專利名稱：交通流檢測綜合實驗平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種與智能交通相關的實驗裝置，尤其是一種適用于交通信息工程專業教學的交通流檢測綜合實驗臺。
背景技術：
目前，在交通信息工程中，已出現諸多不同種類的交通流檢測器，如線圈檢測器、 視頻檢測器等。縱觀我國各高等專職院校，交通信息檢測實驗設備基本采用工程類產品。一方面這類設備只能得出最終檢測結果，無法觀測數據處理過程，學生無法對各檢測方式的原始數據及檢測原理建立直觀的印象；一方面大多設備僅采用單一的檢測方式，無法進行多種檢測方式融合的實驗，也很難比較各類檢測方式的優缺點；另外，這類設備基于實際的檢測場景，安裝工程龐大、實驗操作復雜。因此，現有的交通信息檢測實驗設備已難以滿足交通信息工程專業的實驗教學需求，亟需開發一套適用于實驗教學的交通流檢測設備。
實用新型內容為了解決上述現有技術所存在的問題，本實用新型提供交通流檢測綜合實驗平臺。本實驗新型的上述技術問題主要是通過以下的技術方案得以解決的本實用新型提供了一種交通流檢測綜合實驗平臺，包括安裝在實驗臺上的順次連接的傳感裝置、信號采集與傳輸模塊和信號處理與檢測裝置，傳感裝置用于模擬交通環境及感應交通信息，信號采集與傳輸模塊負責采集傳感器感應數據并傳輸。信號處理與檢測裝置負責傳感器感應數據的處理，實現交通信息檢測。上述的交通流檢測綜合實驗平臺中，所述的傳感裝置包括可拖拉式模擬車道、模型小車、地磁傳感器、地感線圈傳感器、氣壓管傳感器、壓電傳感器、紅外對射傳感器、雷達測速傳感器、超聲波傳感器、視頻攝像槍和傳感器接線區。其中地磁傳感器、地感線圈傳感器、氣壓管傳感器、壓電傳感器以及紅外對射傳感器都安裝在可拖拉式模擬車道上；而雷達測速傳感器、超聲波傳感器以及視頻攝像槍安裝在可拖拉式模擬車道上方。傳感器接線區用于連接各個傳感器的航空頭底座，可與各個傳感器線纜末端的航空頭相連接；所述視頻攝像槍通過視頻采集卡與信號處理與檢測裝置連接。所述視頻攝像槍采集模擬信號，通過視頻采集卡將視頻攝像槍傳送過來的模擬信號轉化為數字信號，最后數字信號經PCI總線傳送到信號處理與檢測裝置。上述的交通流檢測綜合實驗平臺中，所述的信號采集與傳輸模塊包括七塊信號采集板及一塊信號傳輸主控板。其中七塊信號采集板分別是地磁傳感器信號采集板、地感線圈傳感器信號采集板、氣壓管傳感器信號采集板、壓電傳感器信號采集板、紅外對射傳感器信號采集板、雷達測速傳感器信號采集板、超聲波傳感器信號采集板。每個信號采集板均包括順次連接的放大電路、A/D采樣電路、單片機和CAN收發器，CAN收發器與信號傳輸主控板連接。通過各工作傳感器的信號采集板采集到的模擬信號，經運放電路放大，A/D采樣電
3路將該模擬信號變成數字信號，單片機對采集到的數字信號進行數據進行校驗、出錯處理， 最后由CAN收發器傳輸到信號傳輸主控板。其中CAN是ISO國際標準化的串行通信協議。上述的交通流檢測綜合實驗平臺中，其中信號傳輸主控板包括CAN收發器、單片機和USB接口。所述信號傳輸主控板的工作原理如下CAN收發器接收數據，單片機對這些數據進行校驗、出錯處理以及數據打包，通過USB2.0高速傳輸到信號處理與檢測裝置； 信號采集與傳輸模塊又通過USB接收信號處理與檢測裝置發送過來的控制信號，進而經由 CAN總線實現對各傳感器數據上傳的選擇控制，從而實現了多個傳感器的數據融合與傳輸。上述的交通流檢測綜合實驗平臺中，所述的信號處理與檢測裝置，負責傳感器感應數據的處理，實現交通信息檢測。同時，我們的信號處理與檢測裝置允許用戶自定義算法，操作者可通過該算法，進行數據處理，實現交通信息檢測。上述的交通流檢測綜合實驗平臺中，所述的實驗臺還包含供電系統及外圍設備， 其中供電系統包括總電源控制開關、電源過流保護器、電源防雷器以及總電源指示燈。上述的交通流檢測綜合實驗平臺的實驗方法，其步驟如下步驟1，選擇需要進行實驗的傳感器，將其連接到實驗臺的傳感器接線區，打開總電源開關，此時傳感器開始工作；步驟2，控制模型小車經過可拖拉式模擬車道時，各傳感器感應模型小車經過時的環境變化，并通過各信號采集板(即七塊信號采集板)對信號進行采集及數據進行校驗、出錯處理，再通過CAN收發器傳輸給信號傳輸主控板，信號傳輸主控板對所有信號采集板所采集的數據進行數據校驗，并通過USB接口傳輸到信號處理與檢測裝置(PC機)，最高速度可到達480Mbps ；信號采集與傳輸模塊還通過USB接口接收信號處理與檢測裝置發送過來的控制信號，進而經由CAN總線實現對各信號采集板的數據上傳的選擇控制；同時視頻攝像槍采集模擬信號，通過視頻采集卡將視頻攝像槍傳送過來的模擬信號轉化為數字信號， 最后數字信號經PCI總線傳送到信號處理與檢測裝置。步驟3，經過信號處理與檢測裝置處理，可以得到車輛數、車型、車輛出現、車速、占有率等檢測信息數據以及實時波形和處理波形。上述方法的步驟3中，允許用戶自定義算法，操作者可通過接口設計自己的算法， 進行數據處理，實現交通信息檢測。由于采用了以上的方案，使本實用新型具備的有益效果在于1、本實用新型結構設計獨特，它將地磁傳感器、壓電傳感器、氣壓傳感器、地感線圈傳感器、視頻傳感器、紅外對射傳感器、超聲波傳感器以及雷達傳感器等八種常用傳感器集成在一起上，便于使用者全面對比各類傳感器的優缺點。2、本實用新型通過平臺軟件能直觀觀測各類傳感器下交通信息的檢測過程，使操作者能深入了解各類檢測器的檢測方式與原理。3、本實用新型的檢測方式配置靈活，可進行多傳感器融合的實驗探索。操作者可選擇一種傳感器進行單傳感器的交通信息檢測實驗，也可配置多種傳感器同時工作以進行多傳感器融合的交通信息檢測實驗。4、本實用新型允許用戶自定義算法，操作者可通過接口設計自己的算法，進行數據處理，實現交通信息檢測。5、本實用新型采用模塊化設計，支持各模塊的拆解、插拔，有利于培養操作者的實踐及維護能力。本實用新型的目的，特征及優點將結合實施例，參照附圖作進一步的說明。
圖1是交通流檢測綜合實驗平臺結構示意圖；圖2是信號采集與傳輸模塊的結構示意圖。其中1為可拖拉式的模擬車道；2為地磁傳感器；3為地感線圈傳感器；4為氣壓傳感器；5為壓電傳感器；6為一組對射式的紅外傳感器；7為雷達傳感器；8為超聲波傳感器；9為視頻傳感器；10為傳感器接線區；11為信號采集與傳輸模塊；12為信號處理與檢測裝置；13為供電系統。
具體實施方式
參照上圖，提供下述實施例；通過實施例將有助于理解本實用新型，但不限制本實用新型的內容。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形均應認為是本實用新型的保護范圍。本實施例交通信息檢測綜合實驗平臺，包括安裝在實驗臺上的順次連接的傳感裝置、信號采集與傳輸模塊和信號處理與檢測裝置，傳感裝置用于模擬交通環境及感應交通信息，信號采集與傳輸模塊11負責采集傳感器感應數據并傳輸。信號處理與檢測裝置12 負責傳感器感應數據的處理，實現交通信息檢測。所述的傳感裝置包括可拖拉式模擬車道、模型小車、地磁傳感器2、地感線圈傳感器3、氣壓管傳感器4、壓電傳感器5、紅外對射傳感器6、雷達測速傳感器7、超聲波傳感器 8、視頻攝像槍9和傳感器接線區10。其中地磁傳感器2、地感線圈傳感器3、氣壓管傳感器 4、壓電傳感器5以及紅外對射傳感器6都安裝在可拖拉式模擬車道上；而雷達測速傳感器 7、超聲波傳感器8以及視頻攝像槍9安裝在可拖拉式模擬車道上方。各種傳感器都具有可插可拔可移動的特點，從而可以方便操作者自由選擇傳感器。傳感器接線區10用于連接各個傳感器的航空頭底座，可與各個傳感器線纜末端的航空頭相連接；所述視頻攝像槍9采集模擬信號，通過視頻采集卡將視頻攝像槍傳送過來的模擬信號轉化為數字信號，最后數字信號經PCI總線傳送到信號處理與檢測裝置12。所述的信號采集與傳輸模塊11如圖2所示，包括七塊信號采集板，及一塊信號傳輸主控板。其中七塊信號采集板分別是地磁傳感器信號采集板101、地感線圈傳感器信號采集板102、氣壓管傳感器信號采集板103、壓電傳感器信號采集板104、紅外對射傳感器信號采集板105、雷達測速傳感器信號采集板106、超聲波傳感器信號采集板107。其中，該信號采集與傳輸模塊11工作原理如下通過各工作傳感器的信號采集板(七塊)采集到的模擬信號，經運放電路放大，A/D采樣電路將該模擬信號變成數字信號，單片機對采集到的數字信號進行校驗、出錯處理(每幀數據包括幀頭、幀格式、數據域、幀結束符及校驗碼，采用異或校驗方式，當效驗碼或幀頭或幀結束符出錯時，則判斷此幀為錯誤幀，舍去該幀數據)， 最后由CAN收發器傳輸到信號傳輸主控板(各信號采集板采集到的數據，均傳輸到信號傳輸主控板中)。另外，圖2中信號傳輸主控板主要包括CAN收發器、單片機和USB接口。其中CAN是ISO國際標準化的串行通信協議。該信號傳輸主控板的工作原理如下CAN收發器接收數據，單片機對這些數據進行校驗、出錯處理以及數據打包，通過USB2. 0高速傳輸到信號處理與檢測裝置12 ；信號采集與傳輸模塊11又通過USB接收信號處理與檢測裝置 12發送過來的控制信號，進而經由CAN總線實現對各傳感器數據上傳的選擇控制，從而實現了多個傳感器的數據融合與傳輸。另外，七塊信號采集板還具有可插可拔的特點，支持操作者拆解、插拔，有利于培養操作者的實踐及維護能力。所述的信號處理與檢測裝置12，負責傳感器感應數據的處理，實現交通信息檢測。所述的實驗臺包含供電系統13及外圍設備。其中供電系統13包括總電源控制開關、電源過流保護器、電源防雷器以及總電源指示燈。本實用新型提供了一種交通流檢測綜合實驗平臺的實驗方法，其步驟如下步驟1，選擇需要進行實驗的傳感器，將其連接到實驗臺的傳感器接線區10，打開總電源開關，此時傳感器開始工作；步驟2，控制模型小車經過可拖拉式模擬車道1時，各傳感器感應模型小車經過時的環境變化，并通過各信號采集板(即七塊信號采集板)對信號進行采集及數據進行校驗、 出錯處理(每幀數據包括幀頭、幀格式、數據域、幀結束符及校驗碼，采用異或校驗方式，當效驗碼或幀頭或幀結束符出錯時，則判斷此幀為錯誤幀，舍去該幀數據)，再通過CAN收發器傳輸給信號傳輸主控板，信號傳輸主控板對所有信號采集板所采集的數據進行數據校驗，并通過USB接口傳輸到信號處理與檢測裝置12 (PC機)，最高速度可到達480Mbps ；信號采集與傳輸模塊11還通過USB接口接收信號處理與檢測裝置12發送過來的控制信號， 進而經由CAN總線實現對各信號采集板的數據上傳的選擇控制；同時視頻攝像槍9采集模擬信號，通過視頻采集卡將視頻攝像槍傳送過來的模擬信號轉化為數字信號，最后數字信號經PCI總線傳送到信號處理與檢測裝置12。步驟3，經過信號處理與檢測裝置12處理，可以得到車輛數、車型、車輛出現、車速、占有率等檢測信息數據以及實時波形和處理波形。上述方法的步驟3中，允許用戶自定義算法，操作者可通過接口設計自己的算法， 進行數據處理，實現交通信息檢測。進行實驗時，學生可在老師的指導下，根據實驗需要，自行制作各傳感器的接線插頭以更好的讓學生了解每個傳感器的信號線連接和傳輸方式。也可自由組合傳感器和相應的控制模塊進行實驗，能直觀的顯示各傳感器檢測到的各種數據如原始數據、波形的變化情況以及車速、車型等交通流信息，而且系統軟件操作簡單，另外學生可以自定義算法，更適用于教學。
權利要求1.一種交通流檢測綜合實驗平臺，其特征在于包括安裝在實驗臺上的順次連接的傳感裝置、信號采集與傳輸模塊和信號處理與檢測裝置。
2.根據權利要求1所述的一種交通流檢測綜合實驗平臺，其特征在于所述的傳感裝置包括可拖拉式模擬車道、模型小車、地磁傳感器、地感線圈傳感器、氣壓管傳感器、壓電傳感器、紅外對射傳感器、雷達測速傳感器、超聲波傳感器、視頻攝像槍和傳感器接線區，其中地磁傳感器、地感線圈傳感器、氣壓管傳感器、壓電傳感器以及紅外對射傳感器都安裝在可拖拉式模擬車道上；而雷達測速傳感器、超聲波傳感器以及視頻攝像槍安裝在可拖拉式模擬車道上方，傳感器接線區用于連接各個傳感器的航空頭底座，航空頭底座與各個傳感器線纜末端的航空頭相連接；所述視頻攝像槍通過視頻采集卡與信號處理與檢測裝置連接。
3.根據權利要求1所述的一種交通流檢測綜合實驗平臺，其特征在于所述的信號采集與傳輸模塊包括七塊信號采集板及一塊信號傳輸主控板，其中七塊信號采集板分別是地磁傳感器信號采集板、地感線圈傳感器信號采集板、氣壓管傳感器信號采集板、壓電傳感器信號采集板、紅外對射傳感器信號采集板、雷達測速傳感器信號采集板、超聲波傳感器信號采集板，每個信號采集板均包括順次連接的放大電路、A/D采樣電路、單片機和CAN收發器， CAN收發器與信號傳輸主控板連接。
4.根據權利要求3所述的一種交通流檢測綜合實驗平臺，其特征在于信號傳輸主控板包括CAN收發器、單片機和USB接口，USB接口與信號處理與檢測裝置連接。
5.根據權利要求1 4任一項所述的一種交通流檢測綜合實驗平臺，其特征在于所述信號處理與檢測裝置為PC機。
專利摘要本實用新型公開一種交通流檢測綜合實驗平臺，實驗平臺包括順次連接的傳感裝置、信號采集與傳輸模塊和信號處理與檢測裝置；實驗時，控制模型小車經過可拖拉式模擬車道，傳感裝置感應交通信息，信號采集與傳輸模塊負責采集傳感器感應數據并傳輸，信號處理與檢測裝置負責傳感器感應數據的處理，實現交通信息檢測。信號采集與傳輸模塊還接收信號處理與檢測裝置發送過來的控制信號，實現對各信號采集板的數據上傳的選擇控制。本實用新型集成了多種傳感器，便于比較各種傳感器優缺點；可進行多傳感器融合的實驗探索；能直觀觀測各類傳感器下交通信息的檢測過程；采用模塊化設計，支持各模塊的拆解、插拔，可培養操作者的實踐及維護能力。
文檔編號G09B25/02GK202189502SQ20112024020
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月8日 優先權日2011年7月8日
發明者任保利, 盧凱, 孔祥喜, 徐建閩, 朱強, 林培群, 沈文超, 王琳偉, 譚政, 趙娟, 饒建煒 申請人:華南理工大學, 廣州運星科技有限公司