一种十字路口交通流量监控系统的制作方法

本发明涉及交通流量监控领域，特别涉及一种十字路口交通流量监控系统。

背景技术：

随着人类经济和社会的发展，汽车作为交通工具在人们生活中起着举足轻重的作用，它给人类带来巨大便利的同时也让人们面临行驶途中交通拥挤和道路安全问题等诸多挑战。

目前主要采用投资建道路设施的方式来解决这些问题，但由于成本越来越高，具有不可持续性，对道路车流状况的监控成为交管部门的重要工作；而如果只是一味地拓宽道路，则一方面道路拓宽成本高，而且城市中寸土寸金，占用土地资源是更大的成本，另一方面对于老城区，道路也无法进行改造，也无法拓宽；因而，通过合理控制车流量，引导拥堵区的车流往交通顺畅区去，从而解决城市拥堵的技术问题。

现有的监控系统就是需要摄像头对路口进行监控，对车流量无法做到准确的判断，还需要工作人员实时的看守，工作效率低的同时，不能对所测的数据进行分析处理；也有使用地磁线圈等通过磁场技术进行交通流量监控的，磁场的长时间开启对周围的人或者环境会产生大量的电磁辐射，危害行车人员的安全。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种无公害交通流量监测且能够对所测交通流量进行模糊计算处理的智能化监控系统。

为达到以上目的，本发明提供了一种十字路口交通流量监控系统，所述方法包括以下步骤：

s1：车辆通过装有压力传感器的路面，前后轮驶过，压力传感器每被压一次发送一个信号给路边的监控装置；；

s2：所述监控装置收到两次信号时，记录该车道通过车辆数加1，同时更新其他车道通过车辆数量；

s3：每隔一段时间，通过各个计数段车辆驶入及驶出的数量，对每个计数段所存在的车辆数量进行统计，并将数据传送至所述监控装置；

s4：在转弯直行车道上，通过对两次信号间隔时间进行对比来判断车辆直行或转弯，若间隔时间长于平均水平，则为转弯，对此信号进行标记后输送数据至所述监控装置；

s5：所述监控装置将所有监控得到的数据发送至后台服务器；

s6：后台服务器对数据进行分地，分时的存储，保存和分析，基于现有的数据通过模糊计算的方法进行各路段的路况分析及预测，并进分析数据发送至交通中心；

s7：交通中心对所述路口的路况进行实时的显示。

作为改进，压力传感器使用的是压电材料，安全环保，且可通过车辆碾压压电材料对监控装置进行充电，同时可通过同一车辆两次碾压压力传感器之间的间隔时间，可得到该车辆的行驶时间。

作为改进，所述压力传感器使用的是压电材料聚偏氟乙烯。

作为改进，监控装置包括信号接收器，a/d信号转换器，信号发射器，信号记录仪以及蓄电池；当车辆驶过压力传感器时，车辆的重力挤压压电材料，压电材料会受压发电，并将电量存储在蓄电池中以供监控装置使用，同时电信号也会被信号接收器接收，接收到的电信号再通过a/d转换器转换为数字信号，数字信号再被信号记录仪记录，信号记录仪每记录二次信号即该车道通过的车辆数加1，记录后的数字信号通过信号发射器发出。

作为改进，所述步骤s3中，在间隔时间内每个计数段所存在的车辆数据会上传至所述后台服务器，所述后台服务器会根据每个计数段可容纳车辆数量进行对比，得出所在计数段交通拥堵状况，通过对红绿灯调控以及派遣交警的方式来减缓交通拥堵问题。

作为改进，所述步骤s4中，在直行转弯车道上，将多次采集两次信号间隔时间作为样本，并取平均值，若车辆轮胎压过所述传感器的两次信号间隔时间大于平均值，则判定该车辆为转弯，对此信号进行标记并将数据上传至监控装置。

作为改进，所述步骤s5中，所述监控装置将所有监控数据发送至后台服务器后，保留前两次监控数据并清空前次数据。

作为改进，所述步骤s5中的后台服务器包括信号接收器，数据库，处理器和信号发送器等，上述监控系统信号发射器发出的信号被后台服务器中的信号接收器接收，并将接收到的数据上传到数据库中进行保存和管理；交通中心可事先在服务器中设置一个交通拥堵临界值，当服务器实时接收监控装置发送的信号时，处理器通过模糊算法对不同时段车辆情况使用不同的数据分析方法。

当交通路口通行车辆数不多，间隔时间较大，车辆之间影响小的情况下采用泊松分布比较能够得到较好的拟合数据，泊松分布所示:

公式中各符号表示意义为:p(k)表示车辆在周期时间内到达了k辆车的概率；λ表示在单位时间内车辆的平均到达率；也就是每一个计数间隔持续的时间；e表示以自然对数为e为底数；λ表示在每次时间分割t里平均车辆的到达数量。

当交通路口车辆数较多，车辆间距较小从而自由行驶受到限制，使用二项分布比较符合，二项分布如下为:

公式中各代表含义为:n，p是二项分布的参数，p(k)表示出现某辆车的机会大小，要求的范围为0-1内。

处理器通过监控系统发送的实时数据判断使用哪种拟合方法，进而对路况进行实时预测，可提前预知路况拥堵情况，当预测值达到设定好的交通拥堵值时会将信息反馈给交通中心，可提前安排交警人员提前前往拥堵路段，在合理安排人工资源的同时避免了道路拥堵的发生。

作为改进，处理器会也对当上传的数据与过去该时间段的数据进行比对，当上传数据与过去改时间段的数据有超出范围的差出入时，数据库会提示该路段数据出现异常状况，并将异常信号通过信号发送器发送至交通中心，交通中心通过调用该路段的摄像头查看路段状况；同时地随着经济水平的提高，人们购买车辆的能力增加，原有的道路情况随着车辆的逐年的增加，将无法满足人们的驾车需求，此时，服务器可对数据库中往年监控的交通流量数据经过模糊计算的方法预测未来某时间段该路段的车流量，从而提前进行道路改造或其它一些措施来预防拥堵的发生。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明通过压力传感器来记录车流量较现有的地磁线圈等技术具有安装简单，无辐射公害等优点。

2.本发明的压力传感器使用的为压电材料，能够通过压力发电以提供自身使用，具有节能绿色环保等优点。

3.本发明可以通过对两次信号间隔时间的长短进行数据分析，从而分析出该车道直行和转弯车辆数量。

4.本发明在数据处理上使用了模糊计算的方法，模糊计算不是不精确的计算，而是对复杂情况下的寻求最优解的方法；道路车流量受天气，季节，时段等复杂情况的影响，传统的数据库只是对数据进行简单的线性拟合，无法考虑到天气等复杂情况的影响，最后分析的结果与实际情况有较大出入，而使用模糊计算的方法，可通过对各种复杂情况的综合分析，能够精准的预测道路不同时段的车流信息，做到真正的智能化。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例的框架示意图；

图3本发明实施例监控装置结构示意图；

图4为本发明实施例中服务器算法流程图。

各个附图标记对应的部件名称是：1-道路，2-压力传感器，4-监控装置，5-蓄电池，6-信号接收器，7-信号记录仪，8-信号发射器，9-微处理器，10-a/d信号转换器

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体的，如图1所示，本发明提供了一种十字路口交通流量监控方法，所述方法包括以下步骤：

s1：车辆通过装有压力传感器的路面，前后轮驶过；压力传感器每被压一次发送一个信号给路边的监控装置；

在十字路口人行横道线的停车线前的地下安装有用压电材料制作的压力传感器2，当道路1上有车辆驶过压力传感器的上方，此时车轮给传感器一个压力，压电材料受压发电，同时同一车辆会两次碾压压力传感器，可通过两次碾压之间的间隔时间，计算得到该车辆的行驶速度。

s2：所述监控装置收到两次信号时，记录该车道通过车辆数加1，同时更新其他车道通过车辆数量；

监控装置包括信号接收器，a/d信号转换器，信号发射器，信号记录仪以及蓄电池；当车辆驶过压力传感器时，车辆的重力挤压压电材料，压电材料会受压发电，并将电量存储在蓄电池中以供监控装置使用，同时电信号也会被信号接收器接收，接收到的电信号再通过a/d转换器转换为数字信号，数字信号再被信号记录仪记录，信号记录仪每记录二次信号即该车道通过的车辆数加1，记录后的数字信号通过信号发射器发出。

s3：每隔一段时间，通过各个计数段车辆驶入及驶出的数量，对每个计数段所存在的车辆数量进行统计，并将数据传送至所述监控装置；

路边的监控装置包括信号接收器6，a/d信号转换器10，信号发射器8，信号记录仪7，微处理器9以及蓄电池5；当车辆驶过压力传感器2时，车辆的重力挤压压电材料，压电材料会受压发电，并将电量存储在蓄电池5中以供监控装置使用，同时电信号也会被信号接收器接收6，接收到的电信号再通过a/d转换器10转换为数字信号，数字信号通过微处理器9进行处理再被信号记录仪7记录，信号记录仪7每记录两次信号即表示该车道通过的车辆数加1，记录后的数字信号通过信号发射器8发出。

s4：在转弯直行车道上，通过对两次信号间隔时间进行对比来判断车辆直行或转弯，若间隔时间长于平均水平，则为转弯，对此信号进行标记后输送数据至所述监控装置；

在直行转弯车道上，将多次采集两次信号间隔时间作为样本，并取平均值，若车辆轮胎压过所述传感器的两次信号间隔时间大于平均值，则判定该车辆为转弯，对此信号进行标记并将数据上传至监控装置。

s5：所述监控装置将所有监控得到的数据发送至后台服务器；

所述监控器，每隔一段特定可调的时间，如30s、1分钟等，将所有道路通过的汽车数量数据发送给后台服务器，后台服务器实时记录所述十字路口的车流量数据。

若监控器记录所述十字路口道路的汽车数量较少，则说明该十字路口所述道通过的车辆较少；若监控器中来记录所述十字路口的汽车数量较多，则说明交通拥堵，需安排交警前往处理交通。

s6：后台服务器对数据进行分地，分时的存储，保存和分析，基于现有的数据通过模糊计算的方法进行各路段的路况分析及预测，并进分析数据发送至交通中心；

后台服务器包括信号接收器，数据库，处理器和信号发送器等，上述监控系统信号发射器发出的信号被后台服务器中的信号接收器接收，并将接收到的数据上传到数据库中进行保存和管理；交通中心可事先在服务器中设置一个交通拥堵临界值，当服务器实时接收监控装置发送的信号时，处理器通过模糊算法对不同时段车辆情况使用不同的数据分析方法。

当交通路口通行车辆数不多，间隔时间较大，车辆之间影响小的情况下采用泊松分布比较能够得到较好的拟合数据，泊松分布为

公式中各符号表示意义为:p(k)表示车辆在周期时间内到达了k辆车的概率；λ表示在单位时间内车辆的平均到达率；也就是每一个计数间隔持续的时间；e表示以自然对数为e为底数；λ表示在每次时间分割t里平均车辆的到达数量；

当交通路口车辆数较多，车辆间距较小从而自由行驶受到限制，使用二项分布比较符合，二项分布为

公式中各代表含义为:n，p是二项分布的参数，p(k)表示出现某辆车的机会大小，要求的范围为0-1内；

处理器通过监控系统发送的实时数据判断使用哪种拟合方法，进而对路况进行实时预测，可提前预知路况拥堵情况，当预测值达到设定好的交通拥堵值时会将信息反馈给交通中心，可提前安排交警人员提前前往拥堵路段，在合理安排人工资源的同时避免了道路拥堵的发生。

s7：交通中心对所述路口的路况进行实时的显示；

交通中心设置有后台服务器，后台服务器包括信号接收器，数据库，处理器和信号发送器等，上述监控系统信号发射器发出的信号被后台服务器中的信号接收器接收，并将接收到的数据上传到数据库中进行保存和管理；交通中心可事先在服务器中设置一个交通拥堵临界值，当服务器实时接收监控装置发送的信号时，处理器通过模糊算法对不同时段车辆情况使用不同的数据分析方法。

具体的，处理器会也对当上传的数据与过去该时间段的数据进行比对，当上传数据与过去改时间段的数据有超出范围的差出入时，数据库会提示该路段数据出现异常状况，并将异常信号通过信号发送器发送至交通中心，交通中心通过调用该路段的摄像头查看路段状况；同时地随着经济水平的提高，人们购买车辆的能力增加，原有的道路情况随着车辆的逐年的增加，将无法满足人们的驾车需求，此时，服务器可对数据库中往年监控的交通流量数据经过模糊计算的方法预测未来某时间段该路段的车流量，从而提前进行道路改造或其它一些措施来预防拥堵的发生。

本发明在数据处理上使用了模糊计算的方法，模糊计算不是不精确的计算，而是对复杂情况下的寻求最优解的方法；道路车流量受天气，季节，时段等复杂情况的影响，传统的数据库只是对数据进行简单的线性拟合，无法考虑到天气等复杂情况的影响，最后分析的结果与实际情况有较大出入，而使用模糊计算的方法，可通过对各种复杂情况的综合分析，能够精准的预测道路不同时段的车流信息，做到真正的智能化；模糊计算首先进行条件输入，再将输入的条件模糊化，将得到的数据通过模糊推理在数据库中进行匹配，在规则库中进行筛选，再将得到的数据进行清晰化处理，最后将数据输出，得到一个综合输入条件的最优结果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。