一種檢測輪式物體通過的方法及裝置的製作方法
2023-07-07 00:29:46 2
專利名稱：一種檢測輪式物體通過的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及交通流量監測技術領域，尤其涉及ー種檢測輪式物體通過的方法及裝置。
背景技術：
目前，在交通流量監測、輪式物體流量檢測等領域中，例如在統計各種道路上運行的汽車流量，或軌道上運行的機車流量，或其他採用輪式運動方式的場景下，常規的檢測方法一般是由人工或射頻卡(RFID)實現，檢測準確率不高，往往無法實際應用。例如在火車編組出入站的場景下，這種方式若由人工進行，那麼人工計數出現錯誤率高，現場操作危險性也高。而且射頻卡RFID技術所需要的硬體設備結構通常比較複雜，對傳感器的選取也有嚴格的限制，整體成本也較高。
發明內容
本發明的目的是提供ー種檢測輪式物體通過的方法及裝置，能夠實現在無人有源的情況下，對輪式物體通過情況進行檢測，且實現方案靈活方便，可維護性和可擴展性強，可廣泛應用於各種輪式物體通過檢測的場景下。本發明的目的是通過以下技術方案實現的，ー種檢測輪式物體通過的方法，所述方法包括通過傳感器採集輪式物體通過時的信號，當所述輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，並將所述高低電平信號傳送到單處
理器；所述單處理器根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，井根據檢測區域的距離和所述車輪通過檢測區域的時間來計算所述輪式物體的移動速度。所述當所述輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，具體包括當所述輪式物體的車輪進入所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器產生負脈衝，並輸出低電平；當所述輪式物體的車輪離開所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器信號置於高位，並輸出高電平。所述單處理器根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，具體包括所述單處理器中的計數器在收到所述傳感器傳來的下降延信號後，進行所述計數器的計數準備操作，具體包括清空中斷標誌位，以及清空該計數器內的高低計數位；並在收到所述傳感器傳來的上升沿信號後，進行所述計數器的開關操作；通過所述計數器的開與關，得到所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間。所述方法還包括若所述輪式物體為列車，則根據所述輪式物體的移動速度對照列車標準車輛種類列表，進ー步判定所述列車通過的方向、類型，並記錄該方向上通過列車的總數量。ー種檢測輪式物體通過的裝置，所述裝置包括傳感器和單處理器，其中所述傳感器通過光耦連接到所述單處理器的中斷接ロ，當輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，並將所述高低電平信號傳送到所述單處理器；所述單處理器，用於根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，井根據檢測區域的距離和所述車輪通過檢測區域的時間來計算所述輪式物體的移動速度。所述裝置還包括用來顯示工作狀態或者標示特殊狀態的LED指示燈,該LED指示燈與所述單處理器的輸出端相連；
用來讀取檢測結果的上位機，該上位機通過串ロ與所述單處理器相連。所述單處理器為單片機，井根據實際交通狀況選用不同型號的單片機。 由上述本發明提供的技術方案可以看出，本方法通過傳感器採集輪式物體通過時的信號，當所述輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，並將所述高低電平信號傳送到單處理器；所述單處理器根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，井根據檢測區域的距離和所述車輪通過檢測區域的時間來計算所述輪式物體的移動速度。該方法能夠實現在無人有源的情況下，對輪式物體通過情況進行檢測，且實現方案靈活方便，可維護性和可擴展性強，可廣泛應用於各種輪式物體通過檢測的場景下。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖I為本發明實施例所述檢測輪式物體通過方法的流程示意圖；圖2為本發明實施例所提供檢測輪式物體通過的裝置結構示意圖；圖3為本發明實施例所舉出實例的整體示意圖；圖4為本發明實施例所舉實例中傳感器的信號時序圖。
具體實施例方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。本發明實施例通過ー組傳感器採集輪式物體通過時的信號，傳送給單處理器，由單處理器對信號進行處理，實現對輪式物體通過的速度、方向、計數、停車等監測，並可返回統計數據為報表，從而實現無人有源情況下，對輪式物體的檢測，這裡的輪式物體適用於各種道路上運行的汽車，或軌道上運行的列車，以及其他採用輪式運動方式的場景；同時本發明實施例可根據客戶現場需求的不同對算法加以優化和調整，並根據現場環境的不同選擇多種類型的傳感器設備，對於一般已知結構物體的通過檢測都可適用。下面將結合附圖對本發明實施例作進ー步地詳細描述，如圖I所示為本發明實施例所述檢測輪式物體通過的方法流程示意圖，所述方法包括步驟11 :通過傳感器採集輪式物體通過時的信號。具體來說，在步驟中通過傳感器來採集輪式物體通過時的信號，當輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器就輸出相應的高低電平信號，並將所述高低電平信號傳送到單處理器。在具體實現過程中，傳感器輸出相應的高低電平信號的具體過程為
當輪式物體的車輪進入所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器產生負脈衝，並輸出低電平；當所述輪式物體的車輪離開所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器信號置於高位，並輸出高電平。上述輪式物體可以是各種道路上運行的汽車，或是軌道上運行的列車。步驟12 :單處理器根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間。在該步驟中，具體檢測過程為所述單處理器中的計數器在收到所述傳感器傳來的下降延信號後，進行所述計數器的計數準備操作，具體包括清空中斷標誌位，以及清空該計數器內的高低計數位；並在收到所述傳感器傳來的上升沿信號後，進行所述計數器的開關操作；通過所述計數器的開與關，得到所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間。另外，具體實現中，還可以對單處理器中的計數器使用方法進行特殊的約定。舉例來說，單處理器例如單片機中TMOD寄存器的構成如下
GATE I C/T 「Mi I MO [GATE I C/T [Ml I MO計數器/定時器I計數器/定時器0其中，C/T是選擇計數器還是定時器模式。C/T=0 :定時器；C/T=l :計數器模式,被計數脈衝送入TLx和THx。當TLx溢出時向THx進位；當THx溢出時,將TFx置I,向單片機申請計數器/定時器X溢出中斷，(x=0 or I)。Ml、MO為計數器/定時器位寬選擇。本發明選擇16位全部參加計數的模式I(Ml=0;M0=l)o這種技術模式位寬最大，如果選擇11. 0592MHz的晶振，計一次溢出可以計到71. Illms0GATE是控制外部輸入脈衝對計數器/定時器的標誌位，當GATE標誌為I吋，若且唯若INTx=I且軟體使TRx置1，才能啟動計數器/定時器；本實施例利用這個特性對兩個傳感器收到信號的時間間隔進行計數，測量時延。在本發明實施例中，TMOD寄存器設為0x99，即啟用門控的模式I定時器，為提高計算精度，本發明實施例在計算時間的算式中，將THx和TLx的值也代入計算，並使用float型變量，使計算精度達到15us級。
步驟13 :根據檢測區域的距離和所述車輪通過檢測區域的時間來計算所述輪式物體的移動速度。具體來說，就是根據車輪通過檢測區域的時間，以及檢測區域的距離，利用速度計算公式得出輪式物體的移動速度。另外，若所述輪式物體為列車，則根據所述輪式物體的移動速度對照列車標準車輛種類列表，進ー步判定所述列車通過的方向、類型，並記錄該方向上通過列車的總數量。在上述方法實施例的基礎上，本發明實施例還提供了ー種檢測輪式物體通過的裝置，如圖2所示為本實施例所提供檢測輪式物體通過的裝置結構示意圖，所述裝置主要包括傳感器和單處理器，其中所述傳感器通過光耦連接到所述單處理器的中斷接ロ，當輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，並將所述高低電平信號傳送到所述單處理器；所述單處理器，用於根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，井根據檢測區域的距離和所述車輪通過檢測區域的時間來計算所述 輪式物體的移動速度。另外，所述裝置還可包括用來顯示工作狀態或者標示特殊狀態的LED指示燈,該LED指示燈與所述單處理器的輸出端相連，例如可以用來顯示通過物體的速度、方向、數量等信息。用來讀取檢測結果的上位機，該上位機通過串ロ與所述單處理器相連。在實際應用中，所有算法均可由單處理器在下位機實現，上位機負責用戶界面訪問，適當分析下位機上報的結果，例如通過RS232/422/485串ロ通信，連接上位機，上報通過物體速度、方向、數量等信息。另外，圖2中的單處理器可以為單片機，井根據實際交通狀況選用不同型號的單片機，同時對於單片機的其他使用方式，還可以按照實際場景需要，提供豐富的接口和外設。下面以具體的實例來對本發明所述方法進行詳細說明，以兩軸轉向架列車為例，如圖3所示為本發明實施例所舉出實例的整體示意圖列車由左向右行駛，①、②、③、④4個輪子分別通過傳感器a和b ;傳感器a、b之間距離為L，為檢測區域，且兩傳感器分別與單片機控制板電連接；列車單ー轉向架兩輪之間距離為軸距(D)，列車兩轉向架之間距離為定距(C)。具體實現過程中，在鐵軌上的磁鋼有效觸發麵積內，當列車的金屬車輪壓上磁鋼時，傳感器產生負脈衝；當金屬車輪離開檢測區域後，傳感器信號置高，無金屬車輪通過時，傳感器默認輸出為高電平。單片機提供了兩個計數器，這裡兩個計數器稱為計數器I和計數器2，且規定計數器I用來計算同一個輪子軋過不同兩個磁鋼的時間；計數器2用來計算同一個磁鋼經過兩個不同輪子的時間；計數器開關原則為磁鋼下降沿到達時，進行計數器準備；磁鋼上升沿到達時，進行開關計數器的操作。如圖4所示為本發明實施例所舉實例中傳感器的信號時序圖，其中al_bl表示第一個車輪①壓過傳感器組產生的脈衝；a2_b2為第二個車輪②壓過傳感器組產生的脈衝；a3-b3表示第三個車輪③壓過傳感器組產生的脈衝。通過分析兩軸轉向架與三軸轉向架之間的結構尺寸差異，在本實施例中通過前三個輪子即可計算出該車輛的種類，進而得出車輛移動速度。如上傳感器信號時序圖4，可以得出V1=L/Time_a_l;V2=L/Time_a_2;V3=L/Time_a_3;V4=L/Time_a_4;(L為檢測區域的距離)
上述，Vl表示第一個輪子通過檢測區域的速度，V2、V3、V4分別表示第二、三、四個輪子通過檢測區域的速度。並根據上述計算出的移動速度結果，進ー步判斷如果，2〈(int)((Time_b_2+Time_a_2) / (Time_b_l+Time_a_l))則，可得出通過傳感器的是兩軸轉向架列車。如果檢測為列車，則可以通過計算定距(C)和軸距(D)，進ー步判斷通過火車的類型，具體計算過程為軸距D=V1*(Time_a_l+Time_b_l);定距C=V1*(Time_a_l+Time_b_l)+V2* (Time_a_2+Time_b_2)。另外，若判斷為3軸轉向架機車，則定距(C)和軸距(D)的計算過程為軸距D=V1*(Time_a_l+Time_b_l)+V2* (Time_a_2+Time_b_2)定距C=Vl*(Time_a_l+Time_b_l)+V2*(Time_a_2+Time_b_2)+V3*(Time_a_3+Time_b_3)。然後根據上述計算出D和C的值，對照列車標準車輛種類列表，就可以進一歩判定列車通過的方向、類型，同時可以記錄該方向通過列車總數量。對於一般輪式物體通過，只要知道其結構特性，即可靈活修改算法，以適應該場合的應用。綜上所述，本發明實施例能夠實現在無人有源的情況下，對輪式物體通過情況進行檢測，且實現方案靈活方便，可維護性和可擴展性強，可廣泛應用於各種輪式物體通過檢測的場景下。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求
1.一種檢測輪式物體通過的方法，其特徵在於，所述方法包括 通過傳感器採集輪式物體通過時的信號，當所述輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，並將所述高低電平信號傳送到單處理器； 所述單處理器根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，並根據檢測區域的距離和所述車輪通過檢測區域的時間來計算所述輪式物體的移動速度。
2.如權利要求I所述的檢測輪式物體通過的方法，其特徵在於，所述當所述輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，具體包括 當所述輪式物體的車輪進入所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器產生負脈衝，並輸出低電平；當所述輪式物體的車輪離開所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器信號置於高位，並輸出高電平。
3.如權利要求I所述的檢測輪式物體通過的方法，其特徵在於，所述單處理器根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，具體包括 所述單處理器中的計數器在收到所述傳感器傳來的下降延信號後，進行所述計數器的計數準備操作，具體包括清空中斷標誌位，以及清空該計數器內的高低計數位； 並在收到所述傳感器傳來的上升沿信號後，進行所述計數器的開關操作； 通過所述計數器的開與關，得到所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間。
4.如權利要求I所述的檢測輪式物體通過的方法，其特徵在於，所述方法還包括 若所述輪式物體為列車，則根據所述輪式物體的移動速度對照列車標準車輛種類列表，進一步判定所述列車通過的方向、類型，並記錄該方向上通過列車的總數量。
5.一種檢測輪式物體通過的裝置，其特徵在於，所述裝置包括傳感器和單處理器，其中 所述傳感器通過光耦連接到所述單處理器的中斷接口，當輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，並將所述高低電平信號傳送到所述單處理器； 所述單處理器，用於根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，並根據檢測區域的距離和所述車輪通過檢測區域的時間來計算所述輪式物體的移動速度。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 用來顯示工作狀態或者標示特殊狀態的LED指示燈,該LED指示燈與所述單處理器的輸出端相連； 用來讀取檢測結果的上位機，該上位機通過串口與所述單處理器相連。
7.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述單處理器為單片機，並根據實際交通狀況選用不同型號的單片機。
全文摘要
本發明實施例公開了一種檢測輪式物體通過的方法及裝置。本方法通過傳感器採集輪式物體通過時的信號，當所述輪式物體的車輪通過所述傳感器的檢測區域時，所述傳感器輸出相應的高低電平信號，並將所述高低電平信號傳送到單處理器；所述單處理器根據所收到的高低電平信號，計算所述輪式物體的車輪通過所述檢測區域的時間，並根據檢測區域的距離和所述車輪通過檢測區域的時間來計算所述輪式物體的移動速度、方向和計數，並可以通過算法實現通過物體的類型進行判斷。該方法能夠實現在無人有源的情況下，對輪式物體通過情況進行檢測，且實現方案靈活方便，可維護性和可擴展性強，可廣泛應用於各種輪式物體通過檢測的場景下。
文檔編號B61L23/00GK102765408SQ201210259898
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者李憬然, 翟宇坤, 貫威 申請人:李憬然, 翟宇坤, 貫威