简析以物联网技术为基础的智能交通控制系统

发表时间:2020/9/8   来源:《中国电气工程学报》2020年4期   作者:朱亮红
[导读] 智能交通控制系统应用射频识别技术(RFID)、信号控制器和交通信号模糊控制等物联网技术和方法能够对交通控制效果进行改善
        摘 要:智能交通控制系统应用射频识别技术(RFID)、信号控制器和交通信号模糊控制等物联网技术和方法能够对交通控制效果进行改善。本文围绕物联网技术的应用,对智能交通系统结构展开了分析,探讨了智能控制系统的关键技术,希望能够为智能交通控制系统发展提供参考。
        关键词:物联网技术;智能交通;控制系统;嵌入式技术
        
        与日俱增的机动车数量给城市交通带来了日益沉重的负担,而智能交通控制系统设计的出现,为这一问题的解决提供了新思路,让安全畅通的城市交通得以重现,同时也使得交通安全得到了保障,尾气排放量与能源消耗量也向好的方向发展等。在信息技术研究领域,物联网技术炙手可热、应用广泛。RFID 技术、嵌入式技术等前沿技术逐渐在智能交通控制系统中发挥作用,且获得了业界广泛认同。
        1 物联网技术及应用
        在特定协议的前提下,以GPS、RFID、激光扫描器、红外感应器等信息传感设备为媒介,在互联网和各类接入网之间创建连接,并通过智能通信和信息交换等形成具备识别、定位、监控、管理等特征的智能化网络就是物联网技术的作用机制。无论是人与物之间的关联还是物与物之间的关联,都可以通过物联网技术创建并且形成交互和连接。在这个过程中,所有的信息都通过物联云平台这个核心中枢汇集、中转,通过应用人工智能大数据处理,做出最优的、能够让行人和车辆得到最佳交通指引的交通控制决策。
        2 智能交通系统结构
        在面对纷繁复杂的交通问题时,智能交通系统结构能够借助人工智能的优势,对交通秩序与安全进行综合性的监管、处理。人工智能理论为智能交通控制系统研究提供了扎实完备的理论指导与具体的方法策略,快捷方便地处理交通控制领域内的各类问题。在本次研究中,具体以 RFID、嵌入式、模糊控制等物联网技术为对象,对交通系统进行科学设计。分布式人工智能是设计的重点,有一个关键分支——多智能体系统。该系统以细化复杂的大系统为目的,使复杂的系统分解为多个简单的子系统,简化管理内容,提高信息协调和通信方面的效率,最终让烦琐复杂的智能交通系统控制问题在一个个细小问题的解决中得到处理。该系统充分利用RFID技术的优点检测车流量信息并把嵌入式技术与交通信号控制机设计及开发结合,智能算法则以模糊控制的形式实现。在这一系统中,路段智能体优势得到发挥,表现为:在路段交通监管时,实时更新并且传递交互不同路段的流量数据;在信号匹配时,区域智能体依托区域交通流信息进行分析,组织协调路段之间的交通流进,形成良好的动态平衡效果。管理智能体发挥着交通控制中心的职能,对各区域交通进行统一调度,使之维持最佳状态。
        3?关键技术?
        智能交通控制系统中使用的技术对整个系统的工作效果有决定性作用,如信号控制器的基础是嵌入式技术,以这种技术为基础的还有交通信号模糊控制,而流量监测技术则是以RFID为基础,在智能交通控制系统中,交通道路中的配件和设施如信号灯、路面的围栏都能成为辅助车辆安全通行的工具,信号灯中会被嵌入传感器、路面的材料中会被加入高科技材料,这些设施都能够在车辆出现危险行驶的时候给车辆发出信息,提醒车辆注意行车安全,这个系统能够使交通系统实现真正的智能化。    
        3.1?以RFID为基础的流量检测技术?
        这种技术是一种非接触式的识别技术,能够通过射频信号自动识别目标对象并获取数据,识别无需人工操作,能够自动完成。RFID系统由三个部分构成:标签,阅读器和天线。标签由耦合元件和芯片构成,每个标签上有唯一的电子编码,附着在需要被识别的物体上;阅读器能够读取贴有标签的物体,通常被固定在某个位置或由人工手持;天线负责传递标签和阅读器之间的信号。这种系统能够用于检测数量非常多的物品,常用于跟踪工厂中的物品,同时这种技术还能跟踪高速移动中的物品,因此在交通领域也得到了较广泛的应用。在智能交通控制系统中使用RFID技术需要注意以下几点:管理车辆的频段的数值应该较高;识别车辆身份时以电子车牌为依据,以电子车牌作为载体,同时提供车辆管理所需的服务;通讯功能中是否包括写入功能,这种功能能够帮助信息在车辆与控制中心之间传递。RFID技术在交通系统中的应用原理为,交通信号灯上的阅读器发送射频信号,贴有标签的车辆会接收到对应的信号,然后发出信息,传递信息的工具主要是天线。阅读器会会对大量的车辆信息进行分析并向智能系统反馈分析后的数据,智能系统会依据阅读器的信息和系统中其他部分发信息设定交通信号灯的变换频率,这样能够应对高峰时期主要交通道路堵塞的问题。

          
        3.2?以嵌入式技术为基础的信号控制器
        嵌入式就是嵌入式系统,指有计算机功能并且可以安装到专业设备中并发挥计算机功能的器材,主要由硬件系统、操作系统和应用软件组成,嵌入式技术具有很强的灵活性,在交通领域得到了广泛的应用,嵌入式技术有很多种,ARM系列芯片相比其他芯片具有明显的优势,如能耗低集成度更高,抗干扰能力更强等等,在交通控制系统中使用这种技术能够迅速采集现场数据,然后对数据进行处理,处理过后的数据会发送给其他模块。在交通信号灯中使用的处理器应具有200MHz,这种处理器能够实时运算交通数据。这种模块能够集成不同种类的通信接口,通信则通过串口、信号控制机和CAN 口实现,以太网能够实现该模块与主系统的信息交流。由于交通控制系统具有特殊性,在交通信号系统中使用的芯片也应根据实际情况进行开发,以更好地适应交通路况中车流量大、车辆密集程度高的特点。在交通系统专用的嵌入式系统被开发出来之后,工作人员应对系统进行调试,试用所需的接口来自JTAC,这种接口符合调试的使用需求。
        3.3交通信号模糊控制
        针对不同交通需求的道路交叉口,路段智能体可以灵活调整信号时长,例如对于需求不大的路口可把绿灯时长设置在15s左右,对于需求较大的路口可把绿灯时长适当延长,确保具备足够时长来方便车辆通行,但其时长不得超过两分钟,避免造成道路拥挤,同时可以保障其他方向车辆正常通行。如果道路红灯超过60秒则可能导致部分司机产生烦闷情绪,进而影响其驾驶状态。通常情况下,车辆少的路口匹配最小周期绿灯时长,车辆多的路口匹配最长周期绿灯时长,但是在具体运行过程中如果仅仅按最大周期设置则可能导致出现车辆堵塞问题。
        在对模糊控制器开展设计工作时,设计人员需要提高对其结构的重视程度,同时要根据系统的实际运行情况来确认输入变量和输出变量。设计人员需要在结合模糊规则的基础上设计推算决策算法,这样才能提高对输出模糊量决策结果的可行性。除此之外,设计人员还可以借助多种方法,例如利用把模糊量转换为精确量的方法来合理控制具体对象,通常情况下,道路交叉口的排队长度可以有效反映该路口的交通需求情况,因此设计人员可以结合这一数据信息来制定绿灯时长规则及模糊控制规则。
        3.4智能车路协同系统
        当前智能交通系统呈现出新的发展趋势,即智能车路协同化,其在具体应用方面需要依托先进的无线通信技术和互联网技术,以此来实现对道路汽车的动态化监控。该系统在整合动态交通信息的基础上实现了对各汽车的安全控制和协同管理,其有助于最大程度保障道路交通安全,同时可以充分提高道路上汽车的通行效率,以此来加速构建完善高效的智能化交通网络体系。
        4结束语
        近些年智能交通控制系统在全国范围内的应用越来越广泛,其在设计和应用方面需要综合考虑多方面因素,这样才能提高该系统的运作科学性。就城市交通建设而言,相关人员需要提高对物联网技术的应用重视程度,借此来构建智能化交通体系,这不仅有助于充分提高整个城市交通体系的运作效率,而且有助于强化控制效果并减少安全事故。
        
        参考文献:
        [1]王正.探究我国智能交通产业与物联网技术的融合[J]. 中国战略新兴产业,2017(44):30-31.
        [2]张灏.物联网技术下的智能交通系统中车辆通信网络研究[J].信息与电脑(理论版),2017(23):164-165.
        [3]傅福林,晋胜国.基于物联网的智能交通检测与应急管理系统[J].中国公共安全(学术版),2016(12):43-44.
        [4]金乐娣,阮小艳.基于物联网的智能交通控制系统研究[J].科研,2016(11):128-125.
        作者简介:朱亮红(1983-10-),男,籍贯:湖南双峰,民族:汉族,学历:研究生,职称:讲师,研究的方向:职业教育、创新创业、交通控制、自动控制、新能源电池技术。
       
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