一种基于雾计算的交通灯智能控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于雾计算的交通灯智能控制系统，包括数据采集模块、雾计算模块和交通灯控制模块，雾计算模块由雾服务器模块和雾服务器平台组成；雾服务器模块包括数据收集模块、数据处理模块、数据发送模块和数据缓存模块。交通灯智能控制方法包括：首先，利用数据采集模块采集各路口排队的车辆数信息；之后利用雾计算模块得出最优配时方案；最后交通灯控制模块将最优配时方案进行执行。该交通灯智能控制系统以本路口的车流量和周围各路口的车流量作为参数，设计交通灯智能协调控制算法，使不同路口之间实现相互协调、相互影响，进而使得各路口的通行效率得到提高，缓解整个交通网络的交通流量。

A traffic light intelligent control system based on fog calculation and its control method

The invention discloses an intelligent traffic light control system based on fog calculation, which comprises a data acquisition module, a fog calculation module and a traffic light control module. The fog calculation module is composed of a fog server module and a fog server platform; the fog server module comprises a data collection module, a data processing module, a data transmission module and a number. According to the cache module. Traffic light intelligent control methods include: first, the use of data acquisition module to collect the number of vehicles queued at each intersection information; then the use of fog calculation module to obtain the optimal timing scheme; finally, traffic light control module to implement the optimal timing scheme. The traffic light intelligent control system takes the traffic flow of the intersection and the traffic flow of the surrounding intersections as parameters, designs the traffic light intelligent coordinated control algorithm, so that the different intersections can coordinate and influence each other, thus improving the efficiency of the intersections and alleviating the traffic flow of the entire traffic network.

【技术实现步骤摘要】
一种基于雾计算的交通灯智能控制系统及其控制方法
本专利技术属于雾计算
，具体涉及一种基于雾计算的交通灯智能控制系统及其控制方法。
技术介绍
雾计算的核心思想是“智能前端化”，即在云服务器和终端设备之间，利用网络设备或者专用设备提供计算、存储和网络通信服务，使得数据和计算更靠近终端设备，进而降低云服务器的计算和存储开销，并且提高了应用系统的响应速度和网络带宽，甚至在没有Internet连接的区域还可以继续提供数据和计算服务。雾计算是一个高度虚拟化的平台，在终端设备和传统的云计算数据中心之间提供了计算、存储和网络服务。它利用附近的设备完成计算任务，不需要再通过远程的云端为这些处于网络边缘的计算服务，从而保障了数据的实时性。雾计算的主要优势有低延迟、位置感知、更为广泛的地理分布、支持更大范围的移动性、适合于多节点的部署和支持异构性等特征。随着社会的快速发展，不断增长的车辆给城市交通状况带来了巨大的挑战。传统交通灯控制系统采用定时控制和分时控制，而不能根据当前车流量实时有效地调节交通灯周期，这样就可能引起或加剧交通拥堵，从而导致车辆的停车次数增多、通行时间变长，因此设计一种实时且准确的交通灯控制系统尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于雾计算的交通灯智能控制系统，提高路口的通行效率，缓解交通网络的交通流量。本专利技术的另一目的在于提供上述基于雾计算的交通灯智能控制方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于雾计算的交通灯智能控制系统，包括数据采集模块、雾计算模块和交通灯控制模块；所述数据采集模块的输出端与所述雾计算模块的输入端连接，所述雾计算模块的输出端与所述交通灯控制模块的输入端连接；雾计算模块由雾服务器模块和雾服务器平台组成；雾服务器模块的的输出端与所述雾服务器平台输入端连接；雾服务器模块包括数据收集模块、数据处理模块、数据发送模块和数据缓存模块；数据采集模块包括安置在交通路口处的数据采集传感器，用于采集各路口各车道上的车流量信息；交通灯控制模块将雾计算模块发送的最优配时方案进行执行。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种基于雾计算的交通灯智能控制方法，具体步骤如下：步骤1，利用数据采集模块采集各路口排队的车辆数信息；步骤2，将步骤1中采集的信息发送至雾计算模块，计算最优配时方案；步骤3，交通灯控制模块将步骤2中的最优配时方案进行执行，同时，数据缓存模块将最优配时方案进行存储，便于后续对交通数据的挖掘。本专利技术的特点还在于，步骤2中最优配时方案的计算，具体步骤如下：步骤2.1，数据收集模块接收数据采集模块传输的数据；步骤2.2，数据处理模块根据以下公式对步骤2.1中接收的数据进行计算，得出最优配时方案，即路口东西方向的绿灯时间tg和东西方向的红灯时间tr，具体计算过程如下：路口东西方向的绿灯时间tg的计算公式，如式(1)所示：tg＝μ*λew(1)；其中，μ为单位车辆从停止线开始通过路口时需要的时间；λew为路口东西方向第k个交通灯周期的协调参数；路口东西方向第k个交通灯周期的协调参数λew的计算公式，如式(2)所示：其中，α为道路的优先级，若两条道路的优先级相同则α＝1；mew为路口东西方向排队的车辆数，mew不大于100辆；β为相邻路口的影响因子，相邻路口的影响因子为0～0.5；为相邻路口东西方向第k个交通灯周期的协调参数；若路口东西方向排队的车辆数小于50辆，则β为0.2～0.5；若路口东西方向排队的车辆数大于50辆，则β为0～0.2；相邻路口东西方向第k个交通灯周期的协调参数的计算公式，如式(3)所示：其中，为相邻路口东西方向第k-1个交通周期的协调参数，n为相邻路口数，n的取值范围为1～5；路口东西方向的红灯时间tr的计算公式，如式(4)所示：tr＝μ*λsn(4)；其中，λsn为路口南北方向第k个交通灯周期的协调参数；路口南北方向第k个交通灯周期的协调参数λsn的计算公式，如式(5)所示：相邻路口南北方向第k个交通灯周期的协调参数的计算公式，如式(6)所示：其中，为相邻路口南北方向第k-1个交通周期的协调参数，n为相邻路口数，n的取值范围为1～5；步骤2.3，数据发送模块将步骤2.2中得到的最优配时方案发送给交通灯控制模块，进而对交通灯的显示进行控制。步骤2.2中，若计算出路口东西方向的绿灯时间tg大于90s时，则将路口东西方向的绿灯时间tg设置为90s。步骤2.2中，若计算出路口东西方向的红灯时间tr大于90s时，则将路口东西方向的红灯时间tr设置为90s。本专利技术的有益效果是：一种基于雾计算的交通灯智能控制系统及其控制方法，依据历史及实时车流量信息，通过雾服务器来计算和分享本路口及周围路口的交通流量状况，以本路口的车流量和周围各路口的车流量作为参数，设计交通灯智能协调控制算法，使不同路口之间实现相互协调、相互影响，进而使得各路口的通行效率得到提高，缓解了整个交通网络的交通流量。附图说明图1是本专利技术一种基于雾计算的交通灯智能控制系统的结构示意图；图2是本专利技术一种基于雾计算的交通灯智能控制方法的流程图；图3是本专利技术一种基于雾计算的交通灯智能控制系统中雾服务器平台的结构示意图；图4是本专利技术一种基于雾计算的交通灯智能控制系统中交通路口的示意图；图5是本专利技术一种基于雾计算的交通灯智能控制系统中双路口区域示意图；图6是本专利技术一种基于雾计算的交通灯智能控制系统中路口1的曲线图；图7是本专利技术一种基于雾计算的交通灯智能控制系统中路口2的曲线图；图8是传统自适应交通灯控制系统调控方式中路口1的曲线图；图9是传统自适应交通灯控制系统调控方式中路口2的曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种基于雾计算的交通灯智能控制系统，如图1所示，包括数据采集模块、雾计算模块和交通灯控制模块，数据采集模块的输出端与雾计算模块的输入端连接，雾计算模块的输出端与交通灯控制模块的输入端连接。数据采集模块包括安置在交通路口处的数据采集传感器，用于采集各路口排队的车辆数。雾计算模块由雾服务器模块和雾服务器平台组成，雾服务器模块包括数据收集模块、数据处理模块、数据发送模块和数据缓存模块。数据收集模块用于接收数据采集模块传输的数据。数据处理模块根据公式对接收的数据进行计算，得出最优配时方案，即路口东西方向的绿灯时间tg和路口东西方向的红灯时间tr。由于交通灯周期过长会导致红灯的路口等待过长，容易发生行人闯红灯，因此，当计算出路口东西方向的绿灯时间tg或者东西方向的红灯时间tr大于90s时，路口东西方向的绿灯时间tg或者东西方向的红灯时间tr均设置为90s。数据发送模块将得到的最优配时方案发送给交通灯控制模块，进而对交通灯的显示进行控制。数据缓存模块将最优配时方案进行存储，以便后续对交通数据的挖掘。雾服务器平台用于接收雾服务器模块中传送的数据。交通灯控制模块将雾计算模块发送的最优配时方案进行执行。一种基于雾计算的交通灯智能控制方法，如图2所示，具体步骤如下：步骤1，利用数据采集模块采集各路口排队的车辆数信息；步骤2，将步骤1中采集的信息发送给雾计算模块，计算最优配时方案，具体步骤如下：步骤2.1，数据收集模块接收数据采集模块传输的数据；步骤2.2，数据处理模块根据以下公式对步骤2.1中接收的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于雾计算的交通灯智能控制系统，其特征在于，包括数据采集模块、雾计算模块和交通灯控制模块；所述数据采集模块的输出端与所述雾计算模块的输入端连接，所述雾计算模块的输出端与所述交通灯控制模块的输入端连接；所述雾计算模块由雾服务器模块和雾服务器平台组成；所述雾服务器模块的的输出端与所述雾服务器平台输入端连接；所述数据采集模块包括安置在交通路口处的数据采集传感器，用于采集各路口各车道上的车流量信息；所述交通灯控制模块将雾计算模块发送的最优配时方案进行执行。

【技术特征摘要】
1.一种基于雾计算的交通灯智能控制系统，其特征在于，包括数据采集模块、雾计算模块和交通灯控制模块；所述数据采集模块的输出端与所述雾计算模块的输入端连接，所述雾计算模块的输出端与所述交通灯控制模块的输入端连接；所述雾计算模块由雾服务器模块和雾服务器平台组成；所述雾服务器模块的的输出端与所述雾服务器平台输入端连接；所述数据采集模块包括安置在交通路口处的数据采集传感器，用于采集各路口各车道上的车流量信息；所述交通灯控制模块将雾计算模块发送的最优配时方案进行执行。2.根据权利要求1所述的一种基于雾计算的交通灯智能控制系统，其特征在于，所述雾服务器模块包括数据收集模块、数据处理模块、数据发送模块和数据缓存模块；所述数据收集模块用于接收数据采集模块传输的数据；所述数据处理模块对接收的数据进行计算，得出最优配时方案；所述数据发送模块将得到的最优配时方案发送给交通灯控制模块，进而对交通灯的显示进行控制；所述数据缓存模块将最优配时方案进行存储，便于后续对交通数据的挖掘。3.一种基于雾计算的交通灯智能控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，利用数据采集模块采集各路口排队的车辆数信息；步骤2，将步骤1中采集的信息发送至雾计算模块，计算最优配时方案；步骤3，交通灯控制模块将步骤2中的最优配时方案进行执行，同时，数据缓存模块将最优配时方案进行存储，便于后续对交通数据的挖掘。4.根据权利要求3所述的一种基于雾计算的交通灯智能控制方法，其特征在于，所述步骤2中最优配时方案的计算，具体步骤如下：步骤2.1，数据收集模块接收数据采集模块传输的数据；步骤2.2，数据处理模块根据以下公式对步骤2.1中接收的数据进行计算，得出最优配时方案，即路口东西方向的绿灯时间tg和东西方向的红灯时间tr，具体计算过程如下：路口东西方向的绿灯时间tg的计算公式，如式(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊秀梅，何凡凡，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61