APP下载

基于ZigBee的智能交通系统

2019-11-16杨萍赵悦

物联网技术 2019年10期
关键词:上位机智能交通无线网络

杨萍 赵悦

摘 要:随着汽车保有量的飞速发展,城市交通所面临的拥堵问题倍受人们关注。针对这一问题,提出一种基于ZigBee无线网络的智能交通系统。该系统可实时采集道路信息,利用ZigBee模块进行信息传输,通过上位机实现智能监控、最优路线规划、出行信息服务等功能。同时,通过车载终端、移动APP等方式为车辆提供实时、有效的出行信息,根据道路信息实现对交通灯的控制,并搭建测试系统。由测试结果可知,系统各功能模块运行正常,系统功能完整、功耗低,对交通控制的智能化具有一定的实际意义。

关键词:智能交通;ZigBee;无线网络;车流检测;上位机;车载终端

中图分类号:TP39;TN919.65文献标识码:A文章编号:2095-1302(2019)10-0-03

0 引 言

2017年《全国百城交通出行报告》中指出,交通拥堵主要由汽车保有量快速增长、恶劣天气、基础设施建设缓慢等因素造成,由交通拥堵引发的交通事故呈上升趋势。人们每天上班途中消耗的时间越来越长,且已严重影响到人们的正常生活[1]。但传统解决交通问题的方法已无法满足社会需求,迫切需要采用新的解决方案。ZigBee 是一种具有代表性的短距离无线通信技术,比GPS具有更高的精度,同时也可在隧道中继续使用,还能避免重新布线的麻烦,因此将ZigBee技术应用于智能交通系统具有重要意义。

1 系统功能

系统将无线通信ZigBee模块引入到智能交通控制中,实时采集道路信息,利用ZigBee模块进行信息传输,上位机实现智能监控、最优路线规划、出行信息服务等功能。同时,通过车载终端、移动APP等方式为车辆提供实时、有效的出行信息,并根据道路信息实现对交通灯的控制[2]。

2 系统设计及实现

系统主要由道路信息采集模块、通信模块、主控模块、交通控制模块、移动APP端设计五部分构成,整体框图如图1所示。

2.1 系统硬件设计

2.1.1 道路信息采集模块

道路信息采集模块由固定节点信息采集与流动节点信息采集两部分构成。固定节点信息采集利用安装在各节点的监控设备,对各节点的道路车流量、行人数量、道路温湿度等信息进行实时监控采集。其中,道路车流量检测模块如图2所示,通过使用加速度传感器和巨磁阻传感器检测车流量信息。当加速度传感器检测到有车辆靠近时,发出信号唤醒巨磁阻传感器,巨磁阻传感器将车辆对地磁场的扰动转换为电信号,再经过放大、滤波等处理变为 CC2530芯片能够识别的TTL信号,CC2530通过比较磁场的扰动强弱判断是否有车辆通过,并将检测信息通过ZigBee网络传递至主控制模块[3]。流动节点信息采集即在小车上安装监控设备,采集沿途路况信息,包括沿途道路车流量、红绿灯路口行人数量、道路温湿度等。

2.1.2 通信模块

系统通信模块负责信息传输功能。通过ZigBee建立网络信息交互平台,总节点可收集各分节点信息,并实时反馈至主控制器,主控制器进行数据处理并通过ZigBee网络传输信息至各节点,以此达到控制交通的目的[3]。

2.1.3 主控制器

在信息汇总处理部分,使用STM32F407ZGT6作为主控制器,将主节点发送的信息进行集中处理,通过最优算法为道路中运行的智能车设计出一条最优路线,再将命令发送至各子节点,进而达到最优控制的目的,实现智能交通。

2.1.4 交通控制模块

道路信息子系统控制部分主要完成交通信号灯控制、LCD显示驱动等。根据检测路口交通车流量、人流量等數据,通过最优算法实现道路信息子系统中每个通信节点对其所在路口交通灯时间的智能控制,交通信号灯系统采用LCD液晶屏,通过屏幕可对小车运行的数据信息、十字路口交通路况、站点信息等进行菜单式实时显示。交通信号灯系统[4]如图3所示。

2.1.5 移动APP端

智能小车通过蓝牙串口与手机APP进行连接,通过手机APP实现对小车运行状态的自动、手动切换。在手动模式下,实现人为控制小车行进和路线选取等基础功能,并将小车运行的数据通过串口发送到手机端。

2.2 系统软件设计

2.2.1 交通指挥中心部分

交通指挥中心采用STM32F407ZGT6作为主控制板,其优越的性能、高速的处理器能够对复杂的数据进行快速运算,从而达到实时控制的目的。同时,主节点利用ZigBee网络将道路中各子节点采集到的数据进行汇总打包,并上传至交通指挥中心,交通指挥中心将主节点发送的数据进行解析处理,通过内部最优算法[5]计算出一种能够缓解交通压力的最优方案,并发送至智能小车,控制小车按照最优路线行进,从而控制整个交通系统良性运行。指挥中心程序流程如图4所示。

2.2.2 道路交通子节点部分

交通信号灯控制部分采用STM32F103ZET6作为主控制板,通过检测模块采集路口信息,利用ZigBee模块将子节点信息发送至其他节点。同时,通过分析道路信息,计算出路口红绿灯时长的最优方案。交通信号灯程序流程如图5所示。

3 系统测试

系统搭建完成后,测试其性能。道路交通子节点测试如图6所示。

系统道路模型如图7所示。分别在4个子节点上安装ZigBee模块,进行道路车流量的检测,同时通过ZigBee模块上传采集到的信息,上位机对信息进行处理,计算出最优路线,并发送至智能车执行。智能车行进路线如图8所示,共有4条路线可以选择。道路模拟实物如图9所示,ZigBee网络测试如图10所示。

4 结 语

本文设计了一种智能交通系统,利用ZigBee网络对采集到的道路信息进行传输,选用高性能主控制器对信息进行实时处理,实现了智能化交通控制。经测试运行发现,该系统各功能模块运行正常,系统功能完整、功耗低,对交通控制的智能化具有一定的实际意义。

参 考 文 献

[1]杨博文.智能交通系统的研究现状及发展趋势分析[J].中国设备工程,2019(1):121-122.

[2]梁志军,孙晓东,张志明,等.交通路口智能管理控制系统框架设计[J].科技创新与应用,2019(9):195-196.

[3]徐梓敬.太阳能供电的ZigBee低功耗温室大棚监测系统设计[J].自动化技术与应用,2017,36(2):75-78.

[4]王超,张广宇,马健.基于物联网的智能交通控制系统[J].长春工业大学学报(自然科学版),2014,35(5):534-537.

[5]熊红令.以物联网技术为基础的智能交通控制系统探究[J].科技创新与应用,2019(1):126-127.

[6]冀嘉澍.基于物联网技术的智能交通灯控制系统[J].物联网技术,2018,8(3):88-89,92.

[7]姜宁.基于物联网的智能交通实训系统设计[J].物联网技术,2017,7(9):117-118.

[8]张永杰.城市智能交通控制系统的研究与设计[J].智能城市,2017(4):130-131.

[9]唐敏.基于FPGA的智能交通控制器的建模与仿真[J].电子测试,2017(6):13-16.

[10]夏长权,佟国栋,朱金荣.基于CAN总线的智能交通控制系统设计[J].现代电子技术,2018,41(15):137-140.

猜你喜欢

上位机智能交通无线网络
滤波器对无线网络中干扰问题的作用探讨
无线网络的中间人攻击研究
智能交通中的车辆检测专利技术综述
数说无线网络:覆盖广 流量大 均衡差