详情

原文传递智能化、集成化交通信号控制器

专利名称：	智能化、集成化交通信号控制器
摘要：	一种智能化、集成化交通信号控制器，涉及自动控制器技术领域，由信号输入模块、数据处理与存储模块、主控优化模块、信号输出模块、外部接口模块构成，信号输入模块与数据处理与存储模块相互连接，信号输入模块还连接主控优化模块，数据处理与存储模块与主控优化模块相互连接，数据处理与存储模块与主控优化模块分别连接信号输出模块，主控优化模块与外部接口模块相互连接，本发明装置实现了路口不同交通设备，包括交通信号控制设备、交通诱导屏、电子警察、视频监控的集成控制和信息共享，使交通信号控制器具有较强的实时控制、协调能力，以适应智能交通系统发展的要求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	杨兆升;于德新;林赐云;龚勃文;杨庆芳;孙晓梅;郑黎黎;王薇;田瑞
专利状态：	有效
申请日期：	2011-02-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201110034868.X
公开号：	CN102097005A
代理机构：	长春众益专利商标事务所(普通合伙) 22211
代理人：	赵正
分类号：	G08G1/00(2006.01)I
申请人地址：	130022 吉林省长春市人民大街5988号
主权项：	一种智能化、集成化交通信号控制器，其特征在于，它由信号输入模块、数据处理与存储模块、主控优化模块、信号输出模块、外部接口模块构成，信号输入模块与数据处理与存储模块相互连接，信号输入模块还连接主控优化模块，数据处理与存储模块与主控优化模块相互连接，数据处理与存储模块与主控优化模块分别连接信号输出模块，主控优化模块与外部接口模块相互连接，其中；1)、信号输入模块由数字信号检测板、视频信号检测板、视频监控检测板、电子警察检测板组成，将路口不同检测装置检测到的不同数据类型、不同数据格式的交通数据提取为交通信号控制、交通诱导、交通监控、违章处罚所需的交通信息；(1)数字信号检测板：在数字信号检测板中嵌入串口组件、网口组件、无线通信组件、GPS组件、RFID组件，使数字信号检测板能够接收路口环形线圈车辆检测器、微波车辆检测器、红外车辆检测器、雷达测速检测器、GPS浮动车、RFID标签车辆的不同检测装置、不同数据来源的交通数据，并通过接口交互组件将不同的交通数据转化成标准的、统一的数据格式，传输到数据存储模块；(2)视频信号检测板：视频信号检测板基于ARM组件，对安装在路口不同方向的摄像机传送过来的视频信号进行实时的图像识别，提取摄像机覆盖范围内不同车道的交通流量、速度、时间占有率的交通信息，并将提取的交通信息传输到数据存储模块；(3)视频监控检测板：视频监控检测板同样基于ARM组件，与视频信号检测板的区别在于，视频监控检测板接收到路口监控摄像机传送过来的视频信号，通过图像处理、模式识别等技术检测路口的热点区域，如行人聚集、交通事故、交通拥挤等，形成热点预警信息，并传送到该信息传输到数据存储模块，同时，调整路口监控摄像机，将镜头集中在热点区域；(4)电子警察检测板：通过比对路口当前的交通信号灯状态、路段的限制速度，根据数字信号检测板、视频信号检测板提供的信息，电子警察检测板基于ARM组件对路口电子警察摄像机传送过来的视频信号进行图像处理，对违章车辆的车牌、颜色、尺寸进行图像识别，同时提取车辆行驶违章前、中、后连续三张行驶状态图像及其时间，作为违章处罚证据，并将车辆信息和违章信息传输到数据存储模块；2)数据处理与存储模块包括数据质量检测组件、数据融合预测组件、路口路段交通状态判别组件、小型关系数据库组件、数据硬盘刻录组件组成，对信号输入模块传输过来的交通数据的可靠性、准确性进行判别，并对其进行相应的平滑处理，同时对不同数据来源的交通数据进行融合，获取更加精确的交通参数信息，并结合数据存储模块中小型关系数据库中路口的历史交通信息，对未来时刻的交通参数进行预测和路口路段的交通状态进行判别，为主控优化模块进行交通信号控制、交通诱导、交通监控等提供决策支持，同时为提供数据储备为交通取证和交通研究，在数据存储模块中增加数据硬盘刻录，将路口不同的交通参数和交通状态实时存储在硬盘中，以便交通工程师定期提取；(1)数据质量检测组件：数据质量检测组件对信号输入模块传送过来的各个数据源的数据进行状态分析和异常识别，对缺失数据进行替换、对故障数据进行修复、对突变数据进行平滑等数据处理，为数据的下一步处理提供稳健性和可靠性保障；(2)数据融合预测组件：在路口，不同的交通检测装置安装位置不同、采集的交通参数的时间尺度、种类也不尽相同，检测到的交通流参数只能反映某一断面和地点的交通流状态，无法有效反映整个路段的道路交通流运行状态，因此，通过不同来源的交通参数进行融合，可以更加全面地描述整个路段的交通流运行状态，获取更加准确的交通参数，为下一步的处理提供准确的数据依据；(3)路口路段交通状态判别组件：根据数据融合预测组件提供的当前路口、路段的交通流运行参数数据以及数据融合预测组件预测的未来时段内路口、路段可能出现的交通流运行状态参数数据，对路口和路口各进口道的交通状态进行判别，为交通控制、诱导策略的实施提供决策支持；(4)小型关系数据库组件：小型关系型数据库组件的功能在于存储最近三个月内路口、路段的宏观、中观、微观交通参数数据，最近三个月的历史配时方案、历史诱导方案、历史违章信息，交通控制、交通诱导的模型库、知识库等，是整个智能化交通信号控制器的数据、信息中心；(5)数据硬盘刻录组件：数据硬盘刻录组件对小型关系数据库组件的数据进行备份，同时存储由数据处理与存储模块中的视频监控检测板和电子警察监控检测板传输过来的视频图像信息，为交通违章处罚、刑事肇事逃逸等提供证据支持。同时数据硬盘刻录组件可以定期、定时向交通信息中心传输智能化交通信号控制器的数据，也可以由交通工程师现场进行数据提取、更换硬盘数据刻录存储介质；3)主控优化模块由配时优化控制组件、公交车辆优先控制组件、应急车辆优先控制组件、交通诱导策略优化组件、交通监控管理组件、路口群主从控制组件、控制方案自学习组件组成，根据不同交通检测器上传的实时交通数据，结合数据处理与存储模块的历史交通信息和控制模型，根据当前路口的实际交通状态，提供最优的信号控制方案、交通诱导方案以及交通管理辅助决策；(1)配时优化控制组件：配时优化控制组件除了具备传统的黄闪、定时、步进、手动等信号控制功能，以及传统的单点定时、多方案选择等控制模式之外，还包括根据路口、路段当前的交通流运行信息，优化生成与交通流状态相适应的自适应配时优化控制方案，具有自适应方案选择式和方案生成式的配时优化功能；(2)公交车辆优先控制组件：公交车辆优先控制组件的功能在于根据路口各进口方向当前的交通流运行状态以及公交车辆的运行信息，通过对公交车辆的到达时间估计以及实施优先通行可能对整个路口交通流运行的影响分析，判断是否为公交车辆提供优先通行信号，在确定为公交车辆提供优先信号的情况下，公交车辆优先控制组件通过对路口交通流运行状态的实时模拟估计，为交通信号控制器提供最优的优先信号实施策略，并在公交车辆顺利通过路口后，为交通信号控制器提供最优的优先信号退出策略，以保证路口交通流的平稳运行和信号优先控制策略的智能过渡；(3)应急车辆优先控制组件：应急车辆优先控制组件的功能在于预先监测应急车辆的到达，提前对路口的交通信号配时方案进行优化、调整，在应急车辆到达路口之前，清除应急车辆进口方向上余留的其他社会车辆，确保应急车辆快速、安全通过路口的同时，保证路口交通信号控制的控制效益，当应急车辆顺利通过路口后，为交通信号控制器提供最优的优先信号退出策略，保证信号控制策略的平稳过渡；(4)交通诱导策略优化组件：交通诱导策略优化组件的功能在于根据当前路口及相邻路口的交通流运行状态，在交通诱导屏上动态显示交通诱导屏影响区域的交通状态，为驾驶员提供出行建议信息，引导驾驶员走最佳行驶路径；(5)交通监控管理组件：交通诱导策略优化组件的功能在于通过对视频监控检测板检测到的视频图像信息进行进一步分析、处理，基于分形理论、模式识别，实时监测路口及各进口方向的交通状态，并将监控摄像头自动聚焦到异常状态区域，并向交通信息中心提供预警、状态可能持续时间、形成原因估计、现场执勤指挥需求等，为交通指挥中心派遣执行民警提供决策支持；(6)路口群主从控制组件：当路口与周边路口群的交通流运行特性具有较大的相似性和耦合性时，以某一路口的交通信号控制器为主控节点，其他路口为从节点，形成路口群协调控制子区，由主控节点对路口群进行统一协调控制；在城市主干线上，以主干线上关键路口的交通信号控制器为主控节点，干线上其他路口的为从节点，根据干线交通流的实时变化，对干线上的单向绿波、双向绿波、双向非对称可变绿波等进行自适应调节和优化；(7)控制方案自学习组件将路口当前的交通流运行参数、交通控制方案、交通诱导方案、交通监控管理方案等，利用知识表达系统构建生成知识子集，添加到小型关系数据库组件的专家知识库系统中，并通过对专家知识库系统中相似交通流运行特性的检索，对比分析当前方案和知识库中方案，选择最优的控制方案，指导配时优化控制组件、公交车辆优先控制组件、应急车辆优先控制组件、交通诱导策略优化组件、交通监控管理组件、路口群主从控制组件等各种交通管控方案的优化；4)信号输出模块由交通信号灯输出板、可变信息输出板组成，对主控优化模块发送过来的控制、诱导信息进行有效性、完整性进行检测的基础上，执行主控优化模块的优化方案，为出行者提供服务；(1)交通信号灯输出板：在交通信号灯输出板中嵌入串口组建和无线通信组件，使得交通信号灯输出板能够通过RS232、RS485等串口通信方式控制路口交通信号灯的灯色显示，也能够通过无线通信方式控制路口交通灯的灯色显示；(2)可变信息输出板：在可变信息输出板中嵌入网口组件、无线通信组件、RFID组件，使可变信息输出板既可以通过光纤，也可以通过无线通信传输的方式，将交通诱导信息传送到交通诱导屏中，引导驾驶员走最佳行驶路线；同时，通过RFID组件，将区域内的诱导路径下发给经过该路口的车辆；5)外部接口模块：分为现场人口干预和远程人工干预，现场人工干预可以通过外部接口模块的各个触动按钮和微型键盘，对路口的交通信号配时方案和交通诱导屏的信息显示内容进行调节，也可以通过外部接口模块的网口或串口，与便携式计算机或手持终端连接，通过安装在便携式计算机或手持终端的客户端管理软件，直接更改或调整交通信号控制方案、交通诱导方案、交通监控方案等，也可以提取数据处理与存储模块中存储的各类交通信息，远程人工干预主要通过外部接口模块中网口或无线通信组件，使得交通指挥中心可以通过光纤网络或无线通信网络，远程实现对主控优化模块中各种交通控制策略、交通诱导策略等优化方法的更新，也可以实现对交通控制参数、交通诱导参数的调整和实时监控。
所属类别：	发明专利