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物聯(lián)網(wǎng)智能交通沙盤(pán)系統(tǒng)解決方案
添加時(shí)間:2016-7-27 來(lái)源:軍科興華

[課題內(nèi)容]

本沙盤(pán)系統(tǒng)采用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、微電子技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、三維地理信息及模型仿真等技術(shù),開(kāi)發(fā)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)智能交通沙盤(pán)系統(tǒng),能直觀的反映交通流、交通控制、交通誘導(dǎo)、電子收費(fèi)及車(chē)路協(xié)調(diào)等相關(guān)智能交通子系統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)和科研實(shí)驗(yàn)研究任務(wù),體現(xiàn)線路現(xiàn)場(chǎng)通道、交垮信息及各項(xiàng)參數(shù),科學(xué)實(shí)際的反映道路信息的交互狀況;當(dāng)線路出現(xiàn)異常時(shí),在沙盤(pán)上能實(shí)時(shí)地顯示、記錄道路異常信息,實(shí)時(shí)顯現(xiàn)出故障位置、行駛的最佳路徑并提供適合的處理方案;在交通設(shè)計(jì)時(shí),通過(guò)智能沙盤(pán)提供的相關(guān)信息,給出合理化的建設(shè)規(guī)劃;也可作為培訓(xùn)研究的演示實(shí)體,提供直觀教學(xué)平臺(tái)。

(一)平臺(tái)以XX市沙盤(pán)路網(wǎng)為主要對(duì)象,場(chǎng)景涉及城市道路、河流、建筑設(shè)施、綠化景觀等,涵蓋新城區(qū)主要交通設(shè)施如主干道(公交專(zhuān)用道)、市政府、歐尚超市、過(guò)江隧道、立4EA4橋等,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)采集實(shí)際交通系統(tǒng)的人、車(chē)輛、道路及外部環(huán)境等基本元素的真實(shí)交通數(shù)據(jù),通過(guò)LED和液晶顯示屏對(duì)沙盤(pán)道路上的交通流進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬顯示,進(jìn)行交通的物理世界和虛擬世界建立對(duì)接,除了給出XX市一系列交通問(wèn)題改善方案之外,該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使得學(xué)生能對(duì)車(chē)輛在道路上行駛特性有深入全面的了解,使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識(shí)與實(shí)際得到緊密聯(lián)系。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的框架如圖1所示,包括沙盤(pán)、智能模型小車(chē)、交通控制系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)等部分組成,根據(jù)“任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向”理念將整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分解為若干個(gè)大、小任務(wù),其劃分為物聯(lián)網(wǎng)智能交通基礎(chǔ)認(rèn)知科研實(shí)驗(yàn)區(qū)、應(yīng)用科研實(shí)驗(yàn)區(qū)和創(chuàng)新科研實(shí)驗(yàn)區(qū),如下所示。

物聯(lián)網(wǎng)智能交通管理與控制平臺(tái)框架

(二)建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)智能交通應(yīng)用科研實(shí)驗(yàn)區(qū)

該實(shí)驗(yàn)區(qū)讓學(xué)生可以生動(dòng)形象、直觀地了解整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)智能交通管理與控制系統(tǒng)的組成、功能、基本操作等,要求學(xué)生具有扎實(shí)的交通理論和智能交通軟硬件開(kāi)發(fā)知識(shí),從場(chǎng)景描述、需求分析、系統(tǒng)集成流程等方面,基于現(xiàn)有產(chǎn)品面向具體應(yīng)用的監(jiān)測(cè)體系建設(shè)和運(yùn)行開(kāi)展典型物聯(lián)網(wǎng)智能交通的應(yīng)用型研究實(shí)驗(yàn)。涵蓋如下專(zhuān)業(yè)內(nèi)容:

1、物聯(lián)網(wǎng)智能交通控制與仿真子系統(tǒng)

XX市沙盤(pán)模型中,根據(jù)交通調(diào)查(或基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)采集真實(shí)交通流數(shù)據(jù))設(shè)置路網(wǎng)中車(chē)流參數(shù),涉及車(chē)輛類(lèi)型、車(chē)輛顏色、交通流量和車(chē)輛速度等,要求可以對(duì)交叉口(十字交叉口和T型交叉口)、車(chē)道(直行車(chē)道、左轉(zhuǎn)車(chē)道、右轉(zhuǎn)車(chē)道)和路段進(jìn)行管理,如信號(hào)燈類(lèi)型、相位管理、設(shè)定每個(gè)路段上每種類(lèi)型的機(jī)動(dòng)車(chē)流率及所占的百分比,在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行交叉口控制與管理綜合實(shí)驗(yàn),主要功能如下所示:

2、物聯(lián)網(wǎng)智能交通誘導(dǎo)子系統(tǒng)

通過(guò)LED和液晶顯示屏,對(duì)沙盤(pán)道路上的交通流進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬顯示,本系統(tǒng)主要由輸入部分(軟件)、控制系統(tǒng)(控制器)、顯示部分(LED、液晶顯示屏)組成,主要功能如下所示:

1)誘導(dǎo)子系統(tǒng)主要以沙盤(pán)為主要對(duì)象,輸入部分可以支持多種字體,顏色,字號(hào)的輸入,也要求可以載入沙盤(pán)的道路網(wǎng)圖片(圖片中道路標(biāo)線要求盡量筆直、平滑,可以忽略道路接口部分的曲線連接路段),圖片格式可以為JPEG、BMP。

2)本系統(tǒng)誘導(dǎo)的主要方式是文字誘導(dǎo)、圖像誘導(dǎo)或兩種方式的結(jié)合,在前方某個(gè)或若干個(gè)行車(chē)方向的交通狀況把多條誘導(dǎo)信息按照節(jié)目單輪流顯示,如多條誘導(dǎo)信息按照節(jié)目單輪流顯示、不同道路暢通狀態(tài)展現(xiàn)在道路網(wǎng)圖片中。要求文字和圖像的輸入和顯示相互獨(dú)立。

3)本誘導(dǎo)系統(tǒng)主要是通過(guò)文字直接提示或者控制道路網(wǎng)不同路段不同燈色的顯示,來(lái)模擬交通運(yùn)行情況。交通誘導(dǎo)控制功能如下:a、可以增加、編輯、刪除顯示屏,要求可以對(duì)不同地點(diǎn)的顯示屏進(jìn)行顯示控制;b、城市行車(chē)誘導(dǎo)類(lèi)型控制,包括到達(dá)前方某個(gè)路口所需要的時(shí)間旅行時(shí)間誘導(dǎo)標(biāo)志、匝道控制誘導(dǎo)標(biāo)志(提示前方匝道出、入口和匝道本身的交通狀況,并發(fā)布相應(yīng)“開(kāi)通”或“關(guān)閉”信息)、廣域圖形誘導(dǎo)標(biāo)志(道路圖形也相對(duì)簡(jiǎn)單, 顯示主線路段前方多個(gè)區(qū)段或道路出口的道路走向和交通狀態(tài), 以“道路圖形+鑲嵌光帶”顯示)。

此外,停車(chē)誘導(dǎo)是城市智能交通管理中的一個(gè)新的分支, 在大型、特大型城市和重要旅游城市有強(qiáng)盛需求,本系統(tǒng)要求停車(chē)誘導(dǎo)標(biāo)志由 “ 停車(chē)標(biāo)志P十道路示意圖形+停車(chē)場(chǎng)名稱十車(chē)位提示文字滾動(dòng)條屏”組成,顯示該區(qū)域的停車(chē)資源, 方便車(chē)主根據(jù)自身目的地選擇具體停車(chē)區(qū)域和停車(chē)場(chǎng)位置。

3、物聯(lián)網(wǎng)智能交通電子收費(fèi)子系統(tǒng)(ETC)

在沙盤(pán)道路上,電子收費(fèi)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,用車(chē)道攝像機(jī)監(jiān)視ETC車(chē)道運(yùn)行狀況并對(duì)違章車(chē)輛進(jìn)行抓怕,通過(guò)短程微波通信方式對(duì)車(chē)載電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作,檢測(cè)出駛向或離開(kāi)通訊區(qū)域的車(chē)輛,當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入通訊區(qū)域,喚醒與ETC天線進(jìn)行通信的傳感器以進(jìn)行進(jìn)入和倒車(chē)檢測(cè)的功能;當(dāng)合法車(chē)通過(guò)時(shí),抬欄桿;當(dāng)非法車(chē)通過(guò)時(shí),聲光報(bào)警,提醒司機(jī)轉(zhuǎn)向,減少非法車(chē)通過(guò)ETC車(chē)道;當(dāng)車(chē)輛通過(guò)后控制欄桿落下,清除針對(duì)該車(chē)輛的路側(cè)顯示屏的顯示內(nèi)容并針對(duì)后續(xù)車(chē)輛進(jìn)行顯示。若非法車(chē)輛執(zhí)意前行,控制對(duì)通過(guò)ETC車(chē)道的非法車(chē)進(jìn)行圖像抓拍。

該系統(tǒng)包括車(chē)載電子標(biāo)簽、電子標(biāo)簽讀卡器、ETC天線、欄桿控制系統(tǒng)及費(fèi)額顯示板、警示燈和CCD照相機(jī)。

(三)建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)智能交通創(chuàng)新科研實(shí)驗(yàn)區(qū)

以適應(yīng)交通行業(yè)不斷發(fā)展變化的需求為導(dǎo)向,該創(chuàng)新科研實(shí)驗(yàn)區(qū)開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)條件下的智能交通創(chuàng)新研究,為課題申報(bào)和項(xiàng)目工作開(kāi)展提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件支撐,在全國(guó)同類(lèi)高校中形成自己的研究特色。支持以下科研實(shí)驗(yàn):

物聯(lián)網(wǎng)條件下的智能交通數(shù)據(jù)傳感采集和通信傳輸網(wǎng)絡(luò)控制開(kāi)發(fā)。(模擬推演)

根據(jù)實(shí)際智能交通應(yīng)用環(huán)境,進(jìn)行創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)控設(shè)備,研究掌握現(xiàn)有的和未來(lái)可能發(fā)展的各種傳感數(shù)據(jù)采集方式以及傳感數(shù)據(jù)采集設(shè)備、傳感及控制設(shè)備的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

沙盤(pán)效果圖

圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際交通系統(tǒng)的人、車(chē)輛、道路及外部環(huán)境等基本元素的真實(shí)交通數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理、管理決策和可視化等過(guò)程,針對(duì)該實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)蘊(yùn)含電子收費(fèi)子系統(tǒng)、交通控制與仿真子系統(tǒng)和交通誘導(dǎo)子系統(tǒng),從場(chǎng)景描述、需求分析、系統(tǒng)集成流程等方面探討子系統(tǒng)各個(gè)獨(dú)立模塊設(shè)計(jì),提交物聯(lián)網(wǎng)智能交通仿真平臺(tái)軟硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。

   沙盤(pán)系統(tǒng)各模塊處理方法:

應(yīng)用層要求內(nèi)容

實(shí)現(xiàn)功能,所有數(shù)據(jù)可上傳后臺(tái)

1

信號(hào)控制

通過(guò)后臺(tái)指令,控制終端(紅綠燈、機(jī)動(dòng)小車(chē)等)的信號(hào)變換,前端實(shí)時(shí)信息變化反饋后臺(tái)。

2

流量監(jiān)測(cè)

測(cè)評(píng)LED屏可以顯示通過(guò)的車(chē)輛,累計(jì)通過(guò)的車(chē)輛的數(shù)量變化

3

事件監(jiān)測(cè)

通過(guò)此監(jiān)測(cè)路段的,抓取正常行駛和違法車(chē)輛信息,并傳送圖文信息到后臺(tái)

4

停車(chē)場(chǎng)誘導(dǎo)

可以監(jiān)測(cè)顯示停車(chē)場(chǎng)車(chē)輛的存車(chē)位信息變化,LED屏顯示實(shí)時(shí)信息,(模型車(chē)輛開(kāi)出、開(kāi)進(jìn)顯示屏實(shí)時(shí)變化)

5

視頻監(jiān)控

可以使用LED模擬監(jiān)控頭鎂光閃拍,同步使用真實(shí)的攝像頭抓拍圖片,并傳到后臺(tái)。

6

車(chē)型分類(lèi)

通過(guò)監(jiān)測(cè)可以區(qū)別出 小型轎車(chē)  大型貨車(chē)  中型客車(chē),三種車(chē)型。

7

電子收費(fèi)

收費(fèi)顯示屏可以顯示出,現(xiàn)通過(guò)車(chē)的型號(hào)和應(yīng)繳納費(fèi)用。

8

車(chē)路協(xié)同

當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)行駛到紅燈自動(dòng)停止,等待信號(hào)燈變換。

9

路徑誘導(dǎo)

使用全彩液晶屏,顯示預(yù)設(shè)路徑各種狀況

10

信息發(fā)布

通過(guò)后臺(tái)控制中心發(fā)布各種天氣、路況等信息,使用LED屏實(shí)時(shí)顯示,滾動(dòng)播出

11

交通流誘導(dǎo)

LED終端顯示后臺(tái)發(fā)布的天氣狀況、道路狀況等實(shí)時(shí)信息

12

行人監(jiān)測(cè)

無(wú)法實(shí)現(xiàn)人流流動(dòng)及數(shù)量監(jiān)測(cè)。

技術(shù)手段解決

1

智能小車(chē)

現(xiàn)采用固定行動(dòng)軌跡,不同類(lèi)型車(chē)輛體現(xiàn),用傳統(tǒng)磁牽引和RFID循跡兩種手段。

2

模擬信號(hào)燈

其中一部分信號(hào)燈可控,控制時(shí)間由后臺(tái)發(fā)送指令,實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈的變換指示。另一部分信號(hào)燈,可以根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行軌跡時(shí)間,來(lái)具體設(shè)定信號(hào)燈變換時(shí)間

3

采集線圈

采集線圈我們使用干簧管或霍爾元件代替,可以準(zhǔn)確體現(xiàn)出采集點(diǎn)的車(chē)輛信息

4

誘導(dǎo)信息LED

可以使用LED屏或者全彩液晶屏,顯示各種誘導(dǎo)信息

5

視頻監(jiān)控

可以使用LED模擬監(jiān)控頭鎂光閃拍,同步使用真實(shí)的攝像頭抓拍圖片,并傳到后臺(tái)。

6

車(chē)型分類(lèi)

車(chē)型暫時(shí)分為小型轎車(chē),中型客車(chē),大型貨運(yùn)車(chē)

7

出入匝道控制

可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛到來(lái)指示燈提示,收費(fèi)落桿-完費(fèi)抬桿-無(wú)車(chē)落桿

8

配時(shí)算法

9

計(jì)費(fèi)系統(tǒng)

收費(fèi)顯示屏可以顯示出,現(xiàn)通過(guò)車(chē)的型號(hào)和預(yù)設(shè)費(fèi)用

[課題意義]

使學(xué)員對(duì)現(xiàn)代智能交通有直觀的、感性的、全局性的認(rèn)識(shí);該系統(tǒng)包含大量信息參數(shù),提供現(xiàn)場(chǎng)通道、交垮信息,RFID、線圈、攝像頭、GPS、傳感器等系統(tǒng)對(duì)接,大大增加系統(tǒng)查詢信息量,提高查詢效率,并提供豐富、詳實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)圖片、數(shù)據(jù)資料,以達(dá)到學(xué)習(xí)觀摩、現(xiàn)場(chǎng)模擬、推演演練及分析判斷的目的;該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)抓取違法車(chē)輛、停車(chē)誘導(dǎo)、ETC、信息發(fā)布等真實(shí)信息,以備后臺(tái)分析、儲(chǔ)備前端信息;該系統(tǒng)能直觀反應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)道路信息交跨,為設(shè)計(jì)者提供交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)的合理化建議供參考。(下圖智能交通沙盤(pán)案例)

               本圖片為參考案例

(本策劃為易華錄羅云珠、趙毅、官德彬、余杉;沙盤(pán)系統(tǒng)制作為軍科專(zhuān)利,有參觀需求我單位負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)校方,抄襲必究)

 

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