一种基于物联网的交通灯控制系统技术方案

一种基于物联网的交通灯控制系统，包括安装在机动车上的电子标签、安装在十字路口附近道路两侧的多个读卡器、主控网络、物联网主控平台以及交通信号灯，电子标签作为流动物联网节点，读卡器作为固定物联网参考节点，用于确定十字路口道路范围最后面车辆的位置，检测所在道路的车速以及统计车辆的数目，主控网络将读卡器读取的信息传送到物联网主控平台，物联网主控平台根据车辆排队长度、车速以及车辆的数目判断道路的拥堵程度，物联网主控平台与交通信号灯相连，根据道路拥堵程度控制信号灯转换的时长，本发明专利技术根据读卡器检测到道路拥堵程度，根据道路拥堵程度及其变化趋势动态调整红绿灯的切换，减少车辆等候时间，利于减缓路口交通拥挤程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交通信号灯控制
，特别涉及一种基于物联网的交通灯控制系统。
技术介绍
随着私家车的不断普及，交通拥堵现象越来越严重，尤其是在十字路口，对交通灯控制系统进行改进具有重大意义。目前，大多数交通信号灯的控制方案为固定时长或多时段分段控制，这种方式没有结合路口的实际情况，可能会导致没有车的方向是绿灯而有车的方向在排长队等红灯，造成信号灯显示的不合理。另外，现有的技术对车辆排队长度的检测大多采用地埋线圈探测器、超声波探测器、视频探测器等，其中地埋线圈探测器在安装时需要切割地面，安装过程复杂且成本高，超声波探测器和视频探测器容易受天气和障碍物的影响，可能会造成准确度不高。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的交通灯控制系统，可以结合车辆排队长度、车流速度以及1公里内车辆的数目判断道路的拥堵程度，根据道路的拥堵程度对交通灯进行控制，有效的提高交通运行效率，减缓拥堵现象，具有结构简单，安装维修方便，测量准确，可靠性高，自动化程度高的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于物联网的交通灯控制系统，包括安装在机动车上的电子标签、安装在十字路口附近道路两侧的多个读卡器、主控网络、物联网主控平台以及交通信号灯，其特征在于，所述电子标签作为流动物联网节点，所述读卡器作为固定物联网参考节点，用于确定十字路口道路范围最后面车辆的位置，检测所在道路的车速以及统计车辆的数目，主控网络将读卡器读取的信息传送到物联网主控平台，物联网主控平台根据车辆排队长度、车速以及车辆的数目判断道路的拥堵程度，物联网主控平台与交通信号灯相连，根据道路拥堵程度控制信号灯转换的时长。所述读卡器可选用识别范围为5～10米的UHFRFID读卡器，具体根据路面宽度选择范围合适的读卡器，各读卡器间的距离固定为10米，所述电子标签随车辆接近十字路口，进入各个读卡器的识别范围，读卡器在感应到周围有电子标签时，读取其中的信息，识别每个不同的电子标签。所述道路拥堵程度判断公式为：K＝a*L+b*C+c*V，其中，K为道路拥堵程度，L为车辆的排队长度，C为1公里内车辆数目，V为车流速度，a、b、c三个参数初始值设为a＝0.1，b＝0.5，c＝-1可根据实际测试情况调整。所述物联网主控平台通过公式t＝KD*d+(KD-KD')*e+f根据道路拥堵程度及其变化趋势动态调整下一次绿灯的时长，其中，t为其中一个方向下一次绿灯时长，KD为两个方向拥堵程度K的差值，KD'为T秒前为两个方向拥堵程度K的差值，f为两个方向拥堵程度相同时的绿灯时长，参数d、e、f初始值设为d＝1，e＝1，f＝30，可根据实际测试情况调整。所述车辆排队长度的方法为：从距离路口最远至最近，各个读卡器依次读取各电子标签，当一个读卡器在预设的时间段内始终识别到同一个电子标签，说明该标签对应的车辆没有移动或者基本没有移动，根据读取到最后一辆车上电子标签的读卡器位置，得出等候车辆的排队长度。所述读卡器的识别范围为5米，各读卡器间的距离固定为10米，第一个读卡器安装在路口，第二个读卡器与第一个读卡器的距离为10米，与路口的距离为10米，以此类推，第n个读卡器与路口的距离为10(n-1)米，则车辆排队长度由公式L＝10(m-1)得出，其中，L为车辆排队长度，m为在预设的时间段内始终识别到同一个电子标签的读卡器中距离路口最远的一个。所述车流速度检测的方法为：在距离路口每100米位置处安装一对相距20米的测速读卡器，根据公式v＝20/t检测在该路段车辆的速度，其中，v为车辆的速度，t为电子标签被一对测速读卡器先后识别到所经过的时间，同一时间所有测速读卡器测得的速度的平均值为车流速度V。所述车辆数目的统计方法为：在十字路口和距离路口1公里处各安装一个读卡器统计该路段车辆的数目，将两个读卡器与物联网主控平台相连，通过物联网主控平台的程序实现每检测到一辆车到达距离路口1公里处时数目加1，每检测到一辆车驶出路口时数目减1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术采用物联网技术可以实时、准确的得到路口附近道路上车辆分布情况。2)本专利技术可以根据不同方向道路拥堵程度及其变化趋势动态调整红绿灯的时长，减缓拥堵。3)本专利技术系统结构简单，安装在道路两侧，维修方便，可以节约成本。附图说明图1是本专利技术结构框图。图2是本专利技术的路口示意图。图3是本专利技术系统工作流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。如图1所示，一种基于物联网的交通灯控制系统，包括安装在机动车上的电子标签、安装在十字路口附近道路两侧的多个读卡器、主控网络、物联网主控平台以及交通信号灯。安装在机动车上的电子标签作为流动物联网节点，安装在十字路口附近道路两侧的读卡器作为固定物联网参考节点，用于确定十字路口道路范围最后面车辆的位置，检测所在道路的车速以及统计车辆的数目，主控网络将读卡器读取的信息传送到物联网主控平台，物联网主控平台根据车辆排队长度、车速以及车辆的数目判断道路的拥堵程度，物联网主控平台与交通信号灯相连，根据道路拥堵程度控制信号灯转换的时长。如图2所示，携带了电子标签2的机动车行驶到路口附近的道路上，就进入了安装在十字路口附近道路两侧的普通读卡器3的感应范围内。普通读卡器3在感应到周围有电子标签2时能读取其中的信息，识别每个不同的电子标签2。当一个读卡器长时间识别到同一个电子标签时，说明该标签对应的车辆没有移动。对于两个相邻的读卡器，如果离路口近的读卡器长时间识别同一标签，而离路口远的读卡器没有长时间识别同一标签，则说明携带被离路口近的读卡器识别标签的车辆是排队中的最后一辆车，判断最后面一辆车对应的读卡器位置就能得出等候车辆的排队长度。在距离路口每100米位置处安装一对相距20米的附加测速功能的读卡器4，根据公式v＝20/t检测在该路段车辆的速度，其中，v为车辆的速度，t为电子标签被一对测速读卡器先后识别到所经过的时间，同一时间所有测速读卡器测得的速度的平均值为车流速度V。在十字路口和距离路口1公里处各安装一个附加统计该路段车辆的数目功能读卡器5，将两个读卡器5与物联网主控平台相连，通过物联网主控平台的程序实现每检测到一辆车到达距离路口1公里处时数目加1，每检测到一辆车驶出路口时数目减1。如图3所示，系统初始化之后，物联网主控平台根据车辆排队长度、车流速度速以及1公里内车辆的数目计算道路的拥堵程度，再根据四条道路拥堵程度及其变化趋势动态调整下一次绿灯的时长。若东西方向道路拥堵程度比南北方向严重，则将东西方向绿灯时间增长，反之，则将南北方向的绿灯时间增长，红灯时间保持不变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的交通灯控制系统，包括安装在机动车上的电子标签、安装在十字路口附近道路两侧的多个读卡器、主控网络、物联网主控平台以及交通信号灯，其特征在于，所述电子标签作为流动物联网节点，所述读卡器作为固定物联网参考节点，用于确定十字路口道路范围最后面车辆的位置，检测所在道路的车速以及统计车辆的数目，主控网络将读卡器读取的信息传送到物联网主控平台，物联网主控平台根据车辆排队长度、车速以及车辆的数目判断道路的拥堵程度，物联网主控平台与交通信号灯相连，根据道路拥堵程度控制信号灯转换的时长。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的交通灯控制系统，包括安装在机动车上的电子标签、安装在十字路口附近道路两侧的多个读卡器、主控网络、物联网主控平台以及交通信号灯，其特征在于，所述电子标签作为流动物联网节点，所述读卡器作为固定物联网参考节点，用于确定十字路口道路范围最后面车辆的位置，检测所在道路的车速以及统计车辆的数目，主控网络将读卡器读取的信息传送到物联网主控平台，物联网主控平台根据车辆排队长度、车速以及车辆的数目判断道路的拥堵程度，物联网主控平台与交通信号灯相连，根据道路拥堵程度控制信号灯转换的时长。2.根据权利要求1所述基于物联网的交通灯控制系统，其特征在于，所述读卡器选用识别范围为5～10米的UHFRFID读卡器，具体根据路面宽度选择范围合适的读卡器，各读卡器间的距离固定为10米，所述电子标签随车辆接近十字路口，进入各个读卡器的识别范围，读卡器在感应到周围有电子标签时，读取其中的信息，识别每个不同的电子标签。3.根据权利要求1所述基于物联网的交通灯控制系统，其特征在于，所述道路拥堵程度判断公式为：K＝a*L+b*C+c*V，其中，K为道路拥堵程度，L为车辆的排队长度，C为1公里内车辆数目，V为车流速度，a、b、c三个参数初始值设为a＝0.1，b＝0.5，c＝-1。4.根据权利要求1所述基于物联网的交通灯控制系统，其特征在于，所述物联网主控平台通过公式t＝KD*d+(KD-KD')*e+f根据道路拥堵程度及其变化趋势动态调整下一次绿灯的时长，其中，t为其中一个方向下一次绿灯时长，KD为两个方向拥堵程度K的差值，KD'为T秒前为两个方向拥堵程度K的差值，f为两个方向拥堵程度相同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏金，张开生，
申请(专利权)人：西安培华学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61