專利名稱：基于rfid的高速公路隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用以短距離射頻無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)的身份識(shí)別裝置(RFID)作為前端傳感部件，通過RS485或CAN總線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送，并通過以太網(wǎng)構(gòu)成監(jiān)控局域網(wǎng)，以便在監(jiān)控中心監(jiān)視隧道異常事件。
背景技術(shù)：
高速公路的隧道處于一個(gè)相對(duì)狹窄并且近似封閉的空間中，運(yùn)營環(huán)境的復(fù)雜性及其交通特征的多樣性導(dǎo)致隧道內(nèi)異常事件的發(fā)生呈現(xiàn)隨機(jī)性、不確定性、形態(tài)多樣性和高危性，并容易引發(fā)二次交通異常事件，因而隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)顯得更有緊迫性。針對(duì)高速公路交通異常事件，國內(nèi)外大量研究機(jī)構(gòu)已進(jìn)行一定的探討。早在 1968年TEXAS TRANSPORTATION INSTITUTE就開始了交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)方面的研究。 六十年代開始實(shí)施的第一條高速公路交通管理系統(tǒng)FTMS (Freeway Traffic Management System)就把交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)作為一項(xiàng)重要的內(nèi)容。微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的飛速發(fā)展給交通事件自動(dòng)檢測(cè)帶來了新的發(fā)展空間。1989年歐共體提出使用計(jì)算機(jī)技術(shù)與其它相關(guān)技術(shù)結(jié)合在一起的人工智能技術(shù)，能夠?qū)泛统鞘械缆方煌ㄊ录M(jìn)行識(shí)別和分類。美國運(yùn)輸部1993年2月發(fā)表了 Intelligent Vehicle Highway System ftOjects (IVHS) ”計(jì)劃，并嘗試用新型檢測(cè)器和新技術(shù)來進(jìn)行異常事件的自動(dòng)檢測(cè)。日本則是后來居上，目前已在國內(nèi)多條高速公路上使用異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。目前被認(rèn)為最先進(jìn)的基于圖像處理的交通事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)系利用計(jì)算機(jī)視覺、圖象處理等技術(shù)進(jìn)行交通事件檢測(cè)、監(jiān)視，其他如RFID等新的異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)也相繼提出，但均未用于隧道異常事件的監(jiān)測(cè)。隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)與預(yù)警在最近幾年得到了國內(nèi)研究者的關(guān)注。巨永鋒、王彩琴等提出了基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集的交通異常自動(dòng)檢測(cè)方法。 長安大學(xué)張軍建立了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)算法，可判別是否有阻塞、是否發(fā)生異常交通。趙麗紅提出了隧道交通異常事件預(yù)警、檢測(cè)與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，旨在降低山區(qū)高速公路隧道交通異常事件發(fā)生機(jī)率和破壞性。張麗珍等提出了基于RFID技術(shù)的實(shí)時(shí)交通流信息采集技術(shù)的新方法，同時(shí)給出該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的框架結(jié)構(gòu)和需要的主要技術(shù)。但現(xiàn)有研究幾乎都是以交通參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)，很少關(guān)注基于車輛個(gè)體的信息采集與控制。隧道(交通)異常事件自動(dòng)檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵在于對(duì)隧道內(nèi)交通系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及將來交通系統(tǒng)狀態(tài)的提取，特別是基于車輛個(gè)體的實(shí)時(shí)行駛狀態(tài)信息的提取和基于其上的異常事件的自動(dòng)檢測(cè)。目前，雖然社會(huì)的需求不斷呼喚這高速公路(隧道)交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的產(chǎn)生，但目前研究仍多數(shù)停留在基礎(chǔ)技術(shù)層面，如交通信息的采集與處理，交通狀態(tài)的估計(jì)與預(yù)測(cè)等。由于缺少基于車輛個(gè)體的交通信息采集手段，交通狀態(tài)的估計(jì)與預(yù)測(cè)的精度和實(shí)時(shí)性上也滿足不了異常事件自動(dòng)檢測(cè)的識(shí)別率和準(zhǔn)確率的要求。異常事件自動(dòng)檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用不合理，往往在視頻監(jiān)控檢測(cè)上重點(diǎn)傾向于數(shù)據(jù)的檢測(cè)，對(duì)于事件檢測(cè)的功能要求不全面，隨著隧道照明環(huán)境的惡化和機(jī)動(dòng)車尾氣污染的加劇，基于視頻采集的異常事件自動(dòng)檢測(cè)率大大降低，誤報(bào)率則大大增加，使得高速公路隧道內(nèi)交通異常事件難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)而準(zhǔn)確的探測(cè)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)目前主要使用的視頻事件監(jiān)測(cè)技術(shù)存在視頻采集數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，對(duì)車輛個(gè)體的參數(shù)測(cè)量不準(zhǔn)確，基于圖像識(shí)別的技術(shù)可靠性差，并且圖像易受光線變化的影響，對(duì)于隧道異常事件的監(jiān)測(cè)總體效果差等一系列缺點(diǎn)，提供一種基于RFID的高速公路隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其采用RFID技術(shù)對(duì)隧道內(nèi)車輛進(jìn)行整體和個(gè)體參數(shù)檢測(cè)，可準(zhǔn)確判別異常事件。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種基于RFID的高速公路隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是該系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)帶有車輛信息及身份識(shí)別ID碼的RFID電子標(biāo)簽通行卡、數(shù)個(gè)具有唯一 ID標(biāo)識(shí)且?guī)в蠷S485接口或CAN總線接口的閱讀器、RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)、及具監(jiān)控計(jì)算機(jī)的監(jiān)控中心；該RFID電子標(biāo)簽通行卡裝設(shè)于車輛上，該閱讀器和RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)裝設(shè)于隧道內(nèi)，該閱讀器沿隧道均勻安裝，該閱讀器與RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)相連接，該以RS485或 CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)通過以太網(wǎng)與該監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連接。所述RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)通過帶光口以太網(wǎng)交換機(jī)與以太網(wǎng)連接。所述監(jiān)控中心還配備有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，該監(jiān)控計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過帶光口交換機(jī)與以太網(wǎng)相連接。本系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理后，易于獲得以下信息1)通過ID碼進(jìn)行車輛身份識(shí)別；2)通過閱讀器信標(biāo)功率及接受的射頻場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)可對(duì)車輛進(jìn)行比較精確的定位；3)通過車輛經(jīng)過兩個(gè)閱讀器的時(shí)間間隔估算車輛通過某段隧道的平均速度；4)根據(jù)車載RFID電子標(biāo)簽通行卡發(fā)射電磁波場(chǎng)強(qiáng)變化及變化時(shí)間的檢測(cè)可估算車輛的當(dāng)前速度；5)通過對(duì)車輛經(jīng)過兩個(gè)閱讀器順序的檢測(cè)，或在RFID電子標(biāo)簽通行卡中用數(shù)碼信息進(jìn)行方向標(biāo)識(shí)可對(duì)逆行車輛進(jìn)行檢測(cè)；6)通過對(duì)閱讀器可讀范圍內(nèi)讀到的車輛ID個(gè)數(shù)，計(jì)算車流的平均速度，從而進(jìn)行擁堵檢測(cè)；7)檢測(cè)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的車輛計(jì)數(shù)差值，可計(jì)算出車道占有率等；8)如果平均車速為零，且時(shí)間超過一定限度，說明事故發(fā)生；(一般應(yīng)該是發(fā)生碰撞或貨物散落)；9)第一輛車速為零的車輛一般就是引起擁堵的車輛；10)通過兩個(gè)閱讀器之間，或隧道入口和出口處車流隊(duì)列的比較，可獲知車輛在隧道中的超車情況；11)對(duì)危險(xiǎn)車輛、加長車輛可進(jìn)行全程跟蹤，一旦發(fā)生事件可立即報(bào)警；12)將各車輛數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，則可利用前述各種事件檢測(cè)方法對(duì)事件進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)警。[0023]綜上所述，采用RFID所檢測(cè)的狀態(tài)可檢測(cè)車流的運(yùn)行狀態(tài)，又可追蹤車輛個(gè)體的異常狀態(tài)，精確了解每輛車在隧道的中運(yùn)行情況，給隧道事件檢測(cè)帶來極大的便利，判斷事件將更為準(zhǔn)確；本系統(tǒng)具有設(shè)備簡單、數(shù)據(jù)量小、定位準(zhǔn)確、事件判斷準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型的閱讀器在隧道內(nèi)的安裝示意圖。圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參見圖1，本實(shí)用新型為一種基于RFID的高速公路隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，是采用RFID技術(shù)對(duì)隧道內(nèi)車輛進(jìn)行整體和個(gè)體參數(shù)檢測(cè)，可準(zhǔn)確判別異常事件。該系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)RFID電子標(biāo)簽通行卡、數(shù)個(gè)閱讀器1、RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)2、帶光口以太網(wǎng)交換機(jī)3及監(jiān)控中心4，其中RFID電子標(biāo)簽通行卡，裝設(shè)于車輛上，其帶有車輛信息和身份識(shí)別ID碼，為目前高速公路上所使用的各種有源通行卡，視現(xiàn)場(chǎng)情況可工作在433MHz、915MHz、2. 45GHz和 5. 8GHz頻段，調(diào)制方式可以是2-FSK、GSK或MSK。閱讀器1，沿隧道5均勻安裝，參見圖2，為能與以上RFID電子標(biāo)簽通行卡工作模式相匹配的閱讀器，帶有RS485接口或CAN總線接口，當(dāng)RFID電子標(biāo)簽通行卡被激活時(shí)，能接收到通行卡內(nèi)存儲(chǔ)的車輛信息。一般情況下，視節(jié)點(diǎn)通信距離選擇采用RS485 (1000m內(nèi)使用)或是CAN總線(超過IOOOm使用)。而閱讀器的實(shí)際安裝位置和數(shù)量可根據(jù)隧道長度、隧道形狀及跟蹤的精度變化。隧道內(nèi)所有閱讀器配置唯一的識(shí)別ID，此ID代表了閱讀器的安裝位置，系統(tǒng)中作為車輛行程的標(biāo)識(shí)。該閱讀器1與RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)2相連接。RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)2，具有相應(yīng)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，通過帶光口以太網(wǎng)交換機(jī)3與以太網(wǎng)的一端連接，能將帶以上接口的閱讀器1的通信方式轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)通信方式再連接到以太網(wǎng)系統(tǒng)，如果該以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)距離高速公路公共網(wǎng)絡(luò)比較分散，可采用多個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)就近接入公共網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控中心4，配備有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器6和監(jiān)控計(jì)算機(jī)7，以太網(wǎng)的另一端通過帶光口交換機(jī)8與監(jiān)控計(jì)算機(jī)7(本實(shí)施例中，顯示了兩臺(tái))及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器6相連接。負(fù)責(zé)對(duì)前端發(fā)回信息的處理、計(jì)算、判斷和報(bào)警。本系統(tǒng)的軟件模塊主要由RFID閱讀器軟件模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、業(yè)務(wù)處理模塊組成，如圖3所示，其中，RFID閱讀器軟件模塊負(fù)責(zé)RFID電子標(biāo)簽通行卡信息的讀取。數(shù)據(jù)采集模塊包括動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)RFID電子標(biāo)簽通行卡信息的分析與存儲(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)收到的信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中，同時(shí)派發(fā)到監(jiān)控預(yù)警子系統(tǒng)。業(yè)務(wù)處理模塊包括監(jiān)控預(yù)警子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道基本信息、車道基本信息、 隧道內(nèi)監(jiān)控設(shè)備、信息處理、隧道內(nèi)事故管理、查詢統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析曲線的自動(dòng)形成、數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)配置等功能，監(jiān)控預(yù)警子系統(tǒng)分析的信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中。[0034]本實(shí)用新型系統(tǒng)的工作原理如下當(dāng)承載RFID電子標(biāo)簽通行卡的車輛到達(dá)閱讀器的有效閱讀范圍時(shí)，電子標(biāo)簽被激活，激活的電子標(biāo)簽將通行卡中存儲(chǔ)的車輛信息(主要包含車牌、車型和發(fā)送時(shí)間)發(fā)送給閱讀器，閱讀器讀到信息后，將這些信息加上閱讀器本身ID，通過RS485或CAN總線傳送到隧道內(nèi)的RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，再將RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)通過帶光口以太網(wǎng)交換機(jī)連接到以太網(wǎng)系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)發(fā)送到監(jiān)控中心，從而在監(jiān)控中心可讀到節(jié)點(diǎn)信息，由監(jiān)控中心進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)和處理。監(jiān)控中心內(nèi)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信息，對(duì)比車輛個(gè)體ID和閱讀器ID即可知道哪輛車到達(dá)了哪個(gè)位置，通過配置閱讀器和通行卡片的發(fā)射功率及允許接受信號(hào)強(qiáng)度門限(RSSI)可實(shí)現(xiàn)車輛的精確定位，可對(duì)交通流各種參量和事件進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)相應(yīng)參量越限時(shí)進(jìn)行報(bào)警。從而經(jīng)過各種計(jì)算，對(duì)車輛個(gè)體位置進(jìn)行跟蹤，估算車輛個(gè)體的即時(shí)速度、車流平均速度和車道占有率等交通參數(shù)，并及時(shí)報(bào)告車輛異常事件，從而可準(zhǔn)確跟蹤每輛車的運(yùn)行狀況，對(duì)交通事件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。
權(quán)利要求1.一種基于RFID的高速公路隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)帶有車輛信息及身份識(shí)別ID碼的RFID電子標(biāo)簽通行卡、數(shù)個(gè)具有唯一 ID標(biāo)識(shí)且?guī)в蠷S485接口或CAN總線接口的閱讀器(1)、RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)(2)、及具監(jiān)控計(jì)算機(jī)(7)的監(jiān)控中心；該RFID電子標(biāo)簽通行卡裝設(shè)于車輛上，該閱讀器(1)和 RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)⑵裝設(shè)于隧道(5)內(nèi)，該閱讀器⑴沿隧道(5)均勻安裝，該閱讀器⑴與RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)⑵相連接，該以RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)( 通過以太網(wǎng)與該監(jiān)控計(jì)算機(jī)(7)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于RFID的高速公路隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)⑵通過帶光口以太網(wǎng)交換機(jī)(3)與以太網(wǎng)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的基于RFID的高速公路隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控中心(4)還配備有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(6)，該監(jiān)控計(jì)算機(jī)(7)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(6)通過帶光口交換機(jī)⑶與以太網(wǎng)相連接。
專利摘要一種基于RFID的高速公路隧道交通異常事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)個(gè)帶有車輛信息及身份識(shí)別ID碼的RFID電子標(biāo)簽通行卡、數(shù)個(gè)具有唯一ID標(biāo)識(shí)且?guī)в蠷S485或CAN接口的閱讀器、RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)、及具監(jiān)控計(jì)算機(jī)的監(jiān)控中心；該RFID電子標(biāo)簽通行卡裝設(shè)于車輛上，該閱讀器與該RFID電子標(biāo)簽通行卡的工作模式相匹配，并與RS485或CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)相連接后，通過以太網(wǎng)與該監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連接。如此，該系統(tǒng)以閱讀器ID作為車輛行程標(biāo)識(shí)，以車載通行卡ID作為車輛標(biāo)識(shí)，閱讀器將讀到的車載卡信息連同本身的ID一并發(fā)往監(jiān)控中心，對(duì)隧道內(nèi)車輛進(jìn)行整體和個(gè)體參數(shù)檢測(cè)，準(zhǔn)確判別異常事件。本系統(tǒng)具有設(shè)備簡單、數(shù)據(jù)量小、定位準(zhǔn)確、事件判斷準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L12/40GK202268075SQ20112035104
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者杜榮華, 楊曉光, 王偉力, 王國偉, 王英健, 謝洪波, 金忠富 申請(qǐng)人:杜榮華, 楊曉光, 王偉力, 王國偉, 王英健, 謝洪波, 金忠富