智能道路交通（精选12篇）
智能道路交通 篇1
0 引言
交通运输业是国民经济中的重要组成部分,时刻影响着整个社会的经济活动[1]。中国拥有1.8万km海岸线和12万km内河航道,素有“航运大国”的美称。近年来,随着船舶综合监测及操控系统的开发[2,3]、船标岸协同下的交通状态感知与交互[4,5]、长江航道要素实时智能感知与融合技术的研究及综合应用[6,7,8]等科研项目的开展,我国的水路运输智能化研究取得了长足的进步,主要体现在船货跟踪、航道信息感知与服务、港口作业管控一体化、水路交通监管信息化和水路运输仿真模拟技术等方面[9]。加快水运基础设施网络完善和实施高技术船舶智能制造,也已纳入了最新的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》。如何从服务国家战略和行业发展的全局视角,审视智能水运发展现状,展望未来发展趋势,科学谋划,具有深远的战略意义和现实意义。
本文从水路交通智能化研究的角度出发,通过总结第十届中国智能交通年会《水路交通智能化论坛》主题报告,分析了水路交通智能化的最新研究进展与趋势,探讨了智能船舶、信息传输网络关键技术和船联网未来在我国的发展趋势。
1 论坛概况
在国家科技部高新技术及产业化司和高新技术研究发展中心的指导下,中国智能交通协会于2015年11月3日~6日,在江苏省无锡市成功召开了“第十届中国智能交通年会”。年会以“新技术背景下的智能交通创新与提升”为主题,邀请了100余名嘉宾,围绕城市智能交通创新、交通大数据应用、水路交通智能化、道路交通安全、轨道交通信息化等研究热点开展了主题演讲、技术论坛和青年论坛等交流活动。
年会期间,中国智能交通协会水路交通专业技术委员会组织了“水路交通智能化论坛”,邀请了航海技术、内河航道、港口管理和船舶技术等领域的10位专家,从各自专业的角度共同探讨了新时期、新形势下水路交通智能化的最新进展,旨在促进水路交通行业科学研究和技术创新,推动我国智能交通行业的发展。
2 水运智能化论坛报告总结
2.1 极地航海保障技术
位于地球南北两端,长年冰封的极地海域,具有特殊的地理和气候环境。近年来,随着资源消耗速度的与日俱增,人类在北极地区航运、捕鱼、自然资源开发等活动日趋频繁,我国船舶的极地活动也呈现快速上升的趋势,极地航海保障技术成为了政府关注的重点课题。加强极地航海保障技术,是我国服务于世界航运、建设“海洋强国”的一项全新的基础性工作。
交通运输部东海航海保障中心承担着海事航标建设养护、港口航道测量绘图、水上安全通信等技术支持和服务职责。通过联合中国极地研究中心、集美大学等科研院所,东海航海保障中心组织实施了“极地211专项航海保障工程”,为我国船舶提供航标导航、海域测量、无线通信、海图编绘、冰上搜救等航海保障服务。
通过我国第31次南极科考任务,科考人员在极地航标导航、海道测量及绘图等领域取得重要成果:成功研发了适应极地环境要求的超高强度极地双模(无人、有人)智能测量艇;运用多波束声呐、卫星实时动态差分定位系统、磁力仪器等扫测设备,完成了极地海域海洋精密测绘、航道探测等科研任务;研制了集成AIS和北斗的极地科考综合导助航数据平台、科考人员便携式应急示位标(AIS-MOB)[10]。
在各参与方的共同努力下,“极地211专项航海保障工程”成果已逐步显现。由交通运输部海事局牵头,东海航海保障中心、集美大学和中国极地研究中心共同组织编撰的《北极航行指南(东北航道)》于2014年9月正式出版发行,实现了我国在极地区域航海图书资料的零突破,为航行北极东北航道的中国籍船舶提供海图、航线、海冰、气象等全方位航海保障服务,助力永盛轮 “再航北极、双向通行”。2015年1月,在南极进行了水准基面测量、平面定位测量和水下地形测量工作,绘制了1∶5 000的大比例尺海图,并发现了一块适合中国科考船锚泊、避风、装卸货物的大型锚地。
2.2 内河航道智能化建设
2.2.1 三峡通航信息化建设
三峡通航业务指长江上起宜昌庙河下至宜昌中水门59km的航运综合管理业务,所辖水域拥有举世瞩目的三峡枢纽及葛洲坝水利枢纽2座世界级大坝,是船舶进出西南地区的咽喉之地,涉及通航调度指挥、船闸、海事、航道、锚地、通信等多方面的专业管理,对信息化、智能化的需求强烈。目前,三峡河段已初步建立一批有特色的通航管理信息化系统,并形成了以传输层、网络层、数据层和应用层为核心的信息系统架构和以调度系统、GPS系统、VTS系统为主干的应用系统体系[11]。
三峡通航信息系统建设的应用成效主要体现在以下几个方面[12]。
1)船闸通过效率显著提高。通过调度系统与GPS系统、办公门户系统、船闸集控系统等的融合,实现了船舶过闸计划远程申报调度和信息交换共享。
2)安全防控能力明显增强。船舶监管系统增强了交通事故预防预控能力;通过监管系统与GPS系统、调度系统、CCTV系统的融合,实现了直观、连续的可视化船舶监管。
3)通航管理效能得到提升。优化管理模式,降低管理成本,大力推进了信息系统管理规则、办法、规程的建立与完善。
4)社会经济效益日益显现。通航管理、服务模式的改变,使船舶交通事故发生率、待闸期间的能源消耗显著降低,经济效益明显提高。
2.2.2 长江航道要素智能感知、融合及其综合应用
长江干线航道自云南水富至长江口,全长2 837.6km,其上、中、下游河道特性和航道条件各不相同,水位、水深、流速等要素变动频繁,航道处于动态变化中,通航环境复杂。传统的信息采集准确性、实时性、数据传输可靠性较差,人工干预环节多,效率低,缺乏快速有效的航道要素感知、融合与传输技术。
按照长江智能航道体系构架,通过系统研究航道要素感知及传输技术,解决多源多态异构航道要素信息的融合处理,长江航道局制定了感知、融合系列标准和技术规范,研发了航道要素智能感知和快速融合处理系统,实现了长江电子航道图要素信息的快速采集和及时更新,依托示范工程开展了数据采集、信息发布和船舶服务等应用[6]。
长江航道要素智能感知与融合技术研究的成果,主要体现在以下几个方面。
1)提出了长江干线航道沿程水位感知点布设方案,构建了基于一维数模的水位拟合模型。
2)制定了航道地形要素信息快速采集与预处理技术方案,研发了航道地形要素采集与预处理系统。
3)提出了航道表面流场数据采集与预处理方案,研发了数据自动化批量处理软件系统。
4)制定了船舶通航的山区河段能见度采集方案,研发了基于摄像机的能见度监测原型系统。
5)设计了基于多波束声纳的船舶吃水检测方法和系统框架,实现了与多波束测深声纳的双向通信,研究了深度数据滤波方法和船舶吃水识别算法。
6)基于北斗地基增强系统的航道要素感知中的高精度定位技术方案,建立了试验平台,并在长江干线下荆江河段试验应用。
7)研究了典型航道要素数据传输特性,实现了不同河段航道数据传输集成。
2.2.3 船舶交通行为可视分析
可视分析技术主要应用于海量数据关联分析,并实现数据链走向的完整展示。目前,可视化分析技术已广泛应用于公路交通,如:出租车数据可视分析[13]、城市交通拥堵可视分析[14]、飞机轨迹可视分析[15]等。
目前,国内船舶交通信息可视化技术研究尚处于初级阶段。积极开展内河船舶行为可视化研究,包括可视化系统框架结构、数据采集和处理、船舶行为特征提取和可视化分析,可为绿色、安全和高效的水上运输提供决策支持。
连续桥区水域通航环境复杂,增加了船舶航行的难度,同时,对水上安全监管带来了巨大压力[16]。通过建立桥区船舶行为可视模型,实现船舶航行四维(经纬度、时间、航速)显示、异常数据识别、行为识别(停泊、转弯、过桥等)和上下水船舶航速分析,可为内河多桥梁水域船舶航行安全提供技术支撑。见图1。
2.3 “置”慧航运
宝船网2.0依托于云计算和大数据技术,提供了一个开发、分享、透明和诚信的环境。目前,已涵盖全球电子海图、全球岸基和卫星AIS传播动态及全球气象等多种类型的数据。通过“云合计划”,宝船网向全社会开放数据接口,可用于水上交通流分析、海上目标及区域预警、大数据分析、航线规划和远距离海事感知等,解决了海量数据共享和分析的难题。
宝船网是一个基础性的平台,其广泛和有效的应用得益于云合计划,所有基础设施已全面云化,减少了第三方应用开发的时间和经济成本;大数据产品(特定船型/货物的运营分析、空间信息库等),提供了万众创新的基础;宝船网 “航运生态”的发展定位,使数据和信息资源的利用、分享、拓展更加便捷;基于位置的公共服务,为第三方增值服务的完成奠定了基础[18]。
2.4 港口资源管理
2.4.1 智慧港口建设策略
经历转型升级,当今港口在供应链中的角色发生深刻变化。其发展更趋理性化,功能不断拓展。随着国际多式联运的发展与综合运输链复杂性的增加,港口作为全球综合运输网络的节点,向综合物流中心发展;依托腹地经济向内陆扩展,为海运、陆运、空运及仓储提供综合物流服务;同时,为客户提供方便的运输、商业和金融服务,具备了商务中心的功能[19]。
智慧港口(smart port)是行业发展和知识创新相互驱动而催生的一种新理念,其内涵极为丰富,现代信息科技是其发展的必要非充分条件[20]。同时,它具备了生态环境和谐化、物流资源集约化、港城融合一体化、技术装备现代化、管理运营科学化和服务智能化等6大特征。狭义上的智慧港口借助物联网、云计算、大数据、“互联网+”等现代信息技术,基于港口供应链思维,实现物资资源的无缝对接联动,达到信息化、智能化、最优化的现代港口,可称为信息化2.0港口[21]。
2.4.2 “互联网+”港口
作为水运大省,江苏省拥有1 090km海岸线、425km长江航道、691km京杭大运河,沿线港口资源丰富,具有明显的经济和地理区位优势。受限于港区分散、岸线利用不合理、传统管理方法效率低下等不利因素,港口资源管理存在改进和优化的空间。基于“互联网+”建立的港口资源管理信息系统,为港口基础设施资源全面管理、相关数据统计和分析、决策制定提供了一种全新模式。见图2。
港口资源管理信息系统的建设过程,突破了一系列的技术难题,包括:海量港口资源数据的采集与整合、系统数据更新维护、大数据(GIS)共享平台建设和Web GIS地图服务响应速度等。借助港口资源管理信息系统,可实现全省港口资源数据的互联互通、各港口运行状态展示(树状目录结构)、公共锚地资源集中调度、重要港口视频监控、港口岸线规划、监管和港口经营监控。
2.5 电力推进技术
绝大部分运输船舶是由大型压燃式发动机推动的,使用燃料油提供动力和供热,其燃烧后产生的颗粒物(PM)、硫化物(SOx)和氮氧化物(NOx)等大气污染物的排放量很高[22]。与传统的机械推进船舶相比,混合动力系统有着污染小、噪声低、续航能力强和经济效益好等特点,符合国家建设资源节约型、环境友好型社会的可持续发展之路。
电力推进船舶作为混合动力船舶的先驱,具备了操纵性好、推进装置布置灵活和综合节能显著的优点。区别于混合动力汽车,混合动力船舶对于功率等级有着更高的要求(100~1 000kW级)。由于大容量电力电子装置(整流、逆变设备)的应用,谐波干扰不可忽视。此外,混合动力船舶负载(螺旋桨)特性受水域环境影响较大。现阶段,混合动力船舶的主要类型可归纳为概念型和实用型两大类。其中,概念型混合动力船舶又包括太阳能/风能、太阳能/蓄电池、太阳能/风能/柴电机组/蓄电池(如Hornblower Hybrid客渡船)等不同形式的混合动力船舶;实用型混合动力船舶多采用电池/柴油(如Long Range 23游艇)混合动力。
随着信息化技术的不断发展,智能化技术在混合动力船舶的发展过程中得到了广泛的应用,主要体现在动力系统、控制系统、远程网络的智能化控制和监管。动力电池-储能电池动力系统从100kW级向1 000kW级发展,奠定了大功率混合动力船舶的技术基础。
3 水运智能化研究热点
3.1 智能船舶
制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基[23]。随着新一轮工业革命的到来,云计算、大数据、物联网等新一代信息技术的应用将更加广泛和重要。船舶作为水路运输最主要的载体,处在一个变革的时代,面临着新的发展机遇和重大挑战。以工业4.0为导向,大数据技术为基础,运用先进的信息通信技术(ICT)和计算机技术,实现船舶智能化的感知、分析,保障船舶航行安全和航运效率,成为世界各国研发智能化船舶的强大驱动力,如中国船舶工业集团“会思考”的智能船,可连续感知船舶运行与海况环境,降低事故率,保障航运安全,最终实现面向“Sea-海洋,Ship-船舶,System-系统,Smart-智能,Serv-ice-服务”的船舶运营智能服务体系(5S工程)[24];借助嵌入式数字技术,韩国现代重工与埃森哲(Accenture)正合作设计“互联智能船舶”,提高运营效率,改善决策流程[25];世界上最大的商业造船供应商之一的罗尔斯罗伊斯(Rolls-Royce PLC)计划在未来10年内将第一艘无人货船投入使用[26]。
智能船舶具有巨大的应用需求和发展前景,是未来船舶发展的必然趋势。智能船舶的关键技术主要包括:信息感知、通信导航、能效控制、航线控制、状态监测与故障诊断技术、遇险救助和自主航行等技术。现阶段,信息感知、通信导航和故障诊断等方面的技术正在逐步完善并实现应用,而航线规划、安全预警和自主航行等技术处在不断研究和探索之中。在后续研发中,需重点从以下4个方面加以突破[27]。
1)借助大数据分析技术,进一步提升数据挖掘效率。
2)智能船舶安全性和可靠性研究。
3)复杂条件下(如内河航道)智能船舶的自主驾驶研究。
4)智能船舶在军事领域的应用。
3.2 信息传输网络关键技术
随着水路交通智能化程度不断提高,信息传输网络技术在船-船,船-岸,船-标-岸信息交互中得到了广泛的重视和应用,一定程度上改变了过去水路运输通信网络类型繁多、系统不兼容、效率低下等弊端。
围绕构建安全、可靠、高效的长三角及京杭运河信息传输网络,交通运输部水运科学研究院开展了支持IPv6的安全自组织网络体系、基于传输质量的网络融合技术、船舶内部自组织通信、面向容灾的自愈性网络等相关技术的研究,为智能水路运输中“感知本船”技术和通信网络的应急通信能力的进步提供了支撑。同步实施的《江苏省内河船闸便捷过闸系统(水上ETC)示范项目》,目前已覆盖江苏省内主要的水路运输流域,为船民提供了智能化便捷服务[28]。
针对长江航道要素信息(水位、能见度、航标等)传输特性及不同网络的适应性,长江航道局开展了航道要素传输系统中的综合最优传输方式和传输网络架构等关键技术问题研究,深入探讨了3G,AIS,ZigBee等无线网络的传输稳定性和覆盖能力,开发了基于硬件在环仿真技术的信息传输系统测试平台,并实现了典型航道(大埠街-兰家坨数字航道)要素感知信息的实时可靠传输[29]。
加快水运智能化的发展,水运信息传输网络的畅通是基础和前提。针对智能水运系统包含的众多对象,信息传输网络需要高度的统一和全局的规划,其顶层设计意义重大;其次,需要积极推动系统、终端的统一性,提升兼容性和可靠性;最后,需要突破跨区域信息传输、资源共享的瓶颈,实现信息传输网络的通用平台建设[30,31]。
3.3 船联网
在新一代信息和通信技术蓬勃发展的背景下,船联网(connected ships)已成为智能交通行业应用的重要方向之一。作为一个新兴的概念,船联网具备了技术融合性、要素载体多样性和服务功能集成化的特点。
为促进航运信息化、智能化、绿色化发展,国内外已相继启动了船联网相关的研究和示范项目。2012年,交通运输部组织苏浙沪两省一市共同实施了首批国家物联网应用示范工程———长三角航道网及京杭运河水系智能航运信息服务应用示范项目,旨在全面推进物联网技术在内河智能航运服务中的深化应用,提升综合信息服务能力,促进江海联运服务体系的进一步完善。通过长三角跨区域航运大数据整合,构建了一个面向服务、规范统一、灵活可扩展的数据共享与交换平台,实现了各类船联网业务系统动静态数据的互联互通和资源共享[32]。
为了保障跨国、跨区域内河航运业整体发展,欧盟总结了以往内河航运信息化建设的成功经验,经过协同研究以及示范工程应用,提出了构建统一的内河航运综合信息服务系统(river infor-mation service system,RIS系统)[33]。RIS系统建立在较为完善的航运基础设施之上,运用信息技术、通信技术、电子控制技术和计算机处理技术等集成应用于传统的内河航运体系,通过异构系统的互联互通、资源共享,实现了欧洲内河航运交通运输的高效、安全、环保,成为内河航运现代化、信息化的典范。
我国的内河航运信息化正逐步向互联互通、信息共享、侧重公共服务转变。如何建立一套适合我国水路交通的综合信息服务体系(包括总体构架、功能定位、运行管理模式等),仍需广大科研工作者不断的研究、探索和实践。针对现阶段的发展现状,应加强以下方面的建设[34,35]。
1)研究制定航运信息化标准体系并不断完善。
2)强化行业规范推广并保障实施。
3)推进航运基础设施信息化与区域资源整合。
4)突破网络传输、海量数据分析、系统稳定与安全等关键技术瓶颈。
4 结束语
水路交通智能化是一项长期的系统工程,涉及面广泛,内容丰富,其影响力与效益必将随时间的推移不断扩大。“长江经济带”和“一带一路”国家战略的提出,为水路运输智能化带来了巨大的发展机遇。《水路交通智能化论坛》的举办为跨界融合、资源整合和产学研用搭建了合作的桥梁,展示了现阶段水路交通智能化的最新研究进展和科研成果。通过对论坛主题报告的分析总结,先进信息通信技术(大数据、移动互联网、云计算等)已逐步融入船舶运输、内河航道枢纽管理、智慧港口、航运保障与管理等领域,有力地推动了我国水运智能化行业的发展。智能船舶、信息传输网络技术和船联网的不断进步,将为智能水运注入新动力。
智能道路交通 篇2
目录：
第一部分：工程概况
第二部分：高清视频监视系统施工流程
一、踩点
二、施工前准备
三、材料准备
四、施工
1.材料申领 2.土建施工
3.杆件、箱体和设备施工 4.线缆施工 5.问题整改 6.验收 7.维护
五、系统总结
第三部分：高清治安卡口子系统施工流程
一、踩点
二、施工前准备
三、材料准备
四、施工
1.材料申领 2.主要设备介绍 2.1高清像机
2.2偏振镜切换控制装置 2.3闪光灯 2.4频闪灯 2.5车检器 3.土建施工 4.线圈切割
4.1线圈设计方案 4.2馈线布线设计 4.3线圈匝数
4.4环形（传感）线圈施工规范 4.4.1路面开槽 4.4.2开槽顺序 4.4.3槽的几何尺寸 4.4.4槽内清理 4.4.5槽内下线 4.4.6填槽及浇注 4.4.7环形线圈的测试
4.4.8线圈和馈线的连接和接头处理 5.立杆安装设备 5.1摄像机接线
5.2像机与频闪灯的接线及多灯频闪级联接线图示 5.3摄像机与闪光灯之间的接线 6.线缆布放和设备测试 7.设备调试 8.问题整改 9.验收 10.维护
五、系统总结
第四部分：闯红灯自动记录子系统施工流程
一、踩点
二、施工前准备
三、材料准备
四、施工
1.材料申领 2.主要设备介绍 3.拆旧杆杆件设备 4.土建施工 5.立杆安装设备 6.设备调试 7.问题整改 8.验收 9.维护
五、系统总结 第五部分：后期工作
一、工程量的统计
智能交通新体验 篇3
C320t虽然拥有TMC功能，但是在外形上与原来的C320并无太大区别。它采用了4.3英寸触摸式液晶屏幕，方便用户清楚地浏览导航地图和TMC信息。该产品通过FM广播方式为驾乘者提供实时路况播报，覆盖了北京五环以内主要道路信息。C320t还被北京市交通信息中心主任王刚誉为“智能交通发展的破冰之举”。
当你在使用过程中，C320t可以主动避开堵车路段，并重新规划新的路径，帮你达到省油、节能，环保的目的。实时信息将以5分钟一次的频率进行刷新，信息点涵盖了北京五环以内的主要交通道路，准确率可达80％以上。在C320t中装载的MioMap 2007最新版专业车载地图上，将会以“红”、“黄”、“绿”三种颜色标出当前路段的畅通情况，红色代表车辆拥堵，黄色代表行驶缓慢，绿色代表道路畅通，十分直观。有了它的指示，当你在出行的时候就可以自己规划好行车路线，绕开红色的拥堵路段，从而节省出行的时间。同时，对于北京交通及生活环境都能起到优化作用，商务人士也因此可以有效地控制交通时间，并为成功疏导北京奥运期间的交通状况起到推动作用。据了解，C320t所使用的实时交通路况信息是由北京世纪高通信息有限公司提供的。
除了强大的TMC功能，由四维图新提供的专业图资使得C320t的导航更加精准。而在C320t上面还分别具有四种导航语言、三种操作界面语言的多语言优势。它内置的MioGoGo旅游书有北京各大景点的详尽资料到奥运会的时候，来自世界各地的朋友都可以享受到TMC应用为北京奥运带来的出行便利。
智能道路交通 篇4
0 引言
智能控制是一类独立驱动智能器械达到目标的边缘交叉学科, 它主要用于解决一些复杂的, 时变, 非线性的系统问题。在这类情况下, 通过常规的数学模型无法有效完成任务, 智能控制就是在这样的背景下发展起来的。本文对DNA文化编码算法进行了优化创新, 以此来实现对城市实时道路交通的智能管理。
1 优化创新的算法流程
优化后的DNA文化编码算法主要包括三个主要元素:信念空间, 种群空间, 影响函数。信念空间立足于宏观角度, 模拟文化的产生与发展过程;种群空间是算法展开的主要空间, 它主要利用演化操作与性能评价来反映自身迭代进化的过程;影响函数通过的作用是为了更新粒子群当中的优秀粒子的信念空间, 可以帮助其更快速更优质的演化[1]。该算法首先初始化种群空间以及信念空间, 然后计算种群空间的演化代数从而判断是否展开演化信念空间步骤。如果满足接受条件, 则更新信念空间, 用当前状态下种群空间中的最好个体替换最差个体, 计算使用度, 利用算法的选择, 交叉, 变异来进行自身演化[2]。粒子群演化中, 每运行影响函数代用信念空间群体中适应度较好的m个个体来替换掉最差的个体。最后评价所有粒子的适应度状况, 实时更新种群粒子的位置 (P) 与速度 (V) , 选择出最佳粒子, 直至满足终止条件, 输出最优路径。
2 寻找最优路径
依据第一章的优化改进过的算法流程, 下文利用优化后的DNA文化编码算法, 寻找最优交通路径, 阐述如下:
2.1 建立初始种群
初始种群的建立在DNA基因文化算法的遗传进化过程当中起到举足轻重的作用。如果初始种群的平均适值较高, 则迭代过程能够在相对较短的时间获得最优解[3]。建立初始种群的流程可以按照如下思路进行:我们首先可以结合道路特征编制一个DNA编码的优质抗体记忆库, 然后如果存在相同或相近的道路状况, 可以直接调用合法的初始抗体群;反之, 则通过聚类生成初始抗体群, 保持初始种群的多样性, 便于遗传操作的正常开展[1]。
2.2 信念空间
本算法对信念空间采用了DNA算法中的选择, 交叉, 变异操作对DNA群体进行迭代演化分析, 其交叉遗传算子最小变化单位表示如下:
则第i个知识个体的可用矢量为:
本算法采用位置+速度的优化算法使得粒子趋近于全局最优解, 最终通过粒子位置所在的DNA序列集合来获得最优个体。
2.3 更新信念空间
信念空间的初始种群需要不断进行更新演化。本算法采用DNA算法当中的选择、交叉与变异操作, 利用轮盘赌选择出较优个体, 种群数目为n, 个体i适应度设为fi, 则它被选择概率如下:;然后通过两点交叉操作使其知识解群体共享知识信息, 结合均匀变异操作利用概率P进一步扩大搜索空间, 扩展算法的全局观。助其更快速更优质的演化, 扩大搜索空间。
3 算法效率分析
判断DNA基因文化算法效率的参数主要包括进化代数与种群规模。因此本文从这几个参数进行模拟实验, 算法在100代以内就引起了急剧收敛, 到500代时呈基本稳定状态。因此, 针对贵阳市交通特点, 我们选择种群为50, 进化代数为500代, 运行时间为20分钟, 得到最优解为1.0803e+8。
4 总结
从实验中可以看出, 本算法可以基本解决动态计算最优解, 优化车行路径的问题。但在这样的情况中, 考虑到DNA进化的变异性, 算法并不够稳定, 这样的情况导致了同样的种群, 同样的优化代数情况下, 可能产生多种解。这是在将来的工作和学习中需要进一步解决的问题。
摘要：囿于贵阳特殊的地理环境, 光靠发展道路的硬件设施建设不能完全解决问题, 要与交通技术管理手段相结合。本文对传统的DNA文化编码算法进行了优化创新, 同时结合贵阳市交通具体情况, 利用算法使车辆在行进过程中, 不断寻找最优路径, 达到缓解道路压力的最终目的。
关键词：DNA,算法,智能
参考文献
[1]丁永生, 基于生物芯片的DNA计算——模型、算法及应用[M], 丁永生等著, 科学出版社, 2011-11-01:109-111
[2]文静.公众出行交通信息服务系统关键技术分析[J].软件, 2013, 34 (5) :143-144
海信智能交通系统 篇5
通过上周参观海信的智能交通系统，我的感受就是科技真的能改变我们的生活，让我们的生活变得更加舒适、安全、放心。
首先智能交通的定义是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务。它是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。ITS可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率。
21世纪将是公路交通智能化的世纪，而海信智能交通系统的目标是，在该系统中车辆靠自己的智能在道路上自由行驶，公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态，借助于这个系统，管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。正好迎合了时代的潮流。智能交通系统具有以下两个特点：一是着眼于交通信息的广泛应用与服务，二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。
我发现海信智能交通系统与一般技术系统相比，它的系统建设过程中的整体性要求更加严格。这种整体性体现在：（1）跨行业特点。智能交通系统建设涉及众多行业领域，是社会广泛参与的复杂巨型系统工程，从而造成复杂的行业间协调问题。（2）技术领域特点。智能交通系统综合了交通工程、信息工程，通信技术、控制工程、计算机技术等众多科学领域的成果，需要众多领域的技术人员共同协作。
（3）政府、企业、科研单位及高等院校共同参与，恰当的角色定位和任务分担是系统有效展开的重要前提条件。
走进智能交通时代 篇6
山东省五大区域发展规划，都把公路作为基础性、先导性产业纳入了总体发展框架。交通运输在为保持全省经济平稳较快增长、改善民生、增加就业等方面作出重要贡献的同时，也迎来了历史性的发展机遇。
一桥盘活胶州湾
2010年的岁末，在波光粼粼的胶州湾，刚刚完成主体合龙贯通的青岛海湾大桥就像一道漂亮的弧线，在天海之间优雅地划过。大桥总工程师、参与大桥项目17年的邵新鹏正站在高处像欣赏一件艺术品一样远眺这座大桥。
“海湾大桥不仅在中国，就是在世界上，也是数得着的。”这位不善言辞的总工程师只要提起大桥，却总有说不完的话。他说：“以前山东的路在中国是个响当当的品牌，现在山东凭借青岛跨海大桥这项目，说不定能再造一个新品牌——山东的桥。”
青岛海湾大桥可谓山东交通运输建设领域又一创品牌之作。它创造了多项之最：首创中国第一座海上互通立交；大沽河航道桥为世界海上首座独塔自锚式悬索桥，由山东高速团体自主研发的水下无封底混凝土套箱技术为世界首创，全桥海上钻孔灌注桩数目为5127根，居世界第
，是中国首座采用低桩承台的跨海大桥
可以预见的是，2011年夏天这座世界第一跨海大桥全线通车之后，“大青岛”格局从此形成，整个胶州湾全被盘活了。
正如山东高速集团总经理王玉君所言，青岛海湾大桥作为中国北方重要交通设施，建成后将重新塑造青岛拥抱胶州湾的“大青岛”城市框架，为山东乃至华北地区的深度发展开拓出新空间。目前，青岛高新区胶州湾北部园区已经开工建设，各类高新企业争相入驻，青岛海湾大桥的贯通，打开了胶州湾北部这只潜力股的快速成长之路。
大交通新格局
回眸5年前，已然在高速公路建设方面领先全国8年的山东绘就这样一幅蓝图：“十一五”期间山东将建设7条高速大动脉。突出发挥青岛龙头作用，积极推进半岛城市群交通一体化，增强省会济南辐射带动作用，舒展出省通道，实现“东部加密、中部联网、两部贯通”的目标。到2010年，基本建成“五纵连四横、一环绕山东”的高速公路网，全省94％以上的县市区通达高速公路。
5年的时间一晃而过，山东省在面临国际金融危机等诸多不利的因素的同时，依然保持社会经济的高速发展。山东交通运输事业也驶入了发展的“高速路”：全省公路建设累计完成投资1300多亿元，比“十五”增长27％：公路通车总里程达22.9万公里，全省“五纵四横一环”高速公路网已建成使用，其中高速公路4285公里，另有在建高速公路600公里：村村通客车率达到99.8％。
目前，山东省公路密度超过每百平方公里40公里，基本形成了以省会济南为中心，国、省道为骨架，县、乡公路为基础，干支相连、遍布城乡、四通八达的公路网。
而沿海港航基础设施建设完成投资390亿元，是“十五”的23倍，其中外贸吞吐量将完成4.5亿吨，由全国第二位上升为第一位。沿海港口吞吐量“十五”以来一年一个新台阶，先后突破4亿吨、5亿吨、6亿吨、7亿吨、8亿吨。青岛港吞吐量突破3亿吨，日照港、烟台港吞吐量先后突破两亿吨，山东成为全国惟拥有3个亿吨海港的省份。
沿海港口生产性泊位总数达到476个，其中万吨级以上泊位184个，年吞吐能力达到4.64亿吨，内河通航里程达到1100公里，沿海、内河港口总吞吐量突破9亿吨。随着港口配套设施的逐步完善，海港综合功能和集疏能力显著增强。
2010年3月开工的青荣城际铁路，将结束山东半岛没有城际铁路的历史，把青岛、烟台、威海3个城市联系得更为紧密，基本实现“一小时生活圈”。目前全省“四纵四横”铁路网正在建设，未来将打通环海、省际铁路大通道，构筑沿海快速铁路、港口集疏运和集装箱便捷货物铁路运输、大宗物资铁路运输和省际间客货铁路运输体系，形成功能完善、高效便捷的现代化铁路运输网络。
对此，山东省交通运输厅厅长贾学英毫不吝啬自己的溢美之词。他说：“‘十一五’无疑是山东省交通发展史上发展最快、成效最大、发展质量最好的时期之一。‘十二五’时期，山东将着力建设大路网与大港航等‘五大体系’，为实现交通运输发展方式转变而努力。”
未来智能之路
“走南线还是走北线?”“上高速还是走国道?”许多来往于济青之间的货车司机已经开始为这些问题所困扰。“车太多啦，不要说超速了，在淄博潍坊段，连60公里的下限都不一定能达到”一位在济青高速跑了8年多板材运输的司机如此抱怨。
不可否认的是，在山东省立体交通格局中发挥着重要作用的多条高速公里已经接近或达到饱和状态，骨干高速公路的扩建与智能化发展仍是山东在“十二五”期间迫在眉睫的头等大事。
在黄河三角洲高效生态经济区建设上升为国家战略之后不久，2011年1月4日，《山东半岛蓝色经济区发展规划》得到国务院批复，成为“十二五”开局之年第一个获批的国家发展战略，也是中国第一个以海洋经济为主题的区域发展战略，全省区域经济发展新格局开始形成。五大区域发展规划，都把公路作为基础性、先导性产业纳入了总体发展框架。交通运输在为保持全省经济平稳较快增长、改善民生、增加就业等方面作出重要贡献的同时，也迎来了历史性的发展机遇。
按照国务院公布的高速公路网发展规划，中国正在全力以赴地加快国家高速公路网主骨架建设。新路网由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成。届时，中国高速公路通车总里程将有望达10万公里，超过美国跃居世界第一，而山东省高速公路通车里程也将迈向6000公里的门槛。
在通车里程不断增加的同时，智能交通运输系统(ITS)在山东高速公路发展中将占据越来越重要地位。该系统通过应用计算机和信息技术，将人、车、路等交通因素加以统一考虑。车辆将配备信息量巨大的汽车导航系统和车载信息通讯系统，驾驶者可通过情报信息板获取即时道路信息；电子不停车收费系统(ETC)在山东高速公路网络得到进步推广，绝大部分的商业运营车辆将装备ETC车载单元，使高速公路通行效率成倍提高。
2010年12月21日，4辆满载蔬菜和电子元件的集装箱货车驶入停靠在威海口岸的中韩货轮，中韩陆海联运汽车货物运输正式开通，鲜活水产、蔬菜将以最快的速度达到对方家庭的餐桌上。
这无异于把高速公路架设在了海上。也许，在不远的将来，山东省的交通运输网络将突破陆地的限制，以这种立体的形式向海陆空延伸。
编辑／李平
连接：“十二五”期间山东基础设施四大体系建设重点
现代能源产业：推进能源生产和利用方式变革，合理调整能源布局和供给结构，构建安全、稳定、经济、清洁的综合能源体系。支持友展热电联产机组，合理布局大型高效燃煤电厂，积极接纳省外来电。大力发展新能源。加快发展核电，积极推进风力发电，加快发展太阳能热利用，鼓励发展地热能、海洋能、生物质能等新能源。控制省内资源开发强度，鼓励建立稳定的省外煤炭和油气供应基地，推进石油储备体系建设。推进智能电网建设，完善石油、天然气输送管网建设，加快输煤通道和港口专用码头建设，解决煤炭运输瓶颈。
综合运输：按照布局优化、通道顺畅、效能提高的原则，统筹各种运输方式发展，构建路网完善、港航协调、衔接高效、管理智能的现代综合运输体系。全面推进铁路建设，重点完善主干线铁路运输网，加快构建城际轨道交通系统。继续搞好公路建设，完善提升高速公路网，加快一般公路改造升级，推进区域交通一体化，基本形成现代化的高速公路网、畅通的干线公路网和四通八达的农村公路网。优化加强港口建设，加快整合港口资源，推进港口改造扩建和配套工程建设，完善现代港口管理体系，形成布局合理、分工明确、优势互补的现代化港口群。重视开发内河航运资源。大力促进航空建设，继续推进济南机场建设，异地扩建青岛机场，加快支线机场新建和改造。提升功能，增加航线。
水资源保障：水资源短缺是制约山东发展的瓶颈，必须把水利建设作为基础设施建设的重点来抓，以加强水利保障能力建设为重点，实施水资源开发利用、水灾害防御、水资源管理三大工程，构建完善综合水利保障体系，努力实现水资源的可持续利用。建成南水北调东线一期和胶东调水干线工程，加快配套工程建设，新建、改建一批平原水库、地下水库、山区水库和河道拦蓄工程。继续实施以标准化堤防为重点的黄河防洪工程建设，实施进一步治淮工程，加快骨干河道重点河段、重要支流、中小河流和蓄滞洪区、黄河滩区的综合治理。加强沿海地区防潮堤坝建设，构建城乡防洪屏障，提高城乡防洪标准。实行最严格的水资源管理制度，统筹管理和科学调度生活、工业、农业、生态用水，推进区域用水总量控制和用水结构调整，有效提升水安全保障能力。
智能道路交通 篇7
交通堵塞已经成为中国经济发展的瓶颈，交通动脉的拥堵已经严重影响经济发展提速，而城市交通的堵塞也严重影响人民的生活质量和幸福感。许多城市采用限行、限号等方式解决拥堵问题，显然是治标不治本的办法。从长远看，优化资源配置，把稀缺的资源向民生倾斜，科学处理城市功能区划问题是最终的解决办法。
但很多城市难以短期解决规划问题，如北京的历史文物古迹约占旧城区面积的42%，道路不可能无限拓宽，所以智能交通是最佳选择。智能交通系统是指将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术以及计算机处理技术等高新技术有效地运用于整个交通管理体系。使人、车、路密切地配合、和谐地统一，从而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通综合管理系统。
实时交通信息采集
汽车司机都知道，造成交通拥堵的根本原因是信息不对称，出行时不知道道路通行的实际状况。虽然各大城市都有交通路况广播，但都信息滞后。很多情况下司机已经被堵在路上才知道前方有情况发生，但为时已晚。如何及时获取道路信息以避开拥堵路段成为智能化交通的关键之一。
在行驶车辆信息采集方面，目前北京全市各主要街道广泛使用非接触式地磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度、车距等信息，为车流的监控、分流提供智能化管理。当车辆进入传感器的监控范围后，终端节点通过磁力传感器来采集车辆的行驶速度等重要信息，并将信息传送给下一个定时醒来的节点。多个终端节点将各自采集并初步处理后的信息通过汇聚节点汇聚到网关节点，获得道路车流量与车辆行驶速度等信息，从而为路口交通信号控制提供精确的输入信息。采集的数据一般包括位置坐标、瞬时速度、行驶方向、道路实时视频及其他内容，将这些信息综合分析，应用于交通信息服务、交通管理等方面。
此外，通过给终端节点安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器，还可以进行路面状况、能见度、车辆尾气污染等检测。
现有的城市交通管理基本是自发进行的，交通信号仅能起到有限的指导作用。导致城市道路资源不能高效率运用，智能交通设施能将城市车辆和道路信息实时收集，并通过智能动态计算出最优的交通指挥方案和车行路线。专家指出，用智能交通提高道路管理后，交通事故死亡人数就可减少30%以上，并提高交通工具的使用效率50%以上。
车载终端的功能
在实时采集道路交通信息以后，传递到每个汽车司机并提供相应的服务就是智能化交通的关键之二。“G P S车辆监控与服务系统”是一个建立在RFID/GPS、GIS和现代通讯手段之上，专业服务于车辆监控与调度的G P S软件平台，实现车辆的实时监控和科学调度，将租赁风险降到最低。广泛应用于对车辆的监控调度之上，将为各行业车辆监控的信息化和服务水平的提高提供帮助。
在每辆汽车上配置数字式车辆监控终端，它可以精确记录行车的相关数据：包括时间、速度、里程、各种报警、轨迹记录、图像监控等，为车辆调度的科学管理和司机的人身安全提供了有力可靠的保障。系统适应机动车辆大数量、全天候特点。可记录连续运行路线，系统可以随时掌握车辆状态，车辆的实时位置信息和行驶数据信息监控中心即时看到。历史轨迹回放;车辆行驶过的轨迹点可以随时在监控客户端电子地图上回放，以重现车辆行驶的整个过程及各行驶点车辆速度。这些数据全部利用C D M A无线传输技术上传至监控中心服务器中的数据库内，应用系统平台和管理信息系统可以从这个数据库中快速读取数据。
这个系统具有如下特点。一、防拆功能，当有恶意拆除G P S的行为发生时，机器会自动锁死汽车发动机，让汽车无法启动;二、远程控制功能，可以发送指令进行远程断油断电，使车辆无法启动;三、里程统计，自动记录车辆在某段时间内行驶过的准确里程数据功能;四、超速报警预示，当车辆实际行驶速度超出预先设定的限速值时, 系统自动报警。终端也会提醒司机谨慎驾驶并记录超速行驶数据。便于查询及有效管理违章;五、监测疲劳驾驶，当司机驾驶车辆超出预先设定车辆连续行驶的时间范围时，系统提示报警，同时提醒司机已经处于疲劳驾驶状态，疲劳驾驶报警记录会在系统中自动记录;六、定位和定位跟踪功能，常用车载传感技术有微波雷达和超声波照相等，但每一种传感技术都有其局限性，因此传感技术的关键是多模态融合，既发挥各自优势又提供功能互补;七、采用无线射频(R F I D)技术的停车卡。可以使停车场联网管理，并通过手机为停车卡充值，智能车牌识别系统停车场采用硬盘录像机或者P C机来监控，具备智能识别的硬件基础。基于集中处理模式的停车场智能车牌识别系统是目前适合电信闭门切入的业务点，客户只需支付费用即可实现牌照识别、线路传输等功能，投入大幅度降低。
上述系统均为相对成熟的技术，把实时监测到的交通情况经过分析处理传递给每个司机，起到物联网或者车联网的作用实现信息快速传递和共享。
物联网及车联网的作用
物联网及车联网作为一种融合无线通讯技术、微电子传感器、嵌入式系统的新技术，逐渐被用于智能交通系统等需要数据采集与检测的相关领域，从而给城市智能交通带来一次全新的升级。通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、监控和管理的一种网络。
从目前状况来看，因为汽车在交通突发事件发生时，不能第一时间让车辆和行人掌握事件态势和现场情况。无法启动应急预案以调度抢修抢险所需的人员，车辆和物资，在最短的时间内完成突发事件的处理。所以物联网的应用将对城市交通实现三个重要监管：一、实现公共交通工具全程和溯源，保证运输的安全，最终实现政府的数字化的调度管理与城市交通资源优化配置运行职能。二、实现城市公共交通、轨道交通等重要设备的准确标识，实现管理的透明化，为运输安全、保障交通设施设备安全提供法律依据。三、实现车辆、列车等运营过程中，提高事故防控能力和水平，增强实时调度监控和应急事件处理能力，促进交通运输持续健康发展。
目前，一些国际大型汽车制造商正在借助物联网技术来提升汽车的驾驶、安全方面的智能化，物联网与汽车的跨界合作，让汽车的使用功能得到延伸。
物联网技术还可以广泛地运用于出租车、警车、救护车等特种车辆上，在出租车上安装R F I D标签将实现对汽车油耗、机械部件等进行实时监测，确保安全驾驶，在救护车上还可运用物联网技术来实现视频手术等。装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。
智能化交通已经上路
汽车数字化标准信源技术是基于RFID开发的涉车信息资源的应用技术，该项目由国家公安部组织研发，汽车数字化标准信源技术的开发将推进“车联网”和RFID产业化进程。可以把车与物联网概括为三大板块即整合多种物联网技术和信息资源RFID/GPS定位技术，GIS地理信息服务技术和信息处理技术。城市智能交通的信息的发布有LED公告板、网站、短信等多种方式，智能车位引导系统(联网信息发布)可与CDMA手机定位、GPS导航等进行整合。
通过技术集成，把实时检测到的道路交通情况分析后，运用云计算技术把路况及时通过卫星传递到每个单车上，引导驾驶员按照最佳路线行驶。并且对违规车辆进行记录和处理。达到最理想的交通畅通状态。
上汽集团已经推出自主品牌在汽车智能化的“互联网汽车”荣威350，搭载智能网络行车系统I N K A N E T，依托中国联通W C D M A 3G网络，实现信息检索、实时路况导航、电子路书、股票交易和社群交流等互联应用。
车联网目前还仅仅停留在概念阶段，但越来越多的汽车企业已经开始尝试将智能化技术应用到汽车上。从2009年开始，上海通用汽车推出安吉星车载信息服务，为用户提供碰撞自动救助、全程音控导航、被盗车辆追踪等11项服务，可以说是我国车企在汽车智能化之路上的一个初步尝试。
目前我国汽车电子总体实力还很弱，汽车电子产品水平与国际先进水平相比大约落后10年左右，国内汽车电子在企业规模、自主创新、技术水平、市场开拓等方面还存在差距。预测显示，在一个大中城市投资建立车联网平台，包括读取信号的标签、基站以及软件系统，投资大约在1.5亿-2亿元左右，如果在全国120个大中城市开发车联网平台，总投资约150亿元。
交通运输部拟定的“十二五”交通规划提出，未来五年，实现对国家高速公路、国省干线公路、重要路段、大型桥梁、车辆区域、交通运输状况等的感知和监控;实现对危险品运输车辆、船舶、长途客运以及城市公交、出租车和轨道交通的全过程监控;基本建成全方位覆盖、全天候运行、快速反应的水上交通安全监管系统和海事信息服务系统。
北京将斥资1 4亿打造智能交通，力争“十二五”期末五环内主要路段全部覆盖绿波带，预计通行能力提高15%。广州市组织实施《亚运后广州中心城区缓解交通拥堵方案》和编制《广州市智能交通系统发展规划》年增加20亿元用于地铁建设，使地铁的投资规模达150亿元。
国内从事智能交通行业的企业约有2000多家，主要集中在道路监控、高速公路收费、G P S、地理信息和系统集成环节。智能交通产业大体也可以分为设备提供商、软件开发商、系统集成商和平台运营商。
交通运输部着手新一代智能交通系统发展战略研究以及应用物联网技术推进现代交通运输策略研究项目。中国城市(道路)智能交通行业投资额将在2011年至2013年间继续快速增长，预计2013年总体市场规模将达到459.5亿元。而智能交通的复合增长率超过20%，预计未来3年国内整个智能交通系统行业的投入将超过1500亿元。
要有大交通的概念
目前智能交通研发和应用还处于各自为政、跑马圈地阶段。智能交通行业集中度不高，企业过于分散以及地方保护主义作怪，标准也不统一，影响其健康发展。交通运输部科技司官员指出，由于物联网技术在智能交通领域应用的构架尚未明确，因而标准体系尚不健全。同时，传感器成本、性能和寿命，在技术上与交通应用的要求还不相适应，传感、支撑网络也尚未建立，行业数据中心特别是部级层面的行业数据中心尚未真正建立。另外，研究和示范应用点分散而不成体系，规模效益未能体现。标准不统一会增加企业的成本，不利于智能交通的发展。
智能道路交通 篇8
“智慧城市”的提出,让人们看到了一个切实可行的办法来解决城市化进程中遇到的各种问题。“城市智能交通平台”是用更加智慧的手段来规划城市交通状况,为缓解交通拥堵问题,交通事件处理,交通诱导等提出了有效合理的手段。
1国内外研究现状
本文主要选取了美国的2个州、英国、日本及国内4个城市为代表,列举了它们交通大数据的研究成果,并具体标识了不同领域的应用情况。通过比较分析,可以看出美国的加利福尼亚州这方面发展很突出,已经开发5个基于交通大数据的应用系统,覆盖了日常生活的各个方面,大大提高了政府相关部门的管理效率,也方便了民众的出行。日本在智能交通领域的发展也比较成熟,主要以P-DRGS为代表。不过,在环境监测方面,该系统并没有涉及。英国目前主要采用Transport for London等4个智能交通系统,根据浮动车系统的历史数据和实时数据,在出行者最需要的时间和地点发布交通信息,通过历史数据估算出其他时段或地点的交通状况,从而大大降低了系统的费用。
我国近几年在智能交通领域方面也投入了大量的财力和人力,并取得了一定成绩。以北京、香港、上海、杭州、广州及深圳等几个城市为代表,在智能交通领域已经走在了我国前列,其中北京发展最为突出。2005年,北京建成国内第一个浮动车信息采集系统,该中心自主研发了交通信息发布实验系统。2008年至今,每日为市民提供路网运行速度监测数据。目前,该系统接收超过3万辆出租车上传的实时数据,能够快速准确地进行GPS采样点的地图匹配并处理出路段速度信息。
2城市智能交通平台功能模块
本文基于城市的交通信息数据,通过对海量的交通信息数据进行挖掘,得到车辆的行驶速度、地理位置及车辆行驶轨迹等主要数据,进而分析出不同路段的拥堵指数,识别交通事件的原因并进行针对处理。同时,利用车辆通行记录统计和速度,也可以计算出指定地区的空气质量,为政府制定政策和居民出行提供参考。本智能平台的框架如图1所示,具体分为交通管理模块、出行辅助模块、政府决策建议模块三部分。
2.1交通局交通管理者功能模块
2.1.1基于交通大数据的路况信息实时监控和预测
本文将采集的交通流数据进行交通拥堵状态的划分,并以不同的颜色表示不同的路况状态显示在电子地图上,基于行驶方向上的交通拥堵显示和预测。
2.1.2基于交通大数据的异常事件检测
通过实时采集交通流数据,分析交通流状态参数变化特征或车辆行驶特征,从而判定道路上是否有交通事件发生的过程。主要基于支持向量机等检测算法,将数据进行样本训练和测试,检测出交通事件的类别。
2.1.3基于GPS-出租车和GPS-公交车数据的智能调度
针对当前出租车空载率较高,对出租车进行智能调度,通过分析出租车拉乘客的上下车记录以及相应的地理社会功能性,给司机提供推荐服务,建议一些“趴活”地点,在最短的时间内拉到乘客,并且使收入最大化。
2.1.4电子政务管理
电子政务即政府机构应用现代信息和通信技术,将管理和服务通过网络技术进行集成,在互联网上实现政府组织结构和工作流程的优化重组,超越时间和空间及部门之间的分隔限制,向社会提供优质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准的管理和服务。
2.2出行者功能模块
2.2.1基于时间和空间维度的公共交通换乘引导
利用公交车的实时GPS数据,可以得到公交车到达时间和公交车实时位置,根据乘客的出行始发和最终站点名称,进行公交线路查询。结合其它出行方式如轻轨和车租车等,规划出多条合理的换乘路线供选择。
2.2.2基于多因素博弈的交通诱导
我们根据多因素进行考虑,采用一种增量动态重规划方法求解诱导问题的最优路径集合,先采用逆向多目标启发式搜索进行全局规划,然后以增量的方式对全局规划所保留的部分信息有效地重用,可快速调整变化位置与目标位置之间新的移动路径。
2.2.3停车场实时诱导
当在电子地图上输入目的地时,可以进行停车场的车位信息查询、停车场的车位预定以及基于目的地的停车场位置推荐。
2.2.4基于云平台的信息发布
对于信息发布模块,借助云计算,进行数据迁移计算以及信息推送等优势进行信息发布,可以减少用户的能耗以及计算时间,更好的满足实时性能。
2.3政府(交警、环保局)部门功能模块
2.3.1基于交通大数据的智能交通管理策略
本模块优化信号灯控制策略、分析公交已有和增设站点的合理性、公交线路规划、公交专用车道及发车频率的合理性、交通路口路标和掉头位置及距离设置合理性、车辆优先控制策略、基于交通数据的融雪剂融雪效果评估
2.3.2基于交通大数据和空气质量监测点数据的城市(交通)环境查询
根据城市空气质量监测点数据以及浮动车数据进行城市交通环境查询包含以下空气质量、气象信息(温度、风力等)、PM2.5雾霾天气监测、最小能见度范围、降雨和降雪对交通的影响评估。
3结论
智能道路交通 篇9
物联网技术的发展推动了智慧城市、智能交通的建设[1],嵌入式多接口智能终端的需求不断增加。准确的交通数据是分析掌握交通规律、优化交通体系的关键,如何获取实时可靠的交通数据一直是智能交通系统发展的重要问题。无线传感器网络技术所具有的优良特性[2]是智能交通系统采集信息的一种非常有效手段,作为现有有线技术的补充, 无线传感器网络的建立和维护方便,非常适合于部署在有线传输不能覆盖的路段[3],极大地降低整个交通系统部署维护成本。目前,分布式无线传感器网络技术在交通信息采集领域的研究已经引起了国内外许多企业和研究机构的高度关注[3,4],无线传感器网络在智能交通方面的应用已经成为热点研究领域。
智能交通系统发展已有十多年[5],然而,传统的智能交通信息采集系统主要采用光纤或以太网传输,致使整个交通系统部署维护成本极高,而且系统接口有限,查询监测数据不够方便。本文设计了一种智能交通环境监测系统,该系统既可以采集存储交通数据,还可以实现对交通信息实时有效的监测和分析,具有安装维护容易、查询监测灵活等优点。
1系统方案设计
多接口智能终端采用嵌入式ARM微处理器S3C6410作为系统硬件平台,采用嵌入式Linux作为操作系统软件平台。设计了以Zig Bee无线通信技术为基础的交通监测网的网关,Zig Bee无线传感器网络技术解决分散的智能采集节点集中管理以及查询维护困难问题,采集点通过Zig Bee无线网与ARM网关交换数据。智能节点对节点数据进行采集如温度、湿度和二氧化碳含量等,通过ARM网关对这些数据进行打包处理,然后通过以太网或Wi Fi无线网络向服务器发送数据,或通过手机进行交通数据的实时查询。系统总体设计如图1所示。
智能交通环境监测系统主要包括3部分:系统前端由环境监测传感器模块和Zig Bee无线收发模块构成系统数据采集模块;系统中端是ARM嵌入式网关模块;系统后端由以太网模块、Wi Fi模块及服务器系统构成。
2系统硬件设计
2.1网关硬件结构
网关硬件结构如图2所示,因ARM微处理器具有体积小、低功耗、低成本及高性能等优点[6],嵌入式网关采用广州友善之臂生产的Tiny6410开发板, 系统主控芯片采用ARM11处理器S3C6410,它是一款低功率、高性价比、高性能的用于手持、移动等终端设备的通用处理器。S3C6410具有丰富的硬件功能外设,如摄像头接口,TFT 24 bit真彩色LCD控制器,系统管理单元(电源时钟等),4通道的UART,4通道定时器,通用I/O口,32通道的DMA,I2S总线,I2C总线,USB Host,高速USB OTG,SDIO接口及内部的PLL时钟发生器,降低整个系统的成本和提升总体功能。
Zig Bee无线收发模块采用德州仪器 ( TI ) 的CC2530芯片,该芯片它结合了高性能的射频收发器和一个高性能低功耗的8051微控制器,适合用于搭建功能健全价格低廉的网络节点。CC2530在单个芯片上集成了IEEE802. 15. 4标准2. 4 GHz频段的RF无线电收发机,具有优良的无线接收灵敏度和抗干扰性[7]。
嵌入式Wi FI模块采用WM - G - MR - 09型号的SDIO接口模块,可以实现开发板数据通过SDIO口到无线网络之间的转换。SDIO具有较快的传输速率,可以有效并快速的传输数据,满足系统要求。
2.2ZigBee无线收发模块硬件设计
Zig Bee无线传感器网络系统由数个Zig Bee终端节点和一个Zig Bee中心节点(协调器)搭建而成, 是一个星形网络拓扑结构。分散的终端节点上的温湿度等传感器将采集环境温湿度信息,并由终端节点将这些信息通过Zig Bee无线芯片发送到中心节点。中心节点将收到的信息及时传送的ARM嵌入式网关。
3系统软件设计
3.1网关主程序设计
嵌入式网关程序是软件系统的核心部分,连接系统前端数据采集模块和系统后端服务器模块。本小节主要介绍网关主程序、串口通信程序及UDP通信程序设计流程图。
网关主程序主要通过串口读取系统前端采集道的数据,再通过UDP通信程序发送到服务器。首先打开串口,当成功后开始设置并初始化串口,准备读取串口数据。然后创建套接字,准备将数据发送到服务器。系统就绪后,主程序开始读取串口数据,打包缓存后发送到服务器。网关主程序流程如图3所示。客户端程序流程如图4所示。
3.2串口通信程序设计
Linux下串口驱动程序在内核角度看是以设备存在,在用户层看来是以文件存在,所以要对串口进行操作,就是直接找到相应设备文件,调用驱动提供的接口函数直接完成对串口的操作。本设计串口驱动设备位于“/dev /tty SAC2”,可以通过访问该设备来完成对串口读写操作。
串口通信程序首先打开串口,接着配置串口相关参数,然后就是对串口进行读写操作[8]。打开串口成功后,会返回一个文件标识符fd,用write函数向该标识符里写东西来发送,在接收端里用read函数将接受到的字符保存buff里并进行显示。
3.3UDP通信程序设计
首先,服务器创建一个UDP数据报类型的套接字,接着调用bind()函数,将UDP套接字绑定到指定端口。因为UDP通信无需像TCP通信那样建立连接[9],所以服务器直接通过recvfrom( ) 函数在指定的服务器端口等待接收来自客户端的UDP数据报。同样,在客户端也是先通过Socket( ) 函数创建一个数据 报套接字,绑定端口 后,客户端通 过sendto() 函数向指定的地址发送UDP数据报[10]。 服务器端对接收到的数据报进行处理后,通过sendo ()函数将结果发送到客户端。
3.4ZigBee收发模块程序设计
Zig Bee收发模块的程序是基于Z - Stack协议栈开发的,该协议栈是由TI公司发布的,可以免费下载使用。在创建协调器器和终端节点程序时,可以使用提供的Z - Stack模板,通过修改APP程序来完成所需要的功能。
3.4.1协调器的程序设计
协调器的程序设计大致流程图如5所示。协调器上电后,首先完成节点硬件和协议栈的初始化。 然后开始扫描信道,Zig Bee协调器建立网络,等待终端的节点的加入。当收到终端节点入网请求时,协调器检查地址空间是否已满,未满时则终端节点入网成功,协调器开始接收终端传来的节点数据,并发送到嵌入式网关。若地址空间已满,则终端节点入网失败,进入休眠状态[11]。
3.4.2终端节点的程序设计
终端节点的程序大致流程图如图6所示。
终端节点能够自动加入网络,节点上电完成初始化后,发送入网请求,当收到协调器入网响应时, 发出绑定请求(函数为zb_Bind Device())。当协调器节点绑定成功响应后,完成绑定操作。Zig Bee终端节点开始读取监测模块的数据,并将数据发送给协调器。
4系统测试分析
基于Zig Bee无线传感网络的智能交通环境监测系统网关主要测试系统运行正确性及系统传输数据的准确性与稳定性。在测试中,使用了2种测试软件:常用的Secure CRT超级终端和编好的PC服务器监控软件。
4.1系统前端测试
系统前端测试主要测试监测传感模块、Zig Bee收发模块及ARM网关应用程序。实验测试环境在实验室,使用Zig Bee收发模块、监测传感模块、ARM网关和Secure CRT超级终端软件。
从串口输出数据可以看到,温湿度通过对比当时温湿度测试仪的结果,采集的温湿度数据与实际温湿度基本吻合,说明监测传感模块,Zig Bee无线收发模块,及ARM网关应用程序功能正常,系统前端运行良好。
4.2系统后端测试
系统后端测试主要测试ARM网关应用程序与PC服务器软件通信能否正常,及嵌入式Wi Fi模块能否正常使用。实验测试环境在实验室,使用ZigBee收发模块、监测传感模块、SDIO - Wi Fi模块、 ARM网关和PC服务器软件。
实验结果如图7所示。
从图7可以看到,PC服务器监测软件成功显示出当时温湿度信息,说明ARM网关与PC服务器通信正常,PC监控程序可以正确显示监控数据,运行无误。图中数据前半段是通过网线传输的,后半段是通过Wi Fi模块传输的,经过对比发现,前后数据基本相同,说明嵌入式Wi Fi模块运行正常,数据传输无误。
5结束语
智能道路交通 篇10
从2005年以来, 各种视频智能分析系统开始在市场上出现, 在安防领域, 由于视频智能分析对应用的场景有一定要求, 而人们开始对智能分析的期望值又过高, 所以目前的应用效果并不好。而在智能交通领域, 目前应用的主要内容基本已经定型, 产品也已经基本成熟, 其应用主要有以下几点。
(1) 交通事件检测
能够对各种交通事件, 如车辆停驶、逆行、调头、车祸、交通拥堵、车辆排队超限等进行自动检测、识别、统计、记录、报警和监控, 并且可以通过网络传输到中心系统进行集中有效的统计处理, 其具体功能应用有以下几点。
(1) 长、短视频录像
通过前端安装摄像机实现对整个监控现场进行24小时不间断录像监控, 每5分钟形成一个录像文件, 文件存放在前端工控机上。在违法事件发生时触发短时录像功能, 将违法时间内 (包括违法时前2s) 的录像单独形成一个文件, 与违法图片同步传送至中心。短时录像的同时需要长时录像功能。
(2) 禁止停车违章检测
通过视频触发, 当系统检测到有车辆在指定的禁止停车带停留超过用户指定时间时, 系统自动开始对违章车辆进行录像。
(3) 逆行违章检测
(4) 非法掉头违章检测
(5) 压黄线违章检测
(6) 闯红灯检测
(7) 左右拐违章检测
(8) 丢弃物、遗撒检测
(9) 非机动车道或公交车道检测
(10) 车祸检测
11违章数据存储
提供一组反应违法行为 (包括违法事件编号、违章行为、违法地点、违法时间等相互关联信息) 的图片作为执法依据, 同时提供违法过程时间内的短时录像文件, 该录像和违法照片同步传送至中心, 方便民警和当事人查询。
12流量统计
可以对视频区域内的车辆进行定位和跟踪。完成一定区域内车流量、平均车速、车道占有率、排队长度、车间距、行车时间、拥堵预测等信息的统计、分析。
(2) 智能卡口系统
(1) 车牌识别
可以识别92式车牌、武警车牌、警车车牌、部队车牌、农用车牌、国外车牌等各式车牌。
(2) 车标识别
可识别的小型车辆车标 (车头车尾皆可) :大众、奥迪、奔驰、福特、雪铁龙、雪佛兰、金杯、奇瑞、松花江、夏利、五菱、现代、本田、丰田等。为车辆信息统计稽查等提供更多参考信息。
(3) 车速检测
(4) 压黄线检测
可以通过在黄线或实线上添加特写摄像头, 对压线车辆进行捕获, 保存相应图片和信息并上传至中心进行统一处理。
(5) 逆行检测
(6) 流量检测
(3) 闯红灯电子警察系统
(1) 闯红灯捕获
(2) 智能卡口
可以对通过该车道的所有车辆进行检测、识别、记录、保存。捕获率99%以上, 识别正确率95%以上, 可以根据业主需要添加识别车辆车标、农用车、摩托车等功能。
(3) 环境过滤分析
对夜晚的大灯、白天的阴影以及雨/雪天的影响都有很好的滤除效果, 保证取证结果的有效性、正确性。
(4) 大型车辆检测识别
可以根据车辆的特征区分出大小车, 对公交车、大货车和大卡车等大型车辆的闯红灯行为判断准确, 对于车的局部特征分析亦准确。
(5) 防逆行禁左和禁右
2 视频质量分析系统
以上都是视频智能分析系统在交通管理方面比较成熟的应用。应该看到, 所有的技术都有其适用的条件, 智能分析也不是万能的。天气条件对视频应用的影响较大, 对于雨、雾、霾等特殊的气象条件, 视频图像很难提供给智能分析系统足够好的图像。对于车速监测、车流量统计等功能, 使用地感线圈、红外探测器等物理识别的方式, 往往会有更好的效果。
在视频智能分析方面, 大家容易忽略的一个重要应用就是视频质量的分析。一个城市的智能交通系统, 往往会安装大量的摄像机, 而实际显示的只是其中极少的一部分。在实际应用中往往会遇到的问题是, 如何能够了解所有几百或者几千台摄像机的工作状态?是否有横纹、雪花等干扰?聚焦是否正常?摄像机是否偏色?PTZ的工作是否正常?这些都是困扰系统管理者的问题。
对系统使用要求较高的单位通常会安排专门人员, 连续地调用所有摄像机的图像, 通过人工方式了解、记录摄像机的工作情况, 并通知系统维护人员做现场的维修。很明显, 这种方式的效率极低、而且大量依赖于人工的主观判断。
对于以上问题最好的解决办法就是视频质量分析系统。通过视频质量分析系统对视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见摄像头故障做出准确判断并发出报警信息。有效预防因硬件导致的图像质量问题及所带来的不必要的损失, 及时检测破坏监控设备的不法行为。
(1) 应用
从功能满足上来说, 视频质量分析系统有以下具体应用:
(1) 视频清晰度异常检测
自动检测视频中由于聚焦不当、镜头损坏或异物遮蔽引起的视野主体部分的图像模糊 (见图1、图2) 。
(2) 视频干扰检测
自动检测视频图像中混有杂乱的横道、波纹、或一阵阵杂乱的飞点、刺、线状干扰导致的图像模糊、扭曲、雪花、抖动或滚屏等噪声现象 (见图3、图4) 。
(3) 视频亮度异常检测
自动检测视频中由于摄像头故障、增益控制紊乱、照明条件异常或人为恶意遮挡等原因引起的画面过暗、过亮或黑屏 (见图5、图6) 。
(4) 视频偏色检测
自动检测由于线路接触不良、外部干扰或摄像头故障等原因造成的视频中的画面偏色现象, 主要包括全屏单一偏色或多种颜色混杂的带状偏色 (见图7、图8) 。
(5) 视频信号缺失检测
自动检测因前端云台、摄像机工作异常、损坏、人为恶意破坏或视频传输环节故障而引起的间发性或持续性的视频缺失现象。
(6) PTZ运动检测
自动检测前端云台和镜头是否能够按用户指令正确运动, 及时把握系统内PTZ运行情况。
(7) 画面冻结检测
自动检测有无视频信号以及由于视频传输调度系统故障引起的视频画面冻结, 避免遗漏真实视频图像。
(2) 系统拓扑图
(1) 模拟系统拓扑图 (见图9)
对于模拟视频系统, 通过矩阵控制服务器向矩阵发送控制信号, 设置轮巡的方式, 顺序地使每一路视频在矩阵的某一路视频输出端输出给智能分析服务器。系统设置服务器可对智能分析服务器进行管理和设置, 客户端访问智能分析服务器查询分析结果报告等。
(2) 数字系统拓扑图 (见图10)
数字系统与模拟视频系统的区别是, 将智能分析系统与数字视频管理系统相集成, 通过流媒体服务器向智能分析服务器提供视频信号, 进行分析。
(3) 诊断结构示例 (见图11)
面板中的每一行代表一个诊断项目的结果, 可能得到的结果状态有四种:“正常” () 、“异常” () 、“严重异常” () 和“未检测” () 。项目的柱状条越长, 该项目的问题越严重:柱状条的长度在“正常”范围内, 柱状条呈绿色;柱状条的长度进入“异常”范围内, 柱状条变为黄色;柱状条的长度进入“严重异常”范围内, 柱状条变为红色。“正常”与“异常”间的分界线以及“异常”与“严重异常”间的分界线如图11中虚线所示, 是固定不变的。
3 结束语
让交通信号灯“智能”起来 篇11
□文/记者秦勉
司机朋友肯定都经历过这样的情况：明明人行横道上没有行人，可是红灯却一直亮着，没办法，只好等，这一等可能就是一两分钟。如果这种“笨笨”的交通信号灯可以“智能”起来就好了。
智能交通信号灯工作时，不仅对本路口机动车或行人做出行、止指示，还可将信息发送到相邻路口信号灯控制中枢，使每个路口的信号灯在做出行、止指示前都要参照收到的信息对信号灯指示方向重新做出调整，从而有效解决传统信号灯有时出现盲目指示和滞后指示所带来的道路拥堵，最大限度地确保局部区或整个区域交通状况保持平稳、畅通。
参展企业：北京程锦新技术开发有限公司
未来的城市社区长啥样
□文/记者李鹏
本届科博会上一个家庭影院布局的全高清3D放映厅内，参与者只需要戴上3D眼镜在房间漫步，不用借助任何工具，就可以身临其境地感受香港街区的3D实景，找到在城市逛街的感觉，每个店铺、每个招牌都跟现实完全一样。
这个给人带来全新体验的3D展馆，是由北京领钧技术有限公司经过4年多的时间研发建设而成的互动平台。该公司副总经理张邦海介绍，目前他们利用三维技术按照1∶1的比例，已经将香港1000多平方公里的高精度全三维城市搬到了桌面上，未来还会将其放到互联网上，并以实景3D场景为基础建造一个完全不同的未来城市社区。
“我们的这种三维城市图和传统的三维图不太一样，它的最大亮点是强调互动，通过这个平台，在未来就是一个你从来未曾去过的城市，也可以实现真实场景下的逛街、购物、旅游、交友甚至游戏，你可以推开任意一家店铺的门选择你心仪的商品。”张邦海说基于这些应用，这种三维体验将极大地改变未来的城市生活模式，不过他也告诉记者，这种生活模式目前还只是处于概念阶段，真正实现还需要一段时间。 参展企业：北京领钧技术有限公司
“个人高级定制”的天气预报
□文/记者秦勉
三、四月份多风沙，五月气温忽高忽低，六月天娃娃脸……现代生活，越来越多的人离不开天气预报，传统的天气预报模式也渐渐无法满足人们的全部要求。何不用ipad试试“个人高级定制”的天气预报软件？这种软件不仅能查询地区详细的天气、温度，还能找到限行车辆的尾号。
智能道路交通 篇12
传统的交通信号灯,通常采用定时分配方式控制,主要存在三方面的缺陷:(1)车道放行车辆时,十字路口经常出现不同相位上车辆放行时问相同,车辆多的一方容易出现车辆堆积,造成下一路口的交通阻塞;(2)当某相位上无车时,恰好是该相位上的车辆通行时间,则在这段时间内,就出现了交通指挥盲点;(3)当一路口车流量很大时,不能够自动延长口的绿灯时间,导致在一个周期内此路口的车辆不能完全通过。
本文设计的交通信号控制系统既可以用在单个路口实现独立的智能交通控制功能,也可以多个单路口系统组建网络实现一个区域或者一个城市的交通协调。本系统组网时需要传输的数据量较小,便于组成网络结构和远距离信息传输。所组成的网络结构简单,易于维护,运行稳定。对车流量的检测及控制策略的研究与设计的在于对所学知识的综合运用,将理论知识与实际应用相结合。车流量的检测及控制策略的研究与设计,特别在人口密度集中的中国,它起着更重要的作用。最直接的作用是改善车辆的堵塞状况,减少车辆的等待时间,增加单位时间内的通行量,从而解决交通拥挤的问题。另外的社会经济效益是:减少交通事故的发生率、人员的死亡率;推动相关产业的发展,增加就业岗位,促进社会经济的健康发展;减少能源消耗量,降低环境污染程度。
此设计尤其适合中、小城市的十字路口交通控制,具有安装简单,使用方便,价格实惠等优点,毫无疑问具有广泛的应用前景。
1 系统总体方案
通过对课题研究内容的理解,并考虑系统的性价比,得到系统的总体方案。
利用传感器检测车流量状态,用单片机AT89C51对路口车流量进行统计,并执行相应的处理程序,来实现智能交通灯控制系统,达到了根据车流量大小实时控制路口的通行情况。该交通系统的设计具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点,具有广泛的应用前景。
车流量检测技术
利用红外线车辆检测器实现。红外线车辆检测器是利用被检测物对光束的遮挡或反射,通过同步回路检测物体有无。物体不限于金属,所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。如当汽车通过光扫描区域时,部分或全部光束被遮挡,从而实现对车辆数据的综合检测。红外线车辆扫描系统提供了车辆轮廓扫描的解决方案,并提供车辆分离信号,同时还能够检测挂钩是否存在及其位置,由于光学产品的高速响应,当车速低于100公里/小时,系统可对车辆间距0.3米车辆实现可靠的分离检测并抓取车辆轮廓数据,当车速低于200公里/小时,对车辆间距0.6米的车辆实现可靠的分离检测并抓取轮廓数据,系统可自动分类超过100种车型,车辆自动分类的准确率超过99%。常利用光电开关技术成熟,高速响应,可输出丰富的车辆数据信息,能可靠检测各种特殊车辆。抗干扰性强,不受恶劣气象条件或物体颜色的影响,安装简便。
主控制器
采用AT89C51单片机作为主控制器。AT89C51具有两个16位定时器/计数器,5个中断源,便于对车流量进行定时中断检测。32根I/O线,使其具有足够的I/O口驱动数码管及交通灯。外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K,便于系统扩展。其T0,T1口可以对外部脉冲进行实时计数操作,故可以方便实现车流量检测信号的输入。单片机具有功耗小、速度快、价格低等优点,且编程简单,故选用之。
显示方案选择
该系统要求完成倒计时、状态灯等显示功能。采用数码管与点阵LED相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出,又要求有状态灯输出等,为方便观看并考虑到现实情况,用数码管与LED灯分别显示时间及状态信息。
这种方案既满足系统功能要求,又减少了系统实现的复杂度。
电源模块设计
本设计需要提供两种稳定电压,为了提高系统的稳定性,采用双电源分别对单片机、检测电路提供稳定电压。
2 控制策略
根据国内外的研究发展的现状,本文结合模糊控制方法,考虑到其他经济因素本设计选用了单片机作为控制部件来控制交通信号灯。该控制系统通过以下步骤来实现对交叉口交通信号的模糊交通控制,首先运用车辆检测器采集车流量信息,将这些信息传输给单片机做分析处理、模糊控制运算,形成控制策略最后输出给信号控制灯。
控制部分的硬件分成四个主要部分:单片机、交通灯信号输出、时间显示及电源电路。软件设定交通灯初始时间,由AT89C51单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口送信息,由8255的PA口显示红、绿、黄灯的燃亮情况,由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。AT89C51通过设置各个信号灯的燃亮时间、通过AT89C51设置绿、红时间由AT89C51的P0口向8255的数据口输出。通过AT89C51单片机的P3.0位来控制系统是工作或设置初值当为0就对系统进行初始化为1系统就幵始工作。红灯倒计时时间当有车辆闯红灯时,启动蜂鸣器进行报警,3S后然后恢复正常。依据车流量检测的结果增加每次绿灯时间,并且通过查询P2.0端口的电平是否为低,开关按下为低电平,双位数码管显示车流量直到下一次绿灯吋间重新记入。绿灯时间倒计时完毕,重新循环。
3 单元电路设计
检测车流量电路:采用对射式红外线光电开关HJS18-M14DNK检测车流量。HJS18-M14DNK工作电压为直流10-30V,检测距离为10m,响应时间小于3ms,能在-25℃~55℃的温度条件下正常工作。当有车辆通过光电开关之间时,输出端将输出一个开关信号,送入单片机,单片机执行相应程序自动对输入信号进行计数,从而完成对车流量的统计。
交通灯信号输出电路:采用LED灯显示。
时间显示:采用七段数码管以及驱动电路实现。
驱动电路:ULN2003经常应用于显示驱动、继电器驱动、照明灯驱动、电磁阀驱动伺服电机、步进电机驱动等电路中。
ULN2003是具有高耐压、大电流,内部由七个硅NPN达林顿管组成的驱动芯片。它的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。
ULN2003工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受50V的电压,输出还可以与高负载电流并行运行。
电源电路的设计:本设计需要提供两种稳定电压,为了提高系统的稳定性,采用双电源分别对其提供稳定电压。故选择MC7805稳压器提供单片机+5V电压,MC7812稳压器提供光电开关+15V电压。
系统总电路图如图2所示。
4 系统软件流程分析
1)系统工作状态说明
光电开关将检测到的车流量脉冲信号送入单片机的T1口,T1对输入脉冲计数,同时单片机T0口对其定时,在设置的一段时间内(如1分钟),通过单片机定时器T0的溢出中断,将计数值送回,单片机通过执行相应的程序,从而控制交通状态灯切换及数码管的倒计时时间显示。单片机根据车流量变化具体工作状态如下:
(1)当定时时间,执行定时中断T0,单片机将T1的计数值送给车流量检测变量CAR_NUMBEERS,单片机每执行一次程序,都将扫描该变量的值。当CAR_NUMBERS大于25辆/分,执行状态Ⅰ:东西方向绿灯,南北方向红灯,倒计时40秒,然后东西黄灯5秒,南北保持红灯5秒,紧接着东西红灯,南北方向绿灯,倒计时25秒后,南北亮黄灯5秒,东西保持红灯状态5秒后,重新扫描。
(2)当系统刚开始工作或者CAR_NUMBERS大于或等于15辆/分,小于或等于25辆/分,将执行状态Ⅱ:东西方向绿灯,南北方向红灯,倒计时30秒,然后东西黄灯5秒,南北保持红灯5秒,紧接着东西红灯,南北方向绿灯,倒计时25秒后,南北亮黄灯5秒,东西保持红灯状态5秒后,重新扫描。
(3)当CAR_NUMBERS小于15辆/分,执行状态Ⅲ:东西方向绿灯,南北方向红灯,倒计时50秒,然后东西黄灯5秒,南北保持红灯5秒,紧接着东西红灯,南北绿灯,倒计时45秒后,南北亮黄灯5秒,东西保持红灯5秒后,重新扫描。
2)相关参数说明
交通量counts:是指在选定的时间段内,通过道路某一地点、某一断面或某一条车道的车辆实体数。交通量是一个随机数,不同时间、不同地点的交通量都是变化的,交通量随时间和空间变化的现象,称之为交通量的时空分布特性。通常取某一时间段内的平均值作为该时间段内的交通量。
参考时间t:为了更准确地表示某个路口的车流量,选择一个适合的时间段作为参考值,即参考时间。
车流量CAR_NUMBERS:指单位时间内通过某一地点、某一断面或某一条车道的车辆实体数。具体关系如下:
CAR_NUMBERS=counts/t(辆/分)
3)工作流程图
根据以上控制策略和原理,得出系统工作流程图。
5 结论
车流量的检测与控制策略的研究与设计是现阶段研究的一个热门课题,具有很强的实用价值。无论是采用地磁感应线圈、视频扫描,还是本设计使用的光电开关,都具有一定的设计局限性。在本设计中,尽管光电开关的检测距离可以达到8m以上,但它仍不能准确地对车流量进行检测,当几辆车几乎同时并行经过对射式光电开关时,光电开关只能分辨一辆通过,从而只传送一个脉冲信号给单片机,所以单片机只完成计数加1,故车流量统计存在较大误差。同时,光电开关不能区别车辆和行人,因而也会使计数存在误差。
车流量的检测及控制策略的研究与设计将会成为众多电子工程师的研究方向,如何设计一个既简单,又高效的交通灯控制系统将是现代交通发展的迫切需求。
摘要：传统的交通灯控制系统虽然在一定程度上可以满足指挥路口交通的需要,但已经表现出明显的缺点:红绿灯时间相对固定,不能伴随车流量的改变而调整红绿灯的显示时间。本文以中、小城市区域交通控制为研究对象,以交通工程基本理论为基础,结合当前的单片机应用技术,对智能交通灯控制系统进行了分析和研究。文章设计实现基于AT89C51单片机的交通灯控制系统,该系统根据检测的动态车流量变化而改变交通灯闪亮时间,达到智能控制交通的目的。该系统具有实用性强、操作简单、扩展性好等特点。
关键词：车流量,交通灯,智能控制
参考文献
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