專利名稱：多智能體交通信號控制系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于電子信息系統，特別涉及智能交通管理控制系統，尤其是多智能體交通信號控制系統。
背景技術：
現有技術中，交通信號控制系統的路口控制模式有定時控制模式、模糊控制模式、綠波帶模式、夜間模式和急停模式。其中，定時控制模式是按照設定的時間來改變紅綠燈變化時間；模糊控制模式是根據隨機的車流量智能完成模糊增減交通信號控制時間；綠波帶模式是在單向車輛高峰期時，將各路口間紅綠燈起亮時間延后一定量(相位差)來保證車輛暢通；夜間模式可在夜晚車流量最為極少的狀態使用，僅使用黃燈警示開車司機，以減少電能和時間的消耗；急停模式可為緊急車輛開辟通行空間，在緊急車輛方向開啟綠燈，別的方向開啟紅燈。現有交通信號控制系統存在的技術問題在于:其一，現有交通信號控制系統五種控制模式各自獨立，各種交通子系統按自身的優化目標運作，不考慮與其它子系統的集成與協作，在五種控制模式中，除了定時控制模式外，其它四種模式都需要建立數學模型，應用最優化控制理論求取最優控制變量，以其對交通系統的整體控制來達到最優。但由于城市交通系統是一個典型的非線性、動態時變的和不確定性的復雜大系統，要對它建立精確的數學模型是非常困難的，所采用的最優算法在實際應用中是達不到最優的。出于簡化問題和方便處理的目的，在建立交通模型和優化算法時，往往采用一些簡單的確定性方式或人為設定一些理想化的假設條件，導致系統本身具有難以克服的內在缺陷，在實際應用中更達不到最優。其二，現有交通信號控制系統的信號配時方案主要是針對平緩交通流狀態，且大多數實時自適應控制系統一般僅可對交通流變化較小的情況進行限制性的適應調整，而對由事故、施工等引起的交通流突然的、大幅度變化缺乏良好的應付能力。其三，現有交通信號控制系統中的車輛檢測器采用環形線圈，需要切割路面進行鋪設，安裝不方便，且施工中需要阻斷交通流，環形線圈在使用過程中還容易損壞，一旦環形線圈損壞，就會失去實測數據，導致系統降至最低一級的定時控制。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足與缺陷，通過采用多智能體構成的分布式大系統，不需要建立數學模型，來解決對具有典型的非線性、動態時變的和不確定性的復雜城市交通系統建立精確的數學模型是非常困難的問題；將模糊控制模式、綠波帶模式、夜間模式和急停模式集成，在不同的時段采用不同的控制模式，以實現交通控制的合理化，從實際上緩解交通路口的壓力。本發明采用的技術方案含有第一信號燈、第i信號燈和第η信號燈，還含有第一無線車輛傳感器、第i無線車輛傳感器和第η無線車輛傳感器以及第一智能信號機、第i智能信號機和第η智能信號機，還含有GPRS、MAS服務平臺、智能交通信號控制服務平臺和智能交通數據庫，其中第一智能信號機分別與第一無線車輛傳感器和GPRS無線雙向連接，第一智能信號機與第一信號燈單向連接；第i智能信號機分別與第i無線車輛傳感器和GPRS無線雙向連接，第i智能信號機與第i信號燈單向連接，第η智能信號機分別與第η無線車輛傳感器和GPRS無線雙向連接，第η智能信號機與第η信號燈單向連接，所述GPRS與MAS服務器無線雙向連接，MAS服務器與智能交通信號控制服務平臺雙向連接，智能交通信號控制服務平臺和智能交通數據庫雙向連接，所述智能交通信號控制服務平臺內部設有多智能體交通控制模型。所述多智能體交通信號控制模型的結構分為四層，頂層是智能交通管理智能體，第二層是數據管理智能體和智能交通控制智能體，所述智能交通管理智能體分別與數據管理智能體和智能交通控制智能體以及所述智能交通數據庫雙向連接；所述數據管理智能體分別與第三層的數據采集智能體、數據處理智能體、數據傳輸智能體和數據備份與恢復智能體雙向連接；所述交通控制智能體與時刻確定智能體、模式選擇智能體、控制方式智能體和控制執行智能體雙向連接，所述控制方式智能體還分別與綠信比智能體、相位差智能體、周期智能體和綜合控制智能體雙向連接。與現有技術相比、本發明的有益效果是:
(1)本發明采用多級遞階的層次結構，每一級由功能和結構類似的智能體組成，智能體(Agent)可用硬件實現，也可以用軟件實現，本發明中智能信號機是硬件實行的控制執行智能體，其余的智能體均用軟件實現；本發明的系統通信采用現有的GPRS和MAS服務平臺的無線網，系統可以實現在不同的時段采用不同的控制模式，在9:00 11::00,14:30 17:30和20:30 24:00時段采用模糊控制模式；在5:30 9::00,11:30 14:30和17:30 20:30時段采用夜間控制模式；在檢測到緊急車輛時采用急停控制模式，具體時段的設置可以根據具體區域或車流量，由智能信號機重設或修改，選擇多種模式，可以實現交通控制的合理化，從實際上緩解交通路口的壓力。
(2)本發明中的無線車輛傳感器實時同智能信號機雙向無線連接，能夠檢測過往車輛，并實時無線傳送數據到智能信號機，且安裝方便，無需切割路面，只需在路面打一個直徑為10厘米深度為8厘米的孔即可安裝完畢，它依靠內部電池可持續運行5到10年而無需修理和替換。(3)本發明中的智能信號機與現有的信號機區別在于它在本系統中作為無線傳感器網絡中主要節點，與無線傳感器和上位機之間都是無線雙向通信，同時又是本系統中的控制執行智能體。(4)本發明的智能交通信號控制服務臺運行著多智能體交通信號控制模型，多智能體交通信號控制模型采用四層結構，是一個多智能體系統，是一個有組織、有序的智能體，共同工作在特定的環境中，每個智能體根據環境信息完成各自承擔的工作，也可分工協作，合作完成特定的任務。
圖1是本發明系統框圖，
圖2是本發明控制模型框圖。圖中:
11.第一無線車輛傳感器，Π.第i無線車輛傳感器，In..第η無線車輛傳感器，21.第一智能信號機，2i第i智能信號機，2n..第η智能信號機，
3.GPRS,
4.MAS服務器，
5.智能交通信號控制服務平臺，
511.智能交通管理智能體，
521.數據管理智能體，
522.智能交通控制智能體，
531.數據采集智能體，
532.數據處理智能體，
533.數據傳輸智能體，
534.數據備份與恢復智能體，
535.時刻確定智能體，
536.模式選擇智能體，
537.控制方式智能體 ，
538.控制執行智能體，
541.綠信比智能體，
542.相位差智能體，
543.周期智能體，
544.綜合控制智能體，
6.智能交通數據庫，
71.第一信號燈，71..第i信號燈，7n..第η信號燈。
具體實施例方式下面結合附圖對提供發明具體實施方式
。如圖1所示，本發明含有第I至第η個信號燈71、7i和7η.，還含有第I至第η個無線車輛檢測器ll、li和In，第I至第η個智能信號機21、2i和2n以及GPRS3、MAS服務平臺4、智能交通信號控制服務平臺5和智能交通數據庫6，其中第一智能信號機21分別與第一無線車輛傳感器11和GPRS3無線雙向連接，第一智能信號機21與第一信號燈71單向連接；第i智能信號機2i分別與第i無線車輛傳感器Ii和GPRS3無線雙向連接，第i智能信號機2i與第i信號燈7i單向連接，第η智能信號機2η分別與第η無線車輛傳感器In和GPRS3無線雙向連接，第η智能信號機2η與第η信號燈7η單向連接，所述GPRS3與MAS服務器4無線雙向連接，MAS服務器4與智能交通信號控制服務平臺5雙向連接，智能交通信號控制服務平臺5和智能交通數據庫6雙向連接，所述智能交通信號控制服務平臺5內部設有多智能體交通控制模型。使用中，第一智能信號機21、第i智能信號機2i和第η智能信號機2η將來自第一無線車輛傳感器11、第i無線車輛傳感器I1.和第η無線車輛傳感器In的實測交通數據進行優化處理，通過GPRS 3和MAS服務器4組成的無線網絡上傳給智能交通信號控制平臺5，交通信號控制平臺5中的多智能體交通控制模型將這些實測交通參數與來自智能交通數據庫6中的歷史數據一同作為流量數據，進行綜合分析與協調，得到最佳命令，再通過MAS服務器4與GPRS3的無線網絡下傳達到第一智能信號機21、第i智能信號機2i和第η智能信號機2η，第一智能信號機21、第i智能信號機2i和第η智能信號機2η按上面的命令來控制第一信號燈71、第i信號燈7i和第η信號燈7η，若某個智能信號機失去上面的通信，失去上面通信的智能信號機自己會按著模糊的自適應方式來控制信號燈。如圖2所示，所述多智能體交通信號控制模型的結構分為四層，頂層是智能交通管理智能體511，第二層是數據管理智能體521和智能交通控制智能體522，所述智能交通管理智能體511分別與數據管理智能體521和智能交通控制智能體522以及智能交通數據庫6雙向連接，其中，智能交通管理智能體511幫助建立其它智能體之間的通信連接，還負責系統管理多智能體的增加和刪除；所述數據管理智能體521分別與第三層的數據采集智能體531、數據處理智能體532、數據傳輸智能體533和數據備份與恢復智能體534雙向連接，使用中，數據采集智能體531利用傳感器對路口的車流等狀態向量信息數據采集，數據處理智能體對收集到的車輛信息數據進行計算處理，計算出各交叉路口交通控制的各種控制向量，數據傳輸智能體533向智能交通數據庫6傳輸數據，并與其它數據流交流，數據備份與恢復智能體534將智能交通數據庫6中的數據進行備份和還原；所述交通控制智能體522與時刻確定智能體535、模式選擇智能體536、控制方式智能體537和控制執行智能體538雙向連接。使用中，時刻確定智能體535獲取控制時間段；模式選擇智能體536生成路口控制模式；控制方式智能體537將控制任務分解，發送給綠信比智能體541、相位差智能體542、周期智能體543和綜合控制智能體544，同時它還負責從綜合控制智能體544那里得到最后控制結果，并輸出給相應用戶。綠信比智能體541、相位差智能體542和周期智能體543是完成任務的主體，進行綠信比、相位差和周期控制，然后將結果送給綜合控制智能體544，綜合控制智能體544獲取綠信比智能體541、相位差智能體542和周期智能體543的輸出結果，并利用綜合控制方式將結果匯總，匯總得出各交叉路口智能控制值生成交叉路口智能控制匯總表，并將最終結果發送給控制執行智能體538 (智能信號機)，控制執行智能體538 (智能信號機)對各自交叉路口智能控制結果進行執行。
權利要求
1.多智能體交通信號控制系統，含有第一信號燈(71)、第i信號燈(7i)和第η信號燈(7η.)，其特征在于，還含有第一無線車輛傳感器(11)、第i無線車輛傳感器(Ii)和第η無線車輛傳感器(In )以及第一智能信號機(21)、第i智能信號機(2i)和第η智能信號機(2η)，還含有GPRS (3)、MAS服務平臺(4)、智能交通信號控制服務平臺(5)和智能交通數據庫(6)，其中第一智能信號機(21)分別與第一無線車輛傳感器(11)和GPRS (3)無線雙向連接，第一智能信號機(21)與第一信號燈(71)單向連接；第i智能信號機(2i)分別與第i無線車輛傳感器(Ii)和GPRS (3)無線雙向連接，第i智能信號機(2i)與第i信號燈(7i)單向連接，第η智能信號機(2n)分別與第η無線車輛傳感器(In )和GPRS (3)無線雙向連接，第η智能信號機(2η)與第η信號燈(7η.)單向連接，所述GPRS (3)與MAS服務器(4)無線雙向連接，MAS服務器(4)與智能交通信號控制服務平臺(5)雙向連接，智能交通信號控制服務平臺(5 )和智能交通數據庫(6 )雙向連接，所述智能交通信號控制服務平臺(5 )內部設有多智能體交通控制模型。
2..根據權利要求1所述多智能體交通信號控制系統，所述多智能體交通信號控制模型的結構分為四層，頂層是智能交通管理智能體(511)，第二層是數據管理智能體(521)和智能交通控制智能體(522)，所述智能交通管理智能體(511)分別與數據管理智能體(521)和智能交通控制智能體(522)以及所述智能交通數據庫(6)雙向連接；所述數據管理智能體(521)分別與第三層的數據采集智能體(531)、數據處理智能體(532)、數據傳輸智能體(533)和數據備份與恢復智能體(534)雙向連接；所述交通控制智能體(522)分別與時刻確定智能體(535)、模式選擇智能體(536)、控制方式智能體(537)和控制執行智能體(538)雙向連接，所述控制方式智能體(537)還分別與綠信比智能體(541)、相位差智能體(542)、周期智能體(543)和綜合控制智能體(544)雙向連接。
全文摘要
多智能體交通信號控制系統，克服了現有技術中交通信號控制系統的路口控制模式在實際應用中達不到最優，對大幅度變化缺乏良好的應付能力的問題，特征是含有第一至第n信號燈，第一至第n無線車輛傳感器、第一至第n智能信號機，以及GPRS、MAS服務平臺、智能交通信號控制服務平臺和智能交通數據庫，智能交通信號控制服務平臺內部設有四層結構的多智能體交通控制模型，有益效果是，利用無線智能信號機作為無線傳感器節點收集交通信息，實現了交通信號控制的智能化和網絡化，在不同的時段采用不同的路口控制模式，具體時段的設置可以根據具體區域或車流量，由智能信號機重設或修改，實現了交通控制的合理化，可從實際上緩解交通路口的壓力。
文檔編號G08G1/07GK103208195SQ201310119099
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月8日 優先權日2013年4月8日
發明者徐吉萬, 張成會 申請人:沈陽廣信先鋒交通高技術有限公司