專利名稱：智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)智能網(wǎng)絡(luò)和城市交通管理領(lǐng)域，尤其是涉及利用計(jì)算機(jī)智能網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)進(jìn)行城市交通管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人們對城市交通、公共安全和環(huán)境保護(hù)越來越重視，提出了城市綠色交通通道的概念。所謂城市綠色交通通道，又稱綠波帶，是指通過提高城市交通全局的綜合管理能力，大幅度提高城市交通效率，避免出現(xiàn)城市交通瓶頸，實(shí)現(xiàn)交通安全無事故，降低城市車輛尾氣排放量和噪音，從而減少環(huán)境污染和對地球資源的消耗。目前的城市交通管理系統(tǒng)一般包括控制管理系統(tǒng)和設(shè)置在交通路口的執(zhí)行裝置，如路口機(jī)、交通信號(hào)機(jī)等，采用的是集中或集散控制的方法，當(dāng)交通區(qū)域增大時(shí)，還需配置區(qū)域控制機(jī)。其工作過程是控制管理系統(tǒng)通過對各路段各時(shí)段交通流量信息的判斷、信號(hào)周期、綠信比和相關(guān)路口信號(hào)相位差的推算，調(diào)整各路口信號(hào)配時(shí)的解決方案，進(jìn)而通過路口機(jī)執(zhí)行對路口交通信號(hào)燈的控制。但是，由于現(xiàn)有的城市交通管理系統(tǒng)是采用集中控制或集散控制的方法，其對各路口的控制管理方案的調(diào)整過程層次多、效率低、偏差大、路口局部交通與城市全局交通的協(xié)調(diào)能力不足，并且逐個(gè)路口按串行方式依次進(jìn)行調(diào)整，并不能實(shí)現(xiàn)并行處理，因此，管理效率和管理能力較低，不利于較大區(qū)域范圍內(nèi)的交通管理，不能適應(yīng)復(fù)雜的交通路況，經(jīng)常需要交警親臨多個(gè)路段人工干預(yù)城市交通信號(hào)管理系統(tǒng)的運(yùn)行，無法滿足實(shí)現(xiàn)城市綠色交通通道的要求。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種管理效率更高、管理能力更強(qiáng)的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括交通指揮中心控制管理系統(tǒng)中心局域網(wǎng)(簡稱指揮中心局域網(wǎng))、寬帶城域網(wǎng)交通控制管理系統(tǒng)專網(wǎng)(簡稱寬帶城域?qū)＞W(wǎng))、以及由智能路口機(jī)和信息采集設(shè)備等組成的交通路口控制管理系統(tǒng)現(xiàn)場局域網(wǎng)(簡稱路口局域網(wǎng))，其特征在于，所述指揮中心局域網(wǎng)、寬帶城域?qū)＞W(wǎng)、以及路口局域網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)通過城域電信主干或?qū)Ｓ霉饫|連接成一個(gè)完整的城市交通管理網(wǎng)絡(luò)；所述智能路口機(jī)本身是一個(gè)具有運(yùn)行智能化路口信號(hào)燈監(jiān)控程序能力的獨(dú)立的控制系統(tǒng)；整個(gè)城市交通管理網(wǎng)絡(luò)采用全分布式處理(每個(gè)路口自成對等獨(dú)立的控制系統(tǒng))的兩層扁平式控制方法(中心級的智能網(wǎng)絡(luò)層面和現(xiàn)場級的智能路口機(jī)層面)和執(zhí)行多重代理協(xié)議(多智能路口機(jī)和多信號(hào)協(xié)議類型)的管理模式。
實(shí)施本發(fā)明的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于采用全分布式處理的兩層扁平式控制方法和執(zhí)行多重代理協(xié)議的管理模式，從而可以全范圍動(dòng)態(tài)地調(diào)整城市交通管理方案，并可以獨(dú)立解決各個(gè)控制點(diǎn)(路口)的交通管理問題，有利于實(shí)現(xiàn)交通管理效率的最大化，大幅提高了城市交通管理能力，具有很強(qiáng)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)大幅度降低了城市交通管理系統(tǒng)的復(fù)雜度和投資成本。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明

圖1是本發(fā)明智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中智能路口機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示的智能路口機(jī)的電路原理框圖；圖4是圖1所示的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作流程圖；圖5是圖1所示的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息流程圖；圖6是圖2所示的智能路口機(jī)的工作流程圖；圖7是圖2所示的智能路口機(jī)的信息流程圖。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括指揮中心局域網(wǎng)，寬帶城域?qū)＞W(wǎng)和路口局域網(wǎng)，采用以太網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)通過城域電信主干或?qū)Ｓ霉饫|連接成一個(gè)完整的城市交通管理網(wǎng)絡(luò)。其中，智能路口機(jī)本身是一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)并具有運(yùn)行智能化路口信號(hào)燈監(jiān)控程序的能力，整個(gè)城市交通管理網(wǎng)絡(luò)采用全分布式處理的兩層控制方法和執(zhí)行多重代理協(xié)議的管理模式。
指揮中心局域網(wǎng)的關(guān)鍵是交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，在該服務(wù)器上日常運(yùn)行著城市路網(wǎng)信息庫、交通流量統(tǒng)計(jì)庫、城市交通管制系統(tǒng)、城市路口車流量實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)、城市道路事故實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)等城市交通控制管理公共系統(tǒng)，在這些公共系統(tǒng)信息的基礎(chǔ)上，服務(wù)器上還運(yùn)行特殊的城市交通信號(hào)周期和協(xié)議同步系統(tǒng)來執(zhí)行城市各路口交通信號(hào)的協(xié)調(diào)任務(wù)。
寬帶城域?qū)＞W(wǎng)的關(guān)鍵是主干路由交換機(jī)、接入交換機(jī)或集線器，這些數(shù)字通信設(shè)備通過電信電纜或光纖專纜形成一個(gè)寬帶城域數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)支持以太網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)高速互聯(lián)。
路口局域網(wǎng)的關(guān)鍵是智能路口機(jī)和路口車流量采集器，其中智能路口機(jī)通過局域網(wǎng)與路口車流量采集器交換信息，并通過寬帶城域?qū)＞W(wǎng)與交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器共享信息。在智能路口機(jī)上運(yùn)行智能路口信號(hào)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)一方面按設(shè)定協(xié)議規(guī)程和智能化動(dòng)態(tài)調(diào)整的協(xié)議運(yùn)行參數(shù)執(zhí)行路口的信號(hào)控制任務(wù)，另一方面接受來自交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的指令，選擇多重代理協(xié)議，執(zhí)行城市交通管制或者城市交通信號(hào)周期和協(xié)議同步的任務(wù)。
如圖2和圖3所示，智能路口機(jī)系統(tǒng)由智能路口信號(hào)控制器、便攜式編碼器、路口信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器和智能網(wǎng)絡(luò)接口模塊組成，每個(gè)模塊都具有獨(dú)立工作和聯(lián)機(jī)或聯(lián)網(wǎng)工作的能力，且都包含RS485抗共式干擾的總線通訊功能。下面對各組成部分分別進(jìn)行詳細(xì)的說明智能路口信號(hào)控制器其內(nèi)部電路構(gòu)成主要包括以下模塊(1)嵌入式微處理器核心模塊主要由微處理器(CPU)，存儲(chǔ)器、總線控制器、時(shí)鐘電路、輸入/輸出(I/O)接口電路等組成，其主要功能是執(zhí)行固有的可以從網(wǎng)絡(luò)下載的智能路口機(jī)本控程序，與智能網(wǎng)絡(luò)配合實(shí)現(xiàn)多種交通信號(hào)控制和管理模式；(2)總線選通控制器模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)門控電路和電子開關(guān)電路等組成，其主要功能是在智能路口機(jī)的手控和自控工作模式之間自動(dòng)切換；(3)路向選通控制器模塊
主要由標(biāo)準(zhǔn)譯碼電路、門控電路和鎖存器電路等組成，其主要功能是確定路口選擇，以對該路口有關(guān)監(jiān)控對象(即交通信號(hào)燈和交通指示牌之類的信號(hào)裝置)進(jìn)行狀態(tài)信息的輸入/輸出操作；(4)對象選通控制器模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)譯碼電路、門控電路和鎖存器電路等組成，其主要功能是確定選中路口的監(jiān)控對象，以對信號(hào)燈或裝置進(jìn)行狀態(tài)信息的輸入/輸出操作。(5)狀態(tài)選通控制器模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)譯碼電路、門控電路和鎖存器電路等組成，其主要功能是確定選中路口具體的監(jiān)控對象有關(guān)的狀態(tài)鎖存器，以對該路口狀態(tài)鎖存器進(jìn)行狀態(tài)信息的輸入/輸出操作，明確此刻該交通信號(hào)燈或交通指示牌之類的信號(hào)裝置應(yīng)有的工作狀態(tài)。(6)狀態(tài)鎖存器模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)譯碼電路、門控電路和鎖存器電路等組成，其主要功能是鎖存狀態(tài)信息和控制對鎖存器狀態(tài)信息的輸入/輸出操作；(7)門控驅(qū)動(dòng)電路及方波合成器(RS485通訊接口電路)模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)門控電路、方波合成器、RS485通訊接口電路等組成，其主要功能是根據(jù)狀態(tài)鎖存器提供的狀態(tài)信息自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)的交通信號(hào)燈或交通指示牌之類的信號(hào)裝置必需的狀態(tài)控制信號(hào)，并保障通訊信號(hào)抗干擾等要求的可靠傳送。
便攜式編碼器其內(nèi)部電路構(gòu)成主要包括以下模塊(1)基礎(chǔ)模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘電路、開關(guān)電路、輸入/輸出切換電路、RS485通訊接口電路等組成，其主要功能是實(shí)現(xiàn)與智能路口信號(hào)控制器的聯(lián)機(jī)操作。
(2)路口顯示模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光二極管(LED)及其驅(qū)動(dòng)電路等組成，其主要功能是顯示由路口選擇器輸入設(shè)置的路口編碼。
(3)路燈顯示模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)LED及其驅(qū)動(dòng)電路等組成，其主要功能是顯示由路燈選擇器輸入設(shè)置的路燈或裝置編碼。
(4)狀態(tài)顯示模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)LED及其驅(qū)動(dòng)電路等組成，其主要功能是顯示由狀態(tài)選擇器輸入設(shè)置的路燈或裝置的狀態(tài)編碼。
(5)計(jì)時(shí)顯示模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)LED及其驅(qū)動(dòng)電路等組成，其主要功能是顯示由指示選擇器和數(shù)字小鍵盤輸入設(shè)置的倒計(jì)時(shí)指示裝置的狀態(tài)編碼。
(6)堵車顯示模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)LED及其驅(qū)動(dòng)電路等組成，其主要功能是顯示由指示選擇器和數(shù)字小鍵盤輸入設(shè)置的堵車指示裝置的狀態(tài)編碼。
(7)路口選擇器模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)鍵盤電路、譯碼電路、門控電路、鎖存器電路等組成，其主要功能是設(shè)置路口編碼信息。
(8)路燈選擇器模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)鍵盤電路、譯碼電路、門控電路、鎖存器電路等組成，其主要功能是設(shè)置路燈編碼信息。
(9)狀態(tài)選擇器模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)鍵盤電路、譯碼電路、門控電路、鎖存器電路等組成，其主要功能是設(shè)置路燈狀態(tài)編碼信息。
(10)指示選擇器模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)鍵盤電路、譯碼電路、門控電路、鎖存器電路等組成，其主要功能是選通輸出和設(shè)置堵車方向狀態(tài)編碼信息。
(11)數(shù)字小鍵盤模塊主要由標(biāo)準(zhǔn)鍵盤電路、譯碼電路、門控電路、鎖存器電路等組成，其主要功能是輸入0～9數(shù)字編碼信息。
路口信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)有的路口機(jī)一般僅能管理四個(gè)方向的路況，為了適應(yīng)復(fù)雜路況的需要，在本實(shí)施例中，智能路口機(jī)配置了8個(gè)路口信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器，最多可同時(shí)監(jiān)控四面八方共8個(gè)交通路口。其接口電路構(gòu)成主要包括以下電路(1)RS485通訊接口電路主要由標(biāo)準(zhǔn)RS485總線驅(qū)動(dòng)電路、LED及其驅(qū)動(dòng)電路等組成，其主要功能是與智能路口信號(hào)控制器進(jìn)行狀態(tài)信息通訊和通訊狀態(tài)的動(dòng)態(tài)顯示。
(2)繼電器驅(qū)動(dòng)電路主要由驅(qū)動(dòng)電源接口和固態(tài)繼電器電路等組成，其主要功能是為路燈及裝置提供可控的驅(qū)動(dòng)電源。
智能網(wǎng)絡(luò)接口其內(nèi)部電路構(gòu)成主要包括以下模塊(1)通訊協(xié)議控制模塊主要由時(shí)鐘、CPU、存儲(chǔ)器、總線控制器、I/O控制器等電路組成，其主要功能是執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議。
(2)媒介訪問控制模塊主要由時(shí)鐘、CPU、存儲(chǔ)器、總線控制器、I/O控制器、媒介收發(fā)器等電路組成，其主要功能是執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸。
本發(fā)明的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能是通過智能網(wǎng)絡(luò)和智能路口機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)層面來實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)城市構(gòu)成一個(gè)所述的智能網(wǎng)絡(luò)。
智能網(wǎng)絡(luò)層面的功能如下智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)通過各種連接在網(wǎng)絡(luò)上的信息采集設(shè)備和智能路口機(jī)自動(dòng)更新城市交通網(wǎng)絡(luò)管理信息，并以此信息為依據(jù)，采用人工智能的方法實(shí)施評估整個(gè)城市交通網(wǎng)絡(luò)的車輛疏導(dǎo)能力，并利用信號(hào)周期同步和信號(hào)協(xié)議同步的手段動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)城市交通的管理效率。城市交通指揮中心還可以根據(jù)城市交通計(jì)劃安排，通過智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)實(shí)施城市交通管制任務(wù)。
如圖5所示，智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息流程如下智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)上的各種信息能在指揮中心局域網(wǎng)內(nèi)共享和傳播，這些信息的存在對實(shí)施有效的城市交通管理起著不可或缺的作用。交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過城市路網(wǎng)信息、城市交通管制計(jì)劃信息、城市路口交通流量統(tǒng)計(jì)信息、城市路口實(shí)時(shí)交通流量信息(來源于各路口交通流量實(shí)時(shí)采集器)來動(dòng)態(tài)配置路口信號(hào)控制協(xié)議，并發(fā)布城市主干道協(xié)議同步需求信息。智能路口機(jī)可同時(shí)接收來自交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、相應(yīng)路口交通流量實(shí)時(shí)采集器、相應(yīng)路口交通事故探測器的信息，以便動(dòng)態(tài)調(diào)整該路口交通信號(hào)的自適應(yīng)性控制措施。
如圖4所示，智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作流程如下(1)交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器啟動(dòng)，服務(wù)器運(yùn)行預(yù)設(shè)的系統(tǒng)初始化程序；(2)系統(tǒng)選擇進(jìn)入控制或者管制工作模式，如果選擇控制工作模式，則進(jìn)入步驟(3)，如果選擇管制工作模式，則進(jìn)入步驟(4)；(3)系統(tǒng)運(yùn)行于控制工作模式，系統(tǒng)主要進(jìn)行人工輸入信息和進(jìn)行系統(tǒng)配置，然后返同步驟(2)；(4)系統(tǒng)運(yùn)行于管制工作模式，系統(tǒng)進(jìn)入選擇網(wǎng)控或者本控工作模式的狀態(tài)，如果選擇網(wǎng)控工作模式，則進(jìn)入步驟(5)，如果選擇本控工作模式，則進(jìn)入步驟(6)；(5)系統(tǒng)運(yùn)行于網(wǎng)控工作模式，系統(tǒng)主要進(jìn)行道路交通管制方案信息命令的配置，然后返回步驟(2)；(6)系統(tǒng)運(yùn)行于本控工作模式，系統(tǒng)開始實(shí)施城市交通流量控制的全局優(yōu)化，同時(shí)派發(fā)路口交通信號(hào)控制代理協(xié)議的執(zhí)行命令，命令通過寬帶城域?qū)＞W(wǎng)下達(dá)到各路口智能路口機(jī)。
智能路口機(jī)層面的功能如下根據(jù)我國國情，智能路口機(jī)最多可同時(shí)監(jiān)控四面八方總共8個(gè)交通路口方向。
每個(gè)路口方向最多可同時(shí)監(jiān)控8個(gè)不同對象，最常用的8個(gè)對象是紅燈(R)、黃燈(Y)、左轉(zhuǎn)燈(←)、直行燈(↑)右轉(zhuǎn)燈(→)、行人燈(∝)、倒計(jì)時(shí)指示牌以及易塞車方向指示牌(簡稱堵車指示牌)；用于指示機(jī)動(dòng)車輛通行的前五種交通信號(hào)燈，均有亮(ON)、閃(FLASH)、滅(OFF)三種工作狀態(tài)，且這三種工作狀態(tài)邏輯上是“或”的關(guān)系，三者必居其一。前五種交通信號(hào)燈可各選配一個(gè)表明嚴(yán)令禁止通行的紅燈(STOP)，在交通管制和事故狀態(tài)時(shí)啟用，形成第二套交通信號(hào)系統(tǒng)；其所選配的禁行燈(STOP)也可有亮、滅兩種工作狀態(tài)。當(dāng)禁行燈處于熄滅狀態(tài)時(shí)，由交通信號(hào)燈指揮機(jī)動(dòng)車輛通行；當(dāng)禁行燈處于“亮”狀態(tài)時(shí)，交通信號(hào)燈顯示狀態(tài)無效，表明嚴(yán)禁車輛通行。出于安全性要求路口斑馬線兩端都需設(shè)行人燈，即一個(gè)路口有顯示狀態(tài)相同的兩套行人燈，每套由一個(gè)紅燈與一個(gè)綠燈所組成；紅燈應(yīng)有“亮”、“滅”兩種工作狀態(tài)，而綠燈則應(yīng)有“亮”、“閃”、“滅”三種工作狀態(tài)可供選擇；每一套行人燈的紅、綠狀態(tài)顯示并不是獨(dú)立的，紅燈“亮”時(shí)禁止行人通行，此時(shí)綠燈不應(yīng)“亮”或“閃”，換言之控制綠燈“滅”的命令及禁行命令(STOP)均應(yīng)點(diǎn)亮路口斑馬線兩端的紅燈。
綜上所述，對一個(gè)路口的前6個(gè)監(jiān)控對象共有“亮”、“閃”、“滅”、“禁行”四種不同的控制命令狀態(tài)。
智能路口機(jī)對每個(gè)路口的每一監(jiān)控對象實(shí)施控制與狀態(tài)監(jiān)測的過程如下嵌入式微處理器核心模塊運(yùn)行獨(dú)立的人工智能程序?qū)崿F(xiàn)智能化交通路口信號(hào)監(jiān)控功能，總線選通控制器模塊則由嵌入式微處理器核心模塊操縱提供所有信號(hào)監(jiān)控信息，路向選通控制器模塊根據(jù)總線選通控制器模塊的信息可以同時(shí)監(jiān)控一個(gè)路口的8個(gè)行車方向，對象選通控制器模塊與路向選通控制器模塊配合可同時(shí)監(jiān)控每個(gè)路口的8個(gè)不同信號(hào)對象，狀態(tài)選通控制器模塊與路向選通控制器模塊以及對象選通控制器模塊配合可同時(shí)監(jiān)控每個(gè)路口的每個(gè)信號(hào)對象的4個(gè)不同工作狀態(tài)，總計(jì)8×8×4＝256個(gè)不同信號(hào)狀態(tài)，并且這些狀態(tài)都同時(shí)存儲(chǔ)在狀態(tài)鎖存器模塊內(nèi)，可由門控驅(qū)動(dòng)電路及方波合成器模塊經(jīng)過信號(hào)處理后傳送到信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器電路。
智能路口機(jī)不僅可對每個(gè)路口的每一監(jiān)控對象實(shí)施控制與狀態(tài)監(jiān)測，而且在實(shí)施控制時(shí)，還有網(wǎng)控與本控兩種工作方式可供選擇。
當(dāng)處于網(wǎng)控工作方式時(shí)，每個(gè)智能路口機(jī)內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)都可以通過網(wǎng)絡(luò)由交通指揮中心遠(yuǎn)程下載設(shè)置，以便于根據(jù)不同時(shí)段路段調(diào)整信號(hào)周期長度和進(jìn)行路口間信號(hào)協(xié)議同步，以易于實(shí)現(xiàn)城市綠波帶的最大化和提高交通疏導(dǎo)效率。
當(dāng)處于本控工作方式時(shí)，每個(gè)智能路口機(jī)是一個(gè)具有聯(lián)網(wǎng)功能的獨(dú)立信號(hào)控制系統(tǒng)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)或獨(dú)特的信號(hào)交換協(xié)議，信號(hào)周期和協(xié)議定時(shí)校正值的設(shè)定由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)下傳，如果與路口車流量傳感器等輔助裝置聯(lián)網(wǎng)，那么智能路口機(jī)還能夠根據(jù)車流量和對堵車率評估，來動(dòng)態(tài)調(diào)整各方向綠燈信號(hào)在一個(gè)協(xié)議周期內(nèi)所占據(jù)的時(shí)間長度來提高路口的交通疏導(dǎo)效率。
此外，智能路口機(jī)還具有手控和自控兩種操作模式手控模式在系統(tǒng)初裝或檢修、交警現(xiàn)場指揮(如處理事故或執(zhí)行封路任務(wù))時(shí)，智能路口機(jī)可設(shè)定為手控操作模式，此時(shí)不執(zhí)行任何信號(hào)協(xié)議，只能單一設(shè)定路口的各信號(hào)燈及顯示牌狀態(tài)。
自控模式在本控運(yùn)行或聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，智能路口機(jī)處于自控操作模式，可從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中獲得參數(shù)設(shè)置、復(fù)位和同步信號(hào)指令，平時(shí)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)或預(yù)置的信號(hào)交換協(xié)議。
智能路口機(jī)能鎖存對各個(gè)路口所有監(jiān)控對象的控制命令；能用新的命令刷新前一次所發(fā)的老控制命令。控制命令按路口順序及同一路口監(jiān)控對象的排序連續(xù)設(shè)置。并可反向讀取受監(jiān)控對象狀態(tài)以便于自動(dòng)故障檢測。
智能路口機(jī)可串行輸出“倒計(jì)時(shí)指示”讀數(shù)，并在下一次輸出時(shí)遞減刷新讀數(shù)(該讀數(shù)并不是秒概念，而是內(nèi)部信號(hào)相對于最小信號(hào)周期的個(gè)數(shù)，其中最小信號(hào)周期定義為一輛車通過路口所需時(shí)間)，它和各個(gè)路口的“堵車狀態(tài)提示”命令及各交通信號(hào)燈的顯示命令，可由一公共數(shù)據(jù)輸出端口在控制系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖的配合下串行輸出。
如圖7所示，智能路口機(jī)的信息流程如下智能路口機(jī)的工作是由來自指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、路口交通事故探測器、路口交通流量實(shí)時(shí)采集器和現(xiàn)場操作人員提供的信息驅(qū)動(dòng)的。現(xiàn)場操作人員有最高的權(quán)限來干預(yù)路口交通的信號(hào)控制，通過人工編碼命令來設(shè)置或改變路口交通信號(hào)狀態(tài)。在沒有人工干預(yù)的情況下，智能路口機(jī)結(jié)合來自指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、路口交通事故探測器、路口交通流量實(shí)時(shí)采集器的信息，進(jìn)行路口堵車方向的評估，進(jìn)行路口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化，進(jìn)行路口紅綠燈信號(hào)控制，并提供路口信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)和路口堵車方向的提示信息。
如圖6所示，智能路口機(jī)的工作流程如下(1)智能路口機(jī)啟動(dòng)，智能路口機(jī)運(yùn)行預(yù)設(shè)的系統(tǒng)初始化程序；(2)智能路口機(jī)選擇進(jìn)入手控或者自控工作狀態(tài)，如果選擇手控工作模式，則進(jìn)入步驟(3)，如果選擇自控工作模式，則進(jìn)入步驟(4)；(3)智能路口機(jī)運(yùn)行于手控工作模式，智能路口機(jī)可以接收但無法執(zhí)行來自交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的任何命令，智能路口機(jī)只能執(zhí)行通過便攜式編碼器人工輸入的指令，然后返回步驟(2)；(4)智能路口機(jī)運(yùn)行于自控工作狀態(tài)，智能路口機(jī)開始判斷選擇進(jìn)入網(wǎng)控或者本控工作模式，如果選擇進(jìn)入網(wǎng)控工作模式，則進(jìn)入步驟(5)，如果選擇進(jìn)入本控工作模式，則進(jìn)入步驟(6)；(5)智能路口機(jī)運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)工作模式，智能路口機(jī)根據(jù)來自指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的控制命令工作，然后返回步驟(2)；(6)智能路口機(jī)運(yùn)行于本控工作模式，智能路口機(jī)實(shí)施路口交通流量控制的局部優(yōu)化，同時(shí)執(zhí)行有效的路口交通信號(hào)控制代理協(xié)議。
權(quán)利要求
1.一種智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括交通指揮中心控制管理系統(tǒng)中心局域網(wǎng)(指揮中心局域網(wǎng))、寬帶城域網(wǎng)交通控制管理系統(tǒng)專網(wǎng)(寬帶城域?qū)＞W(wǎng))、以及由智能路口機(jī)和信息采集設(shè)備等組成的交通路口控制管理系統(tǒng)現(xiàn)場局域網(wǎng)(路口局域網(wǎng))，其特征在于，所述指揮中心局域網(wǎng)、寬帶城域?qū)＞W(wǎng)、以及路口局域網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)通過城域電信主干或?qū)Ｓ霉饫|連接成一個(gè)完整的城市交通管理網(wǎng)絡(luò)；所述智能路口機(jī)本身是一個(gè)具有運(yùn)行智能化路口信號(hào)燈監(jiān)控程序能力的獨(dú)立的控制系統(tǒng)；整個(gè)城市交通管理網(wǎng)絡(luò)采用全分布式處理的兩層扁平式控制方法和執(zhí)行多重代理協(xié)議的管理模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述指揮中心局域網(wǎng)中包含交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，在所述交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上存在著城市交通控制管理公共系統(tǒng)信息；在這些公共系統(tǒng)信息的基礎(chǔ)上，所述交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上還運(yùn)行用以執(zhí)行城市各路口交通信號(hào)協(xié)調(diào)任務(wù)的特殊的城市交通信號(hào)周期和協(xié)議同步系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能路口機(jī)包括具有獨(dú)立工作和聯(lián)機(jī)(或聯(lián)網(wǎng))工作能力的智能路口信號(hào)控制器、便攜式編碼器、路口信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器和智能網(wǎng)絡(luò)接口模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能路口信號(hào)控制器包括執(zhí)行智能路口機(jī)本控程序從而與智能網(wǎng)絡(luò)配合實(shí)現(xiàn)多種交通信號(hào)控制和管理模式的嵌入式微處理器核心模塊，用以實(shí)現(xiàn)在智能路口機(jī)的手控和自控工作模式之間自動(dòng)切換的總線選通控制器模塊，用以確定路口選擇從而對該路口有關(guān)監(jiān)控對象進(jìn)行狀態(tài)信息的輸入/輸出操作的路向選通控制器模塊，用以確定選中路口的監(jiān)控對象從而對信號(hào)燈或裝置進(jìn)行狀態(tài)信息的輸入/輸出操作的對象選通控制器模塊，用以確定選中路口具體的監(jiān)控對象有關(guān)的狀態(tài)鎖存器從而對該路口狀態(tài)鎖存器進(jìn)行狀態(tài)信息的輸入/輸出操作的狀態(tài)選通控制器模塊，用以鎖存狀態(tài)信息和控制對鎖存器狀態(tài)信息的輸入/輸出操作的狀態(tài)鎖存器模塊，以及根據(jù)狀態(tài)鎖存器提供的狀態(tài)信息自動(dòng)生成信號(hào)裝置必需的狀態(tài)控制信號(hào)并保障通訊信號(hào)抗干擾等要求的可靠傳送的門控驅(qū)動(dòng)電路及方波合成器模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式微處理器核心模塊運(yùn)行獨(dú)立的人工智能程序?qū)崿F(xiàn)智能化交通路口信號(hào)監(jiān)控功能，所述總線選通控制器模塊則由嵌入式微處理器核心模塊操縱提供所有信號(hào)監(jiān)控信息，所述路向選通控制器模塊根據(jù)總線選通控制器模塊的信息可以同時(shí)監(jiān)控一個(gè)路口的8個(gè)行車方向，所述對象選通控制器模塊與路向選通控制器模塊配合可同時(shí)監(jiān)控每個(gè)路口的8個(gè)不同信號(hào)對象，所述狀態(tài)選通控制器模塊與路向選通控制器模塊以及對象選通控制器模塊配合可同時(shí)監(jiān)控每個(gè)路口的每個(gè)信號(hào)對象的4個(gè)不同工作狀態(tài)，總計(jì)8×8×4＝256個(gè)不同信號(hào)狀態(tài)，并且這些狀態(tài)都同時(shí)存儲(chǔ)在狀態(tài)鎖存器模塊內(nèi)，可由門控驅(qū)動(dòng)電路及方波合成器模塊經(jīng)過信號(hào)處理后傳送到信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述便攜式編碼器包括用以實(shí)現(xiàn)與智能路口信號(hào)控制器的聯(lián)機(jī)操作的基礎(chǔ)模塊，用以顯示由路口選擇器輸入設(shè)置的路口編碼的路口顯示模塊，用以顯示由路燈選擇器輸入設(shè)置的路燈或裝置編碼的路燈顯示模塊，用以顯示由狀態(tài)選擇器輸入設(shè)置的路燈或裝置的狀態(tài)編碼的狀態(tài)顯示模塊，用以顯示由指示選擇器和數(shù)字小鍵盤輸入設(shè)置的倒計(jì)時(shí)指示裝置的狀態(tài)編碼的計(jì)時(shí)顯示模塊，用以顯示由指示選擇器和數(shù)字小鍵盤輸入設(shè)置的堵車指示裝置的狀態(tài)編碼的堵車顯示模塊，用以設(shè)置路口編碼信息的路口選擇器模塊，用以設(shè)置路燈編碼信息的路燈選擇器模塊，用以設(shè)置路燈狀態(tài)編碼信息的狀態(tài)選擇器模塊，用以選通輸出和設(shè)置堵車方向狀態(tài)編碼信息的指示選擇器模塊，以及用以輸入數(shù)字編碼信息的數(shù)字小鍵盤模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能路口信號(hào)控制器、便攜式編碼器、路口信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器和智能網(wǎng)絡(luò)接口模塊都具有RS485抗共式干擾的總線通訊功能，其中路口信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)器還包括繼電器驅(qū)動(dòng)電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能網(wǎng)絡(luò)接口包括用以執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議的通訊協(xié)議控制模塊，以及用以執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸?shù)拿浇樵L問控制模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩層扁平式控制方法是通過智能網(wǎng)絡(luò)和智能路口機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)層面來實(shí)現(xiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能網(wǎng)絡(luò)層面的工作流程如下(1)交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器啟動(dòng)，服務(wù)器運(yùn)行預(yù)設(shè)的系統(tǒng)初始化程序；(2)系統(tǒng)選擇進(jìn)入控制或者管制工作模式，如果選擇控制工作模式，則進(jìn)入步驟(3)，如果選擇管制工作模式，則進(jìn)入步驟(4)；(3)系統(tǒng)運(yùn)行于控制工作模式，系統(tǒng)主要進(jìn)行人工輸入信息和進(jìn)行系統(tǒng)配置，然后返回步驟(2)；(4)系統(tǒng)運(yùn)行于管制工作模式，系統(tǒng)進(jìn)入選擇網(wǎng)控或者本控工作模式的狀態(tài)，如果選擇網(wǎng)控工作模式，則進(jìn)入步驟(5)，如果選擇本控工作模式，則進(jìn)入步驟(6)；(5)系統(tǒng)運(yùn)行于網(wǎng)控工作模式，系統(tǒng)主要進(jìn)行道路交通管制方案信息命令的配置，然后返回步驟(2)；(6)系統(tǒng)運(yùn)行于本控工作模式，系統(tǒng)開始實(shí)施城市交通流量控制的全局優(yōu)化，同時(shí)派發(fā)路口交通信號(hào)控制代理協(xié)議的執(zhí)行命令，命令通過寬帶城域?qū)＞W(wǎng)下達(dá)到各路口智能路口機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能路口機(jī)層面的工作流程如下(1)智能路口機(jī)啟動(dòng)，智能路口機(jī)運(yùn)行預(yù)設(shè)的系統(tǒng)初始化程序；(2)智能路口機(jī)選擇進(jìn)入手控或者自控工作狀態(tài)，如果選擇手控工作模式，則進(jìn)入步驟(3)，如果選擇自控工作模式，則進(jìn)入步驟(4)；(3)智能路口機(jī)運(yùn)行于手控工作模式，智能路口機(jī)可以接收但無法執(zhí)行來自交通指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的任何命令，智能路口機(jī)只能執(zhí)行通過便攜式編碼器人工輸入的指令，然后返回步驟(2)；(4)智能路口機(jī)運(yùn)行于自控工作狀態(tài)，智能路口機(jī)開始判斷選擇進(jìn)入網(wǎng)控或者本控工作模式，如果選擇進(jìn)入網(wǎng)控工作模式，則進(jìn)入步驟(5)，如果選擇進(jìn)入本控工作模式，則進(jìn)入步驟(6)；(5)智能路口機(jī)運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)工作模式，智能路口機(jī)根據(jù)來自指揮中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的控制命令工作，然后返回步驟(2)；(6)智能路口機(jī)運(yùn)行于本控工作模式，智能路口機(jī)實(shí)施路口交通流量控制的局部優(yōu)化，同時(shí)執(zhí)行有效的路口交通信號(hào)控制代理協(xié)議。
全文摘要
本發(fā)明提供一種智能化城市交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),由指揮中心局域網(wǎng)、寬帶城域?qū)＞W(wǎng)、以及路口局域網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)連接成一個(gè)完整的城市交通管理網(wǎng)絡(luò);其智能路口機(jī)本身是具有運(yùn)行智能化路口信號(hào)燈監(jiān)控程序能力的獨(dú)立控制系統(tǒng);整個(gè)城市交通管理網(wǎng)絡(luò)采用全分布式處理的兩層扁平式控制方法和執(zhí)行多重代理協(xié)議的管理模式。本發(fā)明有利于提高城市交通管理效率和管理能力,同時(shí)大幅度降低了城市交通管理系統(tǒng)的復(fù)雜度和投資成本。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1389820SQ0111948
公開日2003年1月8日 申請日期2001年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月5日
發(fā)明者鄭肖惺, 鄭天生 申請人:鄭肖惺, 鄭天生