本实用新型涉及智能交通领域，尤其涉及一种无线车辆检测系统。
背景技术：
随着经济的发展，国内机动车辆数量增长迅速，为城市交通带来了严峻的考验。为提高交通运输效率，保障交通安全，缓解交通拥挤，保证城市交通畅通舒适，需要利用交通信息检测系统远程监测交通状况，以便进行交通统计和管理。
目前，国内使用较多的车辆检测方法为地感线圈检测，其需要在车道上切割环形线槽，然后埋设感应线圈，车辆通过时感应线圈会发出信号给相应设备。但该种方法由于需要在地下埋设感应线圈，施工难度较大，安装成本高，且线圈使用寿命较短。
无线传感器网络技术是对人类生活方式产生重大变革的新兴技术之一，近年来兴起的无线地磁车辆检测是无线传感器网路技术的典型应用之一，其利用车辆本身含有的铁磁物质对车辆存在区域地磁信号产生的影响，当车辆经过传感器附近，传感器能灵敏感知信号的变化，经信号分析就可以得到检测目标的相关信息。但由于各种技术限制，现有基于地磁原理的无线车辆检测系统还存在以下不足：(1)及时性风险：由于车辆经过地磁检测范围的时间通常为毫秒级别，受限于采样频率、算法处理速度以及检测器与接收器的距离等因素，各设备间时间同步性较差，导致无法及时上传车辆信息：(2)准确性风险(低速漏检风险)：在出现低速粘连现象时，易将两辆车判为一辆车，造成漏检；(3)整体功耗较高，影响通讯稳定性，使用寿命较短；(4)路口施工难度加大，安装维护不方便，设备防护等级不够；(5)兼容性不强，为适配不同信号机厂家的要求，需经常修改通信协议，如有的厂家采用RS485通信方式，有的采用RS232通信方式。
技术实现要素：
针对现有无线车辆检测系统存在的上述不足，本实用新型提供一种无线车辆检测系统，该系统采用多项低功耗技术，检测准确率高，信号传输能力强，时间同步性好，设备使用寿命长，安装维护便捷。
一种无线车辆检测系统，该系统按照数据流方向依次包括地磁感应检测器，中继器，接收器和信号转换器；或者当近距离传输时，该系统按照数据流方向依次包括地磁感应检测器，接收器和信号转换器；其中：
所述地磁感应检测器包括蜂窝型外壳和检测器主体，所述检测器主体包括前端地磁传感模块、低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块，所述单片机模块与所述前端地磁传感模块和无线通信模块双向通信连接；其中，前端地磁传感模块包括三轴磁阻传感器、放大电路和模数转换器，所述低功耗单片机模块包括集成多跳时间同步算法的MSP430F5438单片机；所述电源管理模块包括三节锂亚柱形电池，为所述前端地磁传感模块、单片机模块和无线通信模块供电，并由所述单片机检测电池使用情况；所述低功耗无线通信模块包括AT86RF233 2.4GHz IEEE 802.15.4无线电收发器和天线，用于和上端设备建立双向通信；
所述中继器包括低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块，所述单片机模块与所述无线通信模块双向通信连接；所述低功耗单片机模块包括集成多跳时间同步算法的MSP430F5438单片机；所述电源管理模块包括锂亚柱形电池供电模块，太阳能供电模块和充电模块，为所述单片机模块和无线通信模块供电，其中锂亚柱形电池供电模块包括三节锂亚柱形电池；所述低功耗无线通信模块包括AT86RF233 2.4GHz IEEE 802.15.4无线电收发器和天线，该中继器整体具有360°可调球头，用于和上下端设备建立双向通信；
所述接收器包括单片机模块、POE供电模块、USB存储模块、Zigbee无线通信模块、RS485通信模块、LAN通信模块和3G/4G通信模块；其中单片机模块采用基于ARM9的AT91SAM9260，集成多跳时间同步算法；所述POE供电模块由上端信号转换器或路由器直接供电；所述Zigbee无线通信模块、RS485通信模块、LAN通信模块和3G通信模块与所述单片机模块双向通信连接，用于传输数据；
所述信号转换器包括低功耗单片机模块、RS232/RS485通信模块、LED显示模块、开关量/电平量输入模块、SD卡存储模块、串口通信模块和电源管理模块；所述低功耗单片机模块包括MSP430F5438单片机；所述LED显示模块包括用于提示信息的LED灯；所述开关量/电平量输入模块将信息以开关量或电平量的方式输出；所述RS232/RS485通信模块和所述串口通信模块与所述单片机模块双向通信连接，用于向上下端设备传输数据。
优选地，所述天线类型为微带贴片天线。
优选地，所述地磁感应检测器和中继器的PCB为方形。
优选地，所述地磁感应检测器、中继器和接收器的天线频带为2400-2483.5MHz。
优选地，所述接收器还包括GPRS定位模块。
优选地，所述地磁感应检测器和中继器的电源管理模块匹配双容量电池，工作电压3.7V。
优选地，所述接收器和信号转换器的电源管理模块采用DC48V输入电压。
优选地，所述地磁感应检测器、中继器和接收器的Zigbee无线通信协议2.4GHz的ISM频段为16信道，每个信道带宽2MHz，传输速率250Kbps。
优选地，所述无线地磁车辆流量检测器具有横截面为圆形的防水罩，以便安装于圆形安装孔内；所述中继器整体具有360°可调球头，以便实现最佳无线信号匹配角度。
优选地，该系统适用于路口交通流采集、路段车速采集和占道停车检测。
与现有车辆检测系统相比，本实用新型具有如下有益效果：
(1)充分考虑实际交通路面压强大的特点，检测器采用独特的蜂窝型外形设计，将设备防护等级提高至IP67，可有效降低因意外因素导致的故障和损坏机率。
(2)采用低功耗单机片模块、无线通信模块及低功耗无线传输协议(Zigbee无线通信协议)等多项低功耗技术，实现了超低功耗信号检测和传输，有效保障通信稳定性，延长了设备使用寿命。
(3)单机片集成多跳时间同步算法，有效减少时间同步误差，建立时间同步体系。
(4)地磁感应检测器和中继器的PCB采用方形设计，能更好匹配天线参数；地磁感应检测器还具有横截面为圆形的防水罩，以便安装于圆形安装孔内；中继器整体具360°可调球头，可实现最佳无线信号匹配角度，信号传输性能强；
(5)中继器采用锂亚柱形电池独立供电为主，同时支持太阳能供电和充电；接收器可选用信号转换器供电，还可经路由器直接供电，供电方式灵活多样，兼容性强；电源管理模块匹配双容量电池，可满足不同使用年限的需求。
(6)信号转化器兼容多种信号输出方式，无需修改通信协议，即可完美适配不同信号机厂家的需求。
(7)特设USB和SD卡储存模块，方便信息存储和携带。
(8)施工难度小，安装维护便捷，适用于多种路口交通流量采集、路段车速采集、占道停车检测等多种场合。
附图说明
图1为本实用新型无线车辆检测系统组成和工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明本实用新型的一个具体实施例，但不对本实用新型的权利要求做任何限定。
如图1所示，本实施例无线车辆检测系统包括地磁感应检测器，中继器，接收器和信号转换器：
地磁感应检测器，外形尺寸7.6cm(L)×7.6cm(W)×5.6cm(H)，重量0.3kg，包括蜂窝型外壳和检测器主体，整体还具有一个横截面为圆形的防水罩，检测器主体包括前端地磁传感模块、低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块，PCB尺寸为53mm*54mm，单片机模块与前端地磁传感模块和无线通信模块双向通信连接；其中，前端地磁传感模块包括Honeywell三轴磁阻传感器、放大电路和模数转换器，低功耗单片机模块包括集成多跳时间同步算法的MSP430F5438单片机及其最小系统；电源管理模块包括三节锂亚柱形电池，电池容量8.1ah，工作电压3.7V，功率2mW，为前端地磁传感模块、单片机模块和无线通信模块供电，并由单片机检测电池使用情况；低功耗无线通信模块包括AT86RF233 2.4GHz IEEE 802.15.4无线电收发器和微带贴片天线，频带宽度2400-2483.5MHz，天线范围±60°，所选用的天线为波瓣为120°的定向天线，天线范围±60°，Zigbee无线通信协议2.4GHz的ISM频段为16信道，每个信道带宽2MHz，传输速率为250kbps，最大输出功率为4dBm。
中继器，外形尺寸为11.5cm(L)×7.5cm(W)×16cm(H)，包括低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块，PCB尺寸为85mm*75mm；低功耗单片机模块包括MSP430F5438单片机及其最小系统，集成多跳时间同步算法；电源管理模块包括锂亚柱形电池供电模块，太阳能供电模块和充电模块，为单片机模块和无线通信模块供电，其中锂亚柱形电池供电模块包括三节锂亚柱形电池，容量容量57ah或171ah，工作电压3.7V，功率13mW；太阳能供电模块包括太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池；充电模块包括充电接口，与该接口电性连接的充电电路，设置于充电电路上的充电电池以及与充电电路电性连接的控制电路；低功耗无线通信模块包括AT86RF2332.4GHz IEEE 802.15.4无线电收发器和天线，该中继器整体具有360°可调球头，频带宽度2400-2483.5MHz，所选用的天线为波瓣为120°的定向天线，天线范围为±60°，Zigbee无线通信协议2.4GHz的ISM频段为16信道，每个信道带宽2MHz，传输速率为250kbps，最大输出功率为4dBm。
接收器，外形尺寸为20cm(L)×15cm(W)×7.5cm(H)，包括单片机模块、POE供电模块、USB存储模块、Zigbee无线通信模块、RS485通信模块、LAN通信模块和3G/4G通信模块；其中单片机模块采用基于ARM9的AT91SAM9260，集成多跳时间同步算法；POE供电模块由上端信号转换器或路由器直接供电，输入电压DC48V；Zigbee无线通信模块(采用AT86RF233)、RS485通信模块、LAN通信模块和3G通信模块与单片机模块双向通信；USB存储模块可将交通流信息按照不同分类进行储存，方便携带；Zigbee无线通信协议2.4GHz的ISM频段为16信道，每个信道带宽2MHz，传输速率为250kbps，最大输出功率为4dBm。
信号转换器，外形尺寸23cm(L)×13.4cm(W)×4cm(H)，包括低功耗单片机模块、RS232/RS485通信模块、LED显示模块、开关量/电平量输入模块、SD卡存储模块、串口通信模块、GPRS定位模块和电源管理模块；低功耗单片机模块包括MSP430F5438单片机及其最小系统；LED显示模块包括用于提示信息的LED灯；电源管理模块输入电压为DC48V，功率25W；RS232/RS485通信模块和串口通信模块与单片机模块双向通信连接；SD卡存储模块用于将交通流信息按不同分类存储在SD卡中，方便携带；检测通道24路，可级联扩展至128路；通过RS485通信模块级联16个信号转换器，并可通过拨码开关设置不同的通信地址。
以检测路口实时交通流量为例，该检测系统工作过程如下：
(1)当车辆通过路口时，地磁感应检测器中的三轴磁阻传感器检测大地磁场磁通量的变化，经放大电路放大，再经模数转换器转换后将对应于变化量的电信号传输给低功耗单片机模块；单片机接收到电信号后采用多跳时间同步算法处理数据，记录故障信息，与前端地磁传感模块和无线通信模块双向通信，管理和协调各模块工作；单片机将分析处理后的数据(交通流信息、故障信息和电池使用信息等)传输给低功耗无线通信模块，再由该模块传输至中继器，同时接收由接收器或中继器下发的对时、参数修改、系统升级等指令。
(2)中继器的单片机模块采用多跳时间同步算法处理数据，记录故障信息，管理和协调电源管理模块和无线通信模块的工作；单机片将中转信息(包括交通流信息、故障信息和电池使用情况等)传输给无线通信模块，最后发送至接收器，同时转发由接收器下发的对时、参数修改、系统升级等指令；该过程由锂亚柱形电池供电，同时支持太阳能供电，还可通过充电接口充电；该中继器可两级级联使用。
(3)接收器接收来自中继器的交通流信息，单机片模块利用多跳时间同步算法处理数据，记录故障信息，向信号转换器或平台发送给交通流信息，并向检测器或中继器下发配置指令(如对时、复位等信息)；Zigbee无线通信模块主要用于与外界通信，发送检测数据；RS485通信模块与信号转换器进行数据交换；LAN通信模块通过网络连接方式将交通流信息发送至交通管理(交警指挥中心)平台；3G/4G通信模块可在不方便接通网络的路口直接将数据通过3G/4G发送至远程服务器，支持GPRS定位；该过程由信号转换器供电，也可由路由器供电。
(4)信号转换器将接收到的信息转换为三种类型输出：RS232/RS485、开关量、电平量；单片机模块管理和协调各部分工作，并通过RS232/RS485通信模块与接收器通信，传输交通流信息，发送指令，并通过LED灯指示有无车辆通过；通过RS232/RS485通信模块可与不同信号机供应商提供的通信协议进行对接；通过串口通信模块与其他设备(如计算机、信号机等)通信；通过3G/4G通信模块向交通指挥中心回传检测数据。
可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。