向往 指导教师：倪倩
武汉学院 湖北武汉 430212
【摘要】本实用新型公开了一种智能交通仿真沙盘用控制系统，包括布设在沙盘跑道交叉口处用于监测各个跑道交通的控制模块、布设在监控室的上位机以及为控制模块和上位机供电的供电电源，控制模块包括微控制器以及与微控制器相接的定时器、计数器、通信接口电路和无线收发器，微控制器的输入端接有摄像机、光照传感器、安装在沙盘跑道两侧的测速模块和安装在沙盘跑道底部的磁阻传感器组，微控制器的输出端接有从左至右布设在沙盘跑道交叉口上部的指示灯、补光灯、交通灯和双位数码管显示屏。本实用新型设计新颖，布设简单，可通过有线或无线的方式向上位机模拟反馈实际交通环境中道路交通状况，协调人、车、路的关系，实用性强。
【关键词】仿真沙盘，传感器，无线收发器
1背景
交通管理在日常生活中越来越占据重要的位置，随着机动车辆的不断递增，城市道路交通面临的压力越来越大，交通的顺畅已经成为制约社会主义建设的一个重要因素，而现实中不守交通规则的人也大有在人，需要投入大量的人力物力对交通管理进行研究，通过实际场地和车辆进行数据研究显然不太现实，而教学沙盘是物联网工程专业和交通运输专业的重要教学设备，可根据地形图，航空照片或实地地形，按一定的比例制作，完成进行交通控制功能，但目前所使用的智能交通教学沙盘大都不稳定，控制精度低，功能单一，遇到超车、便道、越过双黄线行驶导致的误判率高，无法满足实际出现的各种状况，学生的学习效果受到限制。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理、响应快、误判率低的智能交通仿真沙盘用控制系统，通过测速模块与磁阻传感器组共同完成行车速度与行车方向的确定，双重数据采集比较，精度高，根据实际道路交叉口分支数量布设控制模块，使用效果好。
2研究内容
解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种智能交通仿真沙盘用控制系统，其设计新颖合理，布设简单，可通过有线或无线的方式向上位机模拟反馈实际交通环境中道路交通状况，协调人、车、路的关系，实用性强，便于推广使用。一种智能交通仿真沙盘用控制系统技术领域属于沙盘交通仿真技术领域，具体涉及一种智能交通仿真沙盘用控制系统为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种智能交通仿真沙盘用控制系统，其特征在于:包括布设在沙盘跑道交叉口处用于监测各个跑道交通的控制模块、布设在监控室且与所述控制模块数据交换的上位机以及为所述控制模块和上位机供电的供电电源，所述控制模块包括微控制器以及与微控制器相接的定时器、计数器、通信接口电路和无线收发器，通信接口电路与上位机进行有线数据通信，无线收发器与上位机进行无线数据通信，微控制器的输入端接有摄像机、光照传感器、安装在沙盘跑道两侧的测速模块和安装在沙盘跑道底部的磁阻传感器组，微控制器的输出端接有从左至右布设在沙盘跑道交叉口上部的指示灯、补光灯、交通灯和双位数码管显示屏。
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智能交通仿真沙盘用控制系统，其特征在于:所述测速模块的数量为多个，每个测速模块均包括两个光电开关，两个所述光电开关沿行车方向前后布设在沙盘跑道外侧，两个所述光电开关相距30cm－50cm。
其特征在于:所述磁阻传感器组的数量为多个，每个磁阻传感器组均包括两个磁阻传感器，两个所述磁阻传感器沿行车方向前后布设在沙盘跑道底部，两个所述磁阻传感器相距3cm－8cm。
所述磁阻传感器为三轴磁阻传感器HMC5883L。
所述通信接口电路为RS232通信模块或RS485通信模块。
所述无线收发器为WIFI丰旲块。
智能交通仿真沙盘用控制系统，其特征在于:所述控制模块的数量为多个，控制模块的数量与沙盘跑道交叉口分支数量相等。所述微控制器为DSP微控制器或ARM微控制器。
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3本型与现有技术相比具有以下优点:
1、本实用新型通过设置光照传感器采集环境光照度，环境昏暗对于拍照的照片质量影响较为严重，通过补光灯补光，成本低，使用效果好，便于推广使用。
2、本实用新型通过设置测速模块，采用一对光电开关测量车辆行驶速度，两个光电开关布设距离可根据沙盘实际大小和地形环境进行调整，灵活简单。
3、本实用新型通过设置磁阻传感器组，采用一对磁阻传感器感应车辆行驶速度、方向以及车型等参数，当车辆越过双黄线违规行驶时，布设在跑道底部的磁阻传感器组和测速模块均采集异常数据，控制器可通过摄像机将有效数据通过有线或无线的方式传输给上位机，精度高。
4、本实用新型设计新颖合理，布设灵活简单，协调人、车、路的关系效果好，实用性强，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，布设简单，可通过有线或无线的方式向上位机模拟反馈实际交通环境中道路交通状况，协调人、车、路的关系，实用性强，便于推广使用。
本实施例中，所述测速模块2的数量为多个，每个测速模块2均包括两个光电开关，两个所述光电开关沿行车方向前后布设在沙盘跑道外侧，两个所述光电开关相距30cm－50cm
实际使用中，可根据沙盘模型中跑道的制作形式安装测速模块2，当双向跑道的中间有翻护栏时，在防护盘的两侧也安装测速模块2，满足多车道的使用需求，当双向跑道的中间没有翻护栏时，仅在双向跑道的两侧安装测速模块2分别采集每个方向的行车速度。
本实施例中的一个交通十字路口上，沙盘跑道交叉口分支数量为四个，在每个路口对面设置一个控制模块用于控制该路口交通行驶规则。
所述微控制器7为DSP微控制器或ARM微控制器。使用时，当东西方向的交通灯10处于红灯停止状态时，东西方向的双位数码管显示屏9显示红色倒计时，东西方向的指示灯12也显示红色，当东西方向有闯红灯或超速压线时，东西方向的摄像机6拍照并数据传输至上位机15，同时根据车流量上位机15可实时改变南北方向的定时器I的通行倒计时，南北方向上用于提示左转的指示灯12显示绿色倒计时时，南北方向直行的交通灯10处于红灯停止状态，南北方向上用于提示左转的指示灯12显示绿色倒计时结束时变为红色，南北方向直行的交通灯10变为绿灯通行状态；当南北方向的交通灯10通行倒计时和黄灯倒计时结束处于红灯停止状态时，南北方向的双位数码管显示屏9显示红色倒计时，南北方向的指示灯12也显示红色，当南北方向有闯红灯或超速压线时，南北方向的摄像机6拍照并数据传输至上位机15，同时根据车流量上位机15可实时改变东西方向的定时器I的通行倒计时，东西方向上用于提示左转的指示灯12显示绿色倒计时时，东西方向直行的交通灯10处于红灯停止状态，东西方向上用于提示左转的指示灯12显示绿色倒计时结束时变为红色，东西方向直行的交通灯10变为绿灯通行状态;光照传感器5实时采集环境中的光照度，当昏暗环境中摄像机6采集画面质量差时，补光灯11可实时为摄像机6补光;计数器3可统计各个方向上的车流量，南北方向上的两个控制模块控制状态相同，东西方向上的两个控制模块控制状态相同。
4实验结果
智能交通仿真沙盘用控制系统，其特征在于:包括布设在沙盘跑道交叉口处用于监测各个跑道交通的控制模块、布设在监控室且与所述控制模块数据交换的上位机(15)以及为所述控制模块和上位机(15)供电的供电电源(8)，所述控制模块包括微控制器(7)以及与微控制器(7)相接的定时器(1)、计数器(3)、通信接口电路(13)和无线收发器(14)，通信接口电路(13)与上位机(15)进行有线数据通信，无线收发器(14)与上位机(15)进行无线数据通信，微控制器(7)的输入端接有摄像机(6)、光照传感器(5)、安装在沙盘跑道两侧的测速模块(2)和安装在沙盘跑道底部的磁阻传感器组(4)，微控制器(7)的输出端接有从左至右布设在沙盘跑道交叉口上部的指示灯(12)、补光灯(11)、交通灯(10)和双位数码管显示屏(9)。
参考文献：
[1]基于城市先进道路交通系统的智能交通仿真平台设计 赵津; 张博; 张庆余; 赵鹏超 汽车工业研究 2019-03-04
[2]智能交通仿真平台的设计与实现 骆珍仪 电脑知识与技术 2017-11-25 期刊
[3]智能交通仿真系统的设计与实现 沈文超; 徐建闽; 游峰 交通信息与安全 2009-02-15