一种智能区域的交通灯控制装置

[摘要]一种智能区域的交通灯控制装置，包括设置在各路口的交通灯及控制驱动电路，显示器，设置在各主干道的数据采集单元，数据采集单元通过数据短距离传输单元与控制器相连，控制器与各路口的交通灯及控制驱动电路连接，并与数据长距离传输单元相连。能实现主干道以及城市整片区域信息共享，提前预警，为紧急救援车辆最优路径提供参考。可对现代城市交通运输问题提供良好的解决方案。

在现代城市中，现如今各十字路口固有配置的定时红绿灯，已经越来越不能满足城市车辆快速增长的所需。尤其是上下班高峰期，城镇各十字路口产生的交通拥堵问题，成为了城市管理的一大难题，也对车流量高峰期期间对突发事件的紧急救援车辆造成了不可避免的困难。而近年来，由于信息技术，尤其是以高集成度与高速智能数字技术为代表的快速发展，具备自我智能控制功能的电子装置不断出现，例如以自动控制原理为基础，融合了单片机技术，编程技术，数据无线收发技术等信息技术的新兴产品的诞生，为人们的日常生活以及政府管理等提供了质的飞跃。本文目的在于，提供一种智能区域的交通灯控制装置，该装置能够在区域内自我智能调节，疏导交通，减轻十字路口的交通压力。

装置概述：一种智能区域的交通灯控制装置，包括设置在各路口的交通灯及控制驱动电路，显示器，设置在各主干道的数据采集单元，数据采集单元通过数据短距离传输单元与控制器相连，控制器与各路口的交通灯及控制驱动电路连接，并与数据长距离传输单元相连。

本智能区域的交通灯控制装置，设计思路是基于微波检测，单片机控制以及数据长短距离无线传输技术，立足于MCS-51系列AT89C51单片机以及C语言编程技术，通过对各十字交叉路口车流量以及行进速度的实时信息采集与反馈，以单片机为中央处理控制系统，以无线射频模块为信息传输手段，实现自我智能调节，疏导交通。服务区域不局限于单个十字交叉路口，而是由各个路口数据采集互相反馈参考，覆盖区域达到主干道以至整片道路区域。

装置具体构造：数据采集单元：以MTD微波交通检测器作为车辆数据采集，包括车流量以及各方向转向车辆数目分布情况，经过信号采集预处理电路处理成为AT89C51单片机的输入信号；

数据短距离传输单元：通过MTD微波交通检测器内置的RS-232数据接口，与TDA5255射频收发器连接，由此射频收发模块与AT89C51单片机之间完成信号的短距离传递；

控制器：采用MCS-51系列产品AT89C51单片机，用于编程控制算法的储存以及调用，对收集的数据进行合理比较以及最优取值，多个控制器组成区域控制系统，实施区域内联合控制，信息共享；编程语言为算法指令，实现对实时状态的最优绿信比（绿灯时间/周期时间）取值；与区域内所有单片机组成控制网络，做到信息提前感知，预警调节；

数据长距离传输单元，应用nRF2401区域无线传输芯片在主干道，以及整片道路区域内所有的十字路口的本实用新型的智能区域的交通灯控制装置间信息传输共享。彼此之间由无线模块nRF2401芯片完成信息传递反馈，由此射频收发模块组成区域网络，彼此间形成信息交流传递共享，以上个十字路口信息反馈可作为下个十字路口决策提供提前信息参考。

在本装置中，MTD微波交通检测器利用连续频率调制波（FMCW）实现对多车道车辆的实时检测。MTD微波交通检测器发射一束微波同时接收目标反射波，根据反射回来的波形及频率差异来判别车辆，车型，车速，划分车道。

MTD微波检测器正确安装后测试其应与TDA5255射频收发器间数据短距离传输良好。

MTD微波交通检测器参数如下：1）探测能力：探测车道数量：8道；探测距离：5-60米；车道探测分辨率：0.6米；时间分辨率：10毫秒；统计周期：以30秒为间隔；最大可达900秒。

2）测量精度：实时探测：误差不超过10%，车流量，道路占用率，长车流量，误差不超过5%。

3）电源要求：12-24伏交流/直流，功率为6W，普通照明电源115±20VAC@50-60Hz，80mA；

电源故障恢复：出现电源故障5秒内自动恢复；

接口标准：USB接口，独立的RS-232数据接口，以9600波特的传输速率按采样周期传送每车道的统计数据。

4）微波发射：中心频率：10.525GHz，频带宽度：60MHz，输出功率：10mW。

5）机械性能：尺寸：9.5*26*18cm，重量：2.3kg，包装：Lexan-防水设计，符合NEMA-4X和IP-55标准。

可靠性：平均无故障时间90000小时（十年）

TDA5255短距离无线射频收发器，是一种低功率，单片FSK/ASK收发器，适用于433MHz-435MHz半双工低数据速率通信。

MCS-51系列产品AT89C51单片机，其主要特性如下：寿命：1000写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0Hz-24MHz；三级程序存储器锁定；128×8位内部RAM；32可编程I/O线；

两个16位定时器/计数器；5个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路；

按照管脚定义以及控制电路电路正确安装，与TDA5255连接无误，能够实现数据传入以及指令传达，并写入编程程序。

无线数字传输芯片nRF2401芯片，工作频段2.4GHz-2.5GHz，工作电压1.9V-3.6V，工作温度-40℃- +80℃，多达125个频道供选择，最高通信速率1Mbit/s；由nRF2401芯片安装手册正确安装，与本路口单片机信息传递良好，区域内各个远距离传输系统间传输良好。

本智能区域的交通灯控制装置有以下优点：1、可扩展至主干道甚至于区域交通，较之单个十字交叉路口智能交通灯有其更加完善的整体性，信息反馈，以及提前预警调节能力；2、突破了陈旧的交通管理定时配置系统限制，在高峰期期间能够做到智能改变区域交通灯绿信比，能为交通局等控制中心提供实时信息反馈。3、对专用紧急救援车辆，如救护车，消防车，能够通过控制中心取得信息反馈，准确得知个主干道交通状况，得到到达目的地的最优路径选择。4、整个装置运行基于单片机编程控制技术，扩展性强，可靠性高，成本低廉，运行过程智能度高，节省人力物力，易于维护。5、装置所需器材原件均是市场普及产品，购买方便，利于维修。6、对工作环境要求小，适用范围广，可扩展至乡镇等，经济效益明显。