智能交通体验实训系统.docx

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智能交通体验实训系统

智能交通体验实训系统

1、智能交通体验实训系统概述

智能交通体验实训系统作为物联网典型应用的实训平台，以城市交通场景沙盘和智能车辆为控制对象，集合了无线通讯技术、物联网射频识别（RFID）技术、传感器技术、嵌入式系统技术、分布式云计算技术、网络安全技术以及图像处理等先进技术。

具有智能行车、行车自动避让、车辆道闸、智能停车、视频GPS定位、车辆识别、车牌识别、行车视频监控、交通灯控制、城市交通管理等功能。

通过道路监测系统采集车辆运行数据信息、停车数据信息等数据信息，通过无线网传送给嵌入式智能控制中心与主控服务器，通过大屏幕或计算机显示交通运行数据信息，并进行分析处理，自动控制交通灯、道闸、车辆等设备的工作状态。

智能交通体验实训系统架构

2、系统体验功能

2.1沙盘

系统标准沙盘尺寸为300cm*200cm*70cm，沙盘上部署了真实的智能交通设备，如地感线圈、摄像头、传感器等，智能交通沙盘包含了各种模拟自然灾害区域，模拟停车场区域，卡口模拟区域，模拟道闸，校园模拟区域，居民生活区域，还包括了防护林带、小区、工业园区、道路、红绿灯、桥梁等模拟设施。

智能交通沙盘图

2.2智能小车

系统提供标准的智能小车，智能小车模型遵循真实车辆比例所制作，小车内嵌了多路智能控制系统，可以实现无线通信、障碍物识别、实时路况图像采集、车辆避让、自动循迹等功能，软硬件资源开放，学生可对小车功能进行扩展开发。

系统的智能小车具有以下功能：

1、自动行驶：

智能车辆系统根据道路信息和行驶路线安排在道路上自动寻迹行驶；在路口识别交通指示灯信息并按照交通指示灯信息要求行驶。

2、自动停车：

在路口如遇红灯，则停车，待绿灯显示或延时后再起动行驶。

3、车辆信息采集：

将车辆相关的传感器信息通过通讯模块传递给控制中心。

4、小车实时路面视频监控：

小车自带摄像头，可将视频数据通过无线传递给中心服务器。

5、行车避让：

智能小车在会车的时候，自动进行避让操作。

6、智能识别功能：

小车监测到沙盘上有断桥、山体滑坡等意外现象后，小车识别后自动停车或行车。

2.3智能交通控制系统

智能交通控制系统包含了智能交通的各个控制子系统，能够模拟实现交通指示灯、交通照明控制、电子道闸、ETC系统等典型应用。

1、交通指示灯

沙盘提供了多路交通指示灯，模拟实际的交通状况。

根据系统配置，可以自动显示各个路口的各种交通指示灯；系统可查询、强制切换交通指示灯工作状态。

交通指示灯图

2、交通照明控制

系统可对沙盘上各种照明设备进行查询和控制，包括小区、停车场、所有路灯等进行开、关智能控制。

交通指示灯图

2.4智能交通监控系统

系统为智能交通系统的中心控制器，系统将交通设备、智能车辆和虚拟驾驶员结合为一体，模拟真实的城市交通，监控所有的的交通信息，会给出各种智能分析以便做相关的决策。

系统实时采集沙盘上各种传感器、RFID、视频信息，通过高速视频模拟GPS定位监控所有车辆的位置，并在监控中心主界面上实时显示车辆的位置、速度等信息。

通过各种信息的监控，掌握全路段交通信息，精确定位各种交通意外地点。

系统具有如下功能：

1、实时监控小车：

通过高速摄像头，监控沙盘，并由高性能的算法服务器实时识别出沙盘上各个小车的序号与位置，并传递给应用服务器相关软件。

最终在监控中心主界面上实时的显示每个小车的位置。

2、智能小车实时路面监控：

小车自带摄像头，并通过无线将视频数据传递给上层，监控中心可在页面上实时调用每辆小车对应的路况。

3、智能小车远程控制系统：

通过监控中心软件直接控制沙盘上小车的各种行为，如停止、行车、倒车、拐弯等，以便处理各种意外情况。

4、智能小车信息监控：

监控智能小车车载传感器信息，监测智能小车的运行状态。

5、智能路径分析：

监控中心通过各种采集信息，给智能小车指定相关路径，进行导航。

智能交通监控系统图

2.5高速视频模拟GPS车辆定位

沙盘顶棚安装的高速相机将对整个沙盘进行监控，通过各种模拟算法对小车进行1:

1的模拟动态位置跟踪、识别区分不同的车辆。

小车在沙盘上工作时，系统顶部高速相机发送图像采集信号，然后高速相机将相关图像传递给高性能服务器进行图像分析，最终将小车位置区域，小车编号等信息传递给软件应用层。

视频定位示意图

GIS电子地图系统与服务器对接，将道路上的所有信息以动态电子地图的形式展示在大尺寸屏上，并与组态软件相结合，实现人员通过操作屏幕来改变智能交通网络的交通状态。

电子地图系统与交通沙盘上部署的传感器网络和监控网络相互通信，实现可表现智能交通全局的动态电子地图。

该电子地图不仅表现了智能交通的交通实景，并实现了动态控制，在交通过程中，可以通过电子地图改变道路的状态、智能汽车的状态。

电子地图实时显示车辆位置、速度信息，车辆行驶中地图也实时的进行变化。

电子地图提供车辆导航功能，小车可以根据电子地图所规划的路线进行行驶。

GIS电子地图

2.6交通环境监测系统

交通环境监测系统将实现对沙盘的各种环境传感器的监测。

系统自动监测实训环境的温湿度数据并显示在中心界面中，系统可查询分析环境数据的历史数据，提供环境数据的报警阈值设置，环境信息报警查询等。

2.7智能防灾系统

沙盘可模拟火灾、大雾、山体滑坡、断桥、山洪等自然灾害。

智能防灾系统实现对上述灾害的监控，在第一时间告知相关抢险部门进行险情的排除，在此过程中，智能交通网络能够提供道路封闭和占用的功能，实现封锁危险道路，并为抢险部门的车辆开辟最快道路。

突发事件控制是指火灾、断桥、山体滑坡通过突发事件控制器实现开、关的智能控制。

智能防灾系统图

2.8交通信息操作展示平台

智能交通信息中心统一处理所有数据，实现集中查询和控制。

系统中所有设备均可以通过中心服务器控制、检测和状态查询，同时远程手机、远程PC控制也将通过中心服务器所实现，所有经过网络传输的数据均通过中心服务器接收、分析、分配、发送。

同时系统提供了多种访问方式。

1、网络控制：

远程计算机用户可以通过互联网发送控制或检测指令至中央控制器，对系统中任意设备进行控制操作、检测与状态查询，实现真正的远程网络管理

2、手机远程控制：

远程手机用户可以通过3G网络登录到中央控制器，对系统中任意设备进行控制操作、检测与状态查询，实现真正的远程手机管理。

3、大屏展示功能：

提供大屏幕进行系统展示，小车运行情况通过智能交通监控系统在大屏幕上显示，软件与实际沙盘情况一一对应，达到最佳的演示效果。

3、系统配置

序号

名称

指标

数量

1

智能交通沙盘

1.标准沙盘2m宽×3m长×0.7m高。

2.沙盘上模拟制作道路系统、信号灯系统、模拟ETC系统、山地，用于运行智能小车。

1

2

交通指示灯控制系统

系统可以控制沙盘各道路路口的红绿灯。

并与智能小车互动。

无线通信控制器：

5

智能I/O控制模块：

5

智能继电器控制模块：

5

3

智能小车

1.智能小车的尺寸限制在25cm*20cm*15cm之内。

负载不低于3KG。

2.高速嵌入式车载电脑

3.车辆控制模块

4.车辆提供WIFI等无线通信模块

5.车载摄像机模块

6.障碍物检测模块

7.自动驾驶系统模块

8.自动通信、车辆控制，图像识别、模拟GPS定位

9.电子地图导航和自动导航

10.车辆可根据交通信号灯变化情况，实现红灯停车、绿灯行驶。

3

4

触控网关

嵌入式触控网关:

开放性：

开放全部软件、硬件设计资源供教学使用。

1

5

3730网关

CPU:

ARMCortex-A81G，双核；DDR:

512M；FLASH:

512M；以太网:

100MEthernetcontroller；USB:

HOST2个以上；RS232接口:

2路以上RS232；分辨率：

1024×768；触摸屏：

电容触摸屏；摄像头：

OV5640,500万像素；ZIGBEE:

CC2530ZNP；

1

6

智能交通中心服务器

芯片组IntelH61

显卡类型集成显卡

声卡集成声卡

网卡1000Mbps以太网卡

CPU：

2.9GHz双核

三级缓存3MB

内存容量2GBDDR3

硬盘500GSATA串行7200转/分钟

光驱:

DVD光驱

1

7

智能交通管理系统软件

智能交通管理系统软件包括了众多功能，包括智能交通控制软件，智能交通监控软件，视频模拟GPS定位软件，GIS电子地图软件等组成。

智能交通管理系统软件为智能交通系统的中心控制器，系统将交通设备、智能车辆、道路结合为一体，模拟真实的城市交通，监控所有的的交通信息，会给出各种智能分析以便做相关的决策。

1.智能交通控制软件可对智能交通沙盘上的各个控制子系统进行控制，能够模拟实现交通指示灯、交通照明控制、电子道闸、ETC系统等典型应用。

2.系统实时采集沙盘上各种传感器、RFID、视频信息，通过高速视频模拟GPS定位监控所有车辆的位置，并在监控中心主界面上实时显示车辆的位置、速度等信息。

通过各种信息的监控，掌握全路段交通信息，精确定位各种交通意外地点。

3.GIS电子地图系统与服务器对接，将道路上的所有信息以动态电子地图的形式展示在大尺寸屏上，并与组态软件相结合，通过界面操作来改变智能交通网络的交通状态。

电子地图实时显示车辆位置、速度信息，车辆行驶中地图也实时的进行变化。

电子地图提供车辆导航功能，小车可以根据电子地图所规划的路线进行行驶。

1

8

物联网中间件

实现各种传感与控制，各个控制节点组件化，图形界面上通过鼠标拖拉，基于HTML网页编程即可搭建各种物联网应用系统。

中间件提供了一个统一的，具有丰富功能的开放式平台，它可以简化开发的过程，明显的降低产品或系统的开发成本。

几乎可以连接任何嵌入式设备或系统，而不用太多考虑这些设备的制造厂家和所其使用的通讯协议。

1

9

其它设备

无线路由器。

24口交换机。

1

10

主要实验列表

红绿灯控制实验

光照采集实验

中间件环境熟悉搭建

车载摄像头远程控制实验

车辆定位实验

交通信号灯控制实验

电子道闸控制实验

红外探测实验

霍尔感应实验

超声波障碍探测实验

基于信息智能处理的轨道交通节能控制系统试验

无线组网实验

ZIGBEE通讯实验

WIFI通讯实验等

能够与原有设备配套协调使用，方便整体教学。

该实训系统具备与原有设备、现有设备联网、软件统一管理，协调配套使用。

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