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LGWL-JT01型 智能交通管理實(shí)訓系統

品牌：理工偉業(yè) 咨詢(xún)電話(huà)：010-82827827 82827835

一、系統簡(jiǎn)介
        LGWL-JT01型 智能交通主題沙盤(pán)實(shí)訓系統以城市道路交通為原型，綜合運用傳感器采集、設備控制、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、射頻識別、圖像識別、嵌入式系統、無(wú)線(xiàn)通信等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及多學(xué)科技術(shù)的交叉融合，依托部署在交通沙盤(pán)中的智能小車(chē)、傳感器節點(diǎn)、控制節點(diǎn)、工業(yè)攝像機、智能網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器與客戶(hù)端實(shí)現交通燈智能管理、路燈管理、公交優(yōu)先、超速抓拍、車(chē)牌識別、智能停車(chē)場(chǎng)、高速ETC、公路災害智能預警、自動(dòng)避障、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等功能，為解決現代城市交通擁堵、交通事故、違規逃逸、停車(chē)難等一系列問(wèn)題提供了技術(shù)路線(xiàn)，也為物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)教學(xué)提供了一個(gè)完備的應用實(shí)訓系統。
二、系統構成
        LGWL-JT01型 智能交通主題沙盤(pán)實(shí)訓系統利用各種傳感器測量城市道路中的參數，結合嵌入式數據庫存儲技術(shù)將采樣數據統一保存管理；利用ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )統一管理各個(gè)節點(diǎn)；利用射頻技術(shù)實(shí)現車(chē)輛的自動(dòng)識別；利用圖像識別技術(shù)實(shí)現車(chē)牌識別；利用自動(dòng)控制理論和反饋控制理論實(shí)現智能控制；利用嵌入式Linux系統實(shí)現智能網(wǎng)關(guān)城市交通管理軟件；利用WIFI網(wǎng)絡(luò )實(shí)現網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器之間的通信，激發(fā)用戶(hù)了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市交通網(wǎng)等現實(shí)環(huán)境的應用。
1、系統外觀(guān)
        LGWL-JT01型 智能交通主題沙盤(pán)實(shí)訓系統外觀(guān)如圖所示。

  
智能交通沙盤(pán)外觀(guān)圖
 
2、系統構成拓撲圖

系統構成拓撲圖
三、硬件組成
       智能交通主題沙盤(pán)實(shí)訓系統主要由感知設備、控制設備、射頻識別裝置、圖像采集設備、智能小車(chē)、智能網(wǎng)關(guān)、監控中心、供電設備、鋁合金鋼架模型等組成。
       感知設備：
       主要由傳感器調理板、ZigBee通信處理板以及接口底板組成的節點(diǎn)。標配傳感器包括光線(xiàn)傳感器、車(chē)位狀態(tài)檢測傳感器、火焰傳感器等，可根據客戶(hù)需求定制不同類(lèi)型的傳感器節點(diǎn)。它們通過(guò)ZigBee技術(shù)將采樣數據傳輸給智能網(wǎng)關(guān)。
       控制設備：
       主要由執行設備、ZigBee通信處理板以及接口底板組成的節點(diǎn)，因供電電流不同存在兩種類(lèi)型的控制設備：直流供電型控制設備、交流供電型控制設備。直流供電設備主要包括車(chē)位狀態(tài)指示燈、十字路口交通燈、道閘控制器、語(yǔ)音播放器、以及站臺LCD顯示器。交流供電控制設備主要包括控制器和交流電器，控制器封裝在標準的86盒內，交流電器只需插入86盒的兩相或三相插座內即可實(shí)現電器的開(kāi)關(guān)控制，如路燈。
       射頻識別裝置：
       主要由超高頻讀寫(xiě)器、天線(xiàn)、以及超高頻標簽組成，主要用來(lái)實(shí)現車(chē)輛不停車(chē)識別，可通過(guò)改變天線(xiàn)射頻功率實(shí)現讀寫(xiě)距離遠近的調節。超高頻讀寫(xiě)器具有RJ45以太網(wǎng)接口，與智能網(wǎng)關(guān)處于同一個(gè)局域網(wǎng)內，通過(guò)TCP/IP協(xié)議與智能網(wǎng)關(guān)交互信息。
       圖像采集設備：
       主要包括模擬攝像頭和IP攝像頭兩種。AV模擬攝像頭安裝在城市交通重要路段，如十字路口、高速路入口、車(chē)場(chǎng)出入口等，用于違規抓拍和統計車(chē)流量。IP攝像頭是一種視頻服務(wù)器，主要用于重點(diǎn)場(chǎng)所的視頻監控。
       智能小車(chē)：
       由核心控制板、ZigBee通信模塊、傳感器采集板、伺服電機、供電板、輪式底盤(pán)組成，實(shí)現自動(dòng)循跡、避障、紅燈擇路行駛、前進(jìn)、后退、左右轉彎、到站停車(chē)、以及與智能網(wǎng)關(guān)的通信等功能。
       智能網(wǎng)關(guān)：
       主要用于傳感層設備的數據處理以及接入上層云服務(wù)平臺。主要由Cortex-A8主板組成，可升級為A9四核主板，整體封裝在模具內，美觀(guān)大方。主板集成ZigBee無(wú)線(xiàn)路由器通信模塊，用于維護ZigBee網(wǎng)絡(luò )，接收Z(yǔ)igBee傳感器采樣信息，向ZigBee控制設備發(fā)送控制命令。主板還集成WiFi模塊，用于連接無(wú)線(xiàn)路由器，降低以太網(wǎng)布線(xiàn)的復雜度。同時(shí)，主板可擴展GPRS、3G或4G模塊，將智能網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現信息的遠程可靠傳輸。
       監控中心：
       普通PC機，通過(guò)TCP、UDP協(xié)議與智能網(wǎng)關(guān)通信，運行智能交通管理軟件。
       供電設備：
       配有完善的供電設備，包括空氣開(kāi)關(guān)、急停開(kāi)關(guān)、電源指示燈等，安裝在底座鋼架上，為系統輸入安全穩定的交流220V總電源。
       鋼架模型：
       支撐智能交通的整個(gè)設施，內部鋪設供電線(xiàn)路。除了提供標準智能交通模型外，還可根據學(xué)校的要求設計智能交通的外觀(guān)，交通線(xiàn)路的規劃，感知與控制設備的類(lèi)型，設備部署的方式等。
四、軟件資源
       系統軟件默認采用C/S結構，主要包括智能小車(chē)傳感器采集控制軟件、ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據透明傳輸軟件、智能網(wǎng)關(guān)QT智能交通管理軟件、監控終端C#智能交通管理軟件等。
       智能小車(chē)自動(dòng)巡航系統軟件：
       主要利用STC系列51單片機的接口總線(xiàn)，驅動(dòng)紅外反射、超聲波等傳感器采集信息，經(jīng)過(guò)處理，驅動(dòng)直流伺服電機帶動(dòng)萬(wàn)向輪轉動(dòng)，實(shí)現小車(chē)的自動(dòng)循跡、避障、行駛方式的改變等功能。同時(shí)小車(chē)上的閱讀器和天線(xiàn)會(huì )自動(dòng)識別道路上鋪設的射頻卡，實(shí)現小車(chē)地圖定位。
       ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據透明傳輸軟件：
       主要實(shí)現ZigBee網(wǎng)絡(luò )的建立、節點(diǎn)的自動(dòng)入網(wǎng)、節點(diǎn)休眠與喚醒、節點(diǎn)之間數據的透明傳輸、傳感器節點(diǎn)的采樣與傳輸、以及執行節點(diǎn)驅動(dòng)設備的功能。
       智能網(wǎng)關(guān)QT智能交通管理軟件：
       智能網(wǎng)關(guān)采用嵌入式Linux操作系統，上電后即運行基于QT的智能交通管理軟件。軟件包括系統設置、交通管理主界面等。用戶(hù)可以在本地網(wǎng)關(guān)上直接瀏覽智能小車(chē)的運行狀態(tài)，控制小車(chē)的運行方式，瀏覽關(guān)鍵路口（高速出入口或停車(chē)場(chǎng)出入口）的抓拍圖像，也可手動(dòng)控制出入口閘機。軟件系統集成了嵌入式數據庫，對所有傳感器數據進(jìn)行保存。
       監控終端C#智能交通管理軟件：
       監控中心運行基于C#的智能交通管理軟件，主要實(shí)現城市公交與私家車(chē)在城市交通圖中的定位等功能。
五、系統功能
多車(chē)同時(shí)行駛
系統支持2個(gè)智能小車(chē)同時(shí)運行，一個(gè)模擬城市公交，一個(gè)模擬私家車(chē)，均可實(shí)現自動(dòng)循跡，避障行駛、前進(jìn)、后退、左右轉彎等基本功能。
 
公交優(yōu)先功能
公交車(chē)到達十字路口，系統控制交通燈變成綠燈，讓公交車(chē)優(yōu)先通行。
 
 
交通燈管理
交通燈控制系統是整個(gè)智能交通的基礎，主要是對交通十字路口、丁字路口的紅、綠、黃燈的有效控制，使某一方向的車(chē)輛遇到紅燈停止，另一方向的車(chē)輛綠燈順利通過(guò)，整個(gè)交通系統按照交通規則運行，保證道路交通的安全和暢通。
 
路燈管理
系統根據光線(xiàn)傳感器采集的光亮度值自動(dòng)控制路燈的打開(kāi)和關(guān)閉。當光亮度值低于某一個(gè)閾值時(shí)，即打開(kāi)路燈，當光亮度值高于某一個(gè)閾值時(shí)，關(guān)閉路燈，達到節能的目的。
 
圖像抓拍
對出入停車(chē)場(chǎng)、高速公路的車(chē)輛進(jìn)行抓拍備案；
也可對違反交通規則（如闖紅燈）的車(chē)輛進(jìn)行抓拍。
 
ETC不停車(chē)收費系統
系統模擬高速公路出入口的ETC收費站，收費站安裝有射頻讀卡器，當車(chē)輛進(jìn)入ETC入口處射頻讀寫(xiě)器的感應范圍時(shí)，讀卡器讀出車(chē)輛信息，對車(chē)輛抓拍，所有信息存入數據庫，開(kāi)啟閘機。當車(chē)輛進(jìn)入ETC出口射頻讀寫(xiě)器感應范圍時(shí)，讀卡器識別出車(chē)輛信息，計算路費，打開(kāi)閘機，讓車(chē)輛駛出高速公路。
 
災害預警系統
系統提供道路交通周邊環(huán)境如高速公路森林著(zhù)火、山體滑坡等的動(dòng)態(tài)監測。當災害發(fā)生時(shí)，火焰或超聲波傳感器探測到后，將信息發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信立即播放災害信息，沿路交通指示牌上顯示災害信息，同時(shí)將災害信息無(wú)線(xiàn)發(fā)送給每個(gè)車(chē)輛，車(chē)輛收到后，選擇其他安全路段行駛或掉頭返回。
 
車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統
當網(wǎng)關(guān)開(kāi)啟車(chē)聯(lián)網(wǎng)模式后，小車(chē)后避障模式啟動(dòng)。前面車(chē)輛如果被后面的車(chē)輛所追趕，則自動(dòng)加速。
當前車(chē)遇到山體滑坡，山石擋住公路時(shí)，便將該信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)再發(fā)送給其他車(chē)輛，及時(shí)擇路繞行。
 
車(chē)位的智能管理
每個(gè)車(chē)位檢測器具有一個(gè)唯一的mac地址，用來(lái)識別車(chē)位。車(chē)位檢測器實(shí)時(shí)檢測車(chē)位占用狀況，將數據傳輸給網(wǎng)關(guān)管理軟件，以圖形方式顯示在GUI界面上。同時(shí)智能終端管理軟件上的車(chē)位狀態(tài)也會(huì )根據網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行更新，方便停車(chē)人員實(shí)時(shí)查看。
 
用戶(hù)預定車(chē)位
用戶(hù)可以在智能交通管理界面上預定車(chē)位，預定后，車(chē)輛自動(dòng)駛入指定車(chē)位停車(chē)。
六、教學(xué)資源
       智能交通管理實(shí)訓系統覆蓋了智能車(chē)采集控制、ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、Linux智能網(wǎng)關(guān)、以及PC機監控終端三部分，因此系統提供了約三十個(gè)課時(shí)的實(shí)驗，從基礎采集傳輸實(shí)驗，到網(wǎng)關(guān)匯聚分析處理實(shí)驗，再到PC機監控終端應用實(shí)驗，一條線(xiàn)貫穿，讓學(xué)生在實(shí)驗中逐步領(lǐng)悟物聯(lián)網(wǎng)的體系結構，關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)現方式，培養學(xué)生動(dòng)手解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新潛力。
       另外，為方便用戶(hù)教學(xué)和學(xué)習，系統提供了一本使用手冊和一本實(shí)驗指導書(shū)。使用手冊主要介紹如何安全正確地操作這套系統，使其正常運轉，實(shí)現智能交通的各項功能。實(shí)驗指導書(shū)詳細地介紹了系統的網(wǎng)絡(luò )結構，網(wǎng)絡(luò )參數，實(shí)驗目的，實(shí)驗原理，以及實(shí)驗步驟等。
1、基礎實(shí)驗能力
名稱(chēng)
實(shí)驗
1.智能小車(chē)采集控制實(shí)驗
Keil uvision開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建實(shí)驗
智能小車(chē)紅外反射傳感器采樣實(shí)驗
智能小車(chē)超聲波傳感器采樣實(shí)驗
智能小車(chē)直流伺服電機控制實(shí)驗
智能小車(chē)避障行駛實(shí)驗
1. 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )通信類(lèi)實(shí)驗
IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建實(shí)驗
基于Z-Stack協(xié)議棧傳感節點(diǎn)透明傳輸程序的使用實(shí)驗
2. Linux智能網(wǎng)關(guān)實(shí)驗
Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建實(shí)驗
基于Qt的智能小車(chē)壁障實(shí)驗
基于Qt的智能小車(chē)自動(dòng)循跡實(shí)驗
基于Qt的車(chē)載讀卡器讀卡實(shí)驗
基于Qt的閘機控制實(shí)驗
基于Qt模擬加油實(shí)驗
基于Qt點(diǎn)陣屏控制實(shí)驗
基于Qt交通燈控制實(shí)驗
基于Qt公交報站實(shí)驗
基于Qt道路擁堵實(shí)驗
基于Qt森林火災預警實(shí)驗
3. PC機監控終端實(shí)驗
PC機與網(wǎng)關(guān)的TCP通信實(shí)驗
PC機與網(wǎng)關(guān)的UDP通信實(shí)驗
2、創(chuàng )新實(shí)驗能力
名稱(chēng)
實(shí)驗
1. 基于QT的智能網(wǎng)關(guān)創(chuàng )新實(shí)驗
基于Qt的車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信實(shí)驗
基于Qt的車(chē)載讀卡器讀卡實(shí)驗
基于Qt的指定停車(chē)位停車(chē)實(shí)驗
基于Qt的智能交通綜合管理實(shí)驗
2. 基于C#的PC機監控終端創(chuàng )新實(shí)驗
基于C#的車(chē)輛定位實(shí)驗
基于C#的設備控制實(shí)驗
3、科研實(shí)驗能力
       除了上述傳感控制設備、智能網(wǎng)關(guān)與智能終端的相關(guān)實(shí)驗外，系統還提供了開(kāi)發(fā)類(lèi)實(shí)驗。
名稱(chēng)
實(shí)驗
1.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)實(shí)驗
簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)收發(fā)實(shí)驗；誤碼率測試實(shí)驗；頻譜分析實(shí)驗；
Z-Stack 點(diǎn)對點(diǎn)通訊實(shí)驗；Z-Stack 星狀網(wǎng)通訊實(shí)驗；
Z-Stack 樹(shù)狀網(wǎng)通訊實(shí)驗；Z-Stack MESH網(wǎng)通訊實(shí)驗；
Z-Stack ZigBee PRO通訊實(shí)驗；
基于Z-Stack2007協(xié)議棧的GenericApp實(shí)例的移植實(shí)驗
基于Z-Stack2007協(xié)議棧的無(wú)線(xiàn)數據傳輸實(shí)驗；
基于Z-Stack2007協(xié)議棧溫濕度節點(diǎn)與協(xié)調器的無(wú)線(xiàn)數據傳輸；
基于Z-Stack2007協(xié)議棧多傳感器節點(diǎn)與協(xié)調器無(wú)線(xiàn)數據傳輸；
基于Z-Stack2007協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò )拓撲定制實(shí)驗；
2.智能網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)實(shí)驗
嵌入式Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境建立實(shí)驗：
Uboot啟動(dòng)代碼配置編譯實(shí)驗；Linux內核配置編譯實(shí)驗；
Linux內核驅動(dòng)開(kāi)發(fā)實(shí)驗；Linux驅動(dòng)接口測試實(shí)驗；
Yaffs根文件系統的制作實(shí)驗；Qtopia2.2.0圖形系統編譯實(shí)驗；
Qt-4.7.3程序庫的編譯實(shí)驗
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