一种基于无线传感网的智能交通拥堵监测与控制系统
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇一种基于无线传感网的智能交通拥堵监测与控制系统范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：该文所阐述的基于无线传感网的智能交通拥堵监测与控制系统系统，通过现场数据采集、传输、分析和控制信号的互传，达到整个系统闭环控制的目的，进而改进现有系统不封闭、不智能和效率低下的问题。该文所涉及产品解决方案符合智能交通发展趋势，满足了可靠、高效、节能的要求，将为解决交通拥堵问题提供一整套有效的解决参考方案。
关键词：无线传感网；智能交通
中图分类号：S951.2文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)24-5875-03
1概述
随着通讯技术和交通控制系统的不断发展，智能交通成为了无线传感网的一个重要的、基本的研究和应用方向；另一方面，随着城市化的发展，各国的交通拥堵问题都成为制约社会发展的一个瓶颈，因此，尽快把无线传感网技术应用到交通问题的解决中就显得尤为重要和急迫。当前，各国都把先进的智能交通控制系统研发工作摆在十分重要的位置上，不惜投入巨资进行整治和开发，虽然取得了一定的成绩，但是依然存在投入产出比差、系统稳定性差、系统适应性差、实时性不好等问题。无线传感网技术的兴起和深入发展为智能交通的进一步发展提供了契机，配合自动控制和软件技术，可以为解决拥堵问题提供更稳定、更可靠和更具性价比的解决方案，能够在一定程度上克服老旧系统传输效率低下、稳定性差等缺陷，是一种良好的替代和更新方案。
2智能交通控制系统方案
本方案主要由Zigbee交通监控节点、交通调度平台组成，两者均采用了基于zigbee的无线传感网技术。其中Zigbee交通监控节点集成了红外、视频、智能计数等多种传感装置同时采集拥堵或问题路段交通信息，完成交通信息的智能采集和分析系统，提高了系统的实时性和准确性，可以做到无人在现场即可完成掌握交通情况、完成交通调度的目的，符合智能交通的要求。
下图1为本方案的功能示意图：首先，Zigbee无线交通监控节点收集车速、车数统计、尾气和现场视频等信息，通过Zigbee网络传递到交通调度平台；而后，调度平台对接收到的数据进行分析，根据分析结果作出相应的调度指令，以此达到交通实时调控的目的。
本系统方案主要包括：（1）Zigbee交通信息监控子节点：通过传感器收集交通道口的车辆排队时间、排队数量、视频或图片资料，同时通过zigbee无线网络发送给zigbee监控主节点。（2）Zigbee监控主节点：主节点接收来自各个子节点的交通信息后进行统一分析，得到调度结果后通过zigbee无线网络传递给各个子节点，子节点通过LED屏幕显示给驾驶员进行实时调度。（3）交通监控、调度平台；平台主要以软件为主，以VC/VB为主要编程技术，运行设备可以是服务器或PC，通过连接Zigbee监控主节点来实现平台数据和各个Zigbee交通信息监控子节点之间进行信息交互，达到信息统一处理、产生并分配调度信息的作用。平台建设在交管部门内部。
系统关键技术主要为以下三点：（1）本系统主要采用Zigbee无线传感网技术，信息的传输主要依靠zigbee无线网络进行。（2）本系统节点内部，交通拥堵数据采集主要依靠红外线、摄像头图片和视频采集、计数器等技术；调度信息的显示主要通过zigbee芯片的UART接口显示到LED/LCD上。（3）本系统软件部分主要采用VC（VB）、Linux技术，调测部分主要通过windows或者Linux进行；最终软件部分则主要依靠VC实现。
系统方案以zigbee无线传感网作为主要技术的智能交通测控系统，有节能、网络布控和扩展方便、易于控制等特点；结合各个节点的LCD显示，达到信息实时传递、有效传递的目的。系统配合专用分析软件，对监控参数进行分析后再进行智能控制，对于模型中正常或低级别问题进行自行闭环控制；对于较大问题或异常问题向监控平台进行传输，保证交通问题准确、及时地暴露和上报。系统中除了提供外接电源接口和5号电池外，还同时配备了太阳能电池系统，保证系统的电力不会因为电池耗尽或没有得到及时更换而不能正常工作。
控制系统的主要技术、经济指标：（1）系统速率250Kbps，能够满足系统数据传输和LCD显示的带宽要求；（2）系统适应性强，稳定性好，符合国家CCC认证标准，适应复杂的交通路面状况；（3）系统待机长，子节点更换电池时间控制在两个月左右；（4）本交通控制系统系统功效为预期平均拥堵时间减少30%，拥堵概率减少20%，信息传输效率提高20%，成本降低20%。
3智能交通控制系统实现
系统实现主要分硬件系统和软件系统，分别阐述如下。
硬件方面的设计重点有：（1）软件需要确定CPU的主频、内部Cache的容量、存储器的大小等资源的最小值，除了满足以上操作系统必需的资源外，硬件还要综合考虑各种接口的需求、功耗、成本、体积、升级等诸多问题，包括后续安装的便利性对产品形态的要求。在器件选型这一块上需要综合各个方面的需求，实地考察温室、大棚的实际情况；收集农户的耕种、安装、使用意见，做到产品设计从开始就是正确的、有依据的。（2）设计多传感器的主、从节点时，尽量选择低功耗、多通道的采集芯片、LCD显示器，比如采用多通道的A/D转换器和低功耗LCD，这样不但可以减小节点功耗，还可以减小节点体积，更适合安装在拥堵的路段而不影响交通。（3）传感网节点设计需要充分考虑扩展性和兼容性，根据不同的作物，方便更换、升级测量传感器，在原理图和PCB设计时，尽量选择可以pin to pin兼容的器件，便于后期升级和拓展。（4）充分考虑传感网节点的使用场景环境，做好各种可靠性测试，比如防雷设计、防腐蚀设计等，那么在PCB和结构设计时就需要做好防腐蚀设计和避雷设计。具体的方法可以在机壳外涂上锌层，在PCB板加装空气放气管、接口PCB挖空等；还可以在zigbee天线口加空气放电管进行避雷、在机壳处的PCB处留出接地点，同时保证强电、弱点的绝对隔离。
无线传感网主、从节点的系统硬件框图如图2所示。
软件方面，在项目初期需要评估系统资源需求，根据系统软件的容量选择适合主频的CPU和内存大小等硬件资源；一般linux操作系统，在内核和部分扩展功能使用的情况下，4M Flash、16M SDRAM即可完成主要的功能，就此项目而言，甚至更少即可满足，待仔细评估后给出具体要求。CPU方面，主要考虑cache级数和容量、主频大小、流水线级数等指标，基本上ARM7以上的均可满足此方案的需求。再者，器件评估完毕后需要进行驱动程序开发和大小boot开发，此时硬件同步进行原理图设计。此阶段的关键是根据器件型号、厂家提供的驱动进行修改、对接，保证各个部分的驱动程序都能够嫁接到linux上，保证整个小系统下的驱动没有问题。最后需要把各个关键端口驱动做到大小boot中去，部分驱动待boot起来后再进行加载，保证小系统能够正常工作，重要端口能够进行基本的读写操作。此阶段完成后，硬件单板回板，软件人员需要和硬件人员进行联合调试，保证单板小系统可以正常运行。驱动、boot完成后是形成系统软件阶段，加入各种应用程序形成一个软件系统，即一个完整的操作系统。最后阶段是和硬件联调，在调试中发现软件或者硬件问题，最后形成闭环改进，通过版本升级或者打补丁的方式进行修改，对于所修改点进行详细纪录，保证最后成品版本的正确性。实际的做法是建立一个版本库，里面不但放置每个版本，同时有更新、更改日志，保证软件的管理符合软件工程的要求，从制度上保证软件的可靠性，软件技术路线的示意图如图3所示。
4结束语
通过运用zigbee无线传感网和先进的自动控制技术，可以很好地完成智能交通控制系统的开发和设计，系统克服了老旧系统的诸多问题，能够同时实现交通信息的采集、传输、处理、闭环控制，从而更好地解决交通拥堵的检测和控制问题。
参考文献：
[1] Texas Instruments. CC2430 A True System-on-Chip solution for 2.4 GHz IEEE 802.15.4/ZigBee[EB/OL]. .cn/cn/lit/ds/ symlink/cc2430.pdf，2009.9.
[2] Texas Instruments.Z-Stack-ZigBee协议栈[EB/OL].
[3]王雪.无线传感网络技术标准[M].北京:机械工业出版社,2010.
[4]洛夫.Linux系统编程[M].北京:东南大学出版社,2009.