用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置的製作方法
2023-05-30 09:13:46 1
專利名稱：用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及公路交通運行監測技術領域，具體是指ー種用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置。
背景技術：
我國山區面積佔國土面積的1/3以上，山區公路由於地形、線形、路面、氣候等方面的原因，交通運行安全形勢比較嚴峻，即時、準確地檢測山區公路的交通運行狀態對於保障道路通暢、提高運輸效率、減少二次事故發生具有重要的意義。由於山區公路遠離城鎮，供電、通信等基礎設施相對匱乏，因此對檢測裝置的功耗、可靠性等方面提出了較高的要求；此外，由於人工維護成本較高，應用於山區公路的機電系統也要求做到全天候工作，可長時間無人維護。鑑於以上原因，本實用新型開發出一種開發低功耗、全自動、全天候的嵌入式山區公路交通運行狀態監測裝置具有重要的意義。自動化交通信息採集技術近年來受到國內外的廣泛關注，視頻、微波、超聲波、壓電等是目前常用的檢測技木。在實際應用中，各種技術都有一定的局限性，其中視頻技術容易受到光照、能見度因素的影響，微波技術受遮擋現象影響嚴重，超聲波技術檢測精度低且容易受自然風影響，壓電設備的維護成本十分高昂，埋地線圈雖然需要開挖路面，但是在現有技術中是最為穩定可靠的，具備全天候エ作的特性，能夠獲取豐富的交通參數，設備成本和維護成本都十分低廉，使用壽命較長。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術存在的上述不足，提供用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，具體技術方案如下。用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其包括順次連接的埋地線圈、信號採集與處理電路、數據處理分析単元和數據輸出模塊。上述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置中，所述埋地線圈為埋設於路面以下rScm的表面絕緣銅導線，線圈匝數為3-5匝。上述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置中，所述線圈的形狀為矩形。上述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置中，所述信號採集與處理電路包括電容、NPN三極體和光電耦合器，埋地線圈與所述電容形成並聯振蕩電路，振蕩電路一端接NPN三極體的基極,NPN三極體的集電極接光電稱合器,光電稱合器的輸出引腳接數據處理分析単元。上述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置中，所述數據處理分析単元包括單片機，單片機通過串ロ與數據輸出模塊連接。上述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置中，所述數據輸出模塊為RS232數據輸出模塊。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點和技術效果本實用新型結構簡單，低功耗、全自動，可全天候工作。根據經典的電磁理論可知，當鐵磁材料通過埋地線圈時，線圈的電感量和LC振蕩電路的頻率也會發生變化。由於機動車輛包含鐵磁材料部件(例如車輛底盤)，當其經過線圈時，LC震蕩電路的頻率將偏離基準值。以一定的採樣頻率對LC震蕩電路的頻率進行時間序列分析，即可得到流量、佔有率、車頭時距等能夠描繪交通系統運行特徵的參數，將這些參數綜合起來分析，即可進一歩得出監測路段屬於通暢、擁擠還是堵塞等交通狀態，最後通過數據輸出模塊，可為交通警報器、交通誘導屏、交通信號控制器等設備提供信號輸入。
圖I是實施方式中檢測信號頻率隨時間變化的示意圖。圖2是實施方式中對山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的流程示意圖。圖3為實施方式中用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置的構成示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施作進ー步說明，但本實用新型的實施不限於此。如圖3所示，用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置包括順次連接的埋地線圈I、信號採集與處理電路3、數據處理分析単元4和RS232數據輸出模塊5。本實施方式中，埋地線圈I為埋設於路面以下4-8cm的絕緣銅導線，一般為3_5匝，形狀為矩形，尺寸為3米寬(與車輛運行方向垂直)，I米長(與車輛運行方向平行)。信號採集與處理電路3的電路主要原理是線圈LI，與埋地線圈形成耦合線圈，耦合線圈與電容形成並聯振蕩電路，電容為可選電容，振蕩電路一端接NPN三極體基極，再從集電極引出接光電耦合器OPISl，信號經過光耦後，從光耦OPISl的第5個引腳引出，直接連接單片機4(Atmegal28)的PD4引腳。數據處理分析単元4中，單片機採用用Atmegal 128處理器，主要是採集數據處理後，通過串ロ O發送出去。RS232數據輸出模塊主要原理為RS232輸出模塊的接ロ電路通過以下電路實現，MAX232晶片的RlOUT和TlIN引腳接Atmegal 128的RXDO、TXDO端ロ，整個接ロ電路實現和外接設備(如エ控PC機)的串行通信。本實用新型通過信號採集和處理電路檢測機動車的存在性、開始到達線圈的時間、離開線圈的時間，再把信號信息傳送到數據處理分析単元，由數據處理分析単元根據信號信息得出流量、佔有率、車頭時距等基本參數，並進一歩分析山區公路的交通運行狀態，最後通過RS232接ロ將檢測結果輸出。如圖2所示，包括如下步驟(I)、信號採集採集LC振蕩電路的頻率信號通過數周期法，檢測一定時間段(如50ms)內LC振蕩電路的周期數，進而得出該時間段的頻率值；(2)、車輛檢測當LC振蕩電路的偏離值超過設定閾值時，可判定有車輛經過埋地線圈，並可進ー步得出車輛經過線圈的起點時間，止點時間和通過總時間；(3)、交通參數提取統計一段時間內的車輛檢測數據，可得到該時間段內通過埋地線圈的車流量，佔有率以及車頭時距如圖I所示，A表示頻率顯著變化區段，車流量為頻率顯著變化區段數，佔有率為頻率顯著變化區段的總時間除以統計時間，車頭時距為相鄰頻率顯著變化區段的起點時間之差。(4)、交通狀態判別在數據處理分析単元中定義交通參數與交通狀態的對應關係(例如當流量中等及以下，佔有率小，車頭時距方差中等及以下，則交通運行狀態為「通暢」；當流量大，佔有率中等及以上，則交通運行狀態為「擁擠」；當流量小，佔有率中等及以上，則交通運行狀態為「堵塞」)，並設定各交通參數分級的閾值(例如佔有率[O, O. 06]為小，(O. 06, O. 18]為中 等，(O. 18，I]為大)，從而形成交通運行狀態判別規則集。在此基礎上，按照一定的時間間隔(例如15分鐘)，對對應時間段內的交通運行狀態進行判別。(5)、檢測結果輸出通過RS232接ロ將檢測結果輸出，從而為交通警報器、交通誘導屏等設備提供信息輸入。
權利要求1.用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其特徵在於包括順次連接的埋地線圈、信號採集與處理電路、數據處理分析単元和數據輸出模塊。
2.根據權利要求I所述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其特徵在於所述埋地線圈為埋設於路面以下rScm的表面絕緣銅導線，線圈匝數為3-5匝。
3.根據權利要求I所述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其特徵在於所述線圈的形狀為矩形。
4.根據權利要求I所述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其特徵在於所述信號採集與處理電路包括電容、NPN三極體和光電耦合器，埋地線圈與所述電容形成並聯振蕩電路，振蕩電路一端接NPN三極體的基極，NPN三極體的集電極接光電耦合器，光電耦合器的輸出引腳接數據處理分析単元。
5.根據權利要求I所述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其特徵在於所述信號採集與處理電路還包括線圈LI，線圈LI與埋地線圈形成耦合線圏。
6.根據權利要求4所述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其特徵在於所述數據處理分析単元包括單片機，單片機通過串ロ與數據輸出模塊連接。
7.根據權利要求4所述的用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其特徵在於所述數據輸出模塊為RS232數據輸出模塊。
專利摘要本實用新型公開了用於山區公路交通參數採集及交通運行狀態判別的裝置，其包括順次連接的埋地線圈、信號採集與處理電路、數據處理分析單元和數據輸出模塊。由於機動車輛包含鐵磁材料部件(例如車輛底盤)，當其經過線圈時，LC震蕩電路的頻率將偏離基準值。以一定的採樣頻率對LC震蕩電路的頻率進行時間序列分析，即可得到流量、佔有率、車頭時距等能夠描繪交通系統運行特徵的參數，將這些參數綜合起來分析，即可進一步得出監測路段屬於通暢、擁擠還是堵塞等交通狀態，最後通過數據輸出模塊，可為交通警報器、交通誘導屏、交通信號控制器等設備提供信號輸入。
文檔編號G08G1/042GK202615610SQ201220068368
公開日2012年12月19日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者鍾令樞, 林培群 申請人:華南理工大學