本发明涉及公路交通信号灯优化领域，尤其涉及一种智能信号灯优化装置及信号灯控制方法。
背景技术
随着城市发展，车流量越来越多，容易导致城市交通拥挤问题。交交叉口是城市道路网的咽喉要道，也是人流和车辆汇集的地方，最容易发生交通阻塞现象，因此交叉口信号的智能控制显得更为迫切。最大程度提高交叉口的通行能力，为经济的发展和人民生活提供一个安全、畅通、高效、低公害、低能耗的交通环境已成为必要。
现有技术中，各个时段的交通信号灯的亮灯时间都是固定的，不会根据车道上的车辆情况调整信号灯，如南面左转车道没车而直行道和右转道有车时，不能调节西面需要左转的车辆或北面直行的车辆通行，使得西面需要左转的车辆或北面直行的车辆等待时间变长；左转车道有车而直行道和右转道无车时，不能调节北面需要左转的车辆或东面直行的车辆通行，使得北面需要左转的车辆或东面直行的车辆等待时间变长。浪费了大量的时间，造成交通拥堵。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种智能信号灯优化装置及信号灯控制方法，通过在每条等待红绿灯的道路上安装摄像头采集每条车道上的车辆信息，并通过zigbee无线收发装置将该信息发送给其他通道上的信号灯，采用二值化处理对摄像头采集到的车辆信息进行计数，由中央处理器根据各个通道上的车辆数量进行调动各个通道上的控制器做出相应的判断，进而调节信号灯的状态，进而调节各个红绿灯显示的时间，允许相应的其他车道的车辆通过。本发明能根据车道上的车辆情况调整信号灯的红绿灯亮灭时间，有效的缓解交通拥堵，节约大量的时间。
为实现上述目的，本发明提供的一种智能信号灯优化装置及信号灯控制方法是这样实现的：
一种智能信号灯优化装置，包括南面撑杆、南面摄像头、第一摄像头、第一控制电路板、第一zigbee路由器、东面撑杆、东面摄像头、第二摄像头、第二控制电路板、第二zigbee路由器、北面撑杆、北面摄像头、第三摄像头、第三控制电路板、第三zigbee路由器、西面撑杆、西面摄像头、第四摄像头、第四控制电路板、第四zigbee路由器、中央处理器，在信号灯路口的南面通道上竖立南面撑杆，用于支撑南面摄像头，第一摄像头、第一控制电路板、第一zigbee路由器安装在南面的信号灯上，由第一摄像头和南面摄像头采集南面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，第一摄像头和南面摄像头采集到的车辆信息传送给第一控制电路板，由第一控制电路板对采集到的图像进行二值化处理后，再控制第一zigbee路由器将该信息发送给中央处理器；在信号灯路口的东面通道上竖立东面撑杆，用于支撑东面摄像头，第二摄像头、第二控制电路板、第二zigbee路由器安装在东面的信号灯上，由第二摄像头和东面摄像头采集东面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，第二摄像头和东面摄像头采集到的车辆信息传送给第二控制电路板，由第二控制电路板对采集到的图像进行二值化处理后，再控制第二zigbee路由器将该信息发送给中央处理器；在信号灯路口的北面通道上竖立北面撑杆，用于支撑北面摄像头，第三摄像头、第三控制电路板、第三zigbee路由器安装在北面的信号灯上，由第三摄像头和北面摄像头采集北面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，第三摄像头和北面摄像头采集到的车辆信息传送给第三控制电路板，由第三控制电路板对采集到的图像进行二值化处理后，再控制第三zigbee路由器将该信息发送给中央处理器；在信号灯路口的西面通道上竖立西面撑杆，用于支撑西面摄像头，第四摄像头、第四控制电路板、第四zigbee路由器、中央处理器安装在西面的信号灯上，由第四摄像头和西面摄像头采集西面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，第四摄像头和西面摄像头采集到的车辆信息传送给第四控制电路板，由第四控制电路板对采集到的图像进行二值化处理后，再控制第四zigbee路由器将该信息发送给中央处理器。
本发明在信号灯路口的东、南、西、北面通道上每隔50米安装竖立撑杆，且第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、第四摄像头分别距南面通道上的第一根南面撑杆、东面通道上的第一根东面撑杆、北面通道上的第一根北面撑杆、西面通道上的第一根西面撑杆40米，便于更清晰的采集东、南、西、北面通道上的车流信息。
本发明的中央处理器用于汇集第一控制电路板、第二控制电路板、第三控制电路板、第四控制电路板处理后的信息，包括控制器、zigbee协调器，由zigbee协调器接收第一zigbee路由器、第二zigbee路由器、第三zigbee路由器、第四zigbee路由器发送来的信息，并将该信息传输给控制器，控制器根据传来的数据信息进行处理分析，根据南、东、北、西四个通道上车流量信息分别控制第一控制电路板、第二控制电路板、第三控制电路板、第四控制电路板来控制相应的信号灯工作。
上述智能信号灯优化装置的信号灯控制方法为：
a.第一摄像头、南面摄像头采集到信号灯路口的南面的直行、右转通道上有车辆，而左转通道无车辆，经第一控制电路板图像处理后，控制第一zigbee路由器向zigbee协调器发送信息，再由处理器控制协调器向第二zigbee路由器、第三zigbee路由器、第四zigbee路由器：
a1.控制器分析出北面直行通道车辆多过西面左转的车辆时，第二控制电路板控制东面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第三控制电路板控制北面的信号灯打开直行的绿灯、左转的红灯，第四控制电路板控制西面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第一控制电路板控制南面的信号灯打开直行的绿灯、左转的红灯；
a2.控制器分析出西面左转通道车辆多过北面需要直行的车辆时，第二控制电路板控制东面的信号灯打开直行的红灯、左转的绿灯，第三控制电路板控制北面的信号灯打开直行的绿灯、左转的红灯，第四控制电路板控制西面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第一控制电路板控制南面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯。
b.第一摄像头、南面摄像头采集到信号灯路口的南面的直行、右转通道上无车辆，而左转通道有车辆，经第一控制电路板图像处理后，控制第一zigbee路由器向zigbee协调器发送信息，再由处理器控制协调器向第二zigbee路由器、第三zigbee路由器、第四zigbee路由器：
b1.控制器分析出东面直行通道车辆多过北面左转的车辆时，第二控制电路板控制东面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第三控制电路板控制北面的信号灯打开直行的红灯、左转的绿灯，第四控制电路板控制西面的信号灯打开直行的绿灯、左转的红灯，第一控制电路板控制南面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯；
b2.控制器分析出北面左转通道车辆多过东面直行的车辆时，第二控制电路板控制东面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第三控制电路板控制北面的信号灯打开直行的红灯、左转的绿灯，第四控制电路板控制西面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第一控制电路板控制南面的信号灯打开直行的红灯、左转的绿灯。
本发明的zigbee协调器与第一zigbee路由器、第二zigbee路由器、第三zigbee路由器、第四zigbee路由器之间采用拓扑结构进行通信。
本发明通过在每条等待红绿灯的道路上安装摄像头采集每条车道上的车辆信息，并通过zigbee无线收发装置将该信息发送给其他通道上的信号灯，采用二值化处理对摄像头采集到的车辆信息进行计数，由中央处理器根据各个通道上的车辆数量进行调动各个通道上的控制器做出相应的判断，进而调节信号灯的状态，进而调节各个红绿灯显示的时间，的结构，从而可以得到以下有益效果：
本发明能根据各个车道上的车流量信息调整信号灯的红绿灯亮灭时间，有效的缓解交通拥堵，节约大量的时间。
附图说明
图1为本发明第一实施例的智能信号灯优化装置与的安装的结构示意图；
图2为本发明第一实施例的智能信号灯优化装置的工作原理图；
图3为本发明第一实施例的智能信号灯优化装置的信号传输图。
主要元件符号说明。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1至3，所示为本发明第一实施例中的一种智能信号灯优化装置，包括南面撑杆1、南面摄像头2、第一摄像头3、第一控制电路板4、第一zigbee路由器5、东面撑杆6、东面摄像头7、第二摄像头8、第二控制电路板9、第二zigbee路由器10、北面撑杆11、北面摄像头12、第三摄像头13、第三控制电路板14、第三zigbee路由器15、西面撑杆16、西面摄像头17、第四摄像头18、第四控制电路板19、第四zigbee路由器20，中央处理器21。
如图1所示，所述在信号灯路口的南面通道上竖立南面撑杆1，用于支撑南面摄像头2，第一摄像头3、第一控制电路板4、第一zigbee路由器5安装在南面的信号灯上，由第一摄像头3和南面摄像头2采集南面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，第一摄像头3和南面摄像头2采集到的车辆信息传送给第一控制电路板4，由第一控制电路板4对采集到的图像进行二值化处理，将车辆图像与背景图像区分开来，根据背景上的车辆图像信息来计算出南面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，再控制第一zigbee路由器5将该第一控制电路板4处理后的信息发送给中央处理器21；在信号灯路口的东面通道上竖立东面撑杆6，用于支撑东面摄像头7，第二摄像头8、第二控制电路板9、第二zigbee路由器10安装在东面的信号灯上，由第二摄像头8和东面摄像头7采集东面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，第二摄像头8和东面摄像头7采集到的车辆信息传送给第二控制电路板9，由第二控制电路板9对采集到的图像进行二值化处理，将车辆图像与背景图像区分开来，根据背景上的车辆图像信息来计算出东面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，再控制第二zigbee路由器10将第二控制电路板9处理好的信息发送给中央处理器21；在信号灯路口的北面通道上竖立北面撑杆11，用于支撑北面摄像头12，第三摄像头13、第三控制电路板14、第三zigbee路由器15安装在北面的信号灯上，由第三摄像头13和北面摄像头12采集北面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，第三摄像头13和北面摄像头12采集到的车辆信息传送给第三控制电路板14，由第三控制电路板14对采集到的图像进行二值化处理，将车辆图像与背景图像区分开来，根据背景上的车辆图像信息计算出北面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，再控制第三zigbee路由器15将第三控制电路板14处理好的信息发送给中央处理器21；在信号灯路口的西面通道上竖立西面撑杆16，用于支撑西面摄像头17，第四摄像头18、第四控制电路板19、第四zigbee路由器20、中央处理器21安装在西面的信号灯上，由第四摄像头18和西面摄像头17采集西面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，第四摄像头18和西面摄像头17采集到的车辆信息传送给第四控制电路板19，由第四控制电路板19对采集到的图进行二值化处理，将车辆图像与背景图像区分开来，根据背景上的车辆图像信息计算出西面直行、右转通道、左转通道的车流量信息，再控制第四zigbee路由器20将第四控制电路板19处理好的信息发送给中央处理器21。
如图1所示，所述的在信号灯路口的东、南、西、北面通道上每隔50米安装竖立撑杆，且第一摄像头3、第二摄像头8、第三摄像头13、第四摄像头18分别距南面通道上的第一根南面撑杆1、东面通道上的第一根东面撑杆6、北面通道上的第一根北面撑杆11、西面通道上的第一根西面撑杆16的距离为40米，便于更清晰的采集东、南、西、北面通道上的车流信息。
如图2所示，所述的中央处理器21用于汇集第一控制电路板4、第二控制电路板9、第三控制电路板14、第四控制电路板19处理后的信息，包括控制器22、zigbee协调器23，由zigbee协调器23接收第一zigbee路由器5、第二zigbee路由器10、第三zigbee路由器15、第四zigbee路由器20发送来的信息，并将该信息传输给控制器22，控制器22根据传来的数据信息进行处理分析，根据南、东、北、西四个通道上车流量信息分别控制第一控制电路板4、第二控制电路板9、第三控制电路板14、第四控制电路板19来控制相应的信号灯工作。
上述智能信号灯优化装置的信号灯控制方法为：
a.第一摄像头3、南面摄像头2采集到信号灯路口的南面的直行、右转通道上有车辆，而左转通道无车辆，经第一控制电路板4图像处理后，控制第一zigbee路由器5向zigbee协调器23发送信息，再由处理器控制协调器向第二zigbee路由器10、第三zigbee路由器15、第四zigbee路由器20：
a1.控制器22分析出北面直行通道车辆多过西面左转的车辆时，第二控制电路板9控制东面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第三控制电路板14控制北面的信号灯打开直行的绿灯、左转的红灯，第四控制电路板19控制西面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第一控制电路板4控制南面的信号灯打开直行的绿灯、左转的红灯；
a2.控制器22分析出西面左转通道车辆多过北面需要直行的车辆时，第二控制电路板9控制东面的信号灯打开直行的红灯、左转的绿灯，第三控制电路板14控制北面的信号灯打开直行的绿灯、左转的红灯，第四控制电路板19控制西面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第一控制电路板4控制南面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯。
b.第一摄像头3、南面摄像头2采集到信号灯路口的南面的直行、右转通道上无车辆，而左转通道有车辆，经第一控制电路板4图像处理后，控制第一zigbee路由器5向zigbee协调器23发送信息，再由处理器控制协调器向第二zigbee路由器10、第三zigbee路由器15、第四zigbee路由器20：
b1.控制器22分析出东面直行通道车辆多过北面左转的车辆时，第二控制电路板9控制东面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第三控制电路板14控制北面的信号灯打开直行的红灯、左转的绿灯，第四控制电路板19控制西面的信号灯打开直行的绿灯、左转的红灯，第一控制电路板4控制南面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯；
b2.控制器22分析出北面左转通道车辆多过东面直行的车辆时，第二控制电路板9控制东面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第三控制电路板14控制北面的信号灯打开直行的红灯、左转的绿灯，第四控制电路板19控制西面的信号灯打开直行的红灯、左转的红灯，第一控制电路板4控制南面的信号灯打开直行的红灯、左转的绿灯。
如图3所示，所述的zigbee协调器23与第一zigbee路由器5、第二zigbee路由器10、第三zigbee路由器15、第四zigbee路由器20之间采用拓扑结构进行通信，zigbee协调器23接收到第一zigbee路由器5、第二zigbee路由器10、第三zigbee路由器15、第四zigbee路由器20传来的信息后，再将控制器22的信息通过zigbee协调器23发送给第一zigbee路由器5、第二zigbee路由器10、第三zigbee路由器15、第四zigbee路由器20，使得控制器22通过无线通信来控制第一控制电路板4、第二控制电路板9、第三控制电路板14、第四控制电路板19。
本发明的工作原理与工作过程如下：
如图2所示，第一摄像头3和南面摄像头2采集到的车辆信息传送给第一控制电路板4，由第一控制电路板4对采集到的图像进行二值化处理后，再控制第一zigbee路由器5将该信息发送给中央处理器21；第二摄像头8和东面摄像头7采集到的车辆信息传送给第二控制电路板9，由第二控制电路板9对采集到的图像进行进行二值化处理后，再控制第二zigbee路由器10将该信息发送给中央处理器21；第三摄像头13和北面摄像头12采集到的车辆信息传送给第三控制电路板14，由第三控制电路板14对采集到的图像进行二值化处理后，再控制第三zigbee路由器15将该信息发送给中央处理器21；第四摄像头18和西面摄像头17采集到的车辆信息传送给第四控制电路板19，由第四控制电路板19对采集到的图像进行二值化处理后，再控制第四zigbee路由器20将该信息发送给中央处理器21；中央处理器21汇集第一控制电路板4、第二控制电路板9、第三控制电路板14、第四控制电路板19处理后的信息，控制器22根据传来的数据信息进行处理分析，根据南、东、北、西四个通道上车流量信息分别控制第一控制电路板4、第二控制电路板9、第三控制电路板14、第四控制电路板19来控制相应的信号灯工作。