一种基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法，包括单片机控制器、无线通信模块、视频分配器、电源保护模块和录入模块，所述单片机控制器的输出端和输入端分别与微波车辆检测器的输入端和电源模块的输出端通过导线构成电连接，所述单片机控制器的输出端通过导线分别连接信号放大器、无线通信模块和录入模块的输入端，所述录入模块通过信号线连接有历史特征数据库，所述单片机控制器的输出端通过导线分别连接有粉尘浓度传感器和温湿度传感器的输入端，该新型基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法，便于远程监测粉尘浓度和空气温湿度值，具有电源保护的功能，方法步骤简单，计算精确度高，能广泛推广使用。

说明书

技术领域

本发明属于交通信号灯技术领域，具体涉及一种基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法。

背景技术

随着中国在以物联网、云计算、移动互联网为代表的新一代信息技术以及知识社会环境下逐步孕育的开放的城市创新生态为代表的两种驱动力推动下，国内大中城市纷纷提出建立智慧城市的构想并逐步付诸实施，智慧城市的愿景，就是利用新的科技手段提升资源利用效率，优化城市管理，改善人民的生活质量，为人民提供更优质的服务，在这样的态势下，如何即节约化、高效化利用城市资源，实现资源间的互通、互联成为科研领域的一大课题。道路交通信号灯是交通安全产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具，适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行，LED(发光二极管)是近年来开发生产的一种新型光源，具有耗电小(电流只有10～20mA)、亮度高(光强可达上万个mcd)、体积小(直径最小可达3mm)、重量轻(一颗发光二极管仅重零点几克)、寿命长(平均寿命10万小时)等优点，现已逐步代替白炽灯、低压卤钨灯制作道路交通信号灯。

传统的交通信号灯只有单一的功能，即供指挥交通路口行人及机动车的通行或停止等待，交通信号灯为了能让机动车及行人在视觉上起到最好的效果，一般都架设在路口最好的位置，需要通过数学分析模型交通信号灯系统进行控制，该控制方法不便于远程监测粉尘浓度和空气温湿度值，不具有电源保护的功能，方法步骤复杂，计算不够精确，不能广泛推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的该控制方法不便于远程监测粉尘浓度和空气温湿度值，不具有电源保护的功能，方法步骤复杂，计算不够精确，不能广泛推广使用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数学分析模型的交通信号灯系统，包括单片机控制器、无线通信模块、视频分配器、电源保护模块和录入模块，所述单片机控制器的输出端和输入端分别与微波车辆检测器的输入端和电源模块的输出端通过导线构成电连接，所述单片机控制器的输出端通过导线分别连接信号放大器、无线通信模块和录入模块的输入端，所述录入模块通过信号线连接有历史特征数据库，所述单片机控制器的输出端通过导线分别连接有粉尘浓度传感器和温湿度传感器的输入端。

进一步的；所述视频分配器的输出端和输入端通过导线分别连接单片机控制器的输入端和全景摄像机的输出端；全景摄像机采集路口视频影像数据并传递给视频分配器分配处理，通过单片机控制器分析处理后通过无线通信模块与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等。

进一步的；所述电源模块通过电源线连接电源保护模块，所述录入模块的输出端通过信号线连接历史特征数据库的输入端；利用电源保护模块对电源模块起到稳压、稳流的效果，对电源模块进行保护。

进一步的；所述信号放大器的输出端通过无线网络连接有信号灯的输入端，所述无线通信模块的输出端通过无线网络连接有远程PC端；全景摄像机采集路口视频影像数据并传递给视频分配器分配处理，通过单片机控制器分析处理后通过无线通信模块与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据。

进一步的；所述历史特征数据库包括特征数据查询模块、历史曲线模块和对比分析模块；利用特征数据查询模块便于对历史特征数据库内的数据进行查询并且记录，方便了解各个路口的交通车辆情况，从而计算车辆的增减及交通拥堵情况，最终给出整治方案。

进一步的；所述信号灯的输入端与微电脑时控开关的输出端通过导线构成电连接；利用微电脑时控开关便于自动控制信号灯的工作时间，达到设定的时间后，自动关闭，方便根据路口交通车辆情况进行调整，实用性强。

一种基于数学分析模型的交通信号灯系统，具体控制方法步骤如下：

步骤一：获得信号灯的分布图，连接信号灯的电源，并且将信号灯接入到交通信号灯系统内；对交通信号灯系统进行检测和试运行；

步骤二：全景摄像机采集路口视频影像数据并传递给视频分配器分配处理，通过单片机控制器分析处理后通过无线通信模块与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等；

步骤三：将信号灯控制信号输入到单片机控制器内，利用单片机控制器连接的信号放大器放大输出控制信号，最终控制信号灯；

步骤四：利用粉尘浓度传感器和温湿度传感器将检测的数据信息传递到与之连接的单片机控制器内，分析处理后通过无线通信模块将单片机控制器分析处理后的信息远程传输到与之连接的远程PC端上，便于远程进行监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、全景摄像机采集路口视频影像数据并传递给视频分配器分配处理，通过单片机控制器分析处理后通过无线通信模块与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等；将信号灯控制信号输入到单片机控制器内，利用单片机控制器连接的信号放大器放大输出控制信号，最终控制信号灯；利用粉尘浓度传感器和温湿度传感器将检测的数据信息传递到与之连接的单片机控制器内，分析处理后通过无线通信模块将单片机控制器分析处理后的信息远程传输到与之连接的远程PC端上，便于远程进行监测。

2、利用录入模块便于对单片机控制器分析处理后的数据录入到历史特征数据库，历史特征数据库便于将历史特征数据库内的数据绘制成历史曲线，便于人员更加直观的观看方便进行特征分析，利用电源保护模块对电源模块起到稳压、稳流的效果，对电源模块进行保护，该新型基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法，便于远程监测粉尘浓度和空气温湿度值，具有电源保护的功能，方法步骤简单，计算精确度高，能广泛推广使用。

3、利用特征数据查询模块便于对历史特征数据库内的数据进行查询并且记录，方便了解各个路口的交通车辆情况，从而计算车辆的增减及交通拥堵情况，最终给出整治方案，利用历史曲线模块便于通过图形曲线将历史数据进行展示，便于更加直观的看清信息内容，利用对比分析模块便于对历史数据与监测得到的新数据进行分析对比，找到相同点与不同点，数据处理精度高，利用微电脑时控开关便于自动控制信号灯的工作时间，达到设定的时间后，自动关闭，方便根据路口交通车辆情况进行调整，实用性强，效果显著。

附图说明

图1为本发明一种基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法的电器连接图。

图2为本发明一种基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法的粉尘浓度传感器和温湿度传感器结构图。

图3为本发明一种基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法的微电脑时控开关结构示意图

图中：1、微波车辆检测器；2、电源保护模块；3、单片机控制器；4、视频分配器；5、电源模块；6、全景摄像机；7、录入模块；8、无线通信模块；9、信号放大器；10、信号灯；11、粉尘浓度传感器；12、温湿度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-3所示，一种基于数学分析模型的交通信号灯系统，包括单片机控制器3、无线通信模块8、视频分配器4、电源保护模块2和录入模块7，所述单片机控制器3的输出端和输入端分别与微波车辆检测器1的输入端和电源模块5的输出端通过导线构成电连接，所述单片机控制器3的输出端通过导线分别连接信号放大器9、无线通信模块8和录入模块7的输入端，所述录入模块7通过信号线连接有历史特征数据库，所述单片机控制器3的输出端通过导线分别连接有粉尘浓度传感器11和温湿度传感器12的输入端。

其中；所述视频分配器4的输出端和输入端通过导线分别连接单片机控制器3的输入端和全景摄像机6的输出端；全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器1实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等。

其中；所述电源模块5通过电源线连接电源保护模块2，所述录入模块7的输出端通过信号线连接历史特征数据库的输入端；利用电源保护模块2对电源模块5起到稳压、稳流的效果，对电源模块5进行保护。

其中；所述信号放大器9的输出端通过无线网络连接有信号灯10的输入端，所述无线通信模块8的输出端通过无线网络连接有远程PC端；全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据。

其中；所述历史特征数据库包括特征数据查询模块、历史曲线模块和对比分析模块；利用特征数据查询模块便于对历史特征数据库内的数据进行查询并且记录，方便了解各个路口的交通车辆情况，从而计算车辆的增减及交通拥堵情况，最终给出整治方案。

其中；所述信号灯10的输入端与微电脑时控开关的输出端通过导线构成电连接；利用微电脑时控开关便于自动控制信号灯10的工作时间，达到设定的时间后，自动关闭，方便根据路口交通车辆情况进行调整，实用性强。

一种基于数学分析模型的交通信号灯系统，具体控制方法步骤如下：

步骤一：获得信号灯10的分布图，连接信号灯10的电源，并且将信号灯10接入到交通信号灯系统内；对交通信号灯系统进行检测和试运行；

步骤二：全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器1实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等；

步骤三：将信号灯10控制信号输入到单片机控制器3内，利用单片机控制器3连接的信号放大器9放大输出控制信号，最终控制信号灯10；

步骤四：利用粉尘浓度传感器11和温湿度传感器12将检测的数据信息传递到与之连接的单片机控制器3内，分析处理后通过无线通信模块8将单片机控制器3分析处理后的信息远程传输到与之连接的远程PC端上，便于远程进行监测。

实施例二

如图1-3所示，一种基于数学分析模型的交通信号灯系统，包括单片机控制器3、无线通信模块8、视频分配器4、电源保护模块2和录入模块7，所述单片机控制器3的输出端和输入端分别与微波车辆检测器1的输入端和电源模块5的输出端通过导线构成电连接，所述单片机控制器3的输出端通过导线分别连接信号放大器9、无线通信模块8和录入模块7的输入端，所述录入模块7通过信号线连接有历史特征数据库，所述单片机控制器3的输出端通过导线分别连接有粉尘浓度传感器11和温湿度传感器12的输入端。

其中；所述视频分配器4的输出端和输入端通过导线分别连接单片机控制器3的输入端和全景摄像机6的输出端；全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器1实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等。

其中；所述电源模块5通过电源线连接电源保护模块2，所述录入模块7的输出端通过信号线连接硬盘存储器的输入端；利用电源保护模块2对电源模块5起到稳压、稳流的效果，对电源模块5进行保护。

其中；所述信号放大器9的输出端通过无线网络连接有信号灯10的输入端，所述无线通信模块8的输出端通过无线网络连接有远程PC端；全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据。

其中；所述硬盘存储器包括特征数据查询模块、历史曲线模块和对比分析模块；利用特征数据查询模块便于对历史特征数据库内的数据进行查询并且记录，方便了解各个路口的交通车辆情况，从而计算车辆的增减及交通拥堵情况，最终给出整治方案。

其中；所述信号灯10的输入端与微电脑时控开关的输出端通过导线构成电连接；利用微电脑时控开关便于自动控制信号灯10的工作时间，达到设定的时间后，自动关闭，方便根据路口交通车辆情况进行调整，实用性强。

一种基于数学分析模型的交通信号灯系统，具体控制方法步骤如下：

步骤一：获得信号灯10的分布图，连接信号灯10的电源，并且将信号灯10接入到交通信号灯系统内；对交通信号灯系统进行检测和试运行；

步骤二：全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器1实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等；

步骤三：将信号灯10控制信号输入到单片机控制器3内，利用单片机控制器3连接的信号放大器9放大输出控制信号，最终控制信号灯10；

步骤四：利用粉尘浓度传感器11和温湿度传感器12将检测的数据信息传递到与之连接的单片机控制器3内，分析处理后通过无线通信模块8将单片机控制器3分析处理后的信息远程传输到与之连接的远程PC端上，便于远程进行监测。

实施例三

如图1-3所示，一种基于数学分析模型的交通信号灯系统，包括单片机控制器3、无线通信模块8、视频分配器4、电源保护模块2和录入模块7，所述单片机控制器3的输出端和输入端分别与微波车辆检测器1的输入端和电源模块5的输出端通过导线构成电连接，所述单片机控制器3的输出端通过导线分别连接信号放大器9、无线通信模块8和录入模块7的输入端，所述录入模块7通过信号线连接有历史特征数据库，所述单片机控制器3的输出端通过导线分别连接有粉尘浓度传感器11和温湿度传感器12的输入端。

其中；所述视频分配器4的输出端和输入端通过导线分别连接单片机控制器3的输入端和全景摄像机6的输出端；全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器1实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等。

其中；所述电源模块5通过电源线连接电源保护模块2，所述录入模块7的输出端通过信号线连接历史特征数据库的输入端；利用电源保护模块2对电源模块5起到稳压、稳流的效果，对电源模块5进行保护。

其中；所述信号放大器9的输出端通过无线网络连接有信号灯10的输入端，所述无线通信模块8的输出端通过无线网络连接有远程PC端；全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据。

其中；所述历史特征数据库包括特征数据查询模块、历史曲线模块和对比分析模块；利用特征数据查询模块便于对历史特征数据库内的数据进行查询并且记录，方便了解各个路口的交通车辆情况，从而计算车辆的增减及交通拥堵情况，最终给出整治方案。

其中；所述信号灯10的输入端与时间继电器的输出端通过导线构成电连接；利用时间继电器便于自动控制信号灯10的工作时间，达到设定的时间后，自动关闭，方便根据路口交通车辆情况进行调整，实用性强。

一种基于数学分析模型的交通信号灯系统，具体控制方法步骤如下：

步骤一：获得信号灯10的分布图，连接信号灯10的电源，并且将信号灯10接入到交通信号灯系统内；对交通信号灯系统进行检测和试运行；

步骤二：全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器1实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等；

步骤三：将信号灯10控制信号输入到单片机控制器3内，利用单片机控制器3连接的信号放大器9放大输出控制信号，最终控制信号灯10；

步骤四：利用粉尘浓度传感器11和温湿度传感器12将检测的数据信息传递到与之连接的单片机控制器3内，分析处理后通过无线通信模块8将单片机控制器3分析处理后的信息远程传输到与之连接的远程PC端上，便于远程进行监测。

本发明工作时：全景摄像机6采集路口视频影像数据并传递给视频分配器4分配处理，通过单片机控制器3分析处理后通过无线通信模块8与远程PC端建立通讯连接进行分析，并获得视频影像分析数据，利用微波车辆检测器1实时检测交通流量、平均车速、车型及车道占用率等；将信号灯10控制信号输入到单片机控制器3内，利用单片机控制器3连接的信号放大器9放大输出控制信号，最终控制信号灯10；利用粉尘浓度传感器11和温湿度传感器12将检测的数据信息传递到与之连接的单片机控制器3内，分析处理后通过无线通信模块8将单片机控制器3分析处理后的信息远程传输到与之连接的远程PC端上，便于远程进行监测。利用录入模块7便于对单片机控制器3分析处理后的数据录入到历史特征数据库，历史特征数据库便于将历史特征数据库内的数据绘制成历史曲线，便于人员更加直观的观看方便进行特征分析，利用电源保护模块2对电源模块5起到稳压、稳流的效果，对电源模块5进行保护，该新型基于数学分析模型的交通信号灯系统及其控制方法，便于远程监测粉尘浓度和空气温湿度值，具有电源保护的功能，方法步骤简单，计算精确度高，能广泛推广使用，利用特征数据查询模块便于对历史特征数据库内的数据进行查询并且记录，方便了解各个路口的交通车辆情况，从而计算车辆的增减及交通拥堵情况，最终给出整治方案，利用历史曲线模块便于通过图形曲线将历史数据进行展示，便于更加直观的看清信息内容，利用对比分析模块便于对历史数据与监测得到的新数据进行分析对比，找到相同点与不同点，数据处理精度高，利用微电脑时控开关便于自动控制信号灯10的工作时间，达到设定的时间后，自动关闭，方便根据路口交通车辆情况进行调整，实用性强。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。