智慧隧道交通管理系统的设计
发布时间：2020-08-07 06:00
【摘要】：公路隧道作为连接各个地区城市道路和高速公路的重要组成部分,其建设与运营安全成为现交通规划发展的重中之重。西部地区天气多变,在传统高速公路隧道的运营中,隧道现场管理中心无法实时知道隧道口的环境变化情况、隧道内车流量情况和地面情况。同时,由于狭小的特殊道路环境,隧道行车中交通事故的发生率远高于其他普通公路。在信息通知不及时的情况下,很容易发生二次交通事故。本文通过对传统公路隧道的运营管理现状分析,并结合国内外研究现状与发展趋势,提出了本智慧型隧道的交通管理系统的技术方案。该系统由基于STM32的单片机最小系统、通信子系统、路面指示器LED显示子系统、环境温湿度和路面温度检测单元、能见度仪、工控机组成。工控机位于隧道现场控制中心,运行上位机软件,通过RS485总线控制各个设备并获取数据。利用部署于隧道各个出入口的智能指示器将环境温湿度数据,车流量数据,路面温度数据等数据采集、计算,并通过有线通讯总线或无线通讯单元将实时数据传输到隧道现场管理主机。隧道现场管理主机通过分析各类数据来控制车道指示器LED显示图案。现场维修测试人员可通过红外遥控器来测试维修调试指示器和进行参数与工作模式的设定。各个设备之间亦可通过2.4G模块进行相互通讯控制。本文制定各设备之间的通信协议,对单片机最小系统核心电路、电源电路、LED点阵屏控制电路、RS485与CAN通讯电路、环境温湿度和路面温度采集电路、红外控制电路、2.4G无线通信电路进行了硬件电路设计和软件驱动设计,并给出了详细的原理图和程序设计思路。本系统采用FreeRTOS嵌入式实时操作系统对路面指示器进行了嵌入式软件设计。最后对本系统进行了整体功能测试,并根据系统的不足之处给出了改进。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491
【图文】：
．１课题研究背景逡逑近几年我国经济的飞速发展，高速公路隧道的建设项目与日俱增［１］。中国地大物博，件也是因为地区的不同差异化很大。公路隧道作为连接各个地区城市道路和高速公路组成部分，其建设与运营安全成为现交通规划发展的重中之重。中国拥有众多山脉和界五分之一的人口，拥有众多大型城市，经济发展迅速，交通需求量巨大，由此带来效益也不言而喻。近年来，应国内整个大环境的响应，在实施西部大开发的途中发现间公路交通堵塞越来越严重，因此隧道工程日益受到青睐。自２１世纪初以来，中国己通隧道建设的高峰期。随着“十三五”重大任务和重点工程发展规划的发布，环境要高，西部大开发以及城市地面交通拥堵状况加剧，我国隧道工程量急剧增加，隧道工越受到人们的青睐发展迅猛。根据不完成统计显示，截止到２０１６年底，中国共有３万交通隧道已经建成，共有１５１８１条公路隧道投入运营，近年来我国公路隧道开通的增图Ｕ所示，从图中可以看出，我国公路隧道以每年１０００公里以上的建设速度在增长，速度世界第一。而且有超过４万公里的交通隧道正在建设或者正在规划中。中国已经正的隧道超级大国。逡逑１６０００邋ｌ
能路面指示器控制平台。作者在该项目中主要负责设计与开发下位机智能路面指示器控制平逡逑台的软硬件设计，上位机图形化管理软件主要由实验室的其他成员完成。逡逑智慧型隧道的车道指示器的系统总体架构设计结构图如图２．１所示，隧道电缆有电源输逡逑入，可选择１２Ｖ与５Ｖ。主控单元由嵌入式ＡＲＭ芯片与其周围核心电路构成，利用主控单元逡逑协调无线通讯单元、环境温湿度检测单元、路面温度检测单元、车流量检测单元、有线通信逡逑单元、ＬＥＤ控制单元。环境温湿度检测单元主要由ＳＨＴ１０模块及其核心连接电路构成，路面逡逑温度检测单元主要由ＭＬＸ９０６１４模块及其核心连接电路构成，车流量检测单元主要由埋地线逡逑圈与输出设备构成。有线通信单元由ＲＳ４８５通信电路与ＣＡＮ通信电路构成，可按实际情况逡逑通过拨码选择。无线通讯单元包括了邋２．４Ｇ无线通信模块与红外接收模块。ＬＥＤ控制单元主逡逑要由ＬＥＤ点阵模组和０８接口连接电路构成。逡逑通过环境温湿度检测单元、路面温度检测单元、车流量检测单元获取环境温湿度、路面逡逑温度与车流量数据，再由有线通信单元把需要的数据发送到总线上并从总线上接收由隧道现逡逑场管理主机发送给路面指示器的命令。ＬＥＤ控制单元根据从总线上收到的命令来显示相应的逡逑图案与文字。在一定条件下
雨雾天气居多的地区［１Ｍ７］。逡逑车辆检测器的检测模块由４个埋地线圈连接构成，２个前线圈与２个后线圈的摆放方式逡逑如如图２．３所示，车辆分别经过两个线圈时，由于线圈电感量的变化，车辆通过的各种状态逡逑信息都会被检测到并传输给计算芯片，由计算芯片进行采集和算法计算，最后通过总线将计逡逑算得到的数据上传。当有车触发前线圈时，车辆检测器会获得相关行车方向与车道号的数据；逡逑９逡逑
本文编号：2783594
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491
【图文】：
．１课题研究背景逡逑近几年我国经济的飞速发展，高速公路隧道的建设项目与日俱增［１］。中国地大物博，件也是因为地区的不同差异化很大。公路隧道作为连接各个地区城市道路和高速公路组成部分，其建设与运营安全成为现交通规划发展的重中之重。中国拥有众多山脉和界五分之一的人口，拥有众多大型城市，经济发展迅速，交通需求量巨大，由此带来效益也不言而喻。近年来，应国内整个大环境的响应，在实施西部大开发的途中发现间公路交通堵塞越来越严重，因此隧道工程日益受到青睐。自２１世纪初以来，中国己通隧道建设的高峰期。随着“十三五”重大任务和重点工程发展规划的发布，环境要高，西部大开发以及城市地面交通拥堵状况加剧，我国隧道工程量急剧增加，隧道工越受到人们的青睐发展迅猛。根据不完成统计显示，截止到２０１６年底，中国共有３万交通隧道已经建成，共有１５１８１条公路隧道投入运营，近年来我国公路隧道开通的增图Ｕ所示，从图中可以看出，我国公路隧道以每年１０００公里以上的建设速度在增长，速度世界第一。而且有超过４万公里的交通隧道正在建设或者正在规划中。中国已经正的隧道超级大国。逡逑１６０００邋ｌ
能路面指示器控制平台。作者在该项目中主要负责设计与开发下位机智能路面指示器控制平逡逑台的软硬件设计，上位机图形化管理软件主要由实验室的其他成员完成。逡逑智慧型隧道的车道指示器的系统总体架构设计结构图如图２．１所示，隧道电缆有电源输逡逑入，可选择１２Ｖ与５Ｖ。主控单元由嵌入式ＡＲＭ芯片与其周围核心电路构成，利用主控单元逡逑协调无线通讯单元、环境温湿度检测单元、路面温度检测单元、车流量检测单元、有线通信逡逑单元、ＬＥＤ控制单元。环境温湿度检测单元主要由ＳＨＴ１０模块及其核心连接电路构成，路面逡逑温度检测单元主要由ＭＬＸ９０６１４模块及其核心连接电路构成，车流量检测单元主要由埋地线逡逑圈与输出设备构成。有线通信单元由ＲＳ４８５通信电路与ＣＡＮ通信电路构成，可按实际情况逡逑通过拨码选择。无线通讯单元包括了邋２．４Ｇ无线通信模块与红外接收模块。ＬＥＤ控制单元主逡逑要由ＬＥＤ点阵模组和０８接口连接电路构成。逡逑通过环境温湿度检测单元、路面温度检测单元、车流量检测单元获取环境温湿度、路面逡逑温度与车流量数据，再由有线通信单元把需要的数据发送到总线上并从总线上接收由隧道现逡逑场管理主机发送给路面指示器的命令。ＬＥＤ控制单元根据从总线上收到的命令来显示相应的逡逑图案与文字。在一定条件下
雨雾天气居多的地区［１Ｍ７］。逡逑车辆检测器的检测模块由４个埋地线圈连接构成，２个前线圈与２个后线圈的摆放方式逡逑如如图２．３所示，车辆分别经过两个线圈时，由于线圈电感量的变化，车辆通过的各种状态逡逑信息都会被检测到并传输给计算芯片，由计算芯片进行采集和算法计算，最后通过总线将计逡逑算得到的数据上传。当有车触发前线圈时，车辆检测器会获得相关行车方向与车道号的数据；逡逑９逡逑
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
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2 张龙彪;张果;王剑平;王刚;;嵌入式操作系统FreeRTOS的原理与移植实现[J];信息技术;2012年11期
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4 胡继波;山东高速公路隧道养护管理系统的设计与实现[D];山东大学;2016年
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7 吕洪圣;基于物联网技术的输电杆塔倾斜监测系统设计[D];东北农业大学;2014年
本文编号：2783594
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