點和基站中的智能塵埃組件在MESH
(網格網狀)網絡中的地位是對等的和可雙向無線通訊的。
智能塵埃式交通狀態傳感器節點的構成，它由交通狀態傳感器、智能塵埃組4牛 和本地供電電源裝置構成。交通狀態傳感器可以是為交通狀態傳感器部件或交通狀 態獲取組件。交通狀態傳感器部件可以是能傳感設定交通狀態信息或車輛狀態/i只 別信息的傳感元件、傳感電路模塊或傳感專用部件，可根據需要選用至少一個能輸 出對應於車輛或交通狀態的模擬傳感信號/電平信號/串行數據信號的基於傳感車 輛地磁擾動/映像信號的單/雙/三軸磁場強度/磁通/磁阻傳感器、基於地埋線圈的 能傳感車輛使其電感量發生變化信息的諧振和檢頻電路部件或基於微型感應線圈 的用於傳感車輛擾動感應電動勢信息的車輛傳感部件，也可為至少一個超聲波式車 輛傳感部件、微波/雷達都卜勒車輛傳感部件、RTMS微波感應車輛傳感部件、紅 外線探測交通狀態傳感部件、紅外線感應交通狀態傳感部件、壓電式車輛傳感部《牛、 光學視頻車輛傳感部件、光學視頻交通狀態(人流、車流、交通場景)傳感部j牛、
渦流/金屬探測式車輛傳感部件、音頻/振動式車輛傳感部件或道路環境狀況信息J專 感部件，還可為由上述傳感部件中的至少兩種、每種至少一個構成的複合傳感部《牛， 交通狀態傳感器部件的信號或數據輸出通過數據線與相匹配的智能塵埃組件中處 理器/信號接口的相應信號輸入/輸出埠和串行通訊接口相連；交通狀態獲取組件 由交通狀態傳感器元件和具有信息預處理能力的信號處理單元構成，它可根據獲取 的交通狀態信息的需求不同、所應用的交通信息傳感方式和原理的不同可分別設置 或製作成車輛地磁映像磁場擾動探測/磁阻傳感/地磁擾動角度傳感式車輛檢測組 件、地埋線圈電感式車輛檢測組件、微型線圈感應電動勢式車輛檢測組件、超聲波式車輛檢測組件、微波/雷達都卜勒車輛檢測組件、RTMS微波感應車輛檢測組《牛、 紅外線探測車輛檢測組件、紅外線感應交通狀態檢測組件、壓電式車輛檢測組子牛、 光學視頻(虛擬線圈式)車輛檢測組件、光學視頻交通狀態(人流、車流、交通場 景、車牌號碼)獲取組件/智能識別組件、射頻信息識別組件、接近開關/渦流/金 屬探測原理式車輛檢測組件(低頻交變磁場發射和接收一體式或分體式結構均可選 用)或音頻/振動式車輛傳感組件，它也可根據需要基於其中至少兩種交通信息4專 感方式和原理且其每種至少一個交通狀態傳感器部件，設置或製作成具有設定^J能 或高性能的複合交通狀態獲取組件，信號處理單元可為模擬信號處理電路、數字信 號處理電路、智能微處理器、混合信號處理器或其組合/集成的電路/模塊，交通狀 態獲取組件的信號或數據輸出通過數據線與相匹配的智能塵埃組件中處理器/信號 接口的相應信號或數據埠相連；本地供電電源裝置分別接駁交通狀態傳感器和智 能塵埃組件的電源輸入端，以提供工作電源。
智能塵埃控制/中繼節點由一個智能塵埃組件和一組能為本節點電路供電的本 地供電裝置。該本地供電裝置也可以是共用於受(被)控路邊設備上供電電源，在 智能塵埃控制/中繼節點只作為智能塵埃無線通訊網絡中的獨立中繼節點使用時， 配置單獨供電電源；另一方面，在智能塵埃控制/中繼節點還用來擔負控制和獲取 路邊交通設備的工作狀態時，其智能塵埃組件的處理器/信號接口的相應信號或數 據埠可聯接被(受)控交通設備/路邊設備的相應設備控制/狀態線或埠相連。
智能塵埃式車路交互道釘，是本發明系統中的另外一種類似太陽能道釘式的 MESH網絡節點，智能塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵埃控制/中繼節點中可根據 需要設有至少一個LED/半導體發光裝置或一組彩色LED/半導體發光裝置，並配以 適當的殼體，構成MESH無線多跳自組網的智能塵埃式車路交互道釘，智能塵埃式 車路交互道釘上的LED/半導體發光裝置的受控端接駁並受控於其智能塵埃組件的 相應I/0控制信號埠，節點中的電路共用其中的本地供電電源。該道釘可根據需 要製作成道路側裝式、路面嵌(貼)裝式或地埋式，路面貼裝式或地埋式分為單車 道型和雙車道型，該道釘內嵌有可通訊識別的地址碼、標識碼或路段路情信息，該
道釘有兩種， 一種設有交通狀態傳感器，另一種不設置交通狀態傳感器。
車載智能塵埃式交通信息交互裝置、車載無線身份(車輛/貨物)識別卡、車 載電子自動繳費卡或車載導航裝置，是一種內設智能塵埃組件的可快速移動(經測 試速度可大於160公裡/小時)與智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息 傳輸系統進行MESH無線通訊接駁的車載節點，它們與已知現有同類產品的區別在 於採用智能塵埃組件代替了原來採用的RFID射頻晶片或其他通訊電路/模塊，以提高系統可靠性、降低系統建設成本或使用成本。
本地供電裝置，上述各種節點中的本地供電裝置可根據需要分別選擇採用蓄電 裝置、發/供電裝置或蓄髮電裝置，每個節點可設置獨立的本地供電裝置或者採用 多個節點設置一組有供電線纜的集中式本地供電裝置，蓄電裝置可為乾電池組、可 充電電池組/蓄電瓶、超級電容和燃料電池中的至少之一種，發/供電裝置可為太陽 能發充電裝置、無線電磁充供電裝置、雷射充供電裝置、振動/噪聲發充電裝置和 充電接口裝置中的'至少之一種，蓄髮電裝置包含適配的蓄電裝置及其相適配的發電 裝置和充電/穩壓/電源管理電路，還可根據系統現場的供電環境、性價比及供電便 利條件採用交/直流電纜給相應的一部分或全部智能塵埃節點供電，可構成既有獨 立供電、部分集中供電，也有部分節點釆用電纜(如市電)供電形式的因地制宜的 本地供電裝置。
基站，也是本發明系統節點之一種，包含一個網關和一個智能塵埃組件，基站 也可以通過其數據輸入/輸出埠與路邊設備的相配合的數據輸入/輸出埠直接 相接駁；基站可設獨立適配的供電電源，也可與路邊設備、上層設備共用電源；系 統可設置多個基站或含有基站的路邊設備。
本發明中所述的上層交通控制/信息處理設備、上層設備或路邊交通設備指的 是計算機、交通系統組網裝置、交通信號燈裝置、交通信號機、圖像拍照/電子警 察裝置、聲/光報警器、報警按鈕、交通信息誘導屏、電子公交站牌、自動道閘、 自動收費裝置、交通事件應急處理系統或者是交通控制及信息管理裝置/系統等， 也可以是防盜、安全監控和安全預警設備。
智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統的結構及工作原理-可有選擇地配置傳感器節點、中繼節點、控制節點、道釘節點、車載或移動節點、 基站等系統節點，配置那種或幾種節點、數量多少，根據實際需要進行配置和布設。 按系統需求的節點種類和數量部署好了以後，智能塵埃式交通傳感器和信號控制網 絡及其信息傳輸系統就建立了，所有的系統節點就自動組成了一個網絡，依據所採 用的通訊協議、標準或規範，如IEEE802. 15.4/ZigBee、 TSMP、 IPv6和Wi—Fi無 線寬帶等信息傳輸協議，這些節點之間能夠互相通訊，同時也能夠與基站進行通i刊。 基站是一個中轉站，它將每個節點獲取的交通狀態數據發送到計算機終端或上層設 備上，同時將計算機終端或上層設備的命令通過智能塵埃組件發送到相關節點。節 點的網絡結構可分成兩種平面結構和分級結構。採用哪種結構，可根據節點規禾莫 的大小及系統本身具體的需要進行選取與設計，當網絡的規模較小時，可以採用簡 單的平面式結構；而當網絡的規模較大時，就必須使用分級結構。本發明可用作各種智能道路系統(IRS)和車路協同系統(CVIS)的道路狀態 獲取、智能交通信號控制、交通信息通訊和管理的基礎平臺，下文中只針對城市交 通信號控制、城市交通信息發布和交通誘導、公路自動電子收費管理、公交優先、 高等級公路的監控及防追尾警示、路網信息預警/應急管理、停車場管理、泊車咪 表裝置、泊車誘導信息管理、車載定位導航和車輛輔助駕駛等智能交通系統(ITS) 功能的實現機理和系統構成進行闡述，以拋磚引玉方式舉例說明之。
另外，本發明可構建智能塵埃式防盜、安全監控和安全預警系統，由於上述所 涉及的交通傳感器組件或部件不但能對車輛或交通場景進行狀態檢測和獲取，也同 樣可用於對物體、人、動物以及需要監控的空間或場地進行狀態檢測和獲取，從廣 義上來說，物體、人或動物的移動與交通參與者的活動相類似，在大多數設置防盜、 安全監控和安全預警系統的場合裡，只不過被監控和檢測的對象比交通場合裡更 少、更有針對性、功能更單一、更容易實現，或者稱謂不同，當物體(包括金屬或 鐵磁物資構成的財物/物體，其中車輛是典型的鐵磁物體)、人或動物移動、移走、 搬動或場景發生變化時，相應配置的傳感組件或部件也可會發出相應的報警信號或 信息，可同樣通過上述的MESH網絡傳輸到上層設備，達到防盜、安全監控和安, 全預警的目的，只不過是節點和設備布設的地點、位置和場合有所不同，或者是系 統中的應用程式或軟體不同，或者是節點或設備的配置不同而已。


圖1為本發明實施例1智能塵埃式公路交通狀態獲取和路網信息系統的組成 原理框圖。
圖2為本發明實施例2智能塵埃式公路交通監控、交通誘導及防追尾警示系
統的組成原理框圖。 圖3為本發明實施例3智能塵埃式車路交互、交通信息管理及電子收費系統
的組成原理框圖。
圖4為本發明實施例4智能塵埃式城市交通綜合監控、公交優先及交通誘導
系統的組成原理框圖。 圖5為本發明實施例5智能塵埃式停車場監控和泊車管理系統的組成原理框
圖。
圖6為本發明實施例6智能塵埃式停車場集中咪錶系統的組成原理框圖。
具體實施方式
實施例l
如圖1為本發明實施為智能塵埃式公路交通狀態獲取和路網信息系統的組成原理框圖，它由若干個布設在道路(6)車道上的智能塵埃式車輛傳感器節點(1)、 布設在路側的智能塵埃式中繼節點(2)、布設在路側適當位置的基站(3)、與基站
(3) 相聯接的上層交通路網信息管理設備(4)及其通訊線纜(5)構成，各個節 點和基站之間構成符合IEEE 802. 15. 4/ZigBee規範的智能塵埃式公路交通狀態獲 取MESH無線網絡信息系統，每個智能塵埃式地磁車輛傳感器節點(1)檢測到或 傳感到的交通狀態信息由該無線網絡信息系統傳輸到上層交通路網信息管理設備
(4) ，並經其處理後再通過線纜(5)傳輸到其它路網信息管理設備上使用(虛線 表示智能塵埃無線通訊鏈路，下同)。
智能塵埃式車輛傳感節點(1)由《車輛探測裝置》(ZL03245819.3)、《微型地 埋式車輛探測器》(ZL200420010891.0)、《地埋型智能車輛探測器》
(ZL200420010999.X)、《地埋式集成車輛探測器》(ZL200420010905.9)或《地埋 式多功能車輛探測器》(ZL200420010916.7)專利中的所述的車輛探測裝置內核、 與所用車輛探測裝置內核其相適配的智能塵埃組件、本地供電電池組/太陽能發蓄 電電池組及其適配的一體化地埋式或路面嵌設式外殼構成，車輛探測裝置內核的f言 號輸入/輸出端或接口接駁到智能塵埃組件相應的信號輸入/輸出端或接口，本地供 電電池組/太陽能發蓄電電池組為智能塵埃式車輛傳感節點(1)中的電路供電。
當車輛覆蓋地駛經、停靠在智能塵埃式車輛傳感節點(1)處或其旁側時，智 能塵埃式車輛傳感節點(1)會獲取此節點處或它附近駛經和存在車輛的信號，並 通過MESH無線網絡實時地傳送到基站(3)，基站(3)再送到上層交通路網信息 管理設備(4)，信息管理設備(4)通過對各個智能塵埃式車輛傳感節點(1)獲取 的車輛存在狀態信息進行處理，可得到車速、車流量/車輛計數、車輛排隊長度、 道路佔有率、車型分析和統計、車輛行駛方向/車輛逆行違章識別、堵車路段位置、 堵車路段長度、交通擁堵事件或交通事故分析等交通狀態信息數據，這些交通狀態 信息數據通過上層網絡通訊線纜(5)傳送到需要的交通數據/信息管理設備，供智 能交通系統使用。
實施例2
如圖2為本發明實施為智能塵埃式公路交通監控、交通誘導及防追尾警示系統 的組成原理框圖，它由若干個布設在道路(6)車道上的智能塵埃式車路交互道釘 節點、(U)、布設在路側的智能塵埃式中繼/控制節點(2、 8)、交通信息誘導屏裝 置(7)
、交通信號燈裝置(9)、布設在路側適當位置的基站(3)、與基站(3)相聯接的 上層交通路網信息管理設備(4)及其通訊線纜(5)構成，各個節點和基站之間構成符合IEEE 802. 15. 4/ZigBee規範的智能塵埃式公路交通狀態獲取無線網絡信息 系統，智能塵埃式車路交互道釘節點(11)以間隔15—35米的距離依次嵌設於或 貼裝於車道(6)的中心線，其上的紅黃綠LED發光管發出的光線露出路面，本地 供電裝置採用太陽能發蓄電池組，每個智能塵埃式車路交互道釘節點(11)檢觀IJ到 或傳感到的交通狀態信息由該無線網絡信息系統傳輸到上層交通路網信息管理^^ 備(4)，並經其處理後再通過線纜(5)傳輸到其它路網信息管理設備上使用；上 層交通路網信息管理設備(4)可把交通誘導信息和控制命令/信號通過無線網絡信 息系統傳送到對應的車路交互道釘節點(11)和中繼/控制節點(2、 8)，車路交互 道釘節點(11)中的指示燈單元的對應LED發出相應的燈光，中繼/控制節點(2) 把交通誘導信息送給交通信息誘導屏裝置(7)顯示，中繼/控制節點(8)把交通 指揮命令/信號送到交通信號燈裝置(9)控制交通信號燈工作；另一方面，相令P或 相近的智能塵埃式車路交互道釘節點(11)之間可雙向通信，並可根據自身所處的 交通狀態和接受到的交通信息，對自身節點中設置的和其它的道釘節點中設置的指 示燈單元中對應紅黃綠LED發出相應的燈光智能控制。
該實施例除可按實施例1的工作機理工作和完成相同功能之外，上層交通路網 信息管理設備(4)還可通過對交通狀態信息的分析和處理，完成對交通狀態的監 控和交通誘導，同時還能完成公路防追尾警示功能，上層交通設備還可根據路況、 環境氣象條件信息(可接駁氣象傳感器或從上層系統傳輸得到)對它們進行工作豐莫 式的設定，也可對各節點進行工況診斷和相應的操作。也就是說，信息管理設備(4) 通過對各個智能塵埃式車輛傳感節點(1)獲取的車輛存在狀態信息進行處理，在 得到車速、車流量/車輛計數、車輛排隊長度、道路佔有率、車型分析和統計、車 輛行駛方向/車輛逆行違章識別、設定路段的車流量數據、堵車路段位置、堵車路 段長度、設定路段的路況分時/實時監控信息、系統故障診斷/故障報警、MESH網 絡自愈、自動化信息管理和事件應急處理等等交通狀態信息數據之外，還可給出交 通誘導信息，通過MESH網絡傳輸給交通信息圖/文誘導屏(7)，也可給出交通信號 控制命令，通過MESH網絡傳輸給交通信號燈裝置(9)，對交通信號燈裝置(9)進 行智能控制；同時，信息管理設備(4)得到的上述交通狀態信息數據、誘導信息 和控制命令通過上層網絡通訊線纜(5)傳送到需要的交通數據/信息管理設備，供 智能交通系統使用。
公路防追尾警示功能的工作機理是由於各個智能塵埃式車路交互道釘節點構 成MESH網路，它們可互相識別、接受/發送信息、信息處理和對設定道釘中的LED 發光管進行控制，因此，當車輛前方無車輛或車輛相距較遠，車輛前方100米以內的智能塵埃式車路交互道釘中的LED黃燈智能閃爍警示；當路況適合車輛高速禾亍 駛，則車輛前方100米以內的智能塵埃式車路交互道釘中的LED綠燈閃爍提示；當 車輛超高速行駛，則車輛前方100米以內的智能塵埃式車路交互道釘中的LED紅、 黃燈交替閃爍警示(還可向上層路邊設備發送報警信息或在設定路段抓拍或攝錄違 章場景做備案處理，系統還可設有逆行、超載、違章停車和堵車智能監控/報警功 能)；車輛(包括停靠或正在行駛的車輛)後方的智能塵埃式車路交互道釘與該車 輛之間的距離在0 — 50米時，此路段上的智能塵埃式車路交互道釘中的LED紅燈 閃爍；車輛後方的智能塵埃式車路交互道釘與車輛之間的距離在65 — 100米時， ^:路段上的智能塵埃式車路交互道釘中的LED黃燈閃爍警示；車輛後方的智能塵埃 式車路交互道釘與車輛之間的距離在115 — 200米時，此路段上的智能塵埃式車 路交互道釘中的LED綠燈閃爍提示；車輛後方的智能塵埃式車路交互道釘中的LED. 與車輛之間的距離在200米以外時，此路段上的智能塵埃式車路交互道釘中的LED 不亮；當車輛逆行行駛，則車輛前方100米以內的智能塵埃式車路交互道釘中的紅 燈長亮警示。可以看出，智能塵埃式車路交互道釘達到了"車輛——智能塵埃式車 路交互道釘——LED燈語——車輛駕駛者——車輛"的車路交互目的，從而使該系 統可有效警示車輛駕駛者避免追尾事故的發生及車輛違章(如逆行)事件的發生。 實施例3
如圖3為本發明實施為智能塵埃式車路交互、交通信息管理及電子收費系統的 組成原理框圖，它由若干個布設在公路車道(6)上的智能塵埃式車路信息交互道 釘節點(27)、布設在路邊適當位置的智能塵埃式中繼/控制節點(2)、布設在路側 適當位置的基站(3)、與基站(3)相聯接的上層交通路網信息管理設備(4)、夕卜 網通訊及供電線纜(35)、接駁在通訊線纜(35)上的路邊設備(33)，並與路邊設 備(33)相適配的交通信息誘導屏裝置(9)、設有智能塵埃式中繼/控制節點的交 通控制器(30)、設有智能塵埃式中繼/控制節點道路匝道設備(31)、欄杆機防軋 車智能塵埃式車輛傳感器節點(1)以及設在車輛(29)上的電子移動標籤/車載智 能塵埃式交通信息交互裝置(28)構成。
該實施例除了可完成實施例1和實施例2的工作機理工作和完成相同功能之 外，與實施例l和實施例2最大的不同之處在於，道路上行駛的車輛設有電子移動 標籤/車載智能塵埃式交通信息交互裝置(28)，這樣該實施例所示系統可用來完成 車輛定位、不停車收費、行駛路段路標信息的通訊和識別、車輛行駛路線跟蹤和記 錄、路線規劃和車輛輔助駕駛等功能。其工作機理是，電子移動標籤/車載智能塵 埃式交通信息交互裝置(28)可實時接收通過MESH信息網絡發布的路況信息和戶萬駛經的節點通訊的個性化信息，電子移動標籤/車載智能塵埃式交通信息交互裝
置'(28)也可把自身的標籤碼和信息數據通過所駛經的公路上布設的MESH，點傳 輸到上層交通路網信息管理設備(4)和路邊設備(33)，從而^f完成車輛定位、不 停車收費、行駛路段路標信息的通訊和識別、車輛行駛路線跟蹤和記錄和路線，見劃 等功能，還可在交通信息交互裝置(28)的圖文屏上顯示相應誘導信息，便於駕駛 人員及時調整出行時間和路線；對於不停車電子收費來說，當車輛進入收費路段曰寸， 車輛上的電子移動標籤/車載智能塵埃式交通信息交互裝置(28)馬上與此路段開 始處的節點(27或2)建立了通訊，相互間及時通訊標識碼、路段信息和相關收費 <言息，並通過MESH網絡傳輸到上層交通路網信息管理設備(4)，再送到公路管 理中心的收費管理系統記錄並對車輛的行蹤進行監控和管理，當車輛駛出收費路 段、駛經收費站(處)時，收費管理系統自動收取車輛標識碼名下的款項，如果車 輛上沒有安裝電子移動標籤/車載智能塵埃式交通信息交互裝置(28)或款項不足， 節點(27)或收費管理系統會輸出相應警示信息，並控制相關匝道設備(31)攔截 和違章取證設備工作，通知系統或管理中心作應急處理。另一方面當車輛前方50 米以內有車輛存在時，交通信息交互裝置(28)的輸出聲、光、圖文警示,當車輛 前方相距較近的車輛發生緊急剎車時，交通信息交互裝置(28)的輸出緊急報警或 ^出主動剎車控制信號，強制本車輛減速或提前處理駕駛操作，完成車輛輔助駕駛 ^b能，為駕駛者減輕駕駛負擔和操作失誤，減少事故(追尾事故)的發生。 實施例4
如圖4為本發明實施為智能塵埃式城市交通綜合監控、公交優先及交通誘導系 統的組成原理框圖，它由若干個布設在車道上的智能塵埃式車輛傳感器節點(1)、 布設在路側的分設於不同路邊交通設備(7、 9、 13、 14、 18)上的智能塵埃式中繼/ 控制節點(2)、交通信號燈裝置(9)、車牌識別裝置/視頻車輛檢測裝置/電子警察 圖像拍照裝置(13)、內嵌無線塵埃通訊單元的手動報警/應急按鈕(18)、公交電 子站牌(14)、布設在路側適當位置的基站(3)、與基站(3)相聯接的上層交通路 網信息管理設備(4)、通訊線纜(5)、接駁在通訊線纜(5)上並與其相配備的交 通信息誘導屏裝置(7)以及設在公交車輛(38)上的電子移動標籤/車載智能塵埃 式交通信息交互裝置(39)構成， '
該實施例除了可完成實施例1和實施例2的工作機理工作和完成相同功能之 外，與實施例l和實施例2最大的不同之處在於，該實施例專為城市交通而配置和 設計的，增加了集圖像傳感、嵌入式視頻處理和識別模塊、太陽能電源及無線塵埃 數據通訊功能於一體化的車牌識別裝置、視頻車輛檢測裝置或電子警察圖像拍照裝置(13)、手動報警/應急按鈕(18)、公交電子站牌(14)以及設在公交車輛(38) 上的電子移動標籤/車載智能塵埃式交通信息交互裝置(39)，使得該實施例還可用 來實現城市交通交通路口的交通信號燈裝置(9)的智能交通指揮和管理，對車輛 違章(逆行、闖紅燈)進行抓拍，實現公交優先、城市交通應急控制和f理等功旨巨。 對於電子警察而言，布設在交通路口停車線處或其它適當位置的智能塵埃式車 輛傳感器節點(1)的車輛傳感信號可系統共享，當然可用來控制數位相機啟動工 作，在設定的車道禁行狀態下，對應的傳感器節點(1)由有車狀態變化為無車狀 態時，說明用車輛闖紅燈，此時控制電子警察/圖像拍照裝置(13)啟動，對違章 車輛進行拍照。
對於手動報警/應急來說，當有緊急情況需要改變交通信號燈狀態時，按動手 動報警/應急按鈕(18)產生應急信號，通過MESH網絡直接控制被請求交通信號 燈裝置(9)改變工作狀態，或者通過MESH網絡把應急信號傳到上層交通路網i言 息管理設備(4)，上層交通路網信息管理設備(4)根據其設定的請求，向控制節 點發布對應的交通信號燈狀態控制信號，實現手動報警/應急處理。
對於公交優先而言，設置在公交車輛(38)上的電子移動標籤/車載智能塵埃 式交通信息交互裝置(39)作為移動MESH節點可與^途布設的傳感器節點和中繼/ 控制節點進行通訊、交流車路信息，電子移動標籤/i載智能塵埃式交通信息交互 裝置(39)把自身的個性化信息(標籤嗎、公交車乘客擁擠度等)實時傳遞給路途 中最近的傳感器節點或中繼/控制節點，傳感器節點和中繼/控制節點再把這些信息 連同其地址信息一起，通過MESH網絡傳送到對應的公交電子站牌(14)、公交管 理中心系統和，對應的公交電子站牌(14)上可顯示即將駛來的(一輛或多輛)公 交車的位置、離站牌的距離，預計到達時間、擁擠度、末班車是否已經發出等信息， 公交管理中心系統可根據正在運行的公交車的具體位置、各公交車輛間隔時間、公 交車輛的擁擠度、公交車自身的車況、道路交通狀況等信息，對公交運營車輛進《亍 調度和配置運輸能力，並通過MESH網絡向對應的車輛駕駛者下達車速提醒信息， 促進車輛正點、車輛間隔均衡；另一方面，當公交車輛駛近交通路口時，上層交通 路網信息管理設備(4)及時調整交通信號燈系統的控制，放行對應車道實現公交 優先的目標。
對於智能交通信號燈來說，設置在車道上的智能塵埃式車輛傳感器節點(1) 可以實時把車輛停在或駛經其上的有車/無車信息通過MESH網絡傳輸到上層交通 路網信息管理設備(4)，這樣信息管理設備(4)很容易得到每個車道上在禁行時 段的排隊長度，並依此來優化和分配各車道的紅綠燈的分時時長，同時把該路口的交通狀態信息傳輸到更上一級智能交通管理系統，以相互協調各路口^I綠燈裝置的 工作狀態，實現智能交通信號燈，達到及時調整和疏導交通和實現區域綠波帶通行 效果的目的，減少車輛逐漸積累性擁堵，提高道路效率的目的；同時智能交通管理 系統還可進一步挖掘每個車道上的各個智能塵埃式車輛傳感器節點(1)狀態《言息 及它們之間的交通信息聯繫，得到更為豐富的交通數據信息，如車流量、車速、佔 到率、交通事件發生的時間和地點等等，為交通控制、調度、應急處理、規劃設i十、 資源配置方案等提供數據和信息支撐。 實施例5
如圖5為本發明實施為智能塵埃式停車場監控和泊車管理系統的組成原理框 圖，它由若干個布設在停車位上的智能塵埃式車輛傳感器節點(1)、布設在停車i湯 適當位置的智能塵埃式中繼節點(2)、布設在停車場出/入口或管理間適當位置的 基站(3)、與基站(3)相聯接的停車場管理設備/計算機(20)、與停車場管理設 備/計算機(20)相聯接的泊車引導信息圖/文顯示屏(9)和車輛牌照圖像識別裝 置(21)構成，
停車場管理設備/計算機(20)通過各個智能塵埃式車輛傳感器節點(1)可實 時獲取對應停車位(22)上的車輛誇在/不存在信號，給出每個停車位(22)的'ft/ 閒(是否有車)的泊車信息信息，並實時傳送到泊車引導信息圖/文顯示屏(9)上 顯示出來，同時通過外網通訊線纜(5)向城巿管理區域網傳輸；當車輛進入停車 或駛出停車場(23)時，車輛牌照圖像識別裝置(21)記錄其車輛停車信息送到停 車場管理設備/計算機(20)，停車場管理設備/計算機(20)及時得到停車時長，應 收費總額，並完成收費、控制和信息管理等工作。該系統可有效地提高大中城市停 車場的運行效率及解決泊車難的問題。
實施例6
如屈6為本發明實施為智能塵埃式停車場集中咪錶系統的組成原理框圖，它由 若干個布設在停車位上的智能塵埃式車輛傳感器節點(1)、布設在停車場適當位置 的咪錶(25)、與咪錶(25)相配接的基M (3)以及智能塵埃式手持咪錶管理器(24) 構成，咪錶(25)根據每個停車位(22)上的智能塵埃式車輛傳感器節點(1)探 測到的車輛存在/不存在信號，即每個停車位的忙/閒信息，從而得出車輛停車時長， 應收費總額，在停車超過一定時長或不刷卡交費時，咪錶(25)設置的報警器自動 聲/光報警，同時智能塵埃式手持咪錶管理器(24)也可達到咪錶(25)的功能， 也能對咪錶(25)進行遙控操作。另一方面，管理員或駕乘者可在手轉咪錶管理器 (24)或咪錶(25)上對車位進行標識/密碼設置，當有非正常車輛移動或離開時可自動聲/光報警，並且咪錶(25)上設置的電子眼(26)自動進行圖像記錄，達 到防盜、防不交費的目的。
需要指出的是，上述所有實施例的共同點是均依託本發明的智能塵埃式交通傳 感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，只不過是系統的節點配置、路邊設備酉己置 及賦予它們的用途和功能不同，節點數量不同、系統規模大小不同，各種節點、基 站和設備中內嵌的應用程式和設置的系統程序不同而已，這些均可在實施時根據實 際需求進行調整和配置，並且還可根據實際需要和現有交通系統的現狀，本發明還 可與傳統交通系統進行混合配置，是智能交通系統更趨合理。同時，上層設備中還 可接駁其它的或現有技術的交通傳感器網絡、交通控制、交通信息通訊裝置或系統， 構成各具特色的、不同技術架構的、系統規模可大可小的、交通信息共享兼或可互 操作的智能交通系統(ITS)。關於防盜、安全監控和安全預警系統的實施例不再贅 述，參照智能交通系統實施即可。
權利要求
1、一種智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，它由安裝於車道上、路側或場地及其空間適當位置的智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點二者中至少其中之一種且至少一個節點及安裝於路側或適當位置的至少一臺/套智能塵埃基站或設有智能塵埃基站的上層交通控制/信息處理設備構成，智能塵埃交通狀態傳感器節點包含至少一種且至少一個用來獲取或採集車輛是否存在/駛經、車速、車流/車輛計數、道路佔有率、道路車輛排隊長度、車輛行駛方向、車型識別、車輛身份識別、應急按鈕信號、物體移動檢測信息或人流/群交通狀態信息的交通狀態傳感器部件或交通狀態獲取組件、一個智能塵埃組件和一組能為本節點電路供電的本地供電裝置，智能塵埃控制/中繼節點包含一個智能塵埃組件和一組能為本節點電路供電的本地供電裝置，基站包含一個網關和一個智能塵埃組件，每個節點和基站中的智能塵埃組件為符合IEEE802.15.4/ZigBee、TSMP、IPv6、Wi—Fi無線寬帶信息傳輸協議或WSN無線感測網絡協議技術規範/標準或其它相關組織制定的或相應升級的無線傳感器通訊標準、設有內嵌相應系統和相適配應用處理程序的基於微處理器、信號接口單元和射頻單元的無線傳感器網絡多晶片電路模塊或基於系統級晶片的無線傳感器網絡電路單元，智能塵埃交通狀態傳感器節點中的交通狀態傳感器部件或交通狀態獲取組件的信號或數據輸出通過數據線或串行UART接口與智能塵埃組件中處理器/信號接口的相應信號或數據傳輸埠相連，並經處理器、信號接口單元處理之後，經相應信號線傳至其智能塵埃組件中的射頻單元，通過射頻單元與智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點及基站構成的MESH無線多跳自組網雙向通訊網絡把相應的實時交通狀態傳感信息傳輸給基站或基站再傳輸給上層交通控制/信息處理設備，智能塵埃控制/中繼節點中智能塵埃組件的處理器/信號接口的相應信號或數據埠可聯接被控交通設備/路邊設備的相應設備控制/狀態線或埠，經其處理器/信號接口單元並通過其射頻單元與智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點及基站構成的MESH無線多跳自組網雙向通訊網絡把被控交通設備/路邊設備的實時狀態信息傳輸給基站或基站再傳輸給上層交通控制/信息處理設備，上層交通控制/信息處理設備或基站同樣可通過智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點及基站構成的MESH無線多跳自組網雙向通訊網絡給設定的傳感器節點或控制/中繼節點中的處理器/信號接口單元裡的相應輸出數據線/埠發布控制信號或數據。
2、 如權利要求1所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸 系統，其特徵在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點中的交通狀態傳感器部件為能 傳感設定交通狀態信息或車輛狀態/識別信息的傳感元件、傳感電路模塊或4專感 專用部件，可根據需要選用至少一個能輸出對應於車輛或交通狀態的模擬傳感信 號/電平信號/串行數據信號的基於傳感車輛地磁擾動/映像信號的單/雙/三車由磁 場強度/磁通/磁阻傳感器、基於地埋線圈的能傳感車輛使其電感量發生變化f言息 的諧振和檢頻電路部件或基於微型感應線圈的用於傳感車輛擾動感應電動勢信 息的車輛傳感部件，也可為至少一個超聲波式車輛傳感部件、微波/雷達都卜勒 車輛傳感部件、RTMS微波感應車輛傳感部件、紅外線探測交通狀態傳感部《牛、 紅外線感應交通狀態傳感部件、壓電式車輛傳感部件、光學視頻車輛傳感部f牛、 光學視頻交通狀態傳感部件、接近開關/渦流/金屬探測原理式車輛傳感部件或音 頻/振動式車輛傳感部件，還可為由上述傳感部件中的至少兩種、每種至少一個 構成的複合傳感部件，交通狀態傳感器部件的信號或數據輸出通過數據線與+目匹 配的智能塵埃組件中處理器/信號接口的相應信號或數據埠相連。
3、 如權利要求1所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息4專輸 系統，其特徵在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點中的交通狀態獲取組件由交通 狀態傳感器元件和具有信息預處理能力的信號處理單元構成，它可根據獲取的交 通狀態信息的需求不同、所應用的交通信息傳感方式和原理的不同可分別設置或 製作成車輛地磁映像磁場擾動探測/磁阻傳感/地磁擾動角度傳感式車輛檢測組 件、地埋線圈電感式車輛檢測組件、微型線圈感應電動勢式車輛檢測組件、超聲 波式車輛檢測組件、微波/雷達都卜勒車輛檢測組件、RTMS微波感應車輛檢^!ij組 件、紅外線探測車輛檢測組件、紅外線感應交通狀態檢測組件、壓電式車輛檢測 組件、光學視頻車輛檢測組件、光學視頻交通狀態獲取/智能識別組件、射頻信 息識別組件、接近開關/渦流/金屬揮測原理式車輛檢測組件或音頻/振動式車輛 傳感組件，它也可根據需要基於其中至少兩種交通信息傳感方式和原理且其每種 至少一個交通狀態傳感器部件，設置或製作成具有設定功能或高性能的複合交通 狀態獲取組件，信號處理單元可為模擬信號處理電路、數位訊號處理電路、智能 微處理器、混合信號處理器或其組合/集成的電路/模塊，交通狀態獲取組件的信 號或數據輸出通過數據線與相匹配的智能塵埃組件中處理器/信號接口的相應信 號或數據埠相連。
4、 如權利要求l、 2或3所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其 信息傳輸系統，其特徵在於，智能塵埃組件為等同或類似於符合IEEE/ZigBee、 TSMP、 IPv6、 Wi—Fi無線寬帶信息傳輸協議或WSN無線感測 網絡技術的處理器/無線電通信多晶片模塊或基於控制器、無線收發器和協^t棧 實現的無線感測網絡模塊或已經嵌入無線感測網絡協議的SoC系統級晶片，智能 塵埃組件還可選用對有關WSN無線感測網絡的技術、協議和產品進一步升級、換 代、優化或替代的協議/產品，根據需要智能塵埃組件可採用Crossbow公司的 MICAz /MPR2400、 MICA2 /MPR400和或MICA2D0T /MPR500系列產品或Helicoram 公司的IP-Link系列無線網絡通訊模塊中的適當模塊，也可採用Atmel、Chipcon、 Dust Networks、 Crossbow Technology^ Digital Sun、 Intel、 Jennie或TI公 司推出的符合IEEE 802. 15. 4/ZigBee或TSMP協議的控制器、無線收發器和協議 棧實現方案而開發或集成的智能塵埃組件，還可採用等同或類似於Jennic、 Dust Networks公司推出的符合IEEE 802. 15. 4/ZigBee或TSMP網絡協議的SoC系統級 晶片，智能塵埃組件還可根據需要可採用其它公司或相關組織制定和推出的無線 傳感器通訊標準、技術及相應的無線感測網絡電路模塊/系統級晶片，根據需要 智能塵埃組件龜路可分別與傳感器節點、控制/中繼節點或基站的其它電路可設 置/集成在同一塊PCB電路板上，也可設置在由相應信號線相連接的不同的PCB 電路板上。
5、 如權利要求l、 2或3所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其 信息傳輸系統，其特徵在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點中的交通狀態傳感器 部件或交通狀態獲取組件輸出的相應交通狀態傳感信號可為對應的模擬電壓/電 流信號、電平信號、振蕩頻率信號、檢波信號、串/並行數據或表述交通狀態信 號/信息特徵的數據信包，並由智能塵埃交通狀態傳感器節點中的智能塵埃組件 直接或進行相應的智能處理後無線傳輸給基站，或基站再傳輸給上層交通控審IJ/ 信息處理設備，智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃控制/中繼節點中的智 能塵埃組件還把各自節點的工作狀態信息無線傳輸給基站或再傳輸給上層交通 控制/信息處理設備。
6、 如權利要求l、 2或3所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其 信息傳輸系統，其特徵在於，上層交通控制/信息處理設備可對接收到的各個智 能塵埃交通狀態傳感器節點和控制/中繼節點的相應的交通狀態傳感信號和數據 及智能塵埃交通狀態傳感器節點的工作狀態信息進行數據處理、數據融合SL網絡 工作狀態進行分析，形成對應的控制命令或交通信號/信息，並通過基站把相應 的控制命令或交通信號/信息分別無線傳輸給相應的智能塵埃交通狀態傳感器節 點或智能塵埃控制/中繼節點，智能塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵埃控制/中繼節點根據接到控制命令或交通信號/信息完成各自相應的工作。
7、 如權利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制 網絡及其信息傳輸系統，其特徵在於，智能塵埃控制/中繼節點的I/O信號線可 接駁包括交通信號燈裝置、交通信號機、聲/光報警器、交通信息誘導屏、電子 公交站牌、自動欄杆機/道閘、電子警察裝置、電子自動收費裝置、交通應急系 統/裝置、手動請求按鈕、交通控制和信息管理裝置/系統在內的交通路邊設備上 的對應1/0信號線，上層交通控制/信息處理設備可通過基站和智能塵埃控制J/中 繼節點獲得每個交通路邊設備的工作狀態信息，並可分別向交通設備/路邊設備 發布相應的控制命令或交通信息，智能塵埃交通狀態傳感器節點、智能塵埃控制 /中繼節點或基站中的智能塵埃組件可與內設智能塵埃組件的手持移動交通f言息 通訊設備、交通信號事件管理和應急指揮/遙控器、車載式公交優先紅綠燈遙控 裝置或車載交通信息通訊/導航設備建立能進行互相信息通訊或互操作的禾線多 跳自組網聯接。
8、 如權利要求K 2、 3、 4、 5或6所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控制 網絡及其信息傳輸系統，其特徵在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點和智能塵埃 控制/中繼節點中的本地供電裝置可根據需要分別選擇採用蓄電裝置、發/供電裝 置或蓄髮電裝置，每個節點可設置獨立的本地供電裝置或者採用多個節點設置一 組有供電線纜的集中式本地供電裝置，蓄電裝置可為乾電池組、可充電電池糹且/ 蓄電瓶、超級電容和燃料電池中的至少之一種，發/供電裝置可為太陽能發充電 裝置、無線電磁充供電裝置、雷射充供電裝置、振動/噪聲發充電裝置和充電接 口裝置中的至少之一種，蓄髮電裝置包含適配的蓄電裝置及其相適配的發電裝置 和充電/穩壓/電源管理電路，還可根據供電便利條件採用交/直流電纜給相應的 一部分或全部智能塵埃節點供電，智能塵埃交通狀態傳感器節點、智能塵埃控制 /中繼節點和智能塵埃基站可分別根據其用途、安裝方式和特定的自身技術要求 及相配合聯接的設備需要設置必要的一體化殼體或分體設置。
9、 如權利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的智能塵埃式交通傳感器和信號控 制網絡及其信息傳輸系統，其特徵在於，智能塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵 埃控制/中繼節點中可根據需要設有至少一個LED/半導體發光裝置或一組彩色 LED/半導體發光裝置，並配以適當的殼體，構成MESH無線多跳自組網且網絡自 愈的智能塵埃式車路交互道釘，智能塵埃式車路交互道釘上的LED/半導體發光裝 置的受控端接駁並受控於其智能塵埃組件的相應1/0控制信號埠，智能塵埃控 制/中繼節點在用來擔負控制路邊設備節點用途時，其處理器/信號接口單元的相應信號控制埠還可與被控路邊設備的信號控制輸入/輸出埠相接駁，以便完 成信號控制網絡功能，智能塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵埃控制/中繼節點 中智能塵埃組件可與設有相匹配的智能塵埃組件的車載式交通信息交互裝置/車 載無線身份識別卡/車載電子自動繳費卡/車載導航裝置進行移動通訊聯接，這些內設智能塵埃組件的車載裝置作為移動節點與上述其他種類的MESH網絡節,存一 起構成交互式車路交通信息傳輸系統，並且雙向MESH無線多跳自組網且網絡自 愈的智能塵埃式車路交互道釘及交互式車路交通信息傳輸系統的各節點中內嵌 有用於相近或相鄰的MESH無線多跳自組網且網絡自愈的智能塵埃式車路交互道 釘之間進行交通信息接力傳輸、數據挖掘共享和交通誘導/預警處理的程序軟體。
10、如權利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8或9所述的智能塵埃式交通1專感 器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，其特徵在於，系統中的智能塵埃交通狀態 傳感器節點、智能塵埃控制/中繼節點、智能塵埃基站、設有智能塵埃基站的上 層交通控制/信息處理設備、設有智能塵埃組件的交通設備/路邊設備、智能塵埃 式車路交互道釘或設有相匹配的智能塵埃組件的車載式交通信息交互裝置之間 的智能塵埃無線信息鏈路採用具有雙向多跳自組網、鏈路故障自愈、即插即用、 雙向數據通訊、節點故障報警、節點自復位/故障自排除和電源預警/智能省電管 理能力的智能塵埃無線通訊協議，上述各節點和設備中的智能塵埃組件裡內嵌有 相應的和匹配的程序軟體，系統中設定的交通設備/路邊設備可根據其設定的相 配合的智能塵埃交通狀態傳感器節點或智能塵埃控制/中繼節點的狀態進行聯動 控制，根據需要其上層交通控制/信息處理設備上設置有另外的便於各種區域智 能交通系統和智能交通子系統之間聯網或可與採用已知技術的交通傳感器和《言 號控制網絡及或交通信息傳輸系統進行接駁且相配合的數據通訊接口裝置。
全文摘要
一種智能塵埃式交通傳感器和信號控制網絡及其信息傳輸系統，它由安裝於車道上、路側或場地及其空間適當位置的智能塵埃交通狀態傳感器節點和控制/中繼節點中的至少其中之一、至少一臺安裝於路側或適當位置的基站或設有基站的上層設備構成，智能塵埃傳感器節點包含至少一個交通狀態傳感器元件或交通狀態獲取組件、一個智能塵埃組件和一組能為本節點電路供電的本地供 電裝置，智能塵埃控制/中繼節點包含一個智能塵埃組件和一組能為本節點電路供電的本地供電裝置，基站包含一個網關和一個智能塵埃組件。本發明可用來構建各種智能塵埃式智能交通、防盜、安全監控和預警系統。
文檔編號G07B15/06GK101414407SQ20071016401
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月16日 優先權日2007年10月16日
發明者餘亞莉 申請人:餘亞莉