一种自适应智能减速调控系统及其调控方法 |
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| 申请号 | CN202311739540.7 | 申请日 | 2023-12-18 | 公开(公告)号 | CN117721737A | 公开(公告)日 | 2024-03-19 |
| 申请人 | 东北农业大学; | 发明人 | 许耀文; 胡坤; 张平安; 罗舒元; 董文浩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及智能交通技术领域，涉及一种自适应智能减速调控系统及其调控方法，测速装置对实时对来往车辆进行测速，将车速传输至中枢系统；中枢系统对测速装置传输来的车速进行判断，是否超速、超速比例多少；然后通过通信模 块 向多级阶梯式 减速带 发送减速带高度指令；当车辆通过，多级阶梯式减速带上下变化时， 电磁感应 装置中的伸缩杆上下移动切割 磁场 ，从而产生电动势；行人检测感应装置向中枢系统发送行人和车流量数据，中枢系统计算并发送红绿灯时长控制指令给 控制器 来控制红绿灯时长，从而保证行人安全的同时提高人车通行效率。本发明是一种集环保、安全和高效为一体的多电源节能式、多功能监测式及多方面统筹式系统。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自适应智能减速调控系统，其特征在于，包括设在路面上的多级阶梯式减速带(2)，多级阶梯式减速带(2)内设有电磁感应装置(3)，还包括设在路边的测速装置(4)以及行人检测感应装置(5)； |
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| 说明书全文 | 一种自适应智能减速调控系统及其调控方法技术领域[0001] 本发明涉及智能交通技术领域，具体而言，涉及一种自适应智能减速调控系统及其调控方法。 背景技术[0002] 随着城市现代化发展进程不断加快，城市人口和机动车保有量快速增加，而城市道路面积不足，道路容量有限，因此造成交通拥挤、交通事故、交通管理困难等问题。因此，提升城市交通管理设施的服务功能及交通管理能力不仅可以有效提高交通出行效率，更有助于区域经济的持续发展。 [0003] 在此背景下，20世纪90年代初由美国提出了智能交通(ITS)的理念，智能交通智慧交通作为交通出行的核心和大脑，有着非常广泛的需求和应用前景。在道路交通管理上：可以通过监控中心实时监测交通状况，减少交警执勤负担和保障人身安全，节约管理成本；可以根据实时路况信息控制交通指示灯时长，保障行车安全的前提下，最大限度地节约出行等待时间，优化道路交通；可以根据收集的路网信息，提供最优规划路线，减少交通堵塞，提高道路利用和行车效率。 [0004] 目前存在的测速系统、减速系统以及红绿灯导流系统之间关联度不高，工作相对独立，难以根据实时交通情况统筹调控，缺少一种集测速、减速和导流功能为一体的安全、高效和环保的智能调控系统和应用方法。为了同时满足以上目的，本发明自适应智能减速调控系统集监测、发电、调控于一体，将车辆、道路、行人紧密联系，而形成一种保障安全、提高效率、节约能源的智慧交通调控系统。 [0005] 系统随之而产生。所谓智能交通系统，是将先进的通信技术、传感器技术和计算机技术等有效整合并服务于整个交通运输管理体系，从而建立起一种大范围、全方方位、实时、准确、高效的综合运输管理系统。同时，随着互联网技术的发展，智慧交通在2009年被提出，智慧交通以信息的收集、处理、发布、分析、决策和利用为主线，将物联网、大数据、云计算、人工智能等新IT技术融入，对交通运输系统进行全方位监控和智能管理，形成以智慧路网、智慧出行、智慧管理为重要内容的交通发展新模式，使交通系统更加安全、高效、智能、环保，为人民群众提供更加优质、便捷的出行服务。 [0008] 2、该方案不能根据行人流量控制红绿灯时长，不能及时提高交通效率和缓解交通压力； [0009] 3、该方案没有测速系统，不能及时对车辆行驶速度进行监测和记录； [0011] 5、该方案不能判断车速是否在限速内而控制减速带升起的高度，减速带高度只有一个，灵活性较差，对行驶人的行车感受和安全性不是很友好。 发明内容[0012] 针对上述技术问题，本发明提供一种自适应智能减速调控系统及其调控方法，对现有的智慧交通系统进行一个优化，使得各交通系统之间联系更加密切，出行更加智能化。 [0013] 一种自适应智能减速调控系统，包括设在路面上的多级阶梯式减速带，多级阶梯式减速带内设有电磁感应装置，还包括设在路边的测速装置以及行人检测感应装置； [0014] 多级阶梯式减速带、电磁感应装置、测速装置、行人检测感应装置均与中枢系统通讯连接； [0015] 多级阶梯式减速带，用于根据车辆行驶速度控制减速带高度，从而降低车辆行驶速度；包括减速带外壳，减速带外壳安装在升降装置上， [0017] 基座一侧设有支撑柱，支撑柱固定在锯齿状滑轨上；所述的锯齿状滑轨由电机通过传动装置驱动，带动支撑柱作出远离或者靠近基座的运动； [0018] 所述的支撑柱靠近基座处，顶部顶在支撑板下方，将支撑板抬起；电机由减速带控制器控制； [0019] 所述的电磁感应装置，用于将电磁能转化为电能供给相应装置使用，多余电能导入蓄电池装置中储存；包括地感线圈，地感线圈绕成环形安装在多级阶梯式减速带的基座内，地感线圈通过输入导线连接着电源，地感线圈内通过电流时周围产生电磁场，当车辆通过，减速带外壳和支撑板上下变化时，伸缩杆上下移动切割磁场，从而产生电动势，电动势通过输出导线输出； [0020] 所述的测速装置，用于实时检测车辆的行驶速度，并通过通信模块将信息传输至中枢系统；包括测速支撑柱，测速支撑柱上安装有测速雷达、测速摄像头、测速警示牌、测速保护箱；测速保护箱内设有储存器、通信模块；测速雷达、测速摄像头连接储存器，同时通过通信模块连接中枢系统； [0021] 所述行人检测感应装置，用于实时监测行人流量及状态，将信息通过通信模块传递给中枢系统；包括行人检测支撑柱，行人检测支撑柱上安装有钢板，钢板上安装红外热传感器、行人检测摄像头；行人检测支撑柱上还安装有行人检测保护箱、行人检测警示装置、交通信号灯；行人检测保护箱内设有通信模块、控制器、储存器；控制器与行人检测警示装置和交通信号灯连接；红外热传感器、行人检测摄像头与储存器连接，同时通过通信模块连接中枢系统； [0022] 还包括太阳能板及清洗装置，用于将太阳能转化为电能提供给相应装置使用和对太阳能板进行清洁；包括光伏太阳能板、贴片式压力传感器、太阳能控制器、清洗模块、电源装置、蓄电池装置；光伏太阳能板、电源装置、蓄电池装置通过电路系统连接； [0023] 贴片式压力传感器位于太阳能光伏板内部表面，连接存储器，并通过通信模块接中枢系统； [0024] 光伏太阳能板的两侧设计为滑轨式边框； [0025] 清洗装置包括设在滑轨式边框上的滚轮，一对滚轮之间设有滚筒式毛刷，清洗电机位于滚筒式毛刷内部，通过转动轴连接两侧滚轮；滚筒式毛刷上还设有喷水装置，喷水装置连接储水装置，储水装置通过输水管与水源连接。 [0026] 在本发明中，电源来源顺序为：太阳能板产生的电能，电磁感应装置产生的电能，蓄电池装置中的电能，电源装置。 [0027] 在上述方案中，所述太阳能光伏板安装位置：道路两旁交通信号灯支撑柱上方或侧方，为交通信号灯和行人检测感应装置正常工作提供电源；测速装置的上方或者侧方，为测速装置工作提供电源；附近公共建筑的上方或者侧方。 [0028] 压力传感器位于太阳能光伏板内部表面，其与安装在太阳能光伏板的背面的通信模块连接，通信模块左侧是处理器，通过控制组件控制清洁装置对光伏板表面进行清洁处理，右侧是蓄电池和储存器，光伏板的上方安装摄像头，清洗装置位于太阳能光伏板的左右两侧。 [0029] 在上述方案中，多级阶梯减速带外壳为防滑橡胶垫，其中掺入反光材料，使得更容易引起驾驶员的注意，提前进入减速状态；多级阶梯减速带内部为抗压层；多级阶梯减速带下方由为升降装置和电磁感应装置，升降装置包括支撑柱、连接杆、电机、齿轮、复位弹簧、伸缩杆、转动轴，内部还安了装通信模块和处理器，用于控制升降机构的转动。 [0030] 在上方所述方案中，电磁感应装置，通过地感线圈绕成环形安装在减速带下方的基座内，通过导线连接着电源，当车辆通过，减速带上下变化时，铜质伸缩杆会上下移动切割磁场，从而产生电动势，最终转化为电能供给相应装置使用，多余的导入蓄电池装置中保存。 [0031] 在上述方案中，测速装置的警示牌安装于支撑柱上方，警示牌前端面上方安装摄像头和测速雷达，支撑柱上安装保护箱，蓄电池装置、储存器以及通信模块安装于其中，在支撑柱侧方安装太阳能板为其供电，同时连接电源装置，测速雷达测得车速储存于储存器中，同时通过通信模块传输至中枢系统，中枢系统根据车速生成指令控制减速带升降高度。 [0032] 在上述方案中，行人检测感应装置安装于道路两端交通信号灯支撑柱上，摄像头及热成像红外传感器安装于支撑柱上方，用于实时监测下方斑马线的行人及附近车辆，通信模块、储存器以及控制器安装于支撑柱侧方保护箱中，控制器与警示装置和交通指示灯系统连接，警示装置安装在面向车辆行驶方向的支撑柱上，各部分通过电路系统相连接。根据行人流量数据，中枢系统向控制器发布指令，控制红绿灯时长，高效管理通行效率。 [0033] 在上述方案中，中枢系统包括无线信号收发模块和PLC，所述无线信号收发模块与PLC电连接。中枢系统是整个智能调控系统控制指令的发出者，将整个城市的交通作为一个系统统筹调控。 [0034] 本发明提供的一种自适应智能减速调控系统方法，采用所述的一种自适应智能减速调控系统；于距斑马线前后20米、40米处各设置一条多级阶梯式减速带，40米处的多级阶梯式减速带升高高度低于20米处的升高高度； [0035] 测速装置，安装于距斑马线前后50米处道路两侧旁； [0036] 行人检测感应装置，安装于斑马线前后两端处； [0037] 包括以下步骤： [0038] 1、测速装置对实时对来往车辆进行测速，测速雷达测得车速储存于储存器中，同时通过通信模块将车速传输至中枢系统； [0039] 2、中枢系统对测速装置传输来的车速进行判断，是否超速、超速比例多少；然后通过通信模块向多级阶梯式减速带发送减速带高度指令，再由控制器控制电流方向，电机带动支撑柱靠近或离开支撑板，控制减速带外壳上升或下降； [0040] 3、当车辆通过，多级阶梯式减速带上下变化时，电磁感应装置中的伸缩杆上下移动切割磁场，从而产生电动势，电动势通过输出导线和电路传输，最终转化为电能供给相应装置使用，多余的导入蓄电池装置中保存； [0041] 4、行人检测感应装置的红外热传感器、行人检测摄像头实时监测行人和车流量数据，通过通信模块向中枢系统发送行人和车流量数据，中枢系统计算并发送红绿灯时长控制指令给控制器来控制红绿灯时长，从而保证行人安全的同时提高人车通行效率。 [0042] 还包括，所述的太阳能板及清洗装置的光伏太阳能板将太阳能转化为电能提供给相应装置使用，多余的电量储存于蓄电池装置中保存，太阳能板及清洗装置积灰时产生压力，当超过贴片式压力传感器设定阈值时，由通信模块将信息传递给中枢系统，中枢系统再由无线收发模块传递清洗指令给太阳能控制器，太阳能控制器再控制清洗电机带动滚轮移动、滚筒式毛刷和喷水装置开始工作，在夜间对光伏板表面进行清理，同时储存器记录当前工作时刻、清扫前后阈值信息。 [0043] 实施本发明有如下优点： [0044] 1、太阳能和电磁双供电以及蓄电池装置可以充分利用系统中的太阳能和电磁能，起到节能作用； [0045] 2、清洗装置的安装提高了太阳能光伏板的使用寿命，从而提升了电源装置的稳定性，降低了设备更换成本； [0046] 3、多级阶梯减速带起到一个人行道前方提前减速警示作用，减速带高度逐级增加考虑了行驶人的行车感受和安全性； [0047] 4、行人检测感应装置实时监测行人通行状态，与交通信号灯系统相配合，实时调整红绿灯通行时间，在保护行人安全的前提下同时提高通行效率； [0048] 5、中枢系统将整个城市的交通运行作为一个整体系统统筹调控，发扬“立足整体，统筹兼顾”的观念，使得整个城市的交通合理、高效的运行； [0049] 6、本发明只需要线上操作，实时远程监测并执行相应指令，减少执勤负担，节约管理成本； [0051] 图1是本发明自适应智能减速调控系统总体分布示意图； [0052] 图2是本发明级阶梯式减速带的结构示意图； [0053] 图3是本发明电磁感应装置的结构示意图； [0054] 图4是本发明测速装置的结构示意图； [0055] 图5是本发明行人检测感应装置的结构示意图； [0056] 图6是本发明太阳能板及清洗装置的正面结构示意图； [0057] 图7是本发明太阳能板及清洗装置的反面结构示意图； [0058] 图8是本发明自适应智能减速调控系统工作的流程示意图。 具体实施方式[0059] 结合附图说明本发明的具体技术方案。 [0060] 如图1所示，一种自适应智能减速调控系统，包括设在路面上的多级阶梯式减速带2，多级阶梯式减速带2内设有电磁感应装置3，还包括设在路边的测速装置4以及行人检测感应装置5； [0061] 多级阶梯式减速带2、电磁感应装置3、测速装置4、行人检测感应装置5均与中枢系统通讯连接； [0062] 如图2所示，多级阶梯式减速带2，用于根据车辆行驶速度控制减速带高度，从而降低车辆行驶速度；包括减速带外壳2‑0，减速带外壳2‑0安装在升降装置上， [0063] 升降装置包括支撑减速带外壳2‑0的支撑板2‑1，支撑板2‑1固定在铜质的伸缩杆2‑2顶部，伸缩杆2‑2安装在基座2‑4内；伸缩杆2‑2上设有复位弹簧2‑3； [0064] 基座2‑4一侧设有支撑柱2‑5，支撑柱2‑5固定在锯齿状滑轨2‑13上；所述的锯齿状滑轨2‑13由电机2‑6通过传动装置驱动，带动支撑柱2‑5作出远离或者靠近基座2‑4的运动； [0065] 所述的支撑柱2‑5靠近基座2‑4处，顶部顶在支撑板2‑1下方，将支撑板2‑1抬起；电机2‑6由减速带控制器控制； [0066] 根据车速将减速带高度划分2个等级，当车速大于限速的30％时，40米处减速带高度上升到离地面5cm，20米处减速带高度上升到离地面7cm；当车速大于限速并小于限速的30％时，40米处减速带高度上升到离地面3cm，20米处减速带高度上升到离地面5cm。当车速大于限速时，通过控制器控制电流方向为正向，电机2‑6通过链条2‑10带动电机齿轮2‑7顺时针转动，齿轮2‑8通过转动轴带动小齿轮2‑9转动，锯齿状滑轨2‑13开始向右移动带动支撑柱2‑5移动到支撑板2‑1下方，支撑板2‑1不能下降。当车速小于限速时，通过控制器控制电流方向为反向，电机2‑6带动电机齿轮2‑7逆时针转动，锯齿状滑轨2‑13和支撑柱2‑5向左移动，离开支撑板2‑1下方，当车辆通过时，支撑板2‑1受到压力作用下降，伸缩杆2‑2到基座 2‑4里面，减速带回到地面位置，车辆的阻碍作用可以忽略不计。当车辆通过后，由于复位弹簧2‑3的存在，减速带又上升。 [0067] 如图3所示，所述的电磁感应装置3，用于将电磁能转化为电能供给相应装置使用，多余电能导入蓄电池装置中储存；包括地感线圈3‑1，地感线圈3‑1绕成环形安装在多级阶梯式减速带2的基座2‑4内，地感线圈3‑1通过输入导线3‑2连接着电源，地感线圈3‑1内通过电流时周围产生电磁场，当车辆通过，减速带外壳2‑0和支撑板2‑1上下变化时，伸缩杆2‑2上下移动切割磁场，从而产生电动势，电动势通过输出导线3‑3输出； [0068] 如图4所示，所述的测速装置4，用于实时检测车辆的行驶速度，并通过通信模块将信息传输至中枢系统；包括测速支撑柱4‑3，测速支撑柱4‑3上安装有测速雷达4‑1、测速摄像头4‑2、测速警示牌4‑4、测速保护箱4‑5；测速保护箱4‑5内设有储存器、通信模块；测速雷达4‑1、测速摄像头4‑2连接储存器，同时通过通信模块连接中枢系统； [0069] 如图5所示，所述行人检测感应装置5，用于实时监测行人流量及状态，将信息通过通信模块传递给中枢系统；包括行人检测支撑柱5‑7，行人检测支撑柱5‑7上安装有钢板5‑8，钢板5‑8上安装红外热传感器5‑1、行人检测摄像头5‑2；行人检测支撑柱5‑7上还安装有行人检测保护箱5‑3、行人检测警示装置5‑4、交通信号灯5‑6；行人检测保护箱5‑3内设有通信模块、控制器、储存器；控制器与行人检测警示装置5‑4和交通信号灯5‑6连接；红外热传感器5‑1、行人检测摄像头5‑2与储存器连接，同时通过通信模块连接中枢系统； [0070] 如图6和图7所示，还包括太阳能板及清洗装置1，用于将太阳能转化为电能提供给相应装置使用和对太阳能板进行清洁；包括光伏太阳能板1‑1、贴片式压力传感器1‑2、太阳能控制器1‑3、清洗模块1‑5、电源装置1‑8、蓄电池装置1‑9；光伏太阳能板1‑1、电源装置1‑8、蓄电池装置1‑9通过电路系统连接； [0071] 贴片式压力传感器1‑2位于太阳能光伏板内部表面，连接存储器，并通过通信模块接中枢系统； [0072] 光伏太阳能板1‑1的两侧设计为滑轨式边框1‑10； [0073] 清洗装置1‑5包括设在滑轨式边框1‑10上的滚轮1‑11，一对滚轮1‑11之间设有滚筒式毛刷1‑13，清洗电机1‑12位于滚筒式毛刷1‑13内部，通过转动轴连接两侧滚轮1‑11；滚筒式毛刷1‑13上还设有喷水装置1‑14，喷水装置1‑14连接储水装置1‑15，储水装置1‑15通过输水管1‑16与水源连接。 [0074] 如图8所示，一种自适应智能减速调控系统方法，采用所述的一种自适应智能减速调控系统；于距斑马线前后20米、40米处各设置一条多级阶梯式减速带2，40米处的多级阶梯式减速带2升高高度低于20米处的升高高度； [0075] 测速装置4，安装于距斑马线前后50米处道路两侧旁； [0076] 行人检测感应装置5，安装于斑马线前后两端处； [0077] 包括以下步骤： [0078] 1、测速装置4对实时对来往车辆进行测速，测速雷达4‑1测得车速储存于储存器中，同时通过通信模块将车速传输至中枢系统； [0079] 2、中枢系统对测速装置4传输来的车速进行判断，是否超速、超速比例多少；然后通过通信模块向多级阶梯式减速带2发送减速带高度指令，再由控制器控制电流方向，电机2‑6带动支撑柱2‑5靠近或离开支撑板2‑1，控制减速带外壳2‑0上升或下降； [0080] 3、当车辆通过，多级阶梯式减速带2上下变化时，电磁感应装置3中的伸缩杆2‑2上下移动切割磁场，从而产生电动势，电动势通过输出导线3‑3和电路传输，最终转化为电能供给相应装置使用，多余的导入蓄电池装置中保存； [0081] 4、行人检测感应装置5的红外热传感器5‑1、行人检测摄像头5‑2实时监测行人和车流量数据，通过通信模块向中枢系统发送行人和车流量数据，中枢系统计算并发送红绿灯时长控制指令给控制器来控制红绿灯时长，从而保证行人安全的同时提高人车通行效率。 [0082] 5、所述的太阳能板及清洗装置1的光伏太阳能板1‑1将太阳能转化为电能提供给相应装置使用，多余的电量储存于蓄电池装置1‑9中保存，太阳能板及清洗装置1积灰时产生压力，当超过贴片式压力传感器1‑2设定阈值时，由通信模块将信息传递给中枢系统，中枢系统再由无线收发模块传递清洗指令给太阳能控制器1‑3，太阳能控制器1‑3再控制清洗电机1‑12带动滚轮1‑11移动、滚筒式毛刷1‑13和喷水装置1‑14开始工作，在夜间对光伏板表面进行清理，同时储存器记录当前工作时刻、清扫前后阈值信息。 |
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