基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统技术方案

一种基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统，利用现有照明电杆上安装多个传感器来改善感知的质量，得到更准确的车流量识别和更正确的数据，这样就可以根据车辆车流量通行情况自动调节红绿灯转换时间，提高通行效率，从而预防路口交通堵塞；在东西南北四个路口设置一个网关协调器和主控器，网关协调器负责数据的汇聚，主控器负责控制网关协调器和外部网络通信及红绿灯控制，网关协调器和主控器安装在交叉路口的交通信号控制箱内，通过主控器输出信号控制原有红绿灯控制器来实现红绿灯转换时间，同时主控器可将所采集到的数据通过4G/5G模块发送到交通指挥中心中心；网关协调器可以与周围路口的网关协调器相互通信，这样通过网关协调器可以得知本路口周边其它路口的车流量数据，以便更好的控制红绿灯转换时间，提高车辆通行效率。

Intelligent traffic light control system based on Wireless Sensor Network

An intelligent traffic light control system based on wireless sensor network is proposed, which uses multiple sensors installed on the existing lighting pole to improve the quality of perception, get more accurate traffic flow identification and more correct data, so that the traffic light conversion time can be automatically adjusted according to the traffic flow situation, improve traffic efficiency, and prevent traffic jams at intersections. A gateway coordinator and a master controller are set up at the four northern intersections. The gateway coordinator is responsible for data aggregation. The master controller is responsible for controlling the gateway coordinator and external network communication and traffic light control. The gateway coordinator and the master controller are installed in the traffic signal control box of the intersection. The original traffic light controller is controlled by the output signal of the master controller to realize the traffic light conversion time. The master controller can send the collected data to the traffic command center through the 4G/5G module; the gateway coordinator can communicate with the gateway coordinator of the surrounding intersection, so that the traffic flow data of other intersections around the intersection can be known through the gateway coordinator, so as to better control the traffic light conversion time and improve the vehicle traffic efficiency.

【技术实现步骤摘要】
基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统
本专利技术涉及道路运输监测领域，更具体的说是涉及一种基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统。
技术介绍
随着人口数量的增长，给交通带来的压力越来越大，经济高速增长造成各城市汽车拥有量的增长远远超过了我国城市交通道路建设速度，从而引发城市交通拥堵加剧、交通事故上升、环境污染加重等一系列问题。目前，传统的定时交通灯控制方法根本无法应对城市交通中巨大且复杂的随机情况，主要原因如下:1、缺乏充足的车流量信息，车流量的检测是实现交通灯动态控制的基础，传统的车流量检测方法主要包括采用的方法有，磁感应检测技术、声波检测技术、激光红外线检测法、视频检测技术和超声波检测法，这些传感器它们都具有高性能、精度高、体积小、操作方便等特点，但是由于它们提供的信息的时间、地点、表达形式、采样频率不同，可信度、不确定性不同，侧重点、用途也不尽相同，所以检测到的参数只是从多个侧面孤立地反映目标信息，在实际应用上，前进中的车辆速度、种类及环境、天气的变化，所以普遍存在检测信号不稳定，测量误差大的问题。2、红绿灯控制采用传统的信号配时方案，目前常见的交通红绿灯控制主要有固定时序以及预定义时序两种控制方法，固定时序控制的交通红绿灯控制方法是采用周期固定的时间，通过延时控制红绿灯亮灯和熄灯时间的长短，而预定义时序控制是根据事先调查好的路口车流量信息，选择不同时段不同交通红绿灯延时的控制方法。但是交通车流量控制系统是一个随机性很大的非线性系统，任何时刻都可能出现车流量大的车道绿灯时间短，而车流量小的车道绿灯时间长的情况，经常由于交通灯的直行、左转和右转的红绿灯时长分配不均，导致车辆拥堵，极易发生交通事故。3、在现有技术中，采用车流量控制交通红绿灯的方法主要是在一些关键路口安装车流量传感器对过往车辆进行检测，没有一个科学、合理、有效的城市交通监控系统。
技术实现思路
本专利技术根据上述的弊端，提出了一种新的控制方式，采用无线传感器网络结合车流量传感器来完成交通的智能控制，相临十字交叉路口处的无线传感器汇聚节点之间能够进行通信，提供了相对较多的数据冗余信息。无线传感器网络作为新兴的测控网络技术,是能够自主实现数据的采集、融合和传输等应用的智能网络应用系统。无线传感器网络使逻辑上的信息世界与真实的物理世界紧密结合,从而真正实现“无处不在”的计算模式，而且该系统具有体积小、成本低、便于安装的优点，能够全天候的工作，便于在交通部门进行推广和普及。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案。一种基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统，其特征包括由东路口进红外车流量无线传感器模块2、东路口进超声波流量无线传感器模块3、东路口进激光流量无线传感器模块4、东路口出红外车流量无线传感器模块5、东路口出超声波流量无线传感器模块6、东路口出激光流量无线传感器模块7、南路口进红外车流量无线传感器模块8、南路口进超声波流量无线传感器模块9、南路口进激光流量无线传感器模块10、南路口出红外车流量无线传感器模块11、南路口出超声波流量无线传感器模块12、南路口出激光流量无线传感器模块13、西路口进红外车流量无线传感器模块14、西路口进超声波流量无线传感器模块15、南路口进激光流量无线传感器模块16、西路口出红外车流量无线传感器模块17、西路口出超声波流量无线传感器模块18、西路口出激光流量无线传感器模块19、北路口进红外车流量无线传感器模块20、北路口进超声波流量无线传感器模块21、北路口进激光流量无线传感器模块22、北路口出红外车流量无线传感器模块23、北路口出超声波流量无线传感器模块24、北路口出激光流量无线传感器模块25组成东南西北四个进出路口车流量状态检测。进一步，每一个路口进/出车流量检测传感器分别由微波传感器模块、激光传感器模块和红外传感器模块组成，三个不同类型的车流量无线传感器模块组成一组。进一步，东南西北各个进/出道路方向的车流量无线传感器模块用于检测各进出车道的车流量，判别各个方向的行驶车辆存在状态、堵车状态，平均车速、车型，占有率和平均车头时距参数。进一步，东南西北各个进/出道路方向的车流量无线传感器模块，安装在路口两旁边位于车辆驶入方向的照明电杆1上，两电杆间的距离国家标准是60米，安装根据不同路口的具体情况来确定需要安装车流量无线传感器数目的多少。进一步，在驶入路口的第一根照明电杆上安装激光车流量无线传感器模块，在驶入路口的第二根照明电杆上安装超声波车流量无线传感器模块，在驶入路口的第三根照明电杆上安装红外车流量无线传感器模块，利用多个不同类型的传感器来改善感知的质量，得到更准确的车流量识别和更正确的数据。进一步，安装在照明电杆1上的车流量无线检测传感器模块采用ZIGBEE无线方式传输和接收信息，每一个车流量检测传感器模块（2、3、4、5、6、7、8、……25）就是一个普通节点，安装道路两旁的这些普通节点组成一个星型网状基础网络构架，普通节点负责采集车流量数据并传输到路由器节点（26、27、……33）上面。进一步，路由器节点（26、27、……33）与网关协调器38组成星型网络进行通讯，最终路由器节点的数据都将被汇聚到网关协调器38上。进一步，东西南北四个路口设置一个网关协调器38和主控器39，网关协调器38负责各个路由器节点车流量数据的汇聚，主控器39与原有红绿灯控制器40连接和与外部网络通信，网关协调器38和主控器39安装在交叉路口的交通信号控制箱内，通过主控器39输出信号控制原有红绿灯控制器40来实现交通红绿灯（34……37）的红绿灯转换时间，同时主控器39可将所采集到的数据通过4G/5G模块41发送到交通指挥中心中心作进一步处理。进一步，本路口网关协调器与周围路口网关协调器相互通信，这样可以得知本路口周边其它路口的车流量数据。进一步，车流量检测传感器模块由车流量检测传感器、微处理器和无线传输模块组成，车流量检测传感器模块设计成为可插拔结构，并且可通过采用不同的传感器采集不同的数据。本专利技术的有益效果是：1、利用现有照明电杆上安装多个传感器来改善感知的质量，得到更准确的车流量识别和更正确的数据，这样就可以根据车辆车流量通行情况自动调节红绿灯转换时间，提高通行效率，从而预防路口交通堵塞。2、在东西南北四个路口设置一个网关协调器和主控器，网关协调器负责数据的汇聚，主控器负责控制网关协调器和外部网络通信及红绿灯控制，网关协调器和主控器安装在交叉路口的交通信号控制箱内，通过主控器输出信号控制原有红绿灯控制器来实现红绿灯转换时间，同时主控器可将所采集到的数据通过4G/5G模块发送到交通指挥中心中心作进一步分析处理。3、网关协调器可以与周围路口的网关协调器相互通信，这样通过网关协调器可以得知本路口周边其它路口的车流量数据，以便更好的控制红绿灯转换时间，提高车辆通行效率。附图说明图1：基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统框图；图2：路由器节点和网关协调器与主控器链接示意图；图3：车流量无线传感器模块框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对专利技术进一步说明。如附图1所示，一种基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统，包括东路口进车流量无线传感器模块组26，东路口出车流量无线传感器模块组27，南路口进车流量无线传感器模块组2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统，其特征在于: 由东路口进红外车流量无线传感器模块2、东路口进超声波流量无线传感器模块3、东路口进激光流量无线传感器模块4、东路口出红外车流量无线传感器模块5、东路口出超声波流量无线传感器模块6、东路口出激光流量无线传感器模块7、南路口进红外车流量无线传感器模块8、南路口进超声波流量无线传感器模块9、南路口进激光流量无线传感器模块10、南路口出红外车流量无线传感器模块11、南路口出超声波流量无线传感器模块12、南路口出激光流量无线传感器模块13、西路口进红外车流量无线传感器模块14、西路口进超声波流量无线传感器模块15、南路口进激光流量无线传感器模块16、西路口出红外车流量无线传感器模块17、西路口出超声波流量无线传感器模块18、西路口出激光流量无线传感器模块19、北路口进红外车流量无线传感器模块20、北路口进超声波流量无线传感器模块21、北路口进激光流量无线传感器模块22、北路口出红外车流量无线传感器模块23、北路口出超声波流量无线传感器模块24、北路口出激光流量无线传感器模块25组成东南西北四个进出路口车流量状态检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统，其特征在于:由东路口进红外车流量无线传感器模块2、东路口进超声波流量无线传感器模块3、东路口进激光流量无线传感器模块4、东路口出红外车流量无线传感器模块5、东路口出超声波流量无线传感器模块6、东路口出激光流量无线传感器模块7、南路口进红外车流量无线传感器模块8、南路口进超声波流量无线传感器模块9、南路口进激光流量无线传感器模块10、南路口出红外车流量无线传感器模块11、南路口出超声波流量无线传感器模块12、南路口出激光流量无线传感器模块13、西路口进红外车流量无线传感器模块14、西路口进超声波流量无线传感器模块15、南路口进激光流量无线传感器模块16、西路口出红外车流量无线传感器模块17、西路口出超声波流量无线传感器模块18、西路口出激光流量无线传感器模块19、北路口进红外车流量无线传感器模块20、北路口进超声波流量无线传感器模块21、北路口进激光流量无线传感器模块22、北路口出红外车流量无线传感器模块23、北路口出超声波流量无线传感器模块24、北路口出激光流量无线传感器模块25组成东南西北四个进出路口车流量状态检测。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统，其特征在于:每一个路口进/出车流量检测传感器分别由微波传感器模块、激光传感器模块和红外传感器模块组成，三个不同类型的车流量无线传感器模块组成一组；东南西北各个进/出道路方向的车流量无线传感器模块用于检测各进出车道的车流量，判别各个方向的行驶车辆存在状态、堵车状态，平均车速、车型，占有率和平均车头时距参数。3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能红绿灯控制系统，其特征在于:东南西北各个进/出道路方向的车流量无线传感器模块，安装在路口两旁边位于车辆驶入方向的照明电杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，何易，许祝，
申请(专利权)人：重庆瑞升康博电气有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50