CN109147345A - 智能交通微纳磁传感器 - Google Patents

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钱阳
李定朋
刘景毅
杨雪琪
马海源
牛心玙
杨东明
高新春
高秀卫
杨峰
雷春风
李哲
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    • G08G1/042—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using inductive or magnetic detectors
    • G—PHYSICS
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Abstract

智能交通微纳磁传感器，属于传感器技术领域。本发明与现有技术相比，在恶劣环境中依然能够快速、精确和高效地检测出车速、车型等。1、本传感器探头采用三轴正交特殊结构，可以测试地磁场三分量值，从而车辆无论在哪个方位行使，均可以检测出来。2、由于利用了非晶丝的巨磁阻抗效应，可使该传感器响应速度达到10kHz，能采集运动车辆引起地磁异常变化后的磁场值，通过模型算法，可以计算出车辆相关长度、速度和车型等信息。可以在恶劣天气，比如在雨雪等天气中正常使用，甚至可以精确采集到速度超过300km/h的车辆信息。3、微纳磁传感器根据实际路况选择采用有线或者无线两种传输方案，对采集数据进行实时传输，供终端***进行处理。

Description

智能交通微纳磁传感器
技术领域
本发明涉及一种智能交通微纳磁传感器。属于传感器技术领域。
背景技术
智能交通***（Intelligent Transportation System, ITS）是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制技术及计算机处理技术等综合运用于整个交通运输领域的管理体系。它通过对交通信息的实时采集、传输和处理，借助科技手段和设备，对各种交通情况进行协调和处理，建立起一种实时、准确、高效的综合运输管理体系，从而使交通设施得以充分利用并能够提高交通效率和安全性，最终使交通运输服务和管理职能化，实现交通的集约式发展。现代化的交通运输方式主要由铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输和管道运输。城市智能交通，通常需要检测车流量多少，比如左转车道，可以根据车流量多少智能在左转和直行进行切换，保证交通畅通。我国某些大型城市已经采用智能可变限速标志，可以根据交通拥堵计算出最佳限速，从而在一定程度上避免在上下班高峰拥堵期间，由于车辆频繁地启动-停下造成的进一步拥堵。该装置不仅能显著加快高峰期间车流速度，减少车祸发生，同时还能节约燃油消耗，减少尾气排放。
当前国内监测设备主要有环形线圈检测、测速雷达、流量调查仪、闭路电视等，实现计算机采集和分析车流量、道路阻滞度和占有率、车队长度等参数，为进一步科学管理道路交通提供了技术保障。然而这些监测设备都有一定的局限性，容易受到雨雪等恶劣天气影响。智能交通的核心是传感器技术。而利用非接触测量的微纳磁传感器在所有传感器中具有无可比拟的优势，抗干扰性强、可在各种恶劣环境如雨雪等天气下正常工作。磁传感器就是通过探测车辆通过时对地球磁场产生的扰动来来检测车辆的存在，也可以根据不同车辆对地磁产生的扰动不同来识别车辆类型。由于不同的车辆经过道路时对地球磁场的影响不同，所以基于微纳磁传感器的数据采集***的输出波形会随车型的不同而不同。通过计算机对数据采集***的输出波形进行模式识别，不仅可以判断出车辆的存在，而且可以识别出车型。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微纳磁传感器，该传感器利用非晶丝的巨磁阻抗效应，在高频电流激励条件下，可以采集汽车、卡车、货车等不同车型的车辆行驶过程中引起地磁场变化后的数值，通过汽车模型算法可以实现对车辆的长度、速度、车型等信息进行实时监控、采集、存储和传输，供交通控制***决策使用。
本发明的技术方案是：每一个车道内放置一组微纳磁传感器阵列，其中每一组微纳磁传感器阵列由四只微纳磁传感器组成，其中微纳磁传感器阵列横向间距50-100cm，纵向间距50-100cm，智能传感器***可以实时采集车辆引起磁场变化的特征波形，并通过专门的数据处理算法根据传感器间距及通过时间可以计算出车长、车速，根据车辆模型算法匹配相应的车型，所有采集到的车辆信息经有线或无线传输并汇总到交通控制***，从而实现车流量实时监控，通过APP智能提醒驾驶员自动规避拥堵路段，结合电子眼监控，还可以为交通控制***监管超速、违章、疏导拥堵等问题提供所需车辆相关信息。
本发明所述的微纳磁传感器探头核心材料是一种特殊配方生产出的非晶丝，采用特殊方法制备出直径为20-35μm非晶丝。非晶丝主要由Co，Fe，Cr，RE，Si，B元素的非晶丝，其中RE质量分数为0-0.5%的轻稀土元素：钪Sc、钇Y和镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu一种或几种元素。本发明所述的微纳磁传感器封装采用无磁封装技术及无磁外壳，均不含任何的铁磁性物质。
本发明与现有技术相比，具有以下显著特点和积极效果：1、本传感器探头采用三轴正交特殊结构，可以测试地磁场三分量值，从而车辆无论在哪个方位行使，均可以检测出来。2、由于利用了非晶丝的巨磁阻抗效应，可使该传感器响应速度达到10kHz，能采集运动车辆引起地磁异常变化后的磁场值，通过模型算法，可以计算出车辆相关长度、速度和车型等信息。可以在恶劣天气，比如在雨雪等天气中正常使用，甚至可以精确采集到速度超过300km/h的车辆信息。3、微纳磁传感器根据实际路况选择采用有线或者无线两种传输方案，对采集数据进行实时传输，供终端***进行处理。
附图说明
附图1 是本发明的智能交通监测微纳磁传感器的阵列示意图。
附图2 是本发明的智能交通微纳磁传感器工作原理框图。
具体实施方式
如附图1所示，一种智能交通微纳磁传感器，车道1和车道2中分别放置一组微纳磁传感器阵列用来检测车长、车速、车型，并监测车流量等信息。每组微纳磁传感器阵列由四只微纳磁传感器组成，其中横向间距50-100cm，纵向间距50-100cm。智能传感器***可以实时采集车辆引起磁场变化的特征波形，并通过专门的数据处理算法根据传感器间距及通过时间可以计算出车长、车速，根据车辆模型算法匹配相应的车型，所有采集到的车辆信息经有线或无线传输并汇总到交通控制***，从而实现车流量实时监控，通过APP智能提醒驾驶员自动规避拥堵路段，结合电子眼监控，还可以为交通控制***监管超速、违章、疏导拥堵等问题提供所需车辆相关信息。
如附图2所示，一种智能交通微纳磁传感器工作原理，微纳磁传感器2感知车辆1，通过采集电路3采集信号并传输到单片机CPU处理4经过运算处理，将结果传输到交通控制***5进行监控，结合电子眼可以查超速、违章、疏拥堵6，同时还可以将交通路况通过智能APP实时信息7发送出去，供驾驶员躲避拥堵路段进行参考，从而实现智慧城市达到智能交通管理和疏导的功能。
本发明所述的微纳磁传感器探头核心材料是一种特殊配方生产出的非晶丝，采用特殊方法制备出直径为20-35μm非晶丝。非晶丝主要由Co，Fe，Cr，RE，Si，B元素的非晶丝，其中RE质量分数为0-0.5%的轻稀土元素：钪Sc、钇Y和镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu一种或几种元素。
本发明所述的微纳磁传感器封装采用无磁封装技术及无磁外壳（铝合金、镁合金、镁铝合金、尼龙塑料等），均不含任何的铁磁性物质。使用本发明中的微纳磁传感器进行智能交通管理和监控及疏导，与传统交通监控相比，具有无可比拟的优势，抗干扰性强、可在各种恶劣环境如雨雪等天气下正常工作，对智慧城市建设、智能交通管控、疏导实现具有重要的现实意义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，不应被视为对本发明范围的限制，而且本发明所主张的权利要求范围并不局限于此，凡熟悉此领域技艺的人士，依照本发明所披露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.本发明中每一个车道内放置一组微纳磁传感器阵列，其中每一组微纳磁传感器阵列由四只微纳磁传感器组成，其中微纳磁传感器阵列横向间距50-100cm，纵向间距50-100cm，可以实现对车辆的长度、速度、车型等信息进行实时采集。
2.本发明所述的微纳磁传感器探头核心材料是一种特殊配方生产出的非晶丝，采用特殊方法制备出直径为20-35μm非晶丝；非晶丝主要由Co，Fe，Cr，RE，Si，B元素的非晶丝，其中RE质量分数为0-0.5%的轻稀土元素：钪Sc、钇Y和镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu一种或几种元素。
3.本发明所述的微纳磁传感器采用三轴正交特殊结构，封装采用无磁封装技术及无磁外壳，外壳材料包含但不限于铝合金、镁合金、镁铝合金、尼龙塑料等，均不含任何的铁磁性物质。
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