一种干线道路绿波速度显示系统的制作方法
【专利摘要】干线道路绿波速度显示系统，包括信号采集主机和若干绿波速度显示单元。信号采集主机包括设在采集主机内的信号灯状态检测开关、U1单片机、GPRS控制器、显示单元及RS232接口。信号灯状态检测开关的输入端并接在信号灯上，输出端连接到单片机，单片机通过其串行接口1与GPRS控制器相连。绿波速度显示单元包括为其供电的光伏及风力供电电源、电源控制器及电池，U2单片机、LED驱动和显示单元及GPRS控制器等。本实用新型具有结构简单、安装灵活维护方便等特点，适合作为主干道绿波速度的显示。
【专利说明】一种干线道路绿波速度显示系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种干线道路绿波速度显示系统，特别是一种通过GPRS网络无线连接的道路绿波速度显示系统。
【背景技术】
[0002]智能交通系统(ITS)是未来交通系统的发展方向，其是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。
[0003]交通信号控制(TrafficSignal Control,TSC)和动态交通诱导(Dynamic RouteGuidance, DRG)是城市智能交通系统管理的两个主要手段。TSC是依据路网交通流数据，对交通信号进行初始化配时和控制，同时根据实时交通流状况，实时调整配时方案，实现交通控制的优化。DRG是根据当前路网的交通流状况及各类车辆的目的地，经优化计算出每一辆车的最佳行驶路线，达到优化均衡网络交通流的目的。动态交通诱导和交通信号控制分别从空间、时间两方面对路网交通流进行管理，两者相互联系、相互影响，相互制约，实现TSC与DRG之间智能协作可以更有效地缓解城市交通拥挤状态，减少车辆的延误时间，提高交通管理效率。
[0004]城市交通控制与交通诱导智能协作是指以交通流分配路网全局最优为目标，根据不同的交通流量，最大限度的发挥交通控制与交通诱导之间互补的优势，均衡每个路口的交通流量，从而提高道路的通行能力。
[0005]当人们驾驶车辆行驶在有信号灯控制的主干道时，都希望能一路绿灯不停车。这在城市的市区或在交通高峰期间是不太可能实现的。但在市郊的快速干道上应该是能实现主干道双向绿波，也就是主干道双向运行的车辆能实现全程的不停车。
[0006]当前，不少主干道使用的绿波速度提示牌，告诉司机按一定的速度行驶就可以一路绿灯，但由于它显示的是恒定的速度，实际上是不能保证所有路口不停车行驶的。
[0007]CN201210158431提出一种子路段绿波诱导分流协调控制方法，使车辆刚驶入路段时，驾驶员能够知道自己是否还处于绿波通道中，从而决定自己车速以使自己车辆在此绿波通道中行驶，但该方法并未提出实施该方法的交通信号控制和动态交通诱导，以及信息交换的具体结构和系统组成。
【发明内容】
[0008]本实用新型根据上述绿波速度提示牌存在的不足，提供一种能实现主干道绿波速度的显示系统。
[0009]本实用新型采用的技术方案是:
[0010]干线道路绿波速度显示系统，包括一信号采集主机和若干绿波速度显示单元，其特征是信号采集主机包括设在采集主机内的信号灯状态检测开关、Ul单片机、GPRS控制器、显示单元及RS232接口，信号灯状态检测开关的输入端并接在信号灯上，输出端连接到Ul单片机输入端，Ul单片机通过其串行接口与GPRS控制器相连；绿波速度显示单元包括供电电源、电源控制器、U2单片机、LED驱动和显示单元及GPRS控制器，U2单片机的串行接口端通过异步通讯控制器与GPRS控制器相连，U2单片机的输出端通过LED驱动器与显示器相连接。
[0011]信号采集主机和绿波速度显示单元通过各自内设的GPRS控制器的GPRS网络连接进行无线信息传送。
[0012]GPRS网络通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。
[0013]本实用新型的有益效果是:绿波速度显示单元采用光伏和风力电源互补发电的方式为其供电，不仅节约了能源而且能增加系统工作稳定性和很好的电磁兼容性。该系统能根据采集主机发出的路口信号，驾驶员实时调整自己车辆在绿波通道上的行驶速度，真正实现车辆主干道的绿波通行。另外，通过GPRS实现的无线信息传输，传输的数据稳定、传送的距离远、速度快、成本低，使系统的安装更加灵活方便。本实用新型具有结构简单、安装灵活维护方便等特点，适合作为主干道绿波速度的显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为信号采集主机结构方框图。
[0015]图2为信号采集主机信号采集工作示意图
[0016]图3为绿波速度显示单元结构方框图。
[0017]图4为速度显示驱动电路工作示意图
[0018]图5为信号采集主机与绿波显示单元在主干车道上分布示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本实用新型实施例进一步说明。
[0020]如附图1所示，信号采集主机，包括安装在箱体的电源适配器1，U1单片机2，和接线端子7。电源适配器I连接Ul单片机2为其提供电源。通过接线端子7连接的信号检测开关6，其输入接信号灯两端测量电压，最多可以采集12路信号灯信息，输出连Ul单片机2的Pl.4至P2.7引脚。Ul单片机的P0.0至P0.7连接显示单元5用来显示当前信号灯的状态。
[0021]Ul单片机是MCS51系列单片机兼容的可多次编程的快速微处理器选用W77E58，在它内部集成有32K的可重复编程的flash R0M、256字节的片内存储器、IK的用MOVX指令访问的SRAM、可编程的看门狗定时器、3个16位定时器、2个增强型的全双工串行口、片内RC振荡器、双16位数据指针等诸多功能。在很多场合，几乎不用扩展外围芯片就能够满足系统要求，而且，由于它采用了全新设计的微处理器内核，去除多余的时钟和存储周期，因此，在相同的晶振频率下，根据不同的指令类型，其运行速度一般比传统8051系列快1.5到3倍，一般情况下，平均可达2.5倍以上。另外，由于W77E58采用全静态CMOS设计，能工作在低速晶振频率下，因此，和普通的8051相比，若W77E58采用低速工作频率，在相同的指令吞吐量下，W77E58的节电性能也将大大提高。
[0022]Ul单片机2通过其异步通讯控制口的Pl.2和Pl.3与GPRS控制器3相连实现无线数据传送，采集到的数据通过GPRS控制器3和16构成无线网络传送到各绿波速度显示单元。Ul单片机2的另一个异步通讯2 口连接到RS232接口 4，当路口的信号灯控制器具有RS232接口时，可直接通过该接口来读取信号灯的信息。
[0023]附图2所示为某一个信号灯信号采集工作示意图，由于信号灯使用的电源有交流和直流两种，以此，在图2中，整流桥D21把信号灯电压统一转换成直流电压。R21为限流电阻，Q21为光电耦合器，R22为光电耦合器的集电极限流电阻。采集的信号通过Q21的集电极连到单片机的Pl.4引脚。
[0024]当信号灯点亮时，整流桥D21输出直流电压使光电耦合器Q21的二极管导通，通过耦合作用，使连接在Q21集电极产生电流，电阻R22由于通电产生电压降，使集电极Q21为低电平。光电耦合器Q21的工作状态是由其输入的二极管的导通电流决定的，只有当其输入的二极管电流达到一定值时Q21的集电极才处于导通状态。因此，通过调整限流电阻R21的阻值就可以达到调整信号灯电压与电阻R22两端电压之间的对应关系。从而使检测电路具有更广的电压调整范围同时也能消除干扰电压对信号状态的影响。
[0025]附图3所示，为绿波速度显示单元包括供电电源、U2单片机12、LED驱动13和显不单兀14及GPRS控制器16,供电电源包括光伏电源8、风力电源9,电源控制器10和蓄电池11。GPRS控制器16接收来自信号采集主机发出的路口交通信号，通过异步通信控制器17连到U2单片机12的P3.0和P3.1 口。按键15作为输入单元连接到U2单片机12的P0.(ΓΡ0.7 口用来进行该单元状态的设置。U2单片机12的输出口 Pl.(ΓΡ2.7连到LED驱动13对输出信号进行功率放大及驱动，其输出连接到数码显示单元14。U2单片机可选用AT89C51。
[0026]附图4所示为LED驱动器原理图，图中R31为三极管Q31的基极电阻，R32为其集电极电阻。D31为显示单元14的某一段数码管。Vcc为数码管的供电电源。当单片机的Pl.0为低电平时，三极管Q31截至，数码管因没有电流通过而熄灭，反之当Pl.0为高电平时，数码管点亮。用7段数码管来显示绿波速度具有线路简单可靠同时节约等电能等特点。
[0027]附图5所示为主干道绿波速度显示系统安装示意图，100箭头为驾驶车辆位置与方向，101为安装在路口信号灯旁的交通信号采集器，102到105为4个绿波速度显示单元，这4个速度显示单元均匀安装在两个路口之间。假定绿波速度最高为60千米/小时，则在路口信号灯为绿灯期间，4个显示单元显示的绿波速度都为60千米/小时。当信号灯即将转变为红灯时，102显示单元的显示速度按照(20，30，40，50，60)千米/小时的规律变化，103显示单元的显示速度按照(30，40，50，60，60)千米/小时的规律变化，104显示单元的显示速度按照(40，50，60，60，60)千米/小时的规律变化，105显示单元的显示速度按照(50，60，60，60，60)千米/小时的规律变化，上述4个显示单元显示的速度的持续时间则可根据显示单元的安装距离及路口信号灯变化时间来定。按照上述显示时序，能保证汽车在绿波速度提示下完成绿波行驶，从而达到汽车在路口不停或少停车的目的。
【权利要求】
1.干线道路绿波速度显示系统，包括信号采集主机和若干绿波速度显示单元，其特征是信号采集主机包括信号灯状态检测开关、Ul单片机、GPRS控制器、显示单元及RS232接口，信号灯状态检测开关的输入端并接在信号灯上，输出端连接到Ul单片机，Ul单片机通过其串行接口 I与GPRS控制器相连；绿波速度显示单元包括供电电源、U2单片机、LED驱动和显示单元及GPRS控制器，U2单片机的输入和输出端通过异步通讯控制器与GPRS控制器相连，U2单片机的输出端通过LED驱动器与显示器相连接。
2.根据权利要求1所述的干线道路绿波速度显示系统，其特征是所述信号采集主机和绿波速度显示单元通过各自内设的GPRS控制器的GPRS网络连接进行无线信息传送。
3.根据权利要求2所述的干线道路绿波速度显示系统，其特征是所述GPRS网络通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道提供中速的数据传递。
4.根据权利要求1所述的干线道路绿波速度显示系统，其特征是所述Ul单片机(2)通过异步控制Pl.2 口和Pl.3 口与GPRS控制器(3)连接实现无线数据传送。
5.根据权利要求1所述的干线道路绿波速度显示系统，其特征是所述U2单片机的供电电源采用光伏电源(8)和风力电源(9)通过电源控制器(10)供电。
6.根据权利要求1所述的干线道路绿波速度显示系统，其特征是所述绿波速度显示系统的显示器采用七段数码管(14)来显示。
【文档编号】G08G1/09GK204204203SQ201420693026
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】施吉方, 施灵培 申请人:宁波工程学院