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物联网智能交通沙盘系统解决方案
添加时间:2016-7-27 来源:军科兴华

[课题内容]

本沙盘系统采用当前先进的计算机软件技术、微电子技术、无线通讯技术、三维地理信息及模型仿真等技术,开发未来物联网智能交通沙盘系统,能直观的反映交通流、交通控制、交通诱导、电子收费及车路协调等相关智能交通子系统的教学活动和科研实验研究任务,体现线路现场通道、交垮信息及各项参数,科学实际的反映道路信息的交互状况;当线路出现异常时,在沙盘上能实时地显示、记录道路异常信息,实时显现出故障位置、行驶的最佳路径并提供适合的处理方案;在交通设计时,通过智能沙盘提供的相关信息,给出合理化的建设规划;也可作为培训研究的演示实体,提供直观教学平台。

(一)平台以XX市沙盘路网为主要对象,场景涉及城市道路、河流、建筑设施、绿化景观等,涵盖新城区主要交通设施如主干道(公交专用道)、市政府、欧尚超市、过江隧道、立4EA4桥等,利用物联网技术实时采集实际交通系统的人、车辆、道路及外部环境等基本元素的真实交通数据,通过LED和液晶显示屏对沙盘道路上的交通流进行实时模拟显示,进行交通的物理世界和虚拟世界建立对接,除了给出XX市一系列交通问题改善方案之外,该实验平台使得学生能对车辆在道路上行驶特性有深入全面的了解,使学生能够将所学理论知识与实际得到紧密联系。该实验平台的框架如图1所示,包括沙盘、智能模型小车、交通控制系统、交通诱导系统、电子收费系统、通信网络等部分组成,根据“任务驱动、项目导向”理念将整个实验平台分解为若干个大、小任务,其划分为物联网智能交通基础认知科研实验区、应用科研实验区和创新科研实验区,如下所示。

物联网智能交通管理与控制平台框架

(二)建设物联网智能交通应用科研实验区

该实验区让学生可以生动形象、直观地了解整个物联网智能交通管理与控制系统的组成、功能、基本操作等,要求学生具有扎实的交通理论和智能交通软硬件开发知识,从场景描述、需求分析、系统集成流程等方面,基于现有产品面向具体应用的监测体系建设和运行开展典型物联网智能交通的应用型研究实验。涵盖如下专业内容:

1、物联网智能交通控制与仿真子系统

XX市沙盘模型中,根据交通调查(或基于物联网实时采集真实交通流数据)设置路网中车流参数,涉及车辆类型、车辆颜色、交通流量和车辆速度等,要求可以对交叉口(十字交叉口和T型交叉口)、车道(直行车道、左转车道、右转车道)和路段进行管理,如信号灯类型、相位管理、设定每个路段上每种类型的机动车流率及所占的百分比,在此基础上可进行交叉口控制与管理综合实验,主要功能如下所示:

2、物联网智能交通诱导子系统

通过LED和液晶显示屏,对沙盘道路上的交通流进行实时模拟显示,本系统主要由输入部分(软件)、控制系统(控制器)、显示部分(LED、液晶显示屏)组成,主要功能如下所示:

1)诱导子系统主要以沙盘为主要对象,输入部分可以支持多种字体,颜色,字号的输入,也要求可以载入沙盘的道路网图片(图片中道路标线要求尽量笔直、平滑,可以忽略道路接口部分的曲线连接路段),图片格式可以为JPEG、BMP。

2)本系统诱导的主要方式是文字诱导、图像诱导或两种方式的结合,在前方某个或若干个行车方向的交通状况把多条诱导信息按照节目单轮流显示,如多条诱导信息按照节目单轮流显示、不同道路畅通状态展现在道路网图片中。要求文字和图像的输入和显示相互独立。

3)本诱导系统主要是通过文字直接提示或者控制道路网不同路段不同灯色的显示,来模拟交通运行情况。交通诱导控制功能如下:a、可以增加、编辑、删除显示屏,要求可以对不同地点的显示屏进行显示控制;b、城市行车诱导类型控制,包括到达前方某个路口所需要的时间旅行时间诱导标志、匝道控制诱导标志(提示前方匝道出、入口和匝道本身的交通状况,并发布相应“开通”或“关闭”信息)、广域图形诱导标志(道路图形也相对简单, 显示主线路段前方多个区段或道路出口的道路走向和交通状态, 以“道路图形+镶嵌光带”显示)。

此外,停车诱导是城市智能交通管理中的一个新的分支, 在大型、特大型城市和重要旅游城市有强盛需求,本系统要求停车诱导标志由 “ 停车标志P十道路示意图形+停车场名称十车位提示文字滚动条屏”组成,显示该区域的停车资源, 方便车主根据自身目的地选择具体停车区域和停车场位置。

3、物联网智能交通电子收费子系统(ETC)

在沙盘道路上,电子收费子系统结构如图2所示,用车道摄像机监视ETC车道运行状况并对违章车辆进行抓怕,通过短程微波通信方式对车载电子标签中的数据进行读写操作,检测出驶向或离开通讯区域的车辆,当车辆进入通讯区域,唤醒与ETC天线进行通信的传感器以进行进入和倒车检测的功能;当合法车通过时,抬栏杆;当非法车通过时,声光报警,提醒司机转向,减少非法车通过ETC车道;当车辆通过后控制栏杆落下,清除针对该车辆的路侧显示屏的显示内容并针对后续车辆进行显示。若非法车辆执意前行,控制对通过ETC车道的非法车进行图像抓拍。

该系统包括车载电子标签、电子标签读卡器、ETC天线、栏杆控制系统及费额显示板、警示灯和CCD照相机。

(三)建设物联网智能交通创新科研实验区

以适应交通行业不断发展变化的需求为导向,该创新科研实验区开展物联网条件下的智能交通创新研究,为课题申报和项目工作开展提供了良好的实验条件支撑,在全国同类高校中形成自己的研究特色。支持以下科研实验:

物联网条件下的智能交通数据传感采集和通信传输网络控制开发。(模拟推演)

根据实际智能交通应用环境,进行创新性地设计和开发物联网数控设备,研究掌握现有的和未来可能发展的各种传感数据采集方式以及传感数据采集设备、传感及控制设备的设计和开发。

沙盘效果图

围绕物联网技术在实际交通系统的人、车辆、道路及外部环境等基本元素的真实交通数据实时采集、传输、处理、管理决策和可视化等过程,针对该实验室平台蕴含电子收费子系统、交通控制与仿真子系统和交通诱导子系统,从场景描述、需求分析、系统集成流程等方面探讨子系统各个独立模块设计,提交物联网智能交通仿真平台软硬件设计说明书。

   沙盘系统各模块处理方法:

应用层要求内容

实现功能,所有数据可上传后台

1

信号控制

通过后台指令,控制终端(红绿灯、机动小车等)的信号变换,前端实时信息变化反馈后台。

2

流量监测

测评LED屏可以显示通过的车辆,累计通过的车辆的数量变化

3

事件监测

通过此监测路段的,抓取正常行驶和违法车辆信息,并传送图文信息到后台

4

停车场诱导

可以监测显示停车场车辆的存车位信息变化,LED屏显示实时信息,(模型车辆开出、开进显示屏实时变化)

5

视频监控

可以使用LED模拟监控头镁光闪拍,同步使用真实的摄像头抓拍图片,并传到后台。

6

车型分类

通过监测可以区别出 小型轿车  大型货车  中型客车,三种车型。

7

电子收费

收费显示屏可以显示出,现通过车的型号和应缴纳费用。

8

车路协同

当机动车行驶到红灯自动停止,等待信号灯变换。

9

路径诱导

使用全彩液晶屏,显示预设路径各种状况

10

信息发布

通过后台控制中心发布各种天气、路况等信息,使用LED屏实时显示,滚动播出

11

交通流诱导

LED终端显示后台发布的天气状况、道路状况等实时信息

12

行人监测

无法实现人流流动及数量监测。

技术手段解决

1

智能小车

现采用固定行动轨迹,不同类型车辆体现,用传统磁牵引和RFID循迹两种手段。

2

模拟信号灯

其中一部分信号灯可控,控制时间由后台发送指令,实现信号灯的变换指示。另一部分信号灯,可以根据车辆运行轨迹时间,来具体设定信号灯变换时间

3

采集线圈

采集线圈我们使用干簧管或霍尔元件代替,可以准确体现出采集点的车辆信息

4

诱导信息LED

可以使用LED屏或者全彩液晶屏,显示各种诱导信息

5

视频监控

可以使用LED模拟监控头镁光闪拍,同步使用真实的摄像头抓拍图片,并传到后台。

6

车型分类

车型暂时分为小型轿车,中型客车,大型货运车

7

出入匝道控制

可以实现车辆到来指示灯提示,收费落杆-完费抬杆-无车落杆

8

配时算法

9

计费系统

收费显示屏可以显示出,现通过车的型号和预设费用

[课题意义]

使学员对现代智能交通有直观的、感性的、全局性的认识;该系统包含大量信息参数,提供现场通道、交垮信息,RFID、线圈、摄像头、GPS、传感器等系统对接,大大增加系统查询信息量,提高查询效率,并提供丰富、详实的现场图片、数据资料,以达到学习观摩、现场模拟、推演演练及分析判断的目的;该系统可实时抓取违法车辆、停车诱导、ETC、信息发布等真实信息,以备后台分析、储备前端信息;该系统能直观反应物联网道路信息交跨,为设计者提供交通规划、设计的合理化建议供参考。(下图智能交通沙盘案例)

               本图片为参考案例

(本策划为易华录罗云珠、赵毅、官德彬、余杉;沙盘系统制作为军科专利,有参观需求我单位负责联络校方,抄袭必究)

 

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