一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置的製作方法

2023-10-11 23:30:44

專利名稱：一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及應用於智能交通的參數測試裝置，具體涉及一種基於接近式 電感傳感技術的車輛檢測電路裝置。
背景技術：
鑑於城市公路交通現代化管理的發展需要，在道路交通管理與控制中對交 通信息的需求越來越多，對於行駛車輛的動態檢測技術——車輛檢測器的研製 在國內外均己引起較大重視。車輛檢測器是智能交通系統(ITS)中最重要的數 據信息採集設備之一，車輛檢測器以道路機動車輛為檢測目標，檢測車輛的通過 或存在狀況，為智能交通控制系統提供足夠的信息以便進行最優化的交通控制。現有的以環形線圈作為感應媒介的車輛檢測器由於其性能穩定，成本低，適 應面廣，高準確率而被大量使用，但在實際使用過程中出現一些普遍的不足之處 是首先，電路較複雜、使用器件較多，相鄰通道的振蕩電路容易產生串擾，影 響測量的準確度；其次，信號輸出形式單一，主要提供開關量信號，不但使信號 傳輸的距離受到限制，而且不便於上層數據匯集計算機的信息讀取，需附加額外 電路解決交通信息採集系統數據傳輸問題；再次，在邏輯判斷方面還存在，對於 大型貨車或者加掛拖車的車輛測速不準，對跨車道行駛的車輛重複判斷等問題。實用新型內容本實用新型克服現有技術中的不足，提供一種能夠對道路運行車輛信息進行 有效、準確的採集和分析，在進行相應的控制同時，實現整個公路交通信息的自 動化的道路車輛檢測裝置。本實用新型是通過以下技術實現的一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置，包括嵌入式控制模塊， 嵌入式模塊的信號輸入端與信號整形單元的信號輸出端相連接，信號整形單元的信號輸入端與振蕩電路的信號輸出端相連接，所述的線圈探測器的信號輸出端連 接電感傳感器的信號輸入端，電感傳感器的信號輸出端與振蕩電路信號輸入端相 連接，振蕩電路的控制端與頻率選擇單元的輸出端相連接；頻率選擇單元的信號 輸入端與所述嵌入式控制模塊信號輸出端相連接。一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置，所述的電感傳感器包括 高頻變壓器和通道控制器。一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置，所述的信號整形單元包 括電壓比較器和觸發器，用於將振蕩電路輸出的模擬信號放大並轉換成標準數字 脈衝信號。一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置，所述的頻率選擇單元用 於自動控制選擇穩定的工作頻率，並使相鄰通道相互避開引起串擾的工作頻率 段。(1) 電感傳感器電路由通道控制器和信號傳輸變壓器組成，變壓器在檢測單 元和探測線圈之間起隔離和阻抗匹配的作用，可以不失真的傳輸脈衝信 號，將探測線圈的電感量耦合到傳感器電路，再由傳感器將外界電感量的 變化轉換成振蕩電路工作頻率的變化；(2) 振蕩電路復用的波形發生電路；(3) 信號整形單元信號濾波、放大、限幅，整形為標準數字邏輯信號；(4) 微控制器單元包含存儲晶片，測量計算振蕩頻率，提供車速，統計流量， 車道暢通率，佔道率等交通信息實時參數或歷史數據；(5) 遠程數據通訊單元定時向數據傳輸接口；(6) 自動頻率選擇單元由控制器控制自動選擇穩定的工作頻率，使相鄰通道 相互避開引起串擾的工作頻率段。本車輛檢測器具有獨立檢測、數據處理、數據通訊的能力，充分考慮到工程 應用特點，可以根據實際情況選擇微型線圈或者氟塑料高溫線繞組作為檢測負 載，從結構上和功能上都能更好的滿足用戶的需要和系統的要求。基準頻率的設定對於檢測來說至關重要，系統採用軟體動態刷新檢測基準頻 率的方法，使電路具備環境跟蹤自動補償能力，所說動態刷新基準頻率是指在初始化過程中在RAM中開闢N個數據暫存區，取N個採樣值存入其中，進行算術平均濾波後的結果作為初始檢測的基準頻率，然後對每個時隙檢測到的頻率值進行 判斷，如果頻率值增量在靈敏度設定範圍內，就覆蓋暫存區內最偏離基準頻率的 數據，以此環形隊列結構實現採樣頻率的滑動平均濾波，可以即時跟蹤當前環境 的變化，解決偶然因素對檢測結果的幹擾，從而有效提高了檢測的準確性與可靠 性。作為車輛檢測器的進一步創新是檢測器可根據現場變化的條件，實時地自動 調節工作頻段，避免相互串擾。如果相鄰線圈的工作頻率接近整數倍會有非常強 的串擾，以往的解決方法是人工設定工作頻率段，模糊的將工作組中的車輛檢測 器分別設為高，中，低等不同檔次，然而實際情況下因為檢測器所連接的探測線 圈規格不同以及彼此相鄰的對象不同，使得這種預想的頻率段分檔可能並沒有避 免串擾的可能。在本設計中採用車檢器按程序設定時段依次査詢每個線圈的頻 率，即每個線圈輪流單獨工作，首先避免自身各個通道的串擾，然後在數據暫存 區對各個檢測通道的採樣頻率的變化情況進行估算，判斷出是否有串擾引起的無 規則波動，如果有則通過頻率選擇電路改變自身工作頻率，直到達到穩定狀態， 從而避免了不同車輛檢測器之間的串擾。這種方法有效提高系統的穩定性，使檢 測數據更加準確。本實用新型的技術效果主要為其一，由模數開關CD4066和單片機AT89S52組成的嵌入式頻率選擇單元的應用， 既使整體的集成度提高，降低了電路的故障率，又杜絕了串擾的影響，減少了線 圈布設的施工限制條件；其二，數據傳輸接口選用RS-232串行接口或RS-485串行接口，不僅使接口電路 變得簡單、標準，還可根據需傳輸的距離來調整選擇RS-232或RS-485，以使輸 出信號的傳輸距離不再受限，避免了車輛檢測器只能位於計算機附近工作的缺 陷；其三，微控制器AT89S52中駐有的測量方法的程序，除使車輛檢測器具有智能化 的功能外，且同時還使其上位計算機的程序的模塊化得到了改善，控制算法、運 行速度也變得簡單和獲得了較大的提高，對整個系統的支持力度更高，系統融合 性更好；其四，本實用新型不需要人為的調節，可自動對線圈的信號進行相應參數的智能化調整，防止相鄰車道的串擾，獲得滿意的信號輸出。


附圖為本實用新型硬體結構示意圖。
具體實施方式
參見附圖所示。本實用新型包括嵌入式控制模塊4，嵌入式控制模塊4的信號輸入端與信號 整形單元3的信號輸出端相連接，信號整形單元3的信號輸入端與振蕩電路2 的信號輸出端相連接，線圈探測器的信號輸出端連接電感傳感器1的信號輸入 端，電感傳感器1的信號輸出端與振蕩電路2信號輸入端相連接，振蕩電路2 的控制端與頻率選擇單元6的輸出端相連接；頻率選擇單元6的信號輸入端與嵌 入式控制模塊4信號輸出端相連接。電感傳感器1包括高頻變壓器和通道控制器。 信號整形單元3包括電壓比較器和觸發器，用於將振蕩電路2輸出的模擬信號放 大並轉換成標準數字脈衝信號。數據傳輸接口 5的信號輸入端與嵌入式控制模塊 4信號輸出端相連接；頻率選擇單元6用於自動控制選擇穩定的工作頻率，並使 相鄰通道相互避開引起串擾的工作頻率段。車輛檢測器的測量方法和儀器的工作流程如下系統通電後，嵌入式控制模 塊4給其自有的功能部件和內存中駐有的各個子程序，以及模擬開關預置初始狀 態，給16位記時器/計數器設定lms的定時中斷值，以作為採集數據的時間單元， 讀取靈敏度參數設置。初始化完畢後在每個定時中斷時刻計算出當前通道的頻 率，如此依次訪問4個檢測通道，分別獲得各通道的一系列頻率值，首先判斷所 帶探測線圈的狀態，診斷線圈是否有斷路或連接不良等故障，在發現故障時，以 代碼形式記錄下故障類型與細節並上傳故障信息；然後判斷當前工作頻率是否穩 定，即是否存在串擾，如果有串擾則改變工作頻率，直到頻率穩定；最後設定基 準頻率，進入循環檢測狀態。將車輛信息編碼後，通過數據傳輸接口 5發送至數 據匯集計算機。
權利要求1、一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置，包括嵌入式控制模塊，嵌入式模塊的信號輸入端與信號整形單元的信號輸出端相連接，信號整形單元的信號輸入端與振蕩電路的信號輸出端相連接，其特徵在於所述的線圈探測器的信號輸出端連接電感傳感器的信號輸入端，電感傳感器的信號輸出端與振蕩電路信號輸入端相連接，振蕩電路的控制端與頻率選擇單元的輸出端相連接；頻率選擇單元的信號輸入端與所述嵌入式控制模塊信號輸出端相連接。
2、 根據權利要求1所述的一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置， 其特徵在於所述的電感傳感器包括高頻變壓器和通道控制器。
3、 根據權利要求1所述的一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置， 其特徵在於所述的信號整形單元包括電壓比較器和觸發器，用於將振蕩電路輸出 的模擬信號放大並轉換成標準數字脈衝信號。
4、 根據權利要求1所述的一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置， 其特徵在於所述的頻率選擇單元用於自動控制選擇穩定的工作頻率，並使相鄰通 道相互避開引起串擾的工作頻率段。
專利摘要本實用新型涉及一種基於接近式電感傳感技術的道路車輛檢測裝置，包括嵌入式控制模塊，嵌入式模塊的信號輸入端與信號整形單元的信號輸出端相連接，信號整形單元的信號輸入端與振蕩電路的信號輸出端相連接，所述的線圈探測器的信號輸出端連接電感傳感器的信號輸入端，電感傳感器的信號輸出端與振蕩電路信號輸入端相連接，振蕩電路的控制端與頻率選擇單元的輸出端相連接；頻率選擇單元的信號輸入端與所述嵌入式控制模塊信號輸出端相連接。本實用新型能夠對道路運行車輛信息進行有效、準確的採集和分析，在進行相應的控制同時，實現整個公路交通信息的自動化的道路車輛檢測裝置。
文檔編號G08G1/042GK201369103SQ20092014334
公開日2009年12月23日 申請日期2009年3月16日 優先權日2009年3月16日
發明者朱曉光, 李志勇 申請人:安徽科力信息產業有限責任公司