專利名稱：一種可縮短環(huán)形車輛線圈檢測器饋線的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及智能交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用無線通信技術(shù)縮短環(huán)形線圈與道路交通信號控制機之間饋線的裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會城市車輛數(shù)目的增加，人、車、道路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)已成為交通管理部門所面臨的重要問題，最大限度提高城市道路使用率成為了城市道路交通控制的主要內(nèi)容。城市道路交通控制離不開實時收集交通信息。環(huán)形線圈車輛檢測器利用感應(yīng)線圈來檢測車輛速度，可以獲取當前監(jiān)控路面的交通流量、占有率、速度等數(shù)據(jù)，應(yīng)用十分廣泛。環(huán)形線圈車輛檢測器雖然技術(shù)成熟，檢測精度高，可全天候的工作。安置于車道路面下的環(huán)形檢測線圈通過饋線連接道路交通信號控制機中環(huán)形線圈檢測器，環(huán)形線圈檢測器檢測出道路車輛信息并輸出給道路交通信號控制機的主機，從而完成車輛信息檢測過程。其中對應(yīng)每一線圈的饋線都要線鋪設(shè)在路面下并穿過道路，長度一般在數(shù)十米到數(shù)百米不等。它的安裝與維護將會對路面造成破壞，從而會對城市環(huán)境造成不可忽視的負面影響。
發(fā)明內(nèi)容1)實用新型目的一方面，環(huán)形線圈車輛檢測器雖然技術(shù)成熟、檢測精度高、可全天候的工作，但它的安裝與維護——尤其是饋線的安裝與維護均需先封閉車道部分路段才可進行施工，同時會對路面造成破壞；因而現(xiàn)有的饋線鋪設(shè)方式在建設(shè)周期、環(huán)境保護等方面存在較大不足。 另一方面，目前鋪設(shè)饋線的方式雖然簡單，但所需的成本也不可忽視。為了解決以上問題，本實用新型提供了一種利用無線通信技術(shù)縮短環(huán)形線圈與道路交通信號控制機之間饋線的裝置。采用所述裝置將減少環(huán)形線圈車輛檢測器安裝與維護對城市道路造成的破壞，因此明顯降低了整個系統(tǒng)安裝與維護的成本、縮短了建設(shè)周期， 而且更為適應(yīng)當前城市交通的發(fā)展趨勢。2)技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，本了一種大大縮短環(huán)形線圈與道路交通信號控制機之間饋線的裝置用以實現(xiàn)下述方法，用于減少因鋪設(shè)饋線帶來的各種不利影響，具體技術(shù)方案如下一種可縮短環(huán)形線圈車輛檢測器饋線的方法，步驟包括1)對于一條預(yù)埋有環(huán)形線圈的道路，在路邊安裝環(huán)形線圈信號檢測器；用饋線把各個車道對應(yīng)的環(huán)形線圈分別與環(huán)形線圈信號檢測器連接；環(huán)形線圈輸出的信號傳送至環(huán)形線圈信號檢測器，環(huán)形線圈信號檢測器把該信號轉(zhuǎn)換成車流量信息；2)把環(huán)形線圈信號檢測器連接到輔短距離無線通信模塊；車流量信息通過輔短距離無線通信模塊向外發(fā)送；[0012]3)對于各條預(yù)埋有環(huán)形線圈的道路，其相應(yīng)的輔短距離無線通信模塊發(fā)出的車輛狀態(tài)信息由主短距離無線通信模塊接收；主短距離無線通信模塊把接收到的信息經(jīng)過處理后傳給道路交通信號控制機；所述步驟2、和步驟幻中，主短距離無線通信模塊采用輪詢方式與各個輔短距離無線通信模塊進行通信由主短距離無線通信模塊依次向各個輔短距離通信模塊進行輪詢，發(fā)出上傳數(shù)據(jù)的通信請求，只有收到輪詢請求的輔短距離通信模塊上傳數(shù)據(jù)，其他輔短距離通信模塊保持靜默；主短距離無線通信模塊向某個輔短距離無線通信模塊發(fā)起通信請求后，經(jīng)過一個周期后仍未收到回復(fù)，則將按序向下一個輔短距離無線通信模塊發(fā)起通信請求；在對所有輔短距離模塊各發(fā)出一次通信請求后，再對未回復(fù)的輔短距離無線模塊發(fā)出請求，直至收到回復(fù)或達到周期內(nèi)可發(fā)出的請求次數(shù)上限。采用本方案后，(1)因為采用無線方式傳輸信息，裝置安裝維護簡便，無需埋設(shè)長距離線路，大大減少對道路的開挖工程量和對路面的破壞，為市政工程節(jié)約成本和時間；
(2)系統(tǒng)才用通用的器件和模塊，成本低，功耗小，適用于各種環(huán)境，可維護性高，升級簡便；
(3)系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮了市政建設(shè)未來的發(fā)展，飽和處理能力高于目前絕大部分道路情況，如遇到道路擴建，無需更換設(shè)備，只要簡單設(shè)置就能在改建后的環(huán)境下繼續(xù)工作。所述步驟幻中，各個輔短距離無線通信模塊接收車流量數(shù)據(jù)，并定期更新數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果。所述步驟2)中，輔短距離無線通信模塊接收主短距離無線通信模塊的輪詢請求并響應(yīng)，輔短距離無線通信模塊的工作流程包括21)初始化；22)開環(huán)形線圈信號檢測器中斷和輪詢響應(yīng)中斷；23)初始化計時器；24)計時器開始計時；25)統(tǒng)計本定時周期內(nèi)各車道車流量；26)定時周期滿；27)更新數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，寫入本定時周期統(tǒng)計結(jié)果，然后返回步驟；所述步驟22)中的開環(huán)形線圈信號檢測器中斷，其步驟包括22al)讀來自環(huán)形線圈的數(shù)據(jù)；22a2)根據(jù)數(shù)據(jù)中的環(huán)形線圈的ID來識別事件發(fā)生車道編號；22a3)對應(yīng)車道的車流量統(tǒng)計數(shù)加1 ；22a4)中斷返回；所述步驟22)中，輪詢響應(yīng)中斷，其步驟包括22bl)讀主短距離無線通信模塊的輪詢數(shù)據(jù)；22b2)判斷輪詢數(shù)據(jù)中，目的地址是否與本輔短距離無線通信模塊匹配，如果不匹配，轉(zhuǎn)向步驟22b4)，如果匹配，轉(zhuǎn)向步驟22b3)；22b3)響應(yīng)主短距離無線通信模塊的輪詢請求；22b4)中斷返回。[0036]所述步驟3)中，主短距離無線通信模塊進行輪詢，主短距離無線通信模塊的工作流程包括301)讀道路總數(shù)；302)初始化本主短距離無線通信模塊的存儲狀態(tài)標志器和數(shù)據(jù)存儲區(qū)；303)開輪詢響應(yīng)接收中斷；304)初始化計時器；305)計時器開始計時；306)判斷需輪詢的輔短距離無線通信模塊目的地址；307)發(fā)出輪詢請求；308)等待輔短距離無線通信模塊的響應(yīng)信號；309)定時周期滿；310)判斷是否達到定時周期內(nèi)輪詢次數(shù)上限，或者是否所有輔短距離無線通信模塊均應(yīng)答成功；如果兩個條件均為否，則返回步驟305)，如果兩個條件中有一個為是，則轉(zhuǎn)向步驟311)；311)向道路交通信號控制機上傳數(shù)據(jù)，然后返回步驟305)；所述步驟30 中，輪詢響應(yīng)接收中斷的步驟包括3031)讀輔短距離無線通信模塊地址；3032)對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)寫入數(shù)據(jù)；3033)標記相應(yīng)輔短距離無線通信模塊成功響應(yīng)；3034)中斷返回。主短距離無線通信模塊向道路交通信號控制機發(fā)送的數(shù)字信息可根據(jù)實際情況在系統(tǒng)成功運行的前提下減少延遲時間，以提高數(shù)據(jù)傳輸成功率。一種實現(xiàn)權(quán)利上述方法的裝置，包括環(huán)形線圈信號檢測器、輔短距離無線通信模塊、主短距離無線通信模塊、饋線、主短距離無線通信模塊和道路交通信號控制機；所述環(huán)形線圈信號檢測器的信號輸入端與饋線的一端連接，饋線的另一端連接預(yù)埋中道路下的環(huán)形線圈；所述環(huán)形線圈信號檢測器的信號輸出端連接輔短距離無線通信模塊的有線信號輸入端；所述主短距離無線通信模塊的有線信號輸出端連接道路交通信號控制機的信號輸入端；所述主短距離無線通信模塊和輔短距離無線通信模塊進行無線通信。環(huán)形線圈信號檢測器是以A/D轉(zhuǎn)換電路為核心的電路；來自饋線的模擬信號經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換電路后得到數(shù)字信號。所述環(huán)形線圈信號檢測器還包括串口信號轉(zhuǎn)換電路；所述 A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接串口信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端，串口信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端即為環(huán)形線圈信號檢測器的信號輸出端。所述主短距離無線通信模塊，其包括接口電路、微處理器、射頻芯片、天線和電源； 所述電源為接口電路、微處理器和射頻芯片供電；所述接口電路與微處理器進行數(shù)據(jù)交換，所述微處理器通過射頻芯片、經(jīng)天線進行收發(fā)數(shù)據(jù)；[0062]所述輔短距離無線通信模塊和主短距離無線通信模塊是相同的。所述接口電路為串口信號轉(zhuǎn)換電路。3)本實用新型的原理及效果本實用新型將提出一種新的技術(shù)方案，將環(huán)形線圈信號檢測器放置在線圈所在的道路旁側(cè)，其輸入端與環(huán)形線圈用很短的饋線相連接，輸出端與處于同一位置的輔短距離無線通信模塊相連接；檢測器通過環(huán)形線圈輸入檢測道路車輛的數(shù)字信息，輸出給輔短距離無線通信模塊；輔短距離無線通信模塊將該數(shù)字信息發(fā)送至道路交通信號控制機上的主短距離無線通信模塊，最終將其送入道路交通信號控制機。環(huán)形線圈的饋線無需連接至道路交通信號控制機所在的機柜，需鋪設(shè)的饋線長度一般僅有幾米，幾乎不需額外破壞路面， 有效地解決了上述問題。短距離無線通信技術(shù)已經(jīng)相當成熟，數(shù)據(jù)帶寬、可靠通信距離和通信延時均可滿足實時交通控制的需求，穩(wěn)定性也十分理想。短距離無線通信模塊工作在免費頻段，成本低廉；同時，短距離無線通信模塊的維護十分方便，也不會對城市交通系統(tǒng)和城市環(huán)境造成不利影響。相對于現(xiàn)在使用的饋線鋪設(shè)方式，本實用新型成本更低，安裝與維護更方便，成本低廉，并且，由于本實用新型所述的技術(shù)方案對城市交通和城市環(huán)境的影響更小，注意環(huán)境保護，將更為適應(yīng)當前城市交通的發(fā)展趨勢。本實用新型的技術(shù)效果歸納為兩個方面第一，相比于原有的饋線鋪設(shè)方案，本實用新型所述技術(shù)方案需大量的工程施工， 減少了因饋線埋設(shè)對城市道路系統(tǒng)和城市環(huán)境造成的破壞，節(jié)約了建設(shè)成本，縮短了建設(shè)周期，具有明顯的優(yōu)勢；第二，本實用新型所述裝置的維護非常簡便，不需要封閉相應(yīng)路段，對城市交通的影響非常低，提高了城市交通的運行效率，更適應(yīng)城市交通發(fā)展的需求。

圖1是縮短環(huán)形線圈車輛檢測器饋線的方法的實例流程圖圖2 (a)是輔短距離無線通信模塊主程序流程圖；圖2 (b)是輔短距離無線通信模塊車流量統(tǒng)計功能模塊的處理流程圖；圖2 (C)是輔短距離無線通信模塊輪詢應(yīng)答功能模塊的處理流程圖；圖3 (a)是主短距離無線通信模塊主程序的處理流程圖；圖3 (b)是主短距離無線通信模塊輪詢應(yīng)答信號接收的處理流程圖；圖4是短距離無線通信模塊的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖5是縮短環(huán)形線圈車輛檢測器饋線的裝置示意圖。
具體實施方式
以下參照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。參考圖5，主短距離無線通信模塊放置于道路交通信號控制機中，兩者互相連接； 該路口對應(yīng)的各個方向的道路旁均放置一臺輔短距離無線通信模塊和與其相連的一臺環(huán)形線圈信號檢測器。環(huán)形線圈信號檢測器用饋線與該方向道路上的所有環(huán)形線圈相連接。所述輔短距離無線通信模塊和主短距離無線通信模塊有效通信距離為0-200米， 往返通信所需時間不高于125毫秒，工作頻率處于國家規(guī)定的免費頻段內(nèi)。CN 202120449 U
說明書
5/7頁本例的方法包括以下幾個步驟第一步，(硬件的放置構(gòu)成)將環(huán)形線圈信號檢測器、輔短距離無線通信模塊放置在環(huán)形線圈所在的道路旁側(cè)，檢測器用饋線與線圈相連接，并將檢測出的道路車輛狀態(tài)數(shù)字信息輸出給輔短距離無線通信模塊；第二步，主、輔短距離無線通信模塊的初始化、設(shè)置輔短距離無線通信模塊個數(shù)；第三步，輔短距離無線通信模塊開始接收車流量數(shù)據(jù)并定期更新數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果， 接收主機的輪詢請求并響應(yīng)，處理流程如圖2(a) 圖2(c)所示。主短距離無線通信模塊開始輪詢，輪詢的處理流程如圖3(a)和圖3(b)所示。第四步，主短距離無線通信模塊完成一次對所屬各輔短距離無線通信模塊的輪詢后，對獲得的數(shù)字信息進行數(shù)據(jù)封裝處理；第五步，主短距離無線通信模塊將封裝后的數(shù)據(jù)送入道路交通信號控制機。道路交通信號控制機的控制信號可通過上述上行通信鏈路的逆向鏈路下行發(fā)送至環(huán)形線圈車輛檢測器。本實用新型還提供了一種縮短環(huán)形線圈車輛檢測器饋線的裝置，用于將環(huán)形線圈信號檢測器提供的數(shù)字信息發(fā)送給道路交通信號控制機，以減少饋線的長度；此外，道路交通信號控制機也可通過所述裝置將控制信號發(fā)送至環(huán)形線圈車輛檢測器。它包括環(huán)形線圈信號檢測器，主、輔短距離無線通信模塊，饋線以及運行于短距離無線通信模塊中的應(yīng)用程序。圖4所示是一個示意方框圖，表示短距離無線通信模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。該模塊根據(jù)功能可分為兩種類型主短距離無線通信模塊和輔短距離無線通信模塊。主短距離無線通信模塊在環(huán)形線圈信號檢測器向道路交通信號控制機發(fā)送上行數(shù)據(jù)的過程中，能接收來自于各個輔短距離無線通信模塊發(fā)出的上行傳輸數(shù)據(jù)，進行匯總和封裝，再發(fā)送到道路交通信號控制機；主短距離無線通信模塊在道路交通信號控制機向環(huán)形線圈信號檢測器發(fā)送下行控制信息的過程中，能以輪詢的方式按順序向各個輔短距離無線通信模塊發(fā)起通信， 并分配給每個輔短距離無線通信模塊獨立相同的固定通信時間。輔短距離無線通信模塊在環(huán)形線圈信號檢測器向道路交通信號控制機發(fā)送上行數(shù)據(jù)的過程中，能接收來自于環(huán)形線圈信號檢測器的數(shù)字信息，在接收到發(fā)送請求后將數(shù)字信息發(fā)送至主短距離無線通信模塊。如圖4所示，主、輔短距離無線通信模塊主要包括微處理器、射頻芯片、電源、接口電路和天線五個部分，此外還包括運行于微處理器中的應(yīng)用程序。圖5所示為縮短環(huán)形線圈車輛檢測器饋線的裝置和過程，示出了環(huán)形線圈信號檢測器與道路交通信號控制機之間數(shù)字信息傳輸?shù)倪^程以及所涉及的裝置。圖1所示是對圖5的一個具體描述，示出了用無線通信技術(shù)縮短環(huán)形線圈車輛檢測器饋線的方法實現(xiàn)環(huán)形線圈信號檢測器向道路交通信號控制機發(fā)送上行數(shù)據(jù)的一個流程圖，下面將參考圖1描述該傳輸過程。如圖1所示，環(huán)形線圈信號檢測器向道路交通信號控制機發(fā)送上行數(shù)據(jù)的一個實例流程包括以下幾個步驟第一步(Si)輔短距離無線通信模塊接收環(huán)形檢測器的數(shù)據(jù)，分時段統(tǒng)計車流量 fn息；[0095]第二步(S2)主短距離無線通信模塊按既定算法確定輪詢的目的地址后，向輔短距離無線模塊發(fā)出輪詢信號；第三步(S； )輔短距離無線通信模塊接收到輪詢請求信號，將最近三個時段內(nèi)的車流量數(shù)據(jù)打包成幀向主機回復(fù)，整個過程需在規(guī)定時間段內(nèi)完成；第四步(S4)主短距離無線通信模塊收到各輔短距離無線通信模塊發(fā)回的響應(yīng)信號，提取、綜合數(shù)據(jù)信息后，上傳到交通信號控制機。圖2 (a) 圖2 (c)所示流程說明如下21)初始化；22)開環(huán)形線圈信號檢測器中斷和輪詢響應(yīng)中斷；23)初始化計時器；24)計時器開始計時；25)統(tǒng)計本定時周期內(nèi)各車道車流量；26)定時周期滿；27)更新數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，寫入本定時周期統(tǒng)計結(jié)果，然后返回步驟；所述步驟22)中的開環(huán)形線圈信號檢測器中斷，其步驟包括22al)讀來自環(huán)形線圈的數(shù)據(jù)；22a2)根據(jù)數(shù)據(jù)中的環(huán)形線圈的ID來識別事件發(fā)生車道編號；22a3)對應(yīng)車道的車流量統(tǒng)計數(shù)加1 ；22a4)中斷返回；所述步驟22)中，輪詢響應(yīng)中斷，其步驟包括22bl)讀主短距離無線通信模塊的輪詢數(shù)據(jù)；22b2)判斷輪詢數(shù)據(jù)中，目的地址是否與本輔短距離無線通信模塊匹配，如果不匹配，轉(zhuǎn)向步驟22b4)，如果匹配，轉(zhuǎn)向步驟22b3)；22b3)響應(yīng)主短距離無線通信模塊的輪詢請求；22b4)中斷返回。所述圖3(a)和圖3(b)所示流程圖說明如下301)讀道路總數(shù)；302)初始化本主短距離無線通信模塊的存儲狀態(tài)標志器和數(shù)據(jù)存儲區(qū)；303)開輪詢響應(yīng)接收中斷；304)初始化計時器；[0121]305)計時器開始計時；306)判斷需輪詢的輔短距離無線通信模塊目的地址；307)發(fā)出輪詢請求；308)等待輔短距離無線通信模塊的響應(yīng)信號；309)定時周期滿；310)判斷是否達到定時周期內(nèi)輪詢次數(shù)上限，或者是否所有輔短距離無線通信模塊均應(yīng)答成功；如果兩個條件均為否，則返回步驟305)，如果兩個條件中有一個為是，則轉(zhuǎn)向步驟311)；311)向道路交通信號控制機上傳數(shù)據(jù)，然后返回步驟305)；[0128]所述步驟30 中，輪詢響應(yīng)接收中斷的步驟包括3031)讀輔短距離無線通信模塊地址；3032)對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)寫入數(shù)據(jù)；3033)標記相應(yīng)輔短距離無線通信模塊成功響應(yīng)；3034)中斷返回。上述實施例和優(yōu)點只是示例，不應(yīng)作為本實用新型的限制，在不違背本實用新型權(quán)利要求范圍和精神的情況下，可進行變化和修改。
權(quán)利要求1.一種可縮短環(huán)形線圈車輛檢測器饋線的裝置，其特征是包括環(huán)形線圈信號檢測器、 輔短距離無線通信模塊、主短距離無線通信模塊、饋線、主短距離無線通信模塊和道路交通信號控制機；所述環(huán)形線圈信號檢測器的信號輸入端與饋線的一端連接，饋線的另一端連接預(yù)埋中道路下的環(huán)形線圈；所述環(huán)形線圈信號檢測器的信號輸出端連接輔短距離無線通信模塊的有線信號輸入端；所述主短距離無線通信模塊的有線信號輸出端連接道路交通信號控制機的信號輸入端；所述主短距離無線通信模塊和輔短距離無線通信模塊進行無線通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是環(huán)形線圈信號檢測器是以A/D轉(zhuǎn)換電路為核心的電路；來自饋線的模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路后得到數(shù)字信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是所述環(huán)形線圈信號檢測器包括串口信號轉(zhuǎn)換電路；所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接串口信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端，串口信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端即為環(huán)形線圈信號檢測器的信號輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述主短距離無線通信模塊，其包括接口電路、微處理器、射頻芯片、天線和電源；所述電源為接口電路、微處理器和射頻芯片供電；所述接口電路與微處理器進行數(shù)據(jù)交換，所述微處理器通過射頻芯片、經(jīng)天線進行收發(fā)數(shù)據(jù)；所述輔短距離無線通信模塊和主短距離無線通信模塊是相同的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征是所述接口電路為串口信號轉(zhuǎn)換電路。
專利摘要一種可縮短環(huán)形車輛線圈檢測器饋線的裝置，將環(huán)形線圈信號檢測器放置在線圈所在的道路旁側(cè)，其輸入端與環(huán)形線圈用很短的饋線相連接，輸出端與處于同一位置的輔短距離無線通信模塊相連接；檢測器通過環(huán)形線圈輸入檢測道路車輛的數(shù)字信息，輸出給輔短距離無線通信模塊；輔短距離無線通信模塊將該數(shù)字信息發(fā)送至道路交通信號控制機上的主短距離無線通信模塊。本裝置包括環(huán)形線圈信號檢測器、輔短距離無線通信模塊、主短距離無線通信模塊和饋線。本實用新型用到的饋線通常為幾米，裝置安裝維護簡便、成本低，最大程度地減少了因饋線埋設(shè)對城市道路系統(tǒng)和城市環(huán)境造成的破壞，節(jié)約了建設(shè)成本，縮短了建設(shè)周期，適用于各種城市道路環(huán)境。
文檔編號G08G1/07GK202120449SQ20112022515
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者劉偉, 孫兵兵, 王雪萌, 衡偉 申請人:東南大學(xué)