基于无线Mesh自组网的智能交通控制系统技术方案

一种基于无线Mesh自组网的智能交通控制系统，包括n个系统交通控制节点、m个ZigBee区域基站、移动通信基站和交通控制中心；n个系统交通控制节点位于各交叉路口，其内各设备采用RS-232/RS-485总线相连，邻近节点间通过ZigBee技术实现无线Mesh自组通信网并实时交换交通数据，每个ZigBee区域基站与交通控制中心之间通过移动通信基站采用GPRS/CDMA数传设备进行远程连接；m、n分别为1～100、2～256之间的整数。该系统采用先进的ZigBee短距离无线通信技术和现代智能网络技术有机结合，系统高度智能化，建设和维护成本显著降低，系统组网灵活，能够实现最优的交通信号控制效果。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种智能交通控制
，特别是一种基于无线Mesh自组网的智能交通控制系统。
技术介绍
随着社会经济的快速发展及城市化进程的加快，国内各大中城市的机动车保有量增长迅猛，城市路网状况越来越复杂，交通资源日益紧张，交通拥挤与阻塞的现象也日趋严重。而改善城市交通系统功能的有效途径除了制定合理的城市交通规划和加强道路交通建设外，还必须建立先进的功能强大的城市交通信号控制系统。目前，大部分城市正在服役的交通信号控制系统仍属传统的单点独立控制系统， 对于城市整体交通流的调控作用十分有限，而且大多数交通控制设备没有与控制中心联网，城市交通指挥与交通控制设备间的协同工作一直是个难题。近几年来，国内一些大城市虽然陆续引进了第二、第三代智能交通控制系统，在一定程度上缓解了这个问题，但这种主要基于集中控制模式的系统，架构过于庞大和复杂，需要在各个控制节点和交通指挥控制中心之间铺设或租用大量的铜缆、光纤等有线通信线路，对于大中城市而言，整个系统的基建和后期维护运营的开销较大，且建设和维护期间对路网的正常运行会造成影响，系统结构的稳定性和可靠性程度不理想，控制中心一旦发生故障会导致整个系统无法正常工作， 加大了系统管理维护的难度。为了减小城市道路交通网络的压力，缓解行车延误和交通拥堵所引发的一系列问题，提高城市道路的输送效率，对现有交通信号控制设备进行网络化、智能化的升级势在必行，而寻求一种高效、低成本且稳定可靠的解决方案又是在设备的升级中首要考虑的问题。ZigBee (紫蜂)技术是专门面向监测和控制应用场景制定的传感器与执行器无线联网的开放式通信标准，具有功耗和成本低、组网灵活简单、网络容量大且易于扩展等优点。专利公开号为CN101079772A “基于ZigBee无线通信的智能交通控制系统”即是采用该技术的一种智能交通控制系统，但该系统仅仅实现控制中心与各路口之间的双向联系， 各路口的交通流量和信号灯状态信息需要集中发送到交通控制中心进行统一决策，而信号灯的配时优化和调整则唯一取决于交通控制中心发出的控制指令，无法依据邻近路口之间数据的智能感知和相互协调自动得出，未能充分利用并发挥出ZigBee无线传感器网络的分布式计算优势，是一种典型的集中式控制系统，并且该系统的网络拓扑采用簇状结构，比 Mesh网状网结构的可靠性和灵活性程度低。因此，上述交通控制系统整体的鲁棒性和容错性不高，智能程度较低，一旦集中通信和控制设备中某个环节发生故障将严重影响系统的实际性能，这种情况在交通拥堵日益严重，对交通信号控制系统的控制品质和稳定性有很高要求的一线大城市中是无法容忍的。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于Zigbee无线Mesh自组网技术和人工智能多Agent小区域自协调控制技术的“基于无线Mesh自组网的智能交通控制系统”，该系统采用先进的ZigBee短距离无线通信技术和现代智能网络技术有机结合，相比目前其它类型的智能交通控制系统，本系统的通信子系统更为简化和智能，建设和维护成本较低，系统组网灵活，控制节点的增减简单便利；其软件子系统结构简单，控制系统的自主性和智能性得到充分体现，能够实现最优的交通信号控制效果。解决上述技术问题的技术方案是一种基于无线Mesh自组网的智能交通控制系统包括n个交通控制节点、m个ZigBee区域基站、移动通信基站和交通控制中心；η个交通控制节点分别位于各交叉路口，其内各设备采用RS-232/RS-485总线相连，邻近交通控制节点间通过ZigBee技术实现无线Mesh自组通信网并实时交换路口的交通数据，每个 ZigBee区域基站与交通控制中心之间通过移动通信基站采用GPRS/CDMA数传设备进行远程连接，上述n、m的取值范围是η为2 256之间的任意整数，m为1 100之间的任意整数。其进一步技术方案是所述每个交通控制节点包括交通流参数采集设备、交通信号控制设备以及ZigBee通信模块I，所述交通流参数采集设备包括交通流视频检测器、地感线圈或交通微波车辆检测器以及GPS定位和授时辅助装置；所述的交通信号控制设备为驻留TSCA通信协议及其算法的交叉路口交通信号控制机和交通信号指示灯，交通流参数采集设备的主要功能是交通流视频检测器用于获取路口各种转向的车流量、车型、车速、排队长度以及其它各种交通事件检测，适合气候条件和光照度达到基本要求时工作；地感线圈用于获取路口各种转向的车流量、车型、车速；微波车辆检测器用于获取每车道的车流量、车型、车速；地感线圈和适合夜间及视频检测器无法正常工作时辅助；各交通控制节点间或是采用内嵌ZigBee通信模块I和工业485总线技术的通信收发器自组无线Mesh本地通信控制网络，或是既采用内嵌ZigBee通信模块I和工业485 总线技术的通信收发器自组无线Mesh本地通信控制网络，同时又通过Mesh网络的ZigBee 区域基站进行数据汇聚，经GPRS/CDMA数传终端把交通检测和信号机配时控制数据上传至交通控制中心；当各交通控制节点间采用内嵌ZigBee通信模块I和工业485总线技术的通信收发器自组无线Mesh本地通信控制网络进行通信时，各节点的交通信号控制Agent根据BNNC 交通控制协议-即交通控制节点基于邻近协商机制的交通控制协议，在相互邻近的小区域内实时交换所采集的路口交通流参数和信号配时方案数据，并作为交通信号自适应协调控制的决策依据；当各交通控制节点采用通过Mesh网络的ZigBee区域基站进行数据汇聚，经GPRS/ CDMA数传终端把交通检测和信号机配时控制数据上传至交通控制中心时，交通控制中心则可以根据交通数据分析和实际情况需要，将控制指令或优化调整参数实时下载至无线Mesh 交通信号控制网络，控制网络无条件执行中心的控制方案或做配置参数调整。所述的ZigBee区域基站包括基于μ Clinux操作系统的ARM处理器系统、GPRS/ CDMA无线数传通讯模块和ZigBee通信模块II，ARM处理器系统与GPRS/CDMA无线数传通讯模块之间以及ARM处理器系统与ZigBee通信模块II之间分别通过RS-485总线连接；ZigBee区域基站的数据通信基于BDAT通信协议栈实现，ZigBee通信模块II用于接收各交通控制节点发来的讯号，ARM处理器系统将各交通控制节点发来的讯号进行处理后通过GPRS/CDMA无线数传通讯模块并借助于移动通信基站发给交通控制中心，并通过GPRS/ CDMA无线数传通讯模块、借助于移动通信基站接收交通控制中心发来的调整优化参数或者强制指令并通过ZigBee通信模块II发回给各交通控制节点。所述的交通控制中心包括应用程序服务器、数据库服务器和路由器，控制中心的应用程序服务器、数据库服务器和路由器之间分别安装有防火墙；所述控制中心服务器和数据库服务器均具备双主机故障热切换的功能，整体运行基于Oracle关系数据库和地理信息系统GIS平台开发的TSCA智能交通控制系统软件；应用程序服务器接收ZigBee区域基站汇总转发的各交通控制节点的现场交通数据信息，经过处理后，当有必要控制中心干预时，应用程序服务器再将数据及控制信息返回ZigBee区域基站用于控制或参与各交通控制节点的交通信号配时方案决策和优化。所述交叉路本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于无线Ｍｅｓｈ自组网的智能交通控制系统，其特征在于：所述的智能交通控制系统包括：ｎ个交通控制节点（Ａ）、ｍ个ＺｉｇＢｅｅ区域基站（Ｂ）、移动通信基站（Ｃ）和交通控制中心（Ｄ）；ｎ个交通控制节点（Ａ）分别位于各交叉路口，其内各设备采用ＲＳ－２３２／ＲＳ－４８５总线相连，邻近节点间通过ＺｉｇＢｅｅ技术实现无线Ｍｅｓｈ自组通信网，每个ＺｉｇＢｅｅ区域基站（Ｂ）与交通控制中心（Ｄ）之间通过移动通信基站（Ｃ）采用ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ数传设备进行远程连接，上述ｎ、ｍ的取值范围是：ｎ为２～２５６之间的任意整数，ｍ为１～１００之间的任意整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周坚和，李春贵，张增芳，孙自广，王萌，
申请(专利权)人：广西工学院，
类型：实用新型
国别省市：45