本发明专利技术目的是提供一种在课堂上能够为学生演示地感线圈的布设过程、工作原理以及多种交通参数检测实验方案的便携式地感线圈道路交通参数检测实验教学设备，不仅易于安装、操作和展示，且具有较好的教学效果和经济效益。该系统利用布设在道路模型上的小型地感线圈，实现基于地感线圈技术的车流量、车速、车流密度、车头时距、车辆违章等交通参数检测的实验教学展示，用于交通工程专业相关课程的教学，为学生展示地感线圈检测技术的基本构成、工作原理及其适用范围。该系统具有实验教学效果好、成本低、占用空间小、安装操作简单等特点。该系统由地感线圈、地感线圈控制器、PC(电脑)、PC端实验展示软件、违章声音报警器、道路模型、小型LED灯、遥控铁制车辆模型九个部分组成。
【技术实现步骤摘要】
便携式地感线圈道路交通参数检测实验教学设备 所属
本专利技术专利利用可拆卸小型感应线圈，检测道路模型上模型车的车速、车辆类型、 车流量、车流密度、车头时距以及车辆违章等交通参数，用于交通工程专业相关课程的教 学，为学生展示地感线圈检测技术的基本构成、工作原理及其适用范围。
技术介绍
车辆检测是智能交通系统的一个应用，其采集信息方便、优化车辆控制、确保道路 行驶安全，是交警加强交通管理的一个重要措施。车辆检测被广泛应用于城市道路和高速 公路上的管理，对来往车辆的车速、流量、密度、车头时距和违章信息等交通参数进行实时 米集。 地感线圈是公认的应用运行最稳定、应用最广泛的交通检测技术，适用于道路交 通参数的采集和车流运行数据的获取。然而目前市场上的地感线圈检测器都是针对实际道 路进行交通数据检测的，其必须被安装在路面上，不仅价格昂贵、工程技术要求研究，而且 由于线圈已埋入路面，使得教学过程中不能为学生直观地展示其工作原理，更不能根据不 同实验方案更换线圈安装位置，因此教学效果往往不理想。 由此可见，针对课堂教学实验需求，设计实验教学专用的便携式地感线圈道路交 通参数检测设备是必要的、急需解决的，本专利技术专利将以地感线圈检测技术的工作原理为 基础，利用相关的电子元件、模型材料和开发测试软件模块，实现地感线圈的小型化、可拆 装，同时设计多种交通参数采集实验方案以满足实验教学需要。 近年来，鉴于公路交通现代化管理和城市交通现代化管理的发展需要，车辆检测 器作为交通信息采集的重要前端部分，在国内外均已引起较大重视。常用的车辆检测器主 要有地感线圈检测器、超声波式检测器、压力检测器、雷达检测器、光电检测器以及视频检 测器等，而地感线圈车辆检测器具有性能稳定、结构简单、检测电路易于实现、成本低、维护 量少、适应面广等优点，市场应用范围最广，因此地感线圈车辆检测属于现有的己知技术。
技术实现思路
为解决现有地感线圈检测器安装操作复杂、教学效果差、价格昂贵的问题，本专利技术 专利目的是提供一种在课堂上能够为学生演示地感线圈的安装过程、工作原理以及多种交 通参数采集实验方案的便携式地感线圈道路交通参数检测实验教学设备，不仅易于安装、 操作和展示，且具有较好的教学效果和经济效益。 为了实现上述目的，本专利技术专利采用以下技术方案： 便携式地感线圈道路交通参数检测实验教学设备，包括： 1、 地感线圈，用于为检测车辆是否通过地感线圈上方提供数据信息，即在通电地感线 圈的上方空间会产生一个振荡电路，当有金属物体经过该空间时将改变振荡电路的振荡频 率； 2、 地感线圈控制器，用于检测地感线圈的振荡频率变化情况及对该数据进行分析处 理，并将处理后的数据通过PC传输给PC端实验展示软件； 3、 PC(电脑），用于实现地感线圈控制器、PC端软件、违章声音报警器和小型3ED灯之 间的数据传输，并运行PC端实验展示软件； 4、 PC端实验展示软件，用于设置违章声音报警器、小型LED灯的参数，并根据接收到的 地感线圈控制器发送的数据为不同实验方案分别计算出车速、车流量、车流密度、车头时距 等交通参数及车辆超速、闯红灯违章信息； 5、 违章声音报警器，用于对车辆的超速行驶和闯红灯等违章行为的车辆通过声音进行 报警； 6、 道路模型，用于地感线圈的安置以及模拟进行交通参数检测的路段和路口； 7、 小型LED灯，作为交叉口交通信号灯，能够显示红、黄、绿三种颜色。 8、 遥控铁制车辆模型，包括三种小汽车、公交车两种类型，用于在道路模型中通过遥控 器对于车模的操控，模拟车辆的各种行驶状态。 地感线圈置于简易道路模型下，用于产生道路上通过铁质模型车辆所导致的振荡 频率变化；地感线圈的线圈接口，用于连接地感线圈控制器，使地感线圈控制器能够检测到 振荡频率的变化。 地感线圈控制器通过其自带的线圈接口与地感线圈连接，用于接收地感线圈的振 荡频率变化信号；地感线圈控制器经过232接口转USB接口与PC主机相连，用于将处理好 的振荡频率信号发送给PC中的PC端实验展示软件。 地感线圈和地感线圈控制器的工作原理为，当铁制模型车辆通过布设的通电地感 线圈时，使得感应线圈构成的振荡电路的振荡频率升高，地感线圈控制器里面的LC振荡器 能够检测地感线圈的振荡频率变化。 PC (电脑）包括主机、显示器；主机经过USB转232接口与地感线圈控制器相连， 用于接收地感线圈控制器传来的地感线圈振荡频率，并传给PC端实验展示软件；显示器用 于显示PC端实验展示软件界面。 PC端实验展示软件包括车流量检测模块、车速检测模块、车流密度检测模块、车头 时距检测模块、车辆违章检测模块；车速检测模块用于检测指定的地点车速，并能计算出在 给定的时段内的时间平均和空间平车速；车流量检测模块检测车辆经过检测的时间及其车 型，并能根据车型计算车给定时段的交通量以及利用设定的车型转换系数得出总交通量； 车流密度检测模块能够通过车速检测模块和车流量检测模块分别得到的同一路段、同一时 段的空间平均车速和交通量计算出该路段这一时段的平均车流密度；车头时距检测模块用 于检测车流中两连续车辆车头部通过指定横截面的时间间隔，并能够计算指定时段内的平 均车头时距；车辆违章检测模块用于将车速检测模块得到的地点车速与设定的最高车速进 行比较，当地点车速超过最高车速时启动违章声音报警器，同时该模块还能够将车流量检 测模块的车辆经过指定路口时间与该路口红灯时间进行比较，当经过时间为红灯时启动违 章声音报警器。 违章声音报警器，将设置四种提示声音分别对车辆的超速20%以下、超速20%? 50%、超速50%以上以及闯红灯这四种违章行为进行提示。 假设地感线圈数量为K个；路段数量为Μ ;车辆类型为两种，1为小汽车，0为公交 车；vmax为最高车速上限；= 1或0,当为1表示第i个地感线圈位于路段j上，当为0是 表示第i个地感线圈不在路段j上（其中i = 1，···，K;j = 1，···，Μ);总的观测时间为 Τ ;第i个地感线圈在时段[0, Τ]中共检测到的车型1的车辆数为Νη(其中i = 1，…，Κ， 1 = 1或0) 表示第i个地感线圈在时段[0, T]内检测至IJ车型1第j辆车的时间（其 中i = 1，…，K ; j = 1，…，Nn ;1 = 1或0)山』表示第i个地感线圈在时段[0, T]内检 测到第j辆车的时间（其中i = 1，…，K ;j = 1，…，（Nn+NiQ))。 进一步，车流量检测模块中的某路段j在指定时段[?\，Τ2]内总交通量以及分车型 交通的计算公式如下公式（1)、（2)所示：本文档来自技高网...
【技术保护点】
便携式地感线圈道路交通参数检测实验教学设备，其特征在于包括：地感线圈，用于为检测车辆是否通过地感线圈上方提供数据信息，即在通电地感线圈的上方空间会产生一个振荡电路，当有金属物体经过该空间时将改变振荡电路的振荡频率；地感线圈控制器，用于检测地感线圈的振荡频率变化情况及对该数据进行分析处理，并将处理后的数据通过PC传输给PC端实验展示软件；PC(电脑)，用于实现地感线圈控制器、PC端软件、违章声音报警器和小型3ED灯之间的数据传输，并运行PC端实验展示软件；PC端实验展示软件，用于设置违章声音报警器、小型LED灯的参数，并根据接收到的地感线圈控制器发送的数据为不同实验方案分别计算出车速、车流量、车流密度、车头时距等交通参数及车辆超速、闯红灯违章信息；违章声音报警器，用于对车辆的超速行驶和闯红灯等违章行为的车辆通过声音进行报警；道路模型，用于地感线圈的安置以及模拟进行交通参数检测的路段和路口；小型LED灯，作为交叉口交通信号灯，能够显示红、黄、绿三种颜色；遥控铁制车辆模型，包括三种小汽车、公交车两种类型，用于在道路模型中通过遥控器对于车模的操控，模拟车辆的各种行驶状态。
【技术特征摘要】
1. 便携式地感线圈道路交通参数检测实验教学设备，其特征在于包括：地感线圈，用 于为检测车辆是否通过地感线圈上方提供数据信息，即在通电地感线圈的上方空间会产生 一个振荡电路，当有金属物体经过该空间时将改变振荡电路的振荡频率；地感线圈控制器， 用于检测地感线圈的振荡频率变化情况及对该数据进行分析处理，并将处理后的数据通过 PC传输给PC端实验展示软件；PC (电脑），用于实现地感线圈控制器、PC端软件、违章声音 报警器和小型3ED灯之间的数据传输，并运行PC端实验展示软件；PC端实验展示软件，用 于设置违章声音报警器、小型LED灯的参数，并根据接收到的地感线圈控制器发送的数据 为不同实验方案分别计算出车速、车流量、车流密度、车头时距等交通参数及车辆超速、闯 红灯违章信息；违章声音报警器，用于对车辆的超速行驶和闯红灯等违章行为的车辆通过 声音进行报警；道路模型，用于地感线圈的安置以及模拟进行交通参数检测的路段和路口； 小型LED灯，作为交叉口交通信号灯，能够显示红、黄、绿三种颜色；遥控铁制车辆模型，包 括三种小汽车、公交车两种类型，用于在道路模型中通过遥控器对于车模的操控，模拟车辆 的各种行驶状态。2. 根据权利要求1所述的地感线圈，其特征在于：地感线圈置于简易道路模型下，用于 产生道路上通过铁质模型车辆所导致的振荡频率变化；地感线圈的线圈接口，用于连接地 感线圈控制器，使地感线圈控制器能够检测到振荡频率的变化。3. 根据权利要求1所述的地感线圈控制器，其特征在于：地感线圈控制器通过其自带 的线圈接口与地感线圈连接，用于接收地感线圈的振荡频率变化信号；地感线圈控制器经 过232接...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹亮，赖华波，潘洲，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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