智能交通诱导服务系统

智能交通诱导服务系统（精选十篇）

智能交通诱导服务系统 篇1

1 城市VMS交通诱导系统

随着我国城市化进程深入发展,城市交通问题已成为很多大城市共同面临的严峻挑战。以往注重提升交通系统供给能力的发展模式越来越受到城市有限时空资源的限制,因此很多城市都将基于智能交通技术与交通需求管理的可持续发展战略作为缓解城市交通拥堵、提高交通服务水平与降低交通能耗和排放的主要方向。

智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。而交通诱导是智能交通系统中先进的交通信息服务系统(Advanced Traveler Information System,ITS)的重要组成部分,通过诱导驾驶员的路径选择行为来改变路网的运行状态,以实现交通流在路网中的合理分配。

作为城市交通诱导的方式之一,可变信息交通标志(Variable Message Signs,VMS)的功能是通过文本、图像、数字等合成信号提供道路几何、路面路况、路段交通和社会公众服务信息等各种信息,以利于驾驶员调整其驾驶行为,达到缓解交通堵塞、减少交通事故、提高高速公路路网通行能力的目的。美国、日本、德国、荷兰等国已广泛使用VMS对驾驶员的路径选择进行诱导,提高道路交通网络均衡水平。北京、上海、广州、杭州等城市也正在使用VMS系统进行交通路径诱导。图1为北京市VMS交通诱导系统。

然而,由于道路交通事件发生后,城市的交通状态演化呈现异常复杂的过程,诱导信息和交通需求之间相互作用、相互影响,难以运用数理解析方法进行描述。随着智能交通系统基础设施的不断完善,进一步深化交通系统的诱导与管理面临以下3方面挑战。

1)缺乏科学理论方法以往交通诱导策略的制定与实施大都基于交通管理人员的主观认识和工作经验,缺乏科学的理论方法与先进的分析技术的支持,尚不能从系统科学角度制定考虑道路交通流时空演变复杂性的诱导策略。

2)缺乏历史诱导经验与实时动态融合系统这种基于个人经验的发布策略不能充分反映道路交通流时空特征实时演化对发布策略的反馈影响,难以满足诱导策略动态制定与修正的需求,缺乏将历史诱导经验与实时动态交通特性有效融合的方法与系统。

3)实际应用效果受限当前普遍被采用的基于仿真和动态交通分配的诱导策略生成方法与系统,因海量实时数据处理以及模拟现实环境时存在较多假设前提条件,在实践中对实时性需求缺乏考虑,导致发布的交通诱导策略在实际应用中的效果受到局限。

综上所述,有必要开发一种理论上科学合理、实践中响应迅速的城市道路交通诱导策略自动生成方法与系统。

2城市VMS交通诱导研究概述

VMS效果评价的研究主要以驾驶员驾驶行为的改变或路网中道路交通量分布的变化为标准,多采用抽样调查与仿真分析的方法。国内外学者主要通过抽样调查与仿真分析对VMS的实际作用及其诱导效果进行研究。

Peeta和Ramos[1]通过SP调查分析了影响驾驶员路径改变行为的因素,主要包括驾驶员社会特性、出行特征和VMS属性等,并对提出的分析模型进行参数标定,定量研究了驾驶员在VMS信息条件下路径选择行为的变化。Chatterjee等[2]通过在伦敦发放调查问卷发现事件位置及VMS信息内容是驾驶员路径选择的最主要因素,绝大多数被调查者认为VMS能够提供有效帮助。

在国内,王晓原等[3]人采用VISSIM软件仿真VMS诱导状态下交通流转移状况,研究在城市路网交通拥堵发生时VMS的诱导效果,结果表明VMS帮助转移了部分有可能进入拥堵区域的交通流。Shang[4]将元胞传输模型和基于Logit路径选择规则相结合,提出了一种实时出行时间预测模型,建立仿真模型并将预测出行时间发布在VMS上,提高了路网的交通效率。

Xu等[5]用上海的交通数据建立了车辆转移行为Probit模型,结果表明驾驶员对出行时间信息比交通拥堵信息更加敏感,如果信息提供可绕行路径,诱导效果更显著。邵春福等[6]针对北京市道路交通VMS,利用SP调查对诱导条件下路径选择行为的多元Logit模型进行参数估计,定量评价了VMS对驾驶员行为的影响以及在此影响下道路交通拥堵缓解效果。Chen等[7]根据SP调查结果建立了VISSIM仿真模型,比较驾驶员在有无VMS情况下的行为,结果表明拥堵越严重的路段诱导效果越好。

3城市交通数据与诱导策略生成

随着智能交通系统的逐步应用,很多大城市已进行了大量诱导实践,积累了丰富的历史诱导信息发布数据,同时也具备实时采集路网交通流数据的能力。城市交通诱导历史数据和实时交通流数据,可为诱导策略的制定提供坚实的数据基础。

历史诱导信息虽大多基于经验和感性认识,但在实践中随着交通管理人员对现实情况的把握不断得到完善,因此能在一定程度上反映交通诱导应遵循的基本规律。以历史诱导信息发布数据为基础,运用统计学方法分析发布数据中潜藏的规律,可为诱导策略的自动生成提供一个新的思路。

道路上的实时交通流数据是道路交通状况的真实反映,是在道路网络物理结构特征、交通需求时空分布与演化特性、道路交通分配模式、交通管理控制及偶然性事件等因素综合影响下的结果。因此,在诱导策略生成方法中结合本研究所提出交通状态空间不均衡性分析方法对交通事件发生时的实时交通流数据进行分析,既可避免对交通系统各影响因素之间复杂作用机理的描述,同时也可在诱导策略中反映实时动态交通特征的影响,提高所生成诱导策略的合理性和有效性。

因此,本研究以历史人工诱导信息和实时交通流数据作为输入数据,运用统计学方法分析历史诱导规律,提出一种诱导策略自动生成方法和系统框架,为城市交通管理部门快速发布诱导信息提供建议和策略方案。

4 融合历史经验与实时交通流的诱导策略生成方法

本研究为了解决目前交通诱导信息发布实践中大多基于交通管理人员经验,缺乏科学有效的理论方法与决策技术支撑的问题,以历史人工诱导信息和实时交通流数据为基础,提出一种诱导策略自动生成方法,具体流程如图2所示,步骤如下。

1)定义需要输入的交通事件信息包括交通事件类型、发生地点及发生时间等内容;然后接收用户输入或由其它系统传入的交通事件信息,并据此生成诱导策略的发布内容。

2)数据库查询根据输入的交通事件类型、发生地点、发生时间等事件特征信息,从历史诱导信息发布数据库中查询与输入相似历史事件所对应的历史诱导信息。统计所有发布过相似历史诱导信息的VMS屏,作为生成诱导策略的VMS屏备选集,称待选VMS屏集合,并计算在历史上发生相似事件时基于交通管理人员经验的各VMS屏的发布频率及每条信息所发布VMS屏数目分布状况。同时,统计所有历史诱导信息的发布时长分布状况,根据本研究提出的发布时长范围生成算法计算出拟发布诱导策略的起止时间。

3)根据步骤2获得待选VMS集合从实时交通流数据库中搜索待选VMS集合中各VMS所在路段交通事件发生时的交通流数据(为排除偶然状况的影响和数据错误,可前推一定时间取平均值,如在8:00发生交通事件,不仅可取当前的交通流数据,也可取前10min、前20min内每条路段的交通流数据均值作为参考)。对实时交通流数据进行处理,从而确定每块VMS屏在实时交通流状况下发布诱导信息的适宜程度,称为实时诱导可行性。

4)发布诱导策略的VMS集合在分析每块VMS历史发布频率、实时诱导可行性的基础上,综合考虑历史诱导规律和实时交通流状况对发布策略的影响,确定在每块VMS上发布诱导策略的推荐程度,称为诱导建议度,从而确定诱导策略发布的空间范围。

5 融合历史经验与实时交通流的诱导策略生成系统

依据本文提出的方法流程,设计一种城市道路交通诱导策略自动生成系统,系统基本体系框架如图3所示,主要包括如下模块。

1)交通事件信息及系统参数输入模块该模块定义了每类交通事件信息的输入接口,包括输入信息内容、输入信息格式等,并将接收到的交通事件信息传递给其他模块。交通事件信息的输入方式包括手动与自动两种。既可由用户在用户界面直接输入,同时该模块也提供了其他系统(例如道路交通状态监控系统)传入交通事件信息的接口。同时可根据用户输入的交通事件信息自动生成诱导策略内容,并提供用户自定义编辑和修改诱导策略发布内容的功能。该模块还给用户提供输入各种系统参数的接口,方便用户有效控制和调整诱导策略生成系统的运行。

2)历史诱导信息查询与分析模块该模块根据交通事件信息及系统参数输入模块传递的信息,首先查询出历史上发生相似交通事件时的历史诱导信息发布数据,然后计算历史诱导信息发布数据中待选VMS集合及其中各VMS的信息发布频率、每条诱导信息发布的VMS数目以及诱导信息发布时长的分布状况,以此作为诱导策略生成的基本依据。

3)基于实时交通流数据的交通状态分析模块该模块根据历史诱导信息发布数据查询与分析模块中所获得的待选VMS集合,从实时交通流数据库中搜索其所在道路及周边道路在交通事件发生时的交通流数据,以分析实时诱导可行性。

4)交通事件信息发布待选范围自定义编辑模块交通事件发生时根据以往发生相似交通事件的历史诱导信息来确定待选VMS集合,可能会因为历史诱导信息过少或欠缺而出现问题。该模块在缺乏历史诱导信息发布数据,或难以从历史诱导信息发布数据中获取有效的待选VMS集合时,根据用户输入的事件发生位置、路网拓扑关系自动产生待选VMS集合,同时提供可视化自定义编辑功能。

5)最终诱导策略生成和展示模块根据历史诱导信息发布数据查询与分析模块及基于实时交通流数据的交通状态分析模块获得的结果,确定最终诱导策略的发布起止时间和发布的VMS集合,结合由交通事件信息及系统参数输入模块获取的诱导策略的发布内容,将整个诱导策略进行展示,包括绘制统计图、专题地图等。

本研究所提出城市道路交通诱导策略自动生成系统的5个模块是一个有机整体,各模块之间相互联系、相互支撑,按一定顺序运行。其中,交通事件信息及系统参数输入模块接收用户输入的交通事件信息和系统参数,并与历史诱导信息查询与分析模块连接;历史诱导信息查询与分析模块根据交通事件信息及系统参数输入模块输入的交通事件信息,筛选出与交通事件对应的历史诱导信息发布数据,并据此计算待选VMS集合、诱导信息发布的VMS数目以及发布时长的分布状况。基于实时交通流数据的交通状态分析模块在历史诱导信息查询与分析模块所获取的待选VMS集合基础上,查询VMS所在路段及周边路段的实时交通流数据,计算出每块VMS的实时诱导可行性。

在缺乏相似历史诱导信息发布数据或历史诱导信息发布数据不足以产生合理的待选VMS集合时,系统将调用交通事件信息发布待选范围自定义编辑模块,根据发生交通事件的地点和路网拓扑关系,由系统自动产生或用户编辑待选VMS集合,再经基于实时交通流数据的交通状态分析模块计算每块VMS的实时诱导可行性。最终诱导策略生成和展示模块接收上述各模块的计算结果,综合确定并展示最终的发布策略,包括发布内容、建议发布起止时间及发布的VMS集合。其中,历史诱导信息查询与分析模块、基于实时交通流数据的交通状态分析模块是系统的核心模块。

6 结语

历史诱导数据和实时交通流数据可以为交通诱导提供重要的数据支撑,在诱导策略生成过程中充分考虑历史诱导经验和实时交通流数据,对于保证诱导策略合理性和实施效果具有重要意义。本研究以历史诱导信息和实时交通流数据作为输入数据,提出一种诱导策略自动生成方法和系统框架,为城市交通管理部门快速发布诱导信息提供建议和策略方案,进而缓解城市交通拥堵、提高交通服务水平与降低交通能耗与排放。

参考文献

[1]Peeta S,Rarnos J L.Driver response to variable message signs-based traffic information[J].IEEE Proceedings,Intelligent transport systems,2006,153(1):2-10.

[2]Chatterjee K,Hounsell N B,Firmin N B,et al.Driver response to variable message sign information in london[J].Transportation research part C:emerging technologies,2002,10(2):149-169.

[3]王晓原,苏跃江,于良辉.VMS在城市交通中的诱导效果[J].山东理工大学学报(自然科学版),2011.25(2):56-60.

[4]Shang H Y,Huang H J,Gao Z Y.Impacts of variable message signs on traffic congestion[J].Science in China series E:Technological sciences,2009,52(2):477-483.

[5]Xu T D,Sun L J,Peng Z R,et al.Modelling drivers'en-route diversion behaviour under variable message sign messages using real detected ttraffic data[J].IET intelligent transport systems,2011,5(4):294-301.

[6]邵春福,董春娇,郑长青,等.可变情报板诱导效果评价模型[J].控制理论与应用,2010,27(12):1681-1685.

智能交通诱导服务系统 篇2

深圳市标准技术研究院杨乐超

1.引言

二十一世纪被称为“城市的世纪”，原因在于城市人口不断增加，而且预计这一趋势还将继续。随着人口的增长，各个地区的汽车保有量以及对交通旅行的需求也在提高。在发达国家中，城市日益成为国民经济的推动力，随着城市经济在全球经济中的重要性日益提高，城市通常会努力吸引商业和就业机会，高效的交通日益成为吸引潜在投资人和雇员的重要因素。城市的增长为城市领导者带来了巨大的挑战和机遇。许多城市部署了智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS），作为其交通战略的组成部分。所谓智能交通系统是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务，利用高科技使传统的交通模式变得更加智能化，更加安全、节能、高效率。高效的交通是城市经济竞争力的核心，严重的拥堵会产生巨大的经济损失，据估计这些损失占各国GDP的1%到3%。同样重要的是，交通是一个城市中的所有居民共有的体验，并直接影响居民的幸福感。

城市交通诱导系统（Urban Traffic Flow Guidance System, UTFGS）又称城市交通流诱导系统，是以动态交通分配理论为基础，实时分析复杂多变的路网交通状态，综合运用卫星定位和GIS等技术，通过车载信息装臵、可变信息板等动态地向出行者提供实时交通信息和最优路径引导指令，达到均衡路网交通流的目的。

交通诱导系统向车辆驾驶员提供道路网上的交通阻滞、交通事故、运行时间等情报，帮助他们了解整个道路网络的交通拥挤状态，引导他们避开拥挤路段或交叉口，促使整个路网负荷均匀化，以减轻整个交通网络的负担，达到提高利用率的目的。

标准是为了在一定范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的一种规范性文件，标准化的主要作用是促进最佳共同效益。我国智能交通处于发展阶段，各系统还处于规划或建设中，尽早在智能交通工作中引入标准化思想，有利于促进系统建设的规范化和标准化，保证各系统之间的互联互通，避免出现系统间无法通信，导致的信息孤岛现象。同时还可以加快智能交通事业发展，提高智能交通管理效率。

近几年随着国内汽车保有量的不断提升，城市交通压力日益增大，在大城市，尤其是繁华的市中心或商业区、商务区，驾驶员往往会因找不到停车场或停车位而抱怨，以至于长时间地在密集车流中绕行，这又增加了道路负担，城市交通诱导系统的市场需求日益迫切。城市交通

诱导系统作为智能交通系统的重要组成部分，开展相关智能化建设及标准研究，有助于指导城市交通诱导系统建设，提高城市道路网利用率，减少因道路拥堵带来的经济损失，增强城市竞争力。

2.国内外发展现状

由于汽车制造业的飞速发展，汽车保有量不断增长，由此引起的交通拥挤现象日益严重，给社会经济的发展造成了巨大的影响。由于城市内土地资源有限，以美国和日本为代表的西方发达国家自1980年代以来,提高城市道路交通承载能力的方式就从依靠扩大路网规模转变为运用信息技术改造现有道路运输体系及管理方式,从而提高路网通行能力和通行效率。其中又以日本的智能交通建设最为完善。

2.1 美国城市交通诱导系统发展现状

美国城市交通诱导系统始于1960年代末期，当时命名为电子路径导向系统(Electronic Route Guidance System，ERGS)，1980年代中期加利福尼亚州交通部门研究的PATHFINDER系统获得成功, 此后在美国政府和国会的参与下成立了ITS领导和协调机构;1990年美国运输部成立智能化车辆道路系统(Intelligent Vehicle-Highway System，IVHS)组织;1994年IVHS更名为ITS;1995年3月运输部正式出版了《国家ITS项目规划》, 明确规定了ITS的7大领域和29个用户服务功能, 并确定了到2005年的年度开发计划, 其实施战略是通过实现面向21世纪的“公路交通智能化”, 从根本上解决和减轻事故、混杂、非效率、能源浪费等交通中的各种问题。

2.2 日本城市交通诱导系统发展现状

日本国土面积不大，有80%的人口住在城市，人口密度很高，日本在20世纪70年代成功地组织了“动态路径诱导系统”的实验。日本在美国ITS体系框架基础上, 结合本国国情制定出包含先进的导航系统、辅助安全驾驶、不停车收费、交通管理最优法等9个研究内容的日本智能交通研究体系框架结构。

动态路径诱导系统（Dynamic Route Guidance System，DRGS）作为日本智能交通系统中一个重要的子系统。最早于1996年在东京和神奈川县开始实验性建设，就优化线路提供的方式而言，DRGS可分为两类，即现场确定的线路引导LDRG（Locally-Determined Route Guidance，LDRG）和控制中心确定的线路引导CDRG（Centrally-Determined Route Guidance，CDRG）。LDRG只使用车载数据来进行交通线路优化选取，因此，如果只使用此项技术就有可能使许多车辆都选择同一条道路，造成新的交通阻塞。相反，当车载终端广泛使用时，CDRG就能根据

交通流实时状态，合理分配交通流，对未来的交通条件进行预测。为避免LDRG和CDRG各自的弊端，DRGS的发展方向是建立由控制中心分配交通流的系统，即多重式DRGS。多重式DRGS综合了LDRG和CDRG的长处。根据道路的不同情况，选用合适的诱导方式，对于主要道路的引导由CDRG功能实现；而对于局部微循环或本地街道则使用LDRG。

2.3 我国城市交通诱导系统发展现状

目前我国城市交通诱导系统应用较为广泛的一项技术是停车诱导系统(Parking Guidance System，PGS)，首先在北京王府井区域建立，继北京之后，上海第二个建立停车诱导系统。所谓停车诱导系统是通过控制技术、计算机网络技术和通讯技术等手段实现停车信息的采集和处理，利用可变情报板以及其他各种发布手段向驾驶员提供停车场名称、位臵、使用状况、行驶路径等信息的系统。广义上来讲停车诱导信息系统就是我们常说的城市停车诱导系统，狭义上是指停车场内部的车位诱导系统，主要是实现对进出停车场的停泊车辆进行有效引导和管理的系统。

目前国内的车位引导系统按照数据采集方式主要分为单点车位数据探测和出入口计数两种方式，其中单点车位数据探测一般是采用超声波测距的工作原理实时采集停车场的车位数据，是目前国内应用范围最广的一种车位引导技术。出入口计数包括多种方式，如地磁技术、地感线圈、视频计数等。其共同点是将计数装臵安装在停车场的出入口处，通过判定车辆的进出情况来获得停车场的空车位数信息。利用出入口计数进行车位数据采集，车位数据容易产生误差，因此这类技术已经普遍被新投入车位引导系统的车场淘汰。我国城市交通诱导系统建设存在的问题

目前我国城市交通诱导系统的发展还处于起步阶段，各项技术不够完善，随着汽车保有量的进一步加大，许多问题逐渐暴露出来，具体来看，主要有以下几个问题：

第一、数据采集和信息发布系统功能不够完善

城市交通诱导系统需要准确、完整、及时的数据作为支撑，目前我国各类交通数据实时采集数据技术还不够先进，采集终端也较少，无法满足城市交通诱导系统分析、处理的需要。同时，我国道路上安装的各类可变情报板数量远远不足以满足人们对道路交通信息获取的需要。

第二、系统间协调性不够

城市交通诱导系统由多个子系统组成，包括停车诱导系统，行车诱导系统等，要发挥城市交通诱导系统的最大效能，需要各系统之间紧密配合，数据能够实时共享，数据格式保持一致。但目前我国各系统的建设方不尽一致，企业，政府各部门均开展了相关建设工作，由此造成各系统之间通信较为困难，数据无法互相共享，例如，行车诱导系统和停车诱导系统的对接，不

同区域间行车诱导系统的对接等。

第三、配套标准制修订严重滞后

城市交通诱导系统是在不扩大现有道路网基础上，提高道路网通行能力，减轻拥堵压力的重要手段之一，同时也是整个智能交通系统中一个重要的子系统。目前我国城市交通诱导系统正处于起步阶段，标准化工作显得尤为重要。目前市场上与城市交通诱导系统相关的设备、信息平台供应商越来越多，但互相之间不能良好的互联互通，亟需制定一系列标准来规范设备和信息平台的建设，避免设备采购后及信息平台建成后，不同供应商之间的产品不能互联的现象。

第四、政府投入有限

智能交通系统对于道路交通拥堵状况的改善、提高城市竞争力等具有重要作用，而且智能交通系统建设应归属于城市基础建设之中，需要政府的资金投入和政策支持，以美国和日本为例，美国联邦政府从1990年到1997年用于智能交通系统方面研究开发的年度预算总计为12.935亿美元。日本政府1998年用于智能交通系统研究开发的预算就为161亿日元，用于智能交通实用化和基础设施建设的预算为1285亿日元。与我国巨大的人口数量和国土面积相比，我国在智能交通系统研究、建设方面的资金及政策支持明显不足。

4.关键技术标准分析

通过研究城市交通诱导系统各子系统，科学规划城市交通诱导系统建设，统筹制定城市交通诱导系统智能化建设若干关键技术标准，是规范和推进城市交通诱导系统智能化建设，保证各系统间的互联互通，实现城市交通诱导系统标准化建设的正确途径。

对城市交通诱导系统进行仔细梳理和研究后发现，城市交通诱导主要通过车辆数据采集、数据传输、数据处理、信息发布等几个步骤实现，与之相对应，在城市交通诱导系统标准制修订工作中，应先着力编制以下标准：

①《可变情报板技术规范》：本标准涵盖可变情报板的类型、设臵规范、颜色和外观要求、性能要求、功能要求、环境适应性等内容。所制定标准将规范可变情报板的设计和制造，引导可变情报板的协调统一、兼容互通，促使可变情报板生产企业公平竞争、积极创新，降低采购、维护成本，加快诱导系统建设步伐。

②《平台规范》：本标准涵盖交通诱导信息服务平台的性能要求、功能要求等内容。有利于促进建立符合我国道路交通现状的交通诱导信息服务平台，加快交通诱导系统智能化、标准化建设步伐，从而提高道路网运行效率，减缓道路拥堵情况，方便市民出行。

③《通信协议》：本标准规定可变情报板与交通诱导信息服务平台之间通讯的数据交换内容、接口协议等。所制定标准将统一可变情报板与交通诱导信息服务平台之间数据传输的内容及格式，保证各供应商按本标准生产的可变情报板均能成功与交通诱导信息服务平台进行通

讯。

④《诱导信息发布格式及内容规范》：本标准规定交通诱导信息发布的方式、格式及内容等。所制定标准将规范政府部门向社会发布行车诱导信息的格式和内容，促进发布信息的规范化、标准化，便于市民及时、准确的获得实时道路信息，选择合适的交通方式，提高道路网运行效率，减缓道路拥堵情况。

5.结语

随着我国经济的进一步发展，道路网通行和泊车压力将会越来越大，土地有限性和汽车行业快速发展之间的矛盾会越来越激化，因此，尽早开展城市交通诱导系统智能化建设及标准的相关研究，是进一步契合我国交通事业跨越式发展的需求，促进交通运输的智能化建设的重要举措，将对市民幸福感的提升、城市竞争力的提高产生深远影响。

智能交通诱导服务系统 篇3

关键词：水稻；稻瘟病；活性氧清除酶系；氧化还原平衡

中图分类号：S4354 文献标志码： A

文章编号：002-302（204）2-04-03

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，是全球约40%人口的主食。水稻产量直接影响我国的粮食安全及农业可持续发展。在影响水稻产量的生物胁迫因子中，稻瘟病是造成水稻减产的主要因素之一。稻瘟病在水稻生长发育的各个阶段以及各个部位都有发生，主要有苗瘟、叶瘟、穗瘟、节瘟、谷粒瘟等类型，其中比较常见且对水稻危害最严重的是叶瘟、穗瘟[-2]。稻瘟病是由稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）引起的一种真菌性病害，主要特征是病斑具有明显的褐色边缘，中央灰白色，遇到潮湿环境时，病部呈灰色霉状物[3-4]。稻瘟病分布广泛，在全球多个国家、地区都有流行。近几年来，我国长江中游、西南、东北等稻作区经常发生大面积稻瘟病病害，水稻减产严重[5]。在病害流行的年份，一般减产0%～20%，较严重可达40%～50%，大发生时甚至颗粒无收[6-7]。稻瘟病因其分布范围广、造成危害大而受到广泛重视[8]。植物抗病的生理生化反应是通过酶催化活动来实现的。正常情况下，植物体内产生的活性氧系统有利于保护植物体，同时也作为第二信使进行信号传递，这时活性氧清除酶系、抗氧化系统处于较低水平的动态平衡。一旦植物体受到病害胁迫，会导致植物体内活性氧积累，打破二者的平衡状态，从而导致活性氧类物质积累，打破植株体内氧化还原系统的平衡，引发植物体的抗病反应。活性氧清除系统包括抗氧化酶类，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（OD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（AX）等，抗氧化物质有谷胱甘肽（GSH）、抗坏血酸（ASA）、维生素E等[9]。 潘汝谦等研究表明，黄瓜感染霜霉病后体内OD活性迅速升高，且SOD酶活性也明显上升[0]。魏颖颖等研究表明，烟草与黄瓜花叶病毒互作中过氧化氢酶（CAT）活性显著上升。本研究以水稻感病材料日本晴、抗病材料武运粳7号为材料，接种江苏省淮安市本地的稻瘟病菌混合生理小种后，测定水稻叶片内SOD、OD、CAT等活性氧清除酶系的活性变化以及丙二醛（MDA ）含量、可溶性蛋白含量的变化，探讨不同遗传背景的水稻种质资源与稻瘟病的抗性关系，旨在为防治稻瘟病提供依据。

材料与方法

材料

本试验选用的水稻品种为感病材料日本晴、抗病材料武运粳7号，所接种的稻瘟病病菌菌株为淮安市本地的稻瘟病菌生理小种。挑选颗粒饱满、大小一致的种子，洗净后用水浸泡，在26～28 ℃保温箱中保温催芽，挑出露白一致的种子播于纱网上，将催芽4～6 d的幼苗（即当苗长至叶心期时）用海绵松松地包裹，嵌入打孔泡沫板（厚度5 cm）中，移至盛有2 L /2 Hoagland营养液塑料箱，在H000GS型智能人工气候箱中培养。昼夜温度分别为28、26 ℃，空气相对湿度为 70%～80%。幼苗适应生长 d后进行喷雾接种处理。

2喷雾接种处理

将上述稻种的水稻幼苗分为日本晴健康株对照、日本晴接菌处理株、武运粳7号健康株对照以及武运粳7号接菌处理株。健康株对照的处理方法是在水稻幼苗叶片上均匀喷雾接种缓冲液，接菌处理株则是在叶片上喷雾接种含淮安市本地稻瘟病菌混合小种的悬浮液，接种后0、、2、3、4、5、6 d天各取样次，测定水稻幼苗叶片中OD、SOD、CAT等保护酶系活性的变化及MDA含量、可溶性蛋白含量变化，每个样品设置4个重复。

3生理指标的测定

3SOD活性测定称取05 g水稻叶片放入研钵中，加5 mL预冷的磷酸缓冲液研磨成匀浆，0 000 r/min离心 20 min，低温保存上清液，其上清液即为酶的粗提取液，采用NBT还原法测定SOD活性[2-3]。

32OD活性测定取 mL上述酶的粗提取液，以愈创木酚为底物，测定470 nm处的吸光度，酶活性用每克蛋白每分钟D470 nm增加值表示。

33CAT活性测定采用魏颖颖等的方法，将5 mL浓度为30%的H2O2用005 mol/L磷酸缓冲液（pH值为70）稀释定容至25 mL，取反应液28 mL，加入上述酶的粗提取液02 mL，以反应液为对照，测定CAT活性[3]。

34MDA含量测定采用硫代巴比妥酸（TBA）法[4]测定叶片的MDA含量。

35可溶性蛋白含量测定称取05 g水稻叶片放入研钵中，加5 mL蒸馏水研磨成匀浆，0 000 r/min离心20 min，后取上清液 mL用考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白含量，以牛血清蛋白作为标准。

4数据處理

用SSS 60 软件统计分析数据。

2结果与分析

2接种稻瘟病菌对水稻幼苗形态的影响

从水稻叶片喷雾接种稻瘟病菌混合小种0 d后发病的表型来看，其稻瘟病发病表型已有明显显现。感病材料日本晴接菌处理株的幼苗叶片上边缘及中央产生了椭圆形或梭形病斑，中间灰白色，外围为褐色，最外层有黄色晕圈，呈现严重的发病表型。抗病材料武运粳7号的幼苗叶片没有明显的病斑（图）。由此可见，不同遗传背景的水稻种质受稻瘟病菌侵染后抗性表现不同。

nlc202309020708

22接种稻瘟病菌对水稻幼苗叶片活性氧清除酶系活性的影响

22接种稻瘟病菌的水稻幼苗叶片中SOD活性变化

SOD是植株体内清除超氧阴离子的酶系，负责把过量的超氧阴离子转化为过氧化氢。喷雾接种本地稻瘟病菌混合小种后，水稻幼苗叶片内SOD的活性随处理时间的延长而提高（图2）。日本晴幼苗叶片的SOD活性提高幅度较大，武运粳7号叶片的SOD活性在接种后～5 d内呈上升趋势，接种后6 d稍有下降。稻瘟病菌侵染后可能引发了日本晴叶片内超氧阴离子含量增加，植株需要增加SOD活性以快速清除过量的超氧阴离子。

222接种稻瘟病菌的水稻幼苗叶片中OD活性变化水

稻幼苗叶片接种稻瘟病菌之后，叶片内OD的活性均显著（图3）。其中日本晴叶片接种后6 dOD活性比对照提高约6倍；武运粳7号植株叶片内OD活性变化相对平缓，提高幅度较小。OD是植物细胞用来清除过氧化氢、酚类、胺类等毒害物质的抗氧化酶，该酶活性的提高暗示稻瘟病导致了叶片内上述毒害物质的积累，从而引发了OD活性的增强，以分解毒害物质。

223接种稻瘟病菌的水稻幼苗叶片中CAT活性变化

接种稻瘟病菌混合小种后，日本晴叶片中CAT活性随处理时间的延长呈上升趋势，抗病材料武运粳7号叶片的CAT活性随处理时间的延长呈先上升后下降趋势（图4）。CAT活性在稻瘟病病情较重的叶片内活性较高，表明稻瘟病致使叶片的氧化还原平衡被打破，CAT活性增强以缓解植物受到的伤害。

224接种稻瘟病菌的水稻幼苗叶片中MDA含量变化

水稻幼苗叶片未受到稻瘟病菌侵染时，抗病材料与感病材料叶片中MDA含量差别较小，随着侵染时间的延长，抗病材料与感病材料叶片中MDA含量都呈上升趋势，且武运粳7号叶片内MDA含量的增加幅度小于日本晴叶片（图5）。MDA含量增加表明植株叶片在感染稻瘟病过程中发生了膜脂过氧化，日本晴叶片内MDA含量增高表明其受稻瘟病伤害的程度重于武运粳7号。

225接种稻瘟病菌的水稻幼苗叶片中的可溶性蛋白质含量变化

稻瘟病菌侵染水稻后，水稻叶片细胞中的可溶性蛋白质含量出现了明显变化。感病材料日本晴、抗病材料武运粳7号叶片中可溶性蛋白质含量都呈上升趋势，且感病材料叶片内可溶性蛋白含量增长幅度大于抗病材料（图6）。

3结论与讨论

本试验中，稻瘟病菌侵染水稻抗病材料、感病材料幼苗叶片后，叶片内SOD、OD、CAT等活性氧清除酶系活性均增强，且MDA含量、可溶性蛋白含量都呈增加趋势。感病材料日本晴活性氧清除酶系活性的提高幅度明显大于抗病材料，这可能是由于稻瘟病菌侵染的刺激，打破了植株体内氧化还原系统的平衡，引起叶片内活性氧含量增加，为了减缓活性氧对植物细胞的破坏，活性氧清除系统的酶类SOD、OD、CAT活性提高以清除活性氧，同时，由于活性氧的积累致使膜脂过氧化，故而膜脂过氧化的最终产物MDA含量增加。在病原物的刺激下，可能会抑制水稻体内蛋白降解酶的活性或激活蛋白合成酶的活性，从而导致水稻叶片细胞内可溶性蛋白质含量增加。抗病能力较强的水稻种质因具有较强的免疫力，对病害抗性较强，受到稻瘟病菌侵染后，体内活性氧的积累量较感病种质相对较低，需要调动的活性氧清除酶系统的增加幅度相对较小。本研究也表明氧化还原系统在水稻抗稻瘟病过程中发挥着重要作用。在病害环境下，细胞内氧化还原平衡体系的维持对植物的抗病性非常重要，SOD、OD、CAT等是植物体内清除活性氧物质的重要酶，它们的活性高低可作为植物抗逆性的指标。SOD是植物体内防御活性氧毒性的重要酶，它能清除超氧化物阴离子自由基，提高植物抗逆性。OD不仅能聚合成木质素防御入侵病原菌，而且和CAT一样属于植物体内重要的活性氧清除酶类，其作用是将H2O2降解成为无毒害的H2O、O2[5]。MDA是膜脂过氧化的最终产物，它直接影响膜上结合酶的比例、活性，过量的MDA会对细胞产生毒害作用。可溶性蛋白質不仅是基因表达的直接产物之一，同时也是植物性状表现的物质基础。研究表明，甜瓜植株受蔓枯病菌侵染后，抗病材料的SOD、CAT 活性均高于感病材料，且抗病材料的OD活性提高幅度明显小于感病材料[6]。陈罡等在研究稻瘟病菌粗毒素的致病力及其对水稻幼苗生理生化特性的影响时发现，粗毒素处理后，随着处理时间的延长，OD活性提高，SOD活性表现为初期上升，一段时间后又有下降的趋势[7]。郭连安等研究表明，不同稻瘟菌粗毒素浓度处理后，水稻幼苗的OD活性先升高后降低，可溶性蛋白含量显著下降[8]。陈学平等研究表明，经烟草普通花叶病毒处理后，抗病烟草品种CAT活性低于感病品种[9]。本研究表明，接种本地稻瘟病菌混合小种后，水稻抗病材料、感病材料叶片内的活性氧清除酶系活性、可溶性蛋白质含量基本都呈增加趋势，并且感病品种的增加幅度明显高于抗病品种，可能是日本晴作为稻瘟病病情较重的受体，其免疫能力较弱，受致病菌株侵染后，破坏了叶片内氧化还原系统的平衡，活性氧类物质含量增加，对细胞造成了伤害，而其自身免疫系统保护机制的应答调节了活性氧清除酶系，抗氧化物质的活性增强，以减缓其受伤害程度。根据活性氧清除系统的酶系所催化的反应过程，并结合植物体细胞内活性氧的代谢过程，本研究提出了水稻受稻瘟病菌侵染后氧化还原系统状态变化及活性氧代谢路径图，以期更好地理解水稻对稻瘟病的应答机制（图7）。

[HS2][HT85H]参考文献：[HT8SS]

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智能交通诱导服务系统 篇4

1.1 选题意义

计算机视觉既是工程领域, 也是科学领域中的一个富有挑战性重要研究领域。它研究的主要内容, 是怎样利用各种成像系统代替视觉器官作为信号输入手段, 由计算机来代替大脑完成对信息的处理和解释, 具有自主适应环境的能力。计算机视觉的最终研究目标, 就是使计算机能像人那样通过视觉来观察和理解世界。其中, 基于视频的交通流量调查是计算机视觉研究领域的重要课题之一, 也是近年来备受研究者关注的前沿方向。

与传统的车辆检测器相比, 基于视频图像处理与视觉技术的车辆检测器具有处理速度快、安装维护便捷且费用较低、可监视范围广、可获取更多种类的交通参数等诸多优点, 因而近年来在智能交通系统 (ITS) 中得到了越来越广泛的应用。针对摄像头拍摄得到的交通序列图像, 人们提出了很多视频图像处理和分析技术, 其中最基本的研究领域就是交通场景中车辆对象的检测与跟踪, 对被检测车辆进行分类分时段做流量统计。

由于在道路交通中, 车辆轨迹往往是不可完全预测的, 并且经常产生遮挡或自遮挡现象, 因此, 想要完全准确地捕获车辆形态、轨迹并计数是一个复杂困难的任务, 在现有的技术中, 利用2个或多个摄像头实现基于双目立体视觉三维重建的关键技术主要包括相机标定、特征提取和立体匹配、深度信息确定及三维坐标计算等技术相对比较普遍及成熟, 但由于考虑与现有交通监控的兼容性、实际施工难度及成本方面, 我们通过技术创新, 选择了基于单目的三维重建和结合车辆运动轨迹跟踪算法相结合来获取交通流量, 由于在实际的工程应用中, 已经建有成熟的诱导系统, 并有其他方式的交通流量检测手段, 比如说线圈检测、RFID识别检测、微波检测等方式, 如何将新的检测技术融入到原有的诱导系统中, 并保证诱导系统的灵活性和可扩展性是本文的研究目的。

1.2 现状分析

国外的视频检测技术研究开始的较早, 经过十几年的发展, 技术己经相当成熟, 视频检测与线圈检测技术相比具有的优越性和高性价比己得到业内人士的公认, 代表了未来车辆检测领域的发展和应用方向。而利用面向对象的系统构架方式, 将多种结构的算法及系统有机结合在一起, 还是相对少见。

1.3 技术背景介绍

开放源代码的计算机视觉类库Open CV (Open Source Compu ter Vision Library) 由英特尔公司位于俄罗斯的研究实验室所开发, 它是一套可免费获得的由一些C函数和C++类所组成的库, 用来实现一些常用的图像处理及计算机视觉算法。Open CV与英特尔公司所开发的另一图像处理库IPL (Image Processing Library) 兼容, IPL用于实现对数字图像的一些低级处理, 而Open CV则主要用于对图像进行一些高级处理, 比如说特征检测与跟踪、运动分析、目标分割与识别以及3D重建等。由于Open CV的源代码是完全开放的, 而且源代码的编写简洁而又高效, 特别是其中大部分的函数都已经过汇编最优化, 以使之能高效而充分地利用英特尔系列处理芯片的设计体系, 对与成熟常见的ARM芯片的移植, Open CV的代码执行效率是非常高的, 所以近年来在国外的图像处理相关领域中被广泛地使用, 成为一种流行的图像处理软件。

2 系统的设计和实现

2.1 总体设计思路

系统采用中心式动态诱导系统结构框架, 动态交通信息诱导系统的所包含的诱导信息的生成和诱导信息的发布两方面都将在中心系统中完成, 系统包括前端数据采集、后端视频分析、综合数据分析、诱导信息的生成、诱导信息发布等模块。诱导信息的发布是通过现有的诱导系统终端即路边交通信息LED显示屏 (也可用可变情报板) 实现诱导信息的发布, 且系统支持短信查询及扩展接口。

其中, 前端的数据采集与后端视频分析构成了一个完整的交通流量数据采集功能模块, 前端数据采集模块是基于板块式的嵌入式系统, 支撑车辆图像的三维重建并获取移动目标对象;后端的视频分析模块由基于服务器模式的车辆移动跟踪检测模块构成, 两者共同完成车辆识别、跟踪、流量分析等功能。

综合数据分析模块根据数据采集功能模块的数据, 完成基本数据至交通数据的分析处理功能。系统采用了面向对象的构建方法, 包含了以下核心处理类:

车辆识别及流量检测类;车辆模型三维重建处理类 (基于嵌入式) ;综合数据分析处理类;交通诱导发布处理类;本文就围绕这几个核心类进行分析。

2.2 车辆模型三维重建处理类

本研究中, 系统对每个模块进行了重构, 并将车辆模型三维重建处理类本类是将前端车辆视频的三维重建结果进行封装, 并将参数传递给车辆识别及流量检测类, 达到有效提高车辆分割、车辆长度、宽度计算的效率, 并较为有效地解决车辆遮挡的问题。

2.3 车辆识别及流量检测类

车辆识别及流量检测类是系统中最为核心的类, 封装了最为核心的车辆识别及流量采集算法。实现了对前端车辆图像信息三维重建后的参数输入, 并完成了车流量数据等信息的分析与采集, 系统采用了Open CV的运动目标跟踪的基本框架, 并在此框架上做了扩展。Open CV的运动目标跟踪就是是把运动的物体检测出来后, 对目标编号并获取其运动轨迹。为了实现该功能, Open CV提供了全面的目标跟踪算法, 本文基于常见的Kalamn滤波的Mean Shift目标跟踪算法将整个过程分成如下几个模块实现:前景检测模块、新团块检测模块、团块跟踪模块、轨迹生成模块和轨迹后处理模块, 最后由跟踪流程模块Cv Blob Track Auto将这5个模块连接起来, 构成一个完整的跟踪流程。下面对各模块简单介绍一下。

(1) 前景检测模块:对每一个像素判断其是前景还是背景。 (2) 新团块检测模块:使用前景检测的结果检测新进入场景的团体。 (3) 团块跟踪模块:使用新团块检测模块的结果初始化该模块, 并跟踪新进入的团体。 (4) 轨迹生成模块:主要是保存操作。收集所有团块的位置, 并在每条轨迹结束时将其保存到硬盘上。 (5) 轨迹后处理模块:进行轨迹的平滑操作。 (6) 跟踪流程模块:将前面提到的5个模块连接起来, 形成一个处理流程。

车辆的判定及车辆长宽、速度的获取是本算法的重点, 本系统采用了一种基于检测线的方法进行车辆的识别及提取。在此基础上充分利用车辆模型三维重建处理类的车辆三维重建后的相关参数, 提高了识别精度。

2.4 综合数据分析处理类

综合数据分析处理类主要是根据车辆识别及流量检测类生成的数据, 结合城市道路交通拥堵评价指标体系, 对试点的两个路段进行了通行指标的计算, 并根据计算结果在诱导显示屏上提示为畅通、拥挤、堵塞和严重堵塞4个等级的交通路况提示。

分快速路、主干路、次干路和支路, 将路段的平均行程速度划分为5个等级, 1级表示运行最畅通, 5级表示运行最拥堵。

2.5 交通诱导发布处理类

现有的方案中, 已经建成有诱导发布终端 (LED诱导屏) , 为了系统具备可扩展性和灵活性, 使系统可以兼容现有的诱导发布系统, 我们将诱导发布抽象成一个独立的发布处理类, 不仅可以支持现有的诱导终端, 还可以对之后的诱导终端进行扩展升级, 并且系统具备短信群发和主动查询当前检测路段的交通流量状况。

3 结论与展望

系统通过基于Open CV的图像图形处理函数库, 利用面向对象的技术手段作为软件架构, 提高了道路上车辆识别的精确度, 结合现有的交通诱导系统, 很好地展示了视频检测在城市交通中车流量统计的实际应用效果。本系统的车流量统计部分还可以根据不同的要求统计不同的时段和不同路况下的交通流量情况, 例如当给定道路的方向后, 就可以统计出在某一给定时段中不同方向不同车道行驶的车流量的变化规律, 这样, 能够给宏观的交通调控和调度一个合理的统计依据。这样, 使得下一步让系统根据道路的车流量状况自动进行车辆诱导成为可能。

摘要：基于视频的车辆运动捕获、识别是计算机视觉领域一个重要的研究课题, 通过视频检测的方式作为交通流量调查并用于诱导系统, 也是近年来备受研究者关注的前沿方向。本文集中研究基于面向对象的智能交通诱导系统技术方案, 特别是如何利用面向对象思想将基于硬件的三维重建技术与车辆二维运动跟踪算法的结合, 以及通过面向对象的系统构建方式整合原有的诱导系统的实现, 最终结合实际的试点工程验证并优化本研究方案。本研究的创新点在于, 通过面向对象的方法, 有效地将硬件上的三维重建分析与中心服务器上的车辆轨迹跟踪算法以及现有的诱导系统通过面向对象的构建方法进行有机结合, 大大地提高了系统的灵活性与可扩展性, 试点工程证明面向对象的系统构建方案是一个可取的研究方向。OpenCV是用来实现计算机视觉相关技术的开放源码工作库, 它包含了三维重建中涉及的一系列关键技术模块, 本研究在OpenCV下迅速搭建软硬件平台以开展研究工作。本研究就是在VC++和OpenCV环境下进行了面向对象的系统设计和实现。

关键词：面向对象,计算机视觉,OpenCV,三维重建,研究类型,应用

参考文献

[1]高守传, 姚领田等.Visual C++数字图像处理与工程应用篇[M].北京:中国铁道出版社, 2006, 1.

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[3]魏武, 张起森, 王明俊, 黄中祥.基于计算机视觉和图像处理的交通参数检测[J].信息与控制, 2001, 30 (3) :257-261.

第三节 诱导式空调系统 篇5

诱导式空调系统

半集中式空调系统在送风支管末端装有诱导器的空调系统，统称为诱导式空调系统。

一、诱导器和诱导式空调系统的工作过程

1、诱导器

诱导器的结构原理如图4-10所示。它由外壳、热交换器（盘管）、喷嘴、静压箱和与一次风联结用的风管等部件组成。

图4-10诱导器系统原理图与构造图

1-静压箱；2-喷嘴；3-热交换器；4-二次风；5-回风管；6-新风管；7-一次风。

诱导器的工作原理是：经过集中处理的一次风首先进入诱导器的静压箱，然后通过静压箱上的喷嘴以很高的速度（20~30m/s）喷出。由于喷出气流的引射作用，在诱导器内部造成负压区，室内空气（又称二次风）被吸入诱导器内部，与一次风混合成诱导器的送风，被送入空调房间内。诱导器内部的盘管可用来通入冷、热水、用以冷却或加热二次风，空调房间的负荷由空气和水共同承担。

诱导器工作时吸入的二次风量与供给的一次风量的比值，称为诱导比，诱导比n是评价诱导器的主要性能指标之一：

G

2n=

G1式中

n——诱导比；

G1——诱导器喷嘴送出一次风量，kg/h； G2——诱导器吸入的二次风量，kg/h； 诱导器的诱导比一般在n=2.5~5 之间。2．诱导式空调系统的工作过程

夏季，在诱导器二次盘管内通以冷冻水来冷却二次风，称为二次冷却处理，其冷冻水称为二次冷却水。空调房间内的大部份显热负荷由二次冷却水承担。一次风只承担剩余的显热和全部的潜热负荷，一次风的风量可相应减少，因此可适当缩小送风管的尺寸。

二次冷却装置根据冷却盘表面有无凝露现象，分为干式冷却（二次风等湿冷却）和湿式冷却（二次风减湿冷却）。干式冷却要求在运行过程中将盘管表面温度控制在二次风的露点温度以上，使空气处理过程中在冷却盘管表面无凝露现象。湿式冷却则要求在运行过程中将盘管表面温度控制在二次风的露点温度以下，使空气在冷却盘管表面出现凝露现象，达到给室内循环空气去湿的目的。一般情况下，诱导式空调系统均为湿式冷却系统，其盘管内冷却水的水温约在10~14℃

冬季,在诱导器二次盘管内通以热水来加热二次风,称为二次加热处理,其热水称为二次加热水。一般情况下，冬季供暖时，加热盘管内热水的温度约在70~80℃。

二次盘管水系统可分为双水管（一供一回）、三水管（一管供冷水、一管供热水、一管供回水）和四水管（冷、热水各自有独立的供、回水管）等供水方式。

二、诱导式空调系统的特点

1、将诱导式空调系统的一次风作为新鲜空气送入空调房间，一般可以满足对空

气的卫生要求；其二次风通过诱导器在室内循环，因此系统不用回风道，从而消除了各空调房间的相互干扰。

2、诱导式空调系统的一次风，采用高速送风的方式，其送风风道的横截面积为普通全空气系统的1/3，从而节省了建筑空间，旧建筑物加装空调系统时很适宜采用。

3、诱导式空调系统冬季不使用一次风时，将盘管内通入热水就成了自然对流的散热器。诱导式空调系统的二次风，只能采取粗过滤方式，否则将影响其诱导比，因而不适于用在净化要求高的房间。

智能交通诱导服务系统 篇6

1 Zigbee技术简介

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本、高效率的双向无线通讯技术。它是一个由可多到65000个无线数传模块组成的无线数传网络平台, 且传感器只需要很少的力量就可以以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传至另一个传感器。

1.1 Zigbee与现有移动网的联系与区别

Zigbee与现有的移动通信的CDMA网或GSM网有许多相似之处, 首先, 每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站, 在整个网络范围内, 它们之间可以进行相互通信;其次, Zigbee与CDMA一样, 采用直序扩频技术, 大大的提高了抗干扰能力、保密性和可靠性。

然而, 作为一种无线通信技术始终是与现已存通的信网有着区别 (如表1所示) 。

除此之外, 每个Zigbee网络节点 (FFD) 还可在自己信号覆盖的范围内, 和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点 (RFD) 无线连接。每个Zigbee网络节点 (FFD和RFD) 可支持多到31个的传感器和受控设备, 每一个传感器和受控设备可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。

1.2 Zigbee技术的特点

ZigBee具有数据传输速率低 (数据传输速率只有20kb/s~250kb/s) 、功耗低 (待机模式下, 2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月) 、网络容量大 (每个ZigBee网络理论上可容纳大约65000个设备) 、安全 (提供了数据完整性检查和鉴权功能, 提供三级安全性, 采用AES-128加密算法, 同时各个应用可以灵活确定其安全属性) 、自动动态组网、自由路由、使用免执照频段 (我国为2.4G) 等特点。

1.3 Zigbee的通信方式

Zigbee技术使用网状网通信方式。这种通信方式能够保证当某条通信链路发生中断时, 可以使用其它通道传递控制数据, 保持通信的畅通。

1.4 Zigbee的自动动态组网

为了生动解释自动动态组网的概念, 我们举一个简单的例子来说明这个问题。假如一队带有Zigbee网络模块终端的士兵走在沙漠里。当他们分散后, 只要他们的所处地点在彼此的网络模块通信范围内, 则可自动寻找通信对象, 这样很快就能形成一个互联互通的Zigbee网络。同时, 由于人员的移动, 彼此间的联络还会发生变化。因而, 模块还可以通过重新寻找通信对象, 确定彼此间的联络, 对原有网络进行刷新。

1.5 Zigbee的动态路由

动态路由, 就是指网络中数据传输的路径并不是预先设定的, 而是在传输数据前, 通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索, 并决定它们的远近, 进而选择其中的一条路径进行数据传输。在本次设计中, 我们使用的是“梯度法”, 即在众多可传路径中, 按照路径长短进行排序选择, 先选择路径最近的一条通道进行传输, 如传不通, 再使用另外一条稍远的通路进行传输, 以此类推, 直到数据包送达目的地为止。动态路由结合网状网拓扑结构, 可以保值数据的可靠传递, 预防发生中断传递路径的现象发生。

1.6 Zigbee网络实现远距离遥测遥控

Zigbee网络可以通过接口卡等多种方式, 与互联网, GPRS网, 以及其它通信系统线连接, 从而实现远程控制, 也可以在两个或多个局部Zigbee网络通过其它网络连接在一起。

2 系统设计框图

2.1 系统网络设计框图

ZigBee无线网络需由无线终端节点、路由器和网络协调器组成。ZigBee网络可通过自动动态组网来构成网络, 且多个网络协调器也可组成大型网络。常见的网络类型主要包括星型网、树型网、网状网。本次设计采用全功能器件FFD来承担网络协调者的功能, 实现网络的建立和协调功能。

由于大量传感器节点零散分布在车辆通过的广大路面, 因此若想把它们连接起来, 互传信息, 则可通过自组织方式形成网络。因此选用树形连接方式 (如图1所示) , 该连接十分方便增加或减少传感器数量。如图1所示:该系统由协调器、路由器和终端构成。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐级地跳行传输, 经多级跳后由路由器传至网络协调器, 最后到达中央控制点。用户也可通过中央控制点对无线传感器网络进行配置和管理, 发布监测任务以及收集监测数据。

2.2 系统总体设计方案

基于Zigbee的交通诱导信息发布系统是以DSP TMS340VC5416为主控制器, 由一个协调器节点、多个路由器节点、多路传感器节点构成 (设计方案见图2) 。各个传感器采集路面上的交通情况, 如车辆、光照等状态, 通过Zigbee与协调器进行数据传输。由于网络中的协调器可以放置在离上位机 (PC机) 距离较近的地方, 所以与上位机的通信采用RS232总线的方式。通过协调器与上位机的信息传递, 并经过上位机的信息处理, 将路面情况实时展现在LCD上。该设计中系统设备分为主控制器、协调器、路由器、显示器、终端设备五种。其中协调器、路由器为全功能设备 (FFD—可以承担网络协调者的功能, 可以与网络中的任何设备通信) , 终端设备为简化功能设备 (RFD—不能作为网络协调者, 只能与FFD通信, 两个RFD之间不能直接通信) 。

2.3 主控制的功能

交通诱导信息发布系统主控制器接收由协调器传输来的各类传感器返回的状态信息, 并将其处理后显示在LCD上。采取对应的控制措施发出各类家电控制指令。主控制器以TMS340VC5416-160为核心, 外扩LCD、SDRAM、FLASH等模块。

2.4 系统中其它部件功能

根据设计要求传感器模块由光照传感器、压力传感器等各类传感器以及数据转换电路组成。显示模块负责接收从主控制器发来的显示信息并将其在LCD上进行显示。处理器模块控制整个节点的处理操作、ZigBee协议栈运行、功耗管理以及任务管理等。数据传输模块则与其他节点进行无线通信, 实时交换消息和收发数据。由于有先进的SoC技术, 故本设计采用集成处理器和RF收发芯片一体的SoC芯片CC2430。CC2430是一颗真正的系统芯片 (SoC) CMOS解决方案。这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用要求。CC2430芯片在单个芯片上整合了ZigBee射频 (RF) 前端、内存和微控制器。

3 结语

本文介绍了一种基于Zigbee技术的交通诱导信息发布系统。通过该系统可实时将市区或山区内的各种路面状况及时处理并显示出来, 给行人提供最全面、最及时的信息, 大大提高了人们出行的便捷性。

摘要：本文在传统交通诱导信息发布技术的基础上, 设计并实现了基于ZigBee的交通诱导信息发布系统。该系统以无线通信技术ZigBee为核心, 以TMS320VC5416为主处理器, 不仅有效的避免了有线通信的监测盲区, 实现了全面实时反应交通路面状况的功能, 而且设计简单、灵活, 工作可靠、稳定。本文在浅析了Zigbee技术之后, 重点阐述了该信息发布系统的网络组成和硬件设计方法。

关键词：Zigbee,交通诱导,无线通信,TMS320VC5416

参考文献

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[2]于敬之, 侯义斌, 等.AMI环境下智能家居控制系统的设计与实现[J].计算机应用技术, 2008, 2.

城市交通诱导系统路径优化方法研究 篇7

由于城镇化和机动车保有量攀升、“路”和“车”的供需矛盾日趋尖锐、交通拥堵和环境污染问题加剧, 为解决城市交通拥堵和提高交通安全水平, 近年来, 我国各级政府对城市智能交通系统建设的投入逐步加大。北京、上海、广州等东部沿海和经济发达城市的智能交通建设已经初具规模, 作为智能运输系统 (ITS) 的一部分, 交通诱导系统 (TGS) 在城市交通系统运行中发挥着越来越重要的作用, 它能够为驾车者及时提供一条起讫点之间合理的规划行车路径, 不论是对于为缓解城市交通拥挤的交通管理部门, 还是对于驾车者个人而言, 都有着重要的意义。

1 交通诱导系统

交通诱导系统 (TGS, Traffic Guidance System) , 或称交通流诱导系统 (TFGS, Traffic Flow Guidance System) , 也称为交通路线引导系统 (TRGS, Traffic Route Guidance System) 或车辆导航系统 (VNS, Vehicle Navigation System) , 属于ITS中ATIS的子系统, 它基于电子、计算机、网络和通信等现代技术, 根据出行者的起讫点向道路使用者提供最优路径引导指令, 或是通过获得实时交通信息帮助道路使用者找到一条从出发点到目的地的最优路径。这种系统的特点是把人、车、路综合起来考虑, 通过诱导道路使用者的出行行为来改善路面交通系统, 防止交通阻塞的发生, 减少车辆在道路上的逗留时间, 并且最终实现交通流在路网中各个路段上的合理分配。

根据交通诱导信息的作用范围, 交通流诱导系统可以分为车内诱导系统和车外诱导系统。在车内诱导系统中, 实时交通信息在车辆和信息中心之间传输。这种诱导系统诱导对象是单个车辆, 也称车辆个体诱导系统, 这类系统的诱导机理比较明确, 容易达到诱导的目的。目前, 我们国内主要以车载导航的形式体现, 一些企业也提供这样的系统, 如深圳赛格车圣、上海通用的安吉星等。

在车外诱导系统中, 交通诱导信息在车流检测器、信息中心和外场信息显示设备之间传输, 诱导对象是车流群, 也称群体车辆诱导系统, 这种系统价格相对比较便宜。现阶段, 我国一般所设计并实施的交通诱导系统就是属于车外诱导系统。

2 路网系统中的最优化路径

一般来说, 从出行者的角度考虑, 城市路网中的最优化路径要满足以下几个条件:

(1) 距离短。人们出行惯性思维是走捷径, 但在城市路网中, 由于道路本身的通行条件, 如路面状况、道路通行能力差、人流较多等因素影响, 最短距离的路径通常不是最优的。

(2) 通过交叉口最少。每通过一个交叉口, 就意味着可能产生额外的等待时间, 同时, 由于通过交叉口存在着潜在的交通安全, 所以, 从优化的角度考虑, 系统最优路径应尽可能通过少的道路平面交叉口。

(3) 车辆行驶时间最短。如前所述, 距离短的路径可能由于车流量较大, 车辆运行速率下降, 造成等待和行驶时间变长, 所以, 本指标条件比距离更优越。

另外, 还有路径沿线景观、道路平整度、安全性 (人流干扰小、视距好) 等多方面条件。

3 模型建立与参数说明

定义一个有向图G= (V, E) 来代替路网, 图中, V表示路网中的平面交叉口, E表示路网中每条路段的距离与历史统计某一时段的路段平均车速的比值, 要求路网中的起讫点间的最短时间优化路径, 可以把问题转换为求图G= (V, E) 的最短路问题。

由于图G= (V, E) 不可能存在负权, 所以, 我们可以用Dijkstra法求解, 当路网过于复杂时, 可以用A*算法[3]或Floyd算法。

4 算例分析

长沙城区某路网晚高峰时段运行图如图1所示, 将其简化得到网络图图2, 相关数据如表1所示, 要求1点到13点的时间最短路径, 现用Dijkstra法进行求解, 得到时间最短路径为:1→2→7→10→15→14→13或1→8→7→10→15→14→13, 如图1所示, 所需时间为18min。

从结果可以看出, 经过平均运行车速调整后以最短时间优化的结果更加符合实际。

5 结语

通过上述分析可知, 传统的最短路优化在交通路径优化中并没有失去使用的意义, 如果交通诱导系统能够获取到实时的交通路段数据, 我们就可以把路径优化与相关的条件建立相应的关系, 如, 道路交通占有率是反映交通拥挤的重要指标, 结合时间最短、交叉口最少等因素, 我们可以建立多目标决策模型进行优化, 使最终优化路径更加符合驾车者的需求, 更加符合路网实际情况。

参考文献

[1]周先曙.最短路径问题及其解法研究[J].电脑知识与技术 (学术交流) , 2010 (6)

[2]陈艳.基于蚁群算法的最优路径选择研究[D].北京交通大学, 2007

[3]樊莉, 孙继银, 王勇.人工智能中的A*算法应用及编程[J].微机发展, 2003 (5) :33-35

[4]陈冰岩.基于GIS的最优路径选择研究[D].大连海事大学, 2012

智能交通诱导服务系统 篇8

当前,武汉市的机动车保有量已达百万辆,停车缺口大约30万停车泊位,同时,还存在着部分停车场门前冷落的怪圈。武汉现有的武广商圈、江汉路商圈、中南路商圈、街道口商圈、徐东商圈等8个商圈地处武汉市一、二环之内,交通拥堵现象显著,停车矛盾十分突出,而有些商圈附近的停车场却无人知晓,常处于空置状态。比如,武广商圈解放大道段从友谊路到航空路之间现有停车泊位16 000个,应该能基本满足该商圈的停车需求,而现状道路违章停车严重,而武广新建的停车楼和地下大型停车场却因无停车诱导,停车场空置率达60%。究其原因,除了停车设施类型、布局不足的客观条件和驾车者自身选择偏爱等主观因素外,不可否认一定程度上是因为相当数量的停车设施没有可靠的信息渠道向驾驶员提供停车资源信息所造成的。因此,有必要建设一套适用于武汉的智能停车诱导系统,这是整合停车场泊位资源,缓解停车压力的有效途径之一。

1 国内停车诱导系统建设现状

从20世纪90年代末开始,国内少数大城市在政府大力支持下,对停车诱导系统进行了有益的探索,其中比较有代表性的有北京、上海应用模式。

1.1 北京建设现状

北京市是我国最早引入智能停车诱导系统的城市。到目前为止,北京分别在王府井、西单、崇文、中关村、金融街、CBD等区域建立了停车诱导系统,并在2009年7月出台了《北京市停车诱导系统技术要求》。北京市的智能停车诱导系统建设是一个不断完善的过程,总的来说有3次重要的节点。

第一个节点是对单一停车场建立了分级管理的停车诱导系统。1999年由北京市建筑设计研究院完成的首都机场新航站楼设计[4],对附属的立体停车楼采用分级管理的原则,在进入停车楼的道路设远端楼内车位占用显示器。停车楼内装备了车位控制、车辆控制、收费管理和内部管理系统等先进的设施,在停车楼各车辆入口、进入各层的坡道、各分区入口处分别设各层及分区车位使用状态显示器;同时采用色彩标记、信息标志、交通标志、地面划线等方式对车辆实行停车位诱导。

第二个节点是在2000年6月之前建立了覆盖全市的停车泊位管理信息系统[5],将市区内所有的机动车停车场全部实行计算机登记管理,为进一步实现实时信息的诱导提供了基础。

第3个节点是在2001年12月20日,北京第一套地区性的停车诱导系统在王府井地区开通运行,该系统整合了14个大型停车场,可对外开放的的停车位有3 676个[6],为后面的西单商业区停车诱导系统和新世界商业停车诱导系统等多个区域停车诱导系统的建设提供了宝贵的经验。

1.2 上海建设现状

上海通过黄埔区“停车诱导系统”示范工程的建设,通过一期、二期工程已经完成57个停车场近1万个车位的车位整合及统一诱导服务[7]。该诱导系统共分为3级诱导:大型诱导屏、中型诱导屏和小型诱导屏。大型诱导屏一般设置在主干道上,显示停车场位置、动态车位、行车方向及道路通行情况等详细信息;中型诱导屏设置在停车场周边路口处,显示停车场的动态空车位等信息;小型诱导屏设置在停车场的入口处,显示“空”或“满”的车位信息。

上海早在2005年开始实行本地的地方标准《上海市公共停车信息系统联网管理规定》和《公共停车场(库)信息联网通用技术要求》,从政府层面对本地的发展进行了统一的引导,这一点也是值得其他城市构建停车诱导系统时借鉴的。目前,上海市政府已制定10年交通发展规划,准备在全市范围内建设停车诱导系统,建立统一的停车场信息采集和发布平台,建成具有国际先进水平的智能化静态交通信息系统,为市民提供更高效、更方便的服务。

2 武汉ETC建设情况

根据武汉市人民政府令210号文,《武汉市贷款建设的城市道路桥梁隧道车辆通行费征收管理办法》已通过市人民政府常务会议审议批准。武汉市已于2011年7月1日全面启动ETC,即采用不停车电子计次收费方式对通过贷款建设的“六桥一隧”的机动车征收路桥隧通行费,现已正式发行90万张车辆电子标签。

ETC收费系统作为“武汉市智慧城市建设示范项目”已获得广泛的认可和普遍的应用,ETC是一种利用电子标签识别为主、车牌识别为辅的自动收费模式。通过收费节点的天线读取已安装电子标签的机动车信息,确认车辆身份,按车辆类别和通行次数记录应缴纳通行费的数额,实现车辆不停车收费。与传统收费模式相比,具有快捷、方便、占用道路资源少等优点。武汉ETC系统的建成,为有针对性实施城市交通的动态监控和静态诱导的实施创造了条件,同时可改善城市交通状况,促进城市交通需求平衡,提高整个交通系统的管理水平和运行效率。

因此,结合现有车载电子标签设备,通过与银行合作,绑定付费账户,建立结算中心系统,实现对停车场不停车收费。集成ETC以后停车场的管理效率会更智能化、更人性化;另一方面为车主提供快捷、方便和高效的服务。同时,武汉城投停车管理公司与武汉市路桥收费中心同属武汉城投集团下属子公司,在武汉城投集团公司的协调下,双方已就ETC电子标签使用和系统软件接口及标准达成一致,做到资源共享,从而在使用路桥电子标签上可以很好地做到使用,因此,集成ETC的停车诱导系统设计是先进和可行的,鉴于此,提出集成ETC的武汉智能停车诱导系统整体解决方案。

3 集成ETC的武汉智能停车诱导系统整体解决方案

3.1 设计原则

3.1.1 停车诱导的层次性

基于停车诱导的本质是对寻找停车位的汽车进行合理的分流,从整体上提高停车场的使用效率。为了达到这个目标,应当规划系统覆盖范围内停车场的主要服务对象,并对其服务范围进行划分,以便达到分区管理的效果,进而提高诱导的效率。规划建设的武汉智能停车诱导系统可覆盖武汉市中心城区所有区域,涵盖所有停车场,近期重点放在市内各大商圈和大型交通枢纽中心。另外,分层发布诱导信息还有利于将停车场位置、车位情况等信息分级传递给驾驶员,而不至于一次性输出过大信息量而增加驾驶员反应和理解的时间,提高了交通事故的风险系数。因此,诱导信息应该先由简到繁,再由繁到简,分层发布[8]。

3.1.2 信息推送的多元性

车位信息的发布属于信息推送的范畴,为了适应现在人们接受信息的渠道多元化的特点,诱导系统发布停车信息也应具有多种方式。比如在车外通过诱导显示屏来推送车位信息,诱导显示屏可采用可变信息标志和固定诱导信息标志结合的方式,因为固定诱导信息标志成本低廉,可作为停车诱导系统信息发布的有益补充;车内的方式包括交通广播和导航仪等;另外还可以通过互联网或其他通讯网络终端来推送车位信息,比如通过门户网站实现车位的实时查询甚至可实现停车位预订服务,或者通过电信的增值业务定制停车位服务,通过手机定位系统自动发送指定区域内的停车信息,还可以通过官方微博等方式形成一个统一的面向社会的信息发布平台。

3.1.3 技术的先进适用性

系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平;同时,系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行,容易掌握,适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际上众多先进技术于一身,体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平,适应时代发展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统,其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则,其操作应简便易学。

3.2 系统架构

集成ETC的武汉智能停车诱导系统的架构满足以上设计原则的要求。其建设内容分为以下几个层次:1)支撑环境层;2)数据库层;3)智能停车信息共享层;4)应用系统层;5)标准与安全体系建设层;6)运行维护层。

3.3 主要功能分析

武汉市的智能停车诱导系统是一个非典型停车诱导系统,本系统的构建是基于服务的智能停车理念而设计,它的主要功能包括收费子系统、诱导子系统、综合服务子系统。

3.3.1 集成ETC的智能停车收费子系统

智能停车收费子系统要求停车场首先具有高度自动化程度,可实现全自动收费、车辆引导等功能,节约管理人员的费用支出,提高工作效率和经济效率,另外要求本系统能适应不同的情况、多种环境的要求,并且满足这些环境下对出入控制、车辆管理、收费管理、车辆引导以及多媒体查询应用等多种功能的需求,解决停车场安全、出入高峰快速通行以及自动收费等多方面的问题。

基于以上思想,设计集成ETC的停车场收费系统的支付方式是本地车辆统一使用ETC绑定银联卡方式,外地车辆设计采用发卡结算的方式。设计的主要功能模块如图1所示。

3.3.2 基于信息推送的停车诱导子系统

停车诱导子系统主要用于对城市级或热点区域的停车场集群的车位信息进行采集和管理,通过城市一级、二级和三级停车诱导屏、互联网网站、手机终端、车载GPS终端发布,引导驾车者快速寻找车位和路线,并对停车场的信息进行监控、统计,实现更加规范、有序地管理停车场。基于信息推送式的发布方式是透过我们的诱导体系快速、合理、有效地发布车位信息,从而提高本系统服务的质量和水平。

1)诱导体系

本系统采用4级诱导体系,通过互联网、无线网、GPS终端、手机终端、电脑终端等设备进行信息推送服务,见图2。

2)主要功能模块

从停车信息的传输流程分析,停车诱导系统应该具备4大功能模块,即信息采集、信息处理、信息传输和信息发布。这4个功能模块相互依赖、共同作用,从而实现停车信息的发布。其功能结构图如图3所示。

1)信息采集。本模块通过远程监视设备、传感装置来实现停车泊位的信息采集,信息采集的设备可以与收费子系统共用,采集每个停车场的出入情况。信息采集设备统一标准,集中由政府采购,统一安装。

2)信息处理。本模块负责将采集到的停车场使用状况以及周边道路信息加工处理成向驾驶员提供的适当形式的信息,如停车场的满空、剩余车位情况、集散道路是否拥堵等。该模块还担负对原始停车信息进行数据挖掘的任务,为不断优化发布信息而提供数据支撑。

3)信息传输。本模块目的是保证数据在采集端、管理中心和发布端之间的安全高效传输。

4)信息发布。本模块的任务是将信息处理系统处理过的信息,以适当的方式向外界分若干个层次发布出来。

3.3.3 面向社会的综合停车信息服务子系统

面向社会大众的综合停车信息服务平台,服务的方式主要包括通过门户网站建立统一的权威信息平台,以及通过短信等电信增值模式进行信息服务推送,还可以通过微博发布信息,扩宽公共服务能力和范围。

1)基于门户的综合服务

公共服务平台将市域内的停车场信息包括停车场的车位容量、现时停车量、现时车位余量、停车场的地理位置信息、停车场的收费信息、停车场的服务时间信息、停车场的现场视频图像和道路通信情况等,并将经过系统处理的最优停车场信息和引导通行信息通过统一的门户网站公布给停车需求者。并通过门户网站,接受在线预定车位服务,车位信息查询,网上申请月租车位等服务。以及针对管理者提供统计分析功能,为领导决策提供支持。

2)基于定制的增值服务

提供电信增值业务供广大停车需求者选择,通过短信、电话等电信业务实现停车位信息的查询、预订等服务。或通过微博定制由停车场管理部门统一发布停车场信息及其车位预警信息,一方面提高停车场管理公共服务能力,另一方面,扩宽了社会大众了解信息的渠道。

主要关键技术主要包括射频识别技术、智能无线传感技术、视频识别技术。

4 武汉智能停车诱导系统建设配套措施

4.1 统一管理主体

针对当前武汉市停车设施管理机制过于分散的弊端,为保障武汉市停车诱导系统能顺利推进,建议成立武汉市智能停车管理领导小组,该小组下设办公室,具体负责武汉市智能停车诱导系统的建设工作,同时选定武汉市城投停车场投资建设管理公司作为实施主体,协助该领导小组完成相关工作,如拟订有关停车设施建设和经营管理的政策,审查停车场经营者的资质,制定停车场行业管理规范等,当前,该机构组织需对武汉三镇所有停车泊位进行拉网式普查,统计停车资源信息,按照“统一规划,分布实施”的指导思想,首先对核心商圈进行区域停车诱导,逐步扩展到全市城区,甚至郊区。只有统一管理主体,才能逐步改变当前武汉市停车管理秩序混乱的状况,提高停车场资源的整合能力,为提高其利用率奠定基础。

4.2 建立诱导系统地方标准

为尽快推动智能停车诱导系统的顺利实施,实现停车行业的规范化管理,政府及相关主管部门应制定新的适应停车发展需求的管理政策、法规和标准,并保证有效执行。比如制定“武汉市智能停车诱导系统建设标准”、“公共停车场(库)信息联网通用技术要求”、“停车场车位信息采集数据交换标准”、“武汉市公共停车信息系统联网管理规定”等相关实施细则。规定不同性质的停车物业的相应责任、权利和义务,同时引导对外收费经营的停车场企业,统一数据交换接口,接入至公共停车诱导信息平台,为社会提供准确、完整、实时的停车资源信息。

4.3 构建武汉市停车诱导系统运营模式

武汉市的智能停车诱导系统运营模式建议采用政府引导,企业自主的模式。当前,由于武汉市停车行业发展还处于起步阶段,停车场建设和管理的公司也不多,而停车诱导系统具有面向社会服务的公共属性,政府应当通过建立地方标准、经济补偿、政策补偿等扶持方式来推动武汉市智能停车诱导系统的建立。比如政府投入启动资金和初期建设资金来启动项目等;出台政策帮助武汉市城投停车场投资建设管理公司建立武汉市停车资源信息中心来整合全市停车场资源,对于新建的停车场,在政府审批建设时,要求签署停车数据资源共享协议,为进入统一管理进行政府干预。只有通过“多管齐下”才可能帮助企业扩大智能停车诱导系统的覆盖面和影响力,才能真正为社会提供优质、高效的服务。

5 结语

停车诱导系统在全国一些大城市都有应用,都有一个共同点就是政府主导推动该系统的建设工作,这是因为该系统具有很强的为社会服务的特性。因此,武汉也需要结合本地区特点,即本地车辆基本安装ETC这一条件,建立智能停车诱导系统。集成ETC的武汉智能停车诱导系统能实现高度自动化、快捷等特点,有利于减少停车场管理成本,有利于整合全市停车资源,有利于减少车辆寻找车位的无效交通,提高车位利用率,从而改变停车难和停车乱现象。

参考文献

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[2]陆锡明,施文俊,陈必壮.大城市停车问题对策——以上海为例[J].城市交通,1999(3):5-6.

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[7]俞燕琳,王向燕.上海市黄浦区停车诱导系经发展综述[J].城市停车,2005(1):20.

交通诱导系统车载终端的设计及实现 篇9

交通诱导系统又称为车辆导航系统, 是智能交通系统 (Intelligent Trans portation Sys te m, ITS) 的重要子系统之一。交通诱导系统基于检测、控制、计算机、网络和通信等现代技术, 根据出行者的起讫点, 动态地向驾驶员提供最优路径引导指令和丰富的适时交通信息, 通过对各个车辆诱导来改善路面交通状态, 防止和减轻交通阻塞, 减少车辆在道路上的逗留时间, 并最终实现交通流在路网中各个路段上的合理分配, 以达到解决交通拥堵的目的。

1 车载终端的功能结构

交通诱导系统实现对车辆的实时动态诱导, 主要实现以下内容:

1) 获取公路网中当前和过去若干时段内的交通信息, 比如交通流量、行驶时间、延误等信息;

2) 根据交通信息通过交通优化预测算法预测未来若干时段内路网的各路段的交通状态;

3) 通过先进的通信技术与车辆终端和用户进行数据信息传递;

4) 建立选择最优路径的优化模型;

5) 诱导策略评价与优化。

其中车载终端是交通诱导系统与驾驶员进行信息交互的核心组件, 由车辆状态监测模块、定位模块、无线通信模块、智能信息处理模块组成。主要完成的功能包括以下几个部分:

1) 无线通信:车载终端的基础, 通过无线通信模块与调度中心实现对车辆位置信息、交通状态的发布信息等数据进行交互。

2) 车辆监控:完成对车辆的位置信息, 车辆状态信息监测。

3) 信息提示功能:实时显示调度中心传输的诱导数据。

4) 人工报警:实现突发事件的人工报警功能。

2 车载终端硬件设计

车载终端硬件设计主要包括嵌入式处理器、GPS模块、无线通信模块、人工报警模块等部分组成。整个系统的运行由嵌入式处理器完成。其硬件结构如下图所示。

GPS模块采集到车辆位置实时信息, 通过串行数据接口实时传送给信息处理模块, 信息处理模块将车辆定位坐标信息提取出来, 在液晶显示模块中将车辆位置坐标转换成地图位置显示;同时通过无线传输模块接收诱导数据, 并在显示模块中显示。

信息处理和控制模块是车载终端的核心控制部件, 该模块包括处理器及各种控制逻辑电路, 其中最核心的元件是CPU。位置信息的获取、诱导信息的收发、内部数据的处理以及外围报警设备的驱动都是在CPU的统一控制下完成的。本系统中选用的是Luninary的LM3S6952。LM3S6952是首款基于ARMCorte x TM-M3的控制器, ARMCortex-M3处理器为高性能、低成本的平台提供一个满足小存储要求解决方案、简化管脚数、以及低功耗三方面要求的内核, 还提供了出色的计算性能和优越的系统中断响应能力。其特性具体包括:

1) 紧凑的内核。

2) 支持Thum b2指令集, 在通常与8位和16位设备相关的存储容量中, 特别是在微控制器级应用的几千字节存储量中, 提供ARM内核所期望的高性能;

3) 高速的应用通过Harvard结构执行, 以独立的指令和数据总线为特征;

4) 优越的中断处理能力, 通过执行寄存器操作来实现, 这些寄存器操作在处理硬件中断时使用;

5) 存储器保护单元 (MPU) 为复杂的应用提供特权操作模式;

6) 从ARM7TM处理器系列中移植过来, 以获得更好的性能和电源效率。

GPRS模块是车载终端的另一个重要的组成部分, 负责车载终端与监控中心之间的通信。要求具有功耗低、体积小、有较好的抗震性能等特点。

3 车载终端软件设计

软件功能由人机交互模块、无线通信模块、GPS信息分析与电子地图显示模块组成。每个模块是在车载终端的软件系统中一个独立的操作任务。

车载设备的软件系统平台选用UCOS-II嵌入式操作系统。UC/OS-II是一种可移植的, 可植入ROM的, 可裁剪的, 抢占式的, 实时多任务操作系统内核。它被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。

UC/OS-II是专门为计算机的嵌入式应用设计的, 便于移植到任何一种其它的CPU上。UC/OS-II具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良、可扩展性强等特点, 最小内核可编译至2KB。UC/OS-II是一个基于优先级调度的抢占式的实时操作系统内核, 并在这个内核之上提供最基本的系统服务, 如信号量, 邮箱, 消息队列, 内存管理, 中断管理等。它包含了任务调度, 任务管理, 时间管理, 内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。

系统软件流程如下图所示。

UC/OS多任务调度过程:UC/OS-II中最多可以支持64个任务, 分别对应优先级0~63。其中0为最高优先级, 63为最低级, 系统保留了4个最高优先级的任务和4个最低优先级的任务, 用户可以使用56个自定义任务。

UC/OS-II提供了任务管理的各种函数调用, 包括创建任务、删除任务、改变任务的优先级, 任务挂起和恢复等操作。

系统初始化时会自动产生两个任务:一个是空闲任务, 它的优先级最低, 该任务仅给一个整形变量做累加运算;另一个是统计任务, 它的优先级为次低, 该任务负责统计当前CPU的利用率。

系统中每个任务都包含休眠、就绪、运行、等待或挂起、中断五种状态。任务的状态由8位的字节变量OSTCBStat标识。若该状态寄存器置1, 表示任务正在等待该位表示的事件;如果所有位均为0, 表示任务处于就绪状态, 一旦符合条件 (优先级最高) , 即可进入运行状态。

本系统中任务优先级顺序依次为无线数据通信、GPS信息分析与电子地图显示、人机交互进程。GPIO人工报警以硬件中断的方式, 通过端口中断服务子程序来处理报警数据。

4 结语

试验结果表明该系统能够精确地完成车辆监控, 具有较好的人机交互界面, 功能完整, 构成系统的成本低, 应用范围广, 能够为智能交通中的交通诱导系统提供一个较好的解决方法。

摘要：为交通拥挤问题, 利用GPS、GPR S和智能信息处理等技术, 设计一套车辆终端定位及诱导设备, 提供解决车辆定位与诱导问题的技术基础, 进而满足现代交通运输行业日益增长的需求, 推动城市智能运输系统的发展。

关键词：智能交通,交通诱导,车载终端

参考文献

[1]许瑞斌.浅谈GPS在城市交通网络中的应用[J].机电产品开发与创新, 2008.

[2]奇少群.基于GPS、GIS的警用智能交通系统的研究[J].数字技术与应用, 2011.

[3]李玲.基于GPS定位及3G通信客运车辆监控系统设计[J].现代电子技术, 2011.

智能交通诱导服务系统 篇10

为避免隧道交通异常情况的发生, 减少交通事故造成的人员伤亡和经济损失, 需要优化隧道控制系统的控制策略, 但在实际的隧道内做大量的实验, 不仅严重影响了隧道正常的交通运行, 而且成本代价也太大, 实施起来比较困难。而且对现有的隧道安全管理和事故预防我国在这方面所开展的工作还不是很系统, 人力物力投入也不是很充裕, 部门之间的合作及国际间的合作机制尚需加强和完善。因此设计一个公路隧道交通控制与诱导的仿真系统, 并开发出上位机控制软件对于高速公路隧道安全管理, 保护人身和财产安全, 具有十分重要的研究意义和应用价值。

一、系统总体介绍

1. 设计的目的与意义。

公路隧道交通控制与诱导仿真系统可以通过上位机软件对隧道模型各子系统设备进行单点控制, 也可利用该系统对隧道不同的交通控制策略进行仿真, 使隧道模型各设备的状态按照交通控制策略进行优化。因此, 针对隧道内不同的交通情况, 利用该系统可以优化隧道控制系统对设备单点的控制, 同时也可以验证不同控制策略的实际效果, 从而确定特定的控制模式和最优的控制策略。

公路隧道交通控制与诱导仿真系统为高速公路隧道运营公司、单位管理人员和交通控制专业的本科生教学提供了一个科研平台及科学先进的交通控制技术。他们可以通过此仿真系统熟悉与学习隧道控制系统、演练交通预案或控制策略, 进而形成自己的控制策略。而且该仿真系统能通过网络获得真实隧道设备状态的数据, 可以使隧道模型设备的状态与真实隧道设备的状态保持一致。这样在交通事件发生时, 便于高速公路运营公司或管理单位的指挥者统筹全局、运筹帷幄。

2. 设计的基本思路。

采用模块化与分布式控制相结合的方案开发出基于单片机的公路隧道控制与诱导仿真系统模型 (隧道模型) , 该模型主要包括公路隧道机电设备和单片机区域控制模块。用VC++开发上位机控制软件, 它为该仿真系统的控制中心, 能接收交通事件信息, 对不同交通事件的控制方案与诱导策略进行仿真, 并能和隧道模型中所有单片机区域控制模块进行通信, 对隧道模型机电设备的工作状态进行控制, 实现隧道模型中对交通的控制与诱导。

3. 设计的主要研究内容。

(1) 研究具体隧道的交通指挥策略与紧急预案。

(2) 交通诱导与控制软件的开发, 即根据不同工况下的交通诱导与控制模式编写相应的软件代码。上位机软件主要包括交通控制、交通预案、通风控制、照明控制、信息发布和通信等6大功能。如图1所示。

其中主要模块为交通预案模块, 分为预案的演示和预案或控制策略的自动生成部分, 如图2所示。

(3) 隧道模型电气控制系统的开发。电气控制系统主要由控制台、主机控制模块、从机控制模块、电源管理模块构成。

(4) 隧道交通控制策略在模型上的仿真实现。

4. 设计的创新点。

(1) 控制软件部分。控制软件中的隧道交通控制方案与诱导策略基于智能决策支持系统, 它事先建立隧道机电设施设备的数据库﹑交通事件控制与诱导策略的知识库和紧急交通预案库, 软件能够针对不同的交通事件智能地产生科学有效的控制策略, 并根据特定情况调用相应的紧急交通预案。

软件还可以通过手动的方式对隧道模型中的单个机电设备进行控制, 产生特定情况下的控制方式和诱导策略, 并将修改过的控制与诱导策略存入交通事件控制策略库里, 使软件具备了自动学习的能力。

(2) 模型硬件部分。设计方式采用“集中管理, 分布控制”的思想。模块化的设计方案使隧道模型的硬件便于拆卸、添加, 可以适用于不同长度的隧道。

控制方式采用多Agent技术。隧道划分为不同的控制区域, 每个区域的所有机电设备由一个单片机控制模块来控制, 每一个单片机区域控制模块就是一个Agent, 控制方式采用多Agent技术来控制隧道机电设备, 实现了隧道模型硬件控制的智能化。

二、软件部分介绍

上位机控制软件为仿真系统的控制中心, 关键技术主要有:隧道交通控制与诱导的智能决策支持系统的设计与实现, 使控制软件能够针对隧道内不同的交通事件, 智能地产生科学有效的交通控制策略, 针对紧急交通事件调用相应的控制预案, 并能通过手动的方式对单个机电设备进行控制, 从而产生特定情况下的控制方式和策略。

隧道机电设备在控制软件界面中的形象展示直观。可以做到通过手工方式修改其状态, 其状态和隧道模型中机电设备的工作状态保持一致。如图3所示。

交通控制与诱导策略或紧急预案形象化与动画的展现, 可以用以动画方式展示交通控制流的方向与诱导线路。

三、硬件部分介绍

该部分主要由公路隧道机电设备和单片机区域控制模块2部分组成。其关键技术有:

1. 硬件模块化设计。

根据模块化的思路和分布式控制的设计方案, 将隧道划分为不同的控制区域, 每个单片机区域控制模块控制一个区域的所有机电设备, 其仿真电路图如图4所示。

2. 多Agent技术的实现。

单片机区域控制模块能够检测该隧道区域内的交通事件, 并将其传送给上位机控制软件, 同时它能够接收上位机软件传送过来交通控制策略的数据信息进行, 对该隧道区域内的机电设备的工作状态进行控制, 实现对交通的控制与诱导。

目前国内高速公路隧道模型都是单点控制, 只能进行简单的单点交通事故预案仿真, 没有区域控制仿真, 软件部分没有自动智能生成控制策略的功能。硬件模型部分通常采用PLC技术, 缺乏灵活性。