CN105957357B - 一种新型智能交通灯控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型智能交通灯控制***，包括：设置在各个路口的交通灯终端、设置在候灯区的压力传感信息采集***、应急终端和监控中心；所述压力传感信息采集***包括压力传感装置和第二通信电路；所述应急终端包括应急按钮、摄像头和第三通信电路；所述监控中心用于根据实时采集的候灯人群数量信息和路况信息，获得道路通行控制信息。通过本发明可合理根据路况进行交通疏导，使得交通运作更顺畅、高效，有效降低了行人通行交通事故率。

Description

一种新型智能交通灯控制***

技术领域

本发明涉及智能交通技术，尤其涉及一种新型智能交通灯控制***。

背景技术

智能交通的实现基本可拆解为探测、计算、指令三个关键环节，通过探测收集路况信息，计算对路况进行预判，最后根据路况计算出最优切换时间并发出切换指令，实现交通灯的实时切换。关于探测收集环节，目前采用较多的是滑道探测、红外探测技术。伦敦交通局推出的SCOOT***基于视频摄像技术进行行人识别。前两者探测技术识别度不高，且容易对光敏感器械造成干扰。后者视频摄像技术投入成本较高，尚无法广泛推广。因此迫切需要提出一种更智能、经济的交通灯信息采集、管理和控制方案以替代传统的路灯照明方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种新型智能交通灯控制***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型智能交通灯控制***，包括：

设置在各个路口的交通灯终端、设置在候灯区的压力传感信息采集***、应急终端和监控中心；

所述交通灯终端包括：交通灯、检测电路、第一通信电路、控制电路、驱动电路及电子显示屏；

其中：所述检测电路用于检测交通灯的状态，并通过第一通信电路实时传输至监控中心；检测电路的输入端与交通灯相连，检测电路的输出端经第一通信电路与所述监控中心相连；

所述控制电路用于根据接收信号实时调控交通灯与电子显示屏；控制电路的输入端经驱动电路与监控中心连接，控制电路的第一输出端与交通灯连接，第二输出端与电子显示屏连接；

所述驱动电路用于将监控中心传来的道路通行控制信息转换为控制交通灯开通或关断的信号；

所述各压力传感信息采集***包括压力传感装置和第二通信电路；所述压力传感装置用于采集候灯人群数量；压力传感器通过第二通信电路与监控中心连接；

所述应急终端包括应急按钮、摄像头和第三通信电路；

其中：所述应急按钮用于紧急状况下对交通灯的应急制动；应急按钮通过第三通信电路与监控中心连接；

所述摄像头用于监控应急按钮的状态和监控路况信息；

所述监控中心用于根据实时采集的候灯人群数量信息和路况信息，获得道路通行控制信息。

按上述方案，所述监控中心单片机采用的AT89S52集成电路芯片。

按上述方案，所述监控中心单片机内设有用于定时采集候灯人群数量的定时查询器。

按上述方案，所述监控中心用于根据实时采集的候灯人群数量信息和路况信息，获得道路通行控制信息的步骤如下：

1)采集候灯区总承重为m，单人质量按60kg计，估算出人群数量n，n＝m/60；

2)路宽设定为S，行人行走速度为v，行人数量为n，设单排并排3人，前排与后排人群之间间隔为d，估算行人通行时间t为：

t＝[S+(n/3)d]/v；

3)单片机对检测电路及压力传感信息***收集得信息按步骤1)和步骤2)的计算结果，得出横纵向主干道两侧行人人数和通行时间；

4)安排两侧行人较多的主干道交通灯通行，并将对应的通行时间作为本次道路通行控制信息发送给控制电路，通过控制电路控制红绿灯切换以及电子显示屏显示数据；

5)每放行一次，查询器复位，避免某个路口重复放行；

6)若交通灯终端、压力传感信息采集装置发生故障或路口事故、路况复杂，则触发应急按钮，通过第三通信电路直接传输至监控中心，根据预定义紧急状况，通过控制电路控制交通灯制动、电子显示屏相应发出警报信息。

按上述方案，所述压力传感装置由2块刚性板材及9个均匀分布在2块刚性板材之间的压力传感器组成。

按上述方案，所述压力传感器采用的KELLERPA-8扩散硅压阻式压力传感器。

按上述方案，所述电子显示屏与交通灯并联，由控制电路控制，用于提示包括行人与司机通行状态、时间历程、警报以及时间、天气在内的信息。

按上述方案，所述第一通信电路由RS485通信芯片组成，第二通信电路和第三通信电路采用Si4432无线通信模块，实现控制***内信息互联。

按上述方案，所述交通灯采用普通满屏加倒计时信号灯。

按上述方案，所述候灯区设置在每个十字路口便利区域，若为有交通灯的一侧，要求侯灯区距交通灯不超过1m；所述候灯区面积根据实际调研数据确定，并在候灯区区域内埋置压力传感信息采集***。

本发明产生的有益效果是：

1、合理根据路况进行交通疏导，使得交通运作更顺畅、高效，有效降低了行人通行交通事故率；

2、本发明采用的压力传感技术进行路况探测，具有造价低、精度高、耐久性强等优点。避免了传统滑道探测、红外探测技术，探测技术识别度不高、光敏干扰等缺点；

3、侯灯区划分，不仅用于传感器布置，同时作为指示区引导行人自觉在指定位置等候及合适位置穿行马路，养成良好的交通候灯习惯，一定程度上提高行人交通意识，避免马路穿行意外；

4、通过监控中心对信息进行汇总、分析，方便交通灯集中管理和控制，降低了单个交通灯单独分析的成本，更高效进行信息整合；

5、监控中心进行路况信息整理及运算通行方案时，考虑了人口老龄化社会背景，在运算路口放行时间时根据老年人通行时间适度放宽放行时间，满足了老弱病残人士的通行需求，实现以人为本的人性化设计；

6、拓展模块包括，应急按钮以及电子显示屏，应急按钮考虑突发状态下的应急方案，完善了交通实现方法，电子显示屏作为辅助指示器可以更直观引导行人、行车通行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例智能交通控制***的结构示意图；

图2为本发明实施例的智能交通控制***功能流程图；

图3为本发明实施例的功能区划分示意图；

图4为本发明实施例的压力传感装置结构布置图；

图5为本发明实施例的压力传感器平面布置图；

图中：1-钢板；2-传感器；3-交通灯；4-候灯区。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种新型智能交通灯控制***，如图1所示，包括：设置在交通岔路口的4个交通灯终端、4个应急终端、8个压力传感信息采集***和1个终端监控中心；所述交通灯终端及应急终端集成在交通灯灯柱上；

所述电子显示屏设置在交通灯下方15cm灯柱上，应急按钮安装在交通灯灯柱上距地面1.6米的位置；所述摄像头安装在灯柱上距地面2.5m～3m的位置；所述压力传感装置由9个均匀分布的压力传感器与2块刚性板材组成，安装在划定的侯灯区；所述终端监控中心是以AT89S52单片机为核心的信息共享及控制中枢，定时查询器采用可编程定时器；AT89S52是一款低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具备较完善的中断功能，两个外部中断，三个定时中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

所述检测电路输入端与交通灯相连，输出端经第一通信电路与所述监控中心相连，用于检测交通灯的状态，并实时传输至监控中心；

所述控制电路输入端经驱动电路与监控中心连接，第一输出端与交通灯连接，实现交通灯状态切换，第二输出端与电子显示屏连接，通过串行通信接口发送显示数据实时调控电子显示屏数据；

所述驱动电路介于控制电路与监控中心之间，用于将监控中心传来的信号按照其控制目标的要求，转换为控制交通灯开通或关断的信号；

所述通信电路包括：第一通信电路、第二通信电路、第三通信电路，其中，第一通信电路由RS485通信芯片组成，第二、第三通信电路采用Si4432无线通信模块实现各终端信息互联；

所述电子显示屏采用常用的单基色室外显示屏，终端受控制电路调控，用于提示行人与司机通行状态、时间历程、警报以及时间、天气等信息；

所述应急按钮通过第三通信电路与监控中心连接，用于紧急状况下对交通灯的应急制动；

所述摄像头与应急按钮并联，用以监控应急按钮状态，避免恶意制动引起的交通事故，非应急状态下，摄像头用以监控路况，记录路况及违章信息；

所述候灯区重点在于侯灯区的划分及压力传感装置的埋设，侯灯区划分遵循便利导行，不影响交通的原则，在每个十字路口便利区域设置(有交通灯的一侧，要求侯灯区距交通灯不超过1m)，候灯面积根据实际调研数据确定，采用3m×2m的面积划分(实际面积划分可根据路口路况进行调整)，并在该区域内埋置压力传感信息采集***。

所述压力传感器主要由9个KELLERPA-8扩散硅压阻式压力传感器与支座钢性夹板组合而成，主要通过压力感应实现候灯人群检测，采集行人候灯路况；

所述定时查询器属于单片机重要功能模块，采用可编程定时器，用于定时采集候灯路况并传输至监控中心；

所述终端监控中心以AT89S52单片机为核心的信息共享及控制中枢，通过通信电路与各交通灯终端、应急终端连接，是信息采集及控制中心，用于实时路况信息的汇总、运算以及道路通行控制，是智能控制***的中枢，此外，监控中心通过wifi模块进行联网以实现不同路口监控中心的互联及信息共享。

为了方便了解运用本发明所提出的压力传感智能交通灯控制***，本发明提出了相应的实现方法，下面结合该方法进行***操作描述。

若路况正常，检测电路采集交通灯状态及电子显示屏数据，通过第一通信电路实时传输至监控中心，监控中心对交通灯及电子显示屏信息汇总、整理；

监控中心定时查询器控制压力传感装置定时对侯灯区候灯人群进行数据采集，按标准重量估算候灯人群数量，并通过第二通信电路传输至监控中心，监控中心综合交通灯、电子显示屏及候灯路况进行运算、拟合出最优方案，通过驱动电路放大控制电路信号，驱动控制交通灯状态切换及电子显示屏数据显示；

监控中心运算逻辑如下：全国人均步行速度为1.1m/s至1.2m/s之间，老人及小孩儿为1m/s。本发明考虑全国老龄化影响，取人均步速为v＝1.1m/s。

实际路况描述：

两条主干道相交，形成八个路口，每个路口布置有交通灯及候灯区。候灯区总承重为m，单人质量按60kg计，统计并估算出人群数量n＝m/60。

路宽设定为S，行人行走速度为v，行人数量为n，单排并排3人，前排与后排人群之间间隔为d，行人通行时间为：

t＝[S+(n/3)d]/v.(1)

监控中心单片机对检测电路及压力传感信息***收集得信息进行汇总及预处理，对比分析横纵向主干道两侧行人拥堵情况，优先安排两侧行人较多的主干道交通灯通行。而后，由公式(1)计算得需要开放通行主干道对应各路口的开放时间，取最大值为路口最终开放时间，并通过控制电路控制红绿灯切换以及电子显示屏显示数据；

每放行一次，查询器复位，避免某个路口重复放行；

若交通灯终端、压力传感信息采集装置发生故障或路口事故、路况复杂，则可以手动触发应急按钮，通过第三通信电路直接传输至监控中心，监控中心预定义紧急状况最高优先级，迅速作动，通过控制电路控制交通灯制动、电子显示屏相应发出警报信息；

此外，在本发明中，所述定时查询器、电子显示屏以及单片机运算逻辑均可以根据实际路段位置、交通拥堵情况、季节气候等环境改变进行相应编程调整。

功能流程图实施逻辑描述：

1.单片机定时器定时判断时间是否到设定时间：

“是”则对压力传感区进行数据采集(读取路口各压力传感器值)，“否”则根据已设置间隔查询时间继续查询(返回上一级)

2.根据已读取的压力传感器数据判断是否有人：

“是”则判断两主干道是否都有人，“否”则返回上一级继续查询路口候灯路况

3.判断主干道是否都有人

“是”则继续判断主干道人数相差是否较大，“否”则根据预设的程序放行有人主干道

4.判断主干道人数相差是否较大

“是”则判断人数较多路口定时器是否到设定时间，“否”则根据预设的程序依次轮流放行

5.人数较多者路口等待定时器(是否到定时器时间，***设置为5min，定时器时间5min未到则不能连续放行，以防行人较多的路口连续放行)

“是”则控制交通灯(绿灯)放行人数较多的主干道，“否”则放行人数较少的主干道

图3侯灯区的划分如图，在相应十字路口非机动车通行区域设置有8个侯灯区域4(有交通灯的一侧，要求侯灯区距交通灯3不超过1m)，侯灯区面积选择3m×2m(实际可根据不同路况进行调整)，候灯区域下埋置有压力传感信息采集***。侯灯区有明确黄线划分，以便规范行人候灯、通行行为。

图4、图5为压力传感装置传感器主要分布区域，传感器2的数量根据传感器的实际量程及其上载重(覆土、钢板1、路基以及候灯人群重量)确定，传感器的布置采用九宫格的布置方式，保证传感器受力均匀，以免传感器长时间使用受力不均，导致使用寿命降低甚至破坏。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型智能交通灯控制***，其特征在于，包括：

设置在各个路口的交通灯终端、设置在候灯区的压力传感信息采集***、应急终端和监控中心；

所述交通灯终端包括：交通灯、检测电路、第一通信电路、控制电路、驱动电路及电子显示屏；

其中：所述检测电路用于检测交通灯的状态，并通过第一通信电路实时传输至监控中心；检测电路的输入端与交通灯相连，检测电路的输出端经第一通信电路与所述监控中心相连；

所述控制电路用于根据接收信号实时调控交通灯与电子显示屏；控制电路的输入端经驱动电路与监控中心连接，控制电路的第一输出端与交通灯连接，第二输出端与电子显示屏连接；

所述驱动电路用于将监控中心传来的道路通行控制信息转换为控制交通灯开通或关断的信号；

所述压力传感信息采集***包括压力传感装置和第二通信电路；所述压力传感装置用于采集候灯人群数量；压力传感器通过第二通信电路与监控中心连接；

所述应急终端包括应急按钮、摄像头和第三通信电路；

其中：所述应急按钮用于紧急状况下对交通灯的应急制动；应急按钮通过第三通信电路与监控中心连接；

所述摄像头用于监控应急按钮的状态和监控路况信息；所述摄像头与应急按钮并联，获得应急按钮的状态；

所述监控中心用于根据实时采集的候灯人群数量信息和路况信息，获得道路通行控制信息；

所述监控中心用于根据实时采集的候灯人群数量信息和路况信息，获得道路通行控制信息的步骤如下：

1)采集候灯区总承重为m，单人质量按60kg计，估算出人群数量n，n＝m/60；

2)路宽设定为S，行人行走速度为v，行人数量为n，设单排并排3人，前排与后排人群之间间隔为d，估算行人通行时间t为：

t＝[S+(n/3)d]/v；

3)监控中心的单片机根据检测电路及压力传感信息采集***收集的信息，按步骤1)和步骤2)的计算公式，得出横纵向主干道两侧行人人数和通行时间；

4)安排两侧行人较多的主干道交通灯通行，并将对应的通行时间作为本次道路通行控制信息发送给控制电路，通过控制电路控制红绿灯切换以及电子显示屏显示数据；

5)每放行一次，查询器复位，避免某个路口重复放行；

6)若交通灯终端、压力传感信息采集***发生故障或路口事故、路况复杂，则触发应急按钮，通过第三通信电路直接传输至监控中心，根据预定义紧急状况，通过控制电路控制交通灯制动、电子显示屏相应发出警报信息。

2.根据权利要求1所述的新型智能交通灯控制***，其特征在于，所述监控中心的单片机采用的AT89S52集成电路芯片。

3.根据权利要求2所述的新型智能交通灯控制***，其特征在于，所述监控中心中的单片机内设有用于定时采集候灯人群数量的定时查询器。

4.根据权利要求1所述的新型智能交通灯控制***，其特征在于，所述压力传感装置由2块刚性板材及9个均匀分布在2块刚性板材之间的压力传感器组成。

5.根据权利要求1所述的新型智能交通灯控制***，其特征在于，所述压力传感器采用的KELLERPA-8扩散硅压阻式压力传感器。

6.根据权利要求1所述的新型智能交通灯控制***，其特征在于，所述电子显示屏与交通灯并联，由控制电路控制，用于提示包括行人与司机通行状态、时间历程、警报以及时间、天气在内的信息。

7.根据权利要求1所述的新型智能交通灯控制***，其特征在于，所述第一通信电路由RS485通信芯片组成，第二通信电路和第三通信电路采用Si4432无线通信模块，实现控制***内信息互联。

8.根据权利要求1所述的新型智能交通灯控制***，其特征在于，所述交通灯采用普通满屏加倒计时信号灯。

9.根据权利要求1所述的新型智能交通灯控制***，其特征在于，所述候灯区设置在每个十字路口便利区域，若为有交通灯的一侧，要求侯灯区距交通灯不超过1m；所述候灯区的面积根据实际调研数据确定，并在候灯区区域内埋置压力传感信息采集***。