基于无线传感网的智能交通拥堵监测与控制系统设计

规划类别：技术支助规划-社会发展指南代码： 1203申报ID编号：江苏省科技计划项目申报单(技术支持计划)项目名称：基于无线传感器网络的智能交通拥堵监测与控制系统设计负责机构：所在地区：淮安市高教园区公司地址：大学城张乘东路邮政编码：项目负责人：电话：主管部门：科研产业处申报日期： 2011年3月10日江苏省科技厅2008年一、立案依据1 .本项目国内外科技创新发展概况及最新发展趋势交通安全、交通拥堵、环境污染是困扰当前国际交通领域的三大难题。 堵车过度集中在有限的空间内，解决这个问题的最好办法就是分散它。 当然最好的办法是不开车，但实际上不能不开车，所以必须分散。 中国城市为了解决拥挤问题，首先要从避难开始。 这是解决实际交通问题的合理有效办法。 交通拥堵问题严重影响着城市的运营效率和经济发展，同时也带来了环境、社会稳定等不利影响，制约了居民的生产、生活和流动。 解决交通堵塞问题，是现代社会不可避免的现实和重大问题。解决交通堵塞问题，主要从两个方面着手。 第一，合理规划和大力建设，提高公路和交通设施能力。 第二，采用科学有效的手段，如智能交通系统，提高运输和通行效率，使所有开车的人随时随地获取交通信息，同时加强交通管理，解决有序问题，解决信号控制排列的问题，即通行权的取舍。 在许多城市的交通拥堵区域，往往是市区繁华的街道，升级、改造的现实困难和成本太大，现实的一般方法是通过智能监控和调度来缓解和解决交通拥堵问题。专家研究表明，采用智能交通技术提高道路管理水平，仅每年交通事故就能使死亡人数减少30%以上，交通工具利用效率提高50%以上，有效解决交通拥堵问题。 因此，世界发达国家投入了大量资金和人才，进行了大规模的智能交通技术研究实验。智能交通技术(ITS )是将先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术、计算机处理技术等应用于交通运输行业而形成的信息化、智能化、社会化的新运输系统，交通基础设施能够发挥最大的性能。 这项技术产生于20世纪80年代美国，之后各国积极寻求在这一领域的发展。(一)国外科技创新发展概况；随着信息产业的快速发展，ITS引领信息技术，融合其他相关技术应用于交通运输智能管理的市场较多，国外发达工业化国家和民营企业纷纷投入这一新兴产业。 美国联邦政府从1990年到1997年用于ITS研究开发的年度预算合计为12.935亿美元欧盟从1984年到1998年仅ITS共同研究开发项目的预算就达到了280亿欧元货币单位的日本政府仅在1996年和1997年为了ITS研究开发IBM公司正在开发测量1小时后车流的预测装置，其精度达到99%。 该装置基于流动分析学，分析计算机软件流入的大量数据，预测交通指挥中心将据此改变速度限制和信号灯。 这样，业主们在办公室和家里的时候，可以事先得到在哪里发生堵塞的信息，改变原来的旅行路线，有效地解决堵塞问题。 IBM公司在瑞典与KTH皇家技术研究所合作，对斯德哥尔摩市交通状况进行了分析和预测，目前已从全市1500个定点GPS监测器获得大量数据，同时还从其他方面进行了补充。伦敦市在英国政府的资助下实施了被称为“自由流”的计划。 参与这项计划的有企业5家、大学3家、当地主管部门3家。 其根本目的是将数据转换成信息，提供技术支持以便交通工具基于不同的干预措施快速做出预测交通拥堵的决策。 伦敦街头设置了许多摄像机、传感器和GPS系统，可以将大量交通数据发送回交通管制中心，帮助管理员判断实时道路状况，预测和控制交通堵塞。(二)国内相关技术的发展现状；目前国内ITS方面的研发与发展还处于发展初期，在取得一定成绩的同时，还需要加大投入力度来解决中国交通密集、问题多的问题，目前的运用情况尚未解决和缓解中国大中城市的交通问题。 另外，系统的智能化程度、系统的集成度和运用范围都有比传达国家更大的提高馀地。 以下是中国在ITS上取得的成绩北京建立了城市道路交通信号控制系统、交通检测、电视监控系统、交通违法检测系统、全市“122”交通事故受理预警系统等相对完善的道路交通指挥管理系统。 建立了动物园公共交通枢纽运营管理与乘客信息服务系统、公共交通区运营组织与调度系统、公共交通救济调度系统、BRT智能管理系统。 建设了全市统一的高速公路信息中心，实现了五环六条高速公路的网络监控，与交通部门共享。 建立了包括全市10个省际长途客车站在内的网络销售系统，5个出租车安全监控中心(其中2个开展调度服务)，8个化学危险品运输企业建立了化学危险品运输车辆GPS监控系统等。(3)基于无线传感器网络的智能交通拥堵监测技术的发展趋势智能交通是无线传感器网络的重要和基本研究方向，其主要技术方向如下交通精密算法和传感技术。 根据传统的“计数型”收集手段，基于视觉分析、红外线反射和RFID传感器技术，在算法上往往不能正确地确定车辆的数量，为了实时取得通过交通断面的各车辆的正确信息，需要开发新的算法，在交通动态，特别是传统的收集手段中多源数据融合处理技术。 通过网络传输和大量数据融合，形成基于交通立方体的融合数据库，生成旅行时间、旅行时间、交通量、交通量、道路平均速度等更丰富、完善、准确、及时的准确动态交通信息。交通传感器网络的综合应用。 通过提供各类组件、Web服务、嵌入式中间件等，推进交通传感器网络和交通信息服务产业链的形成，广泛利用正确的交通信息，为交通管理等“交通管理者”服务，同时与所有城市管理、公安、环境保护等“交通管理者”建立交通、物流、租赁在智能交通精密传感器网络的支持下，开展基于动态交通信息的辅助导航、面向全球优化的交通信号时序策略、基于交通精密传感器网络的交通预测等基础和应用研究。2 .本项目研究的目的、意义(一)研究的目的；集成在无线监控传感器模块中的摄像机、速度传感器和车辆计数器实时监控交通拥堵链路，计算链路上车辆的数量、移动速度和现场故障情况。 对从传感器收集的信息进行统计分析，分为两条路线的双向处理：无线传感器节点通过由zigbee构成的无线网络将现场交通信息传递给主zigbee节点，主节点通过以太网和我们的交通管理平台进行坞站另一方面，管理员通过分析和判断，告知拥塞道路上的驾驶员怎样绕道，管理员通过控制平台将这些控制信息传达给zigbee主节点，主节点通过zigbee无线网络传达给对应位置的zigbee从节点最后，从节点通过集成在无线监视传感器模块中的LCD显示器将这些信息通知该道路上拥挤的车辆。 采用上述方法，不仅可以收集道路交通信息，还可以通过模块向驾驶员转道、绕道，达到信息的双向流通，提高交通管理的效率和质量。(二)研究的意义；我国交通的最大问题是人口众多。 另外，交通流的构成也很复杂，除了巨大的汽车流、行人流、自行车流之外，辅助自行车、三轮车等交通工具也在增加。从城市结构看，我国城市化进程也与国外大不相同，主要体现在城市结构与道路网络的差异上。 与纽约、伦敦、东京等有代表性的国际城市相比，海外城市的城市功能区相对分散在市中心周边地区，像北京这样城市中心区的功能高度集中，约有千万人集中在狭小的市中心生活、工作，城市的交通压力高度集中在这个地区。 这是我国交通与国外相比的突出特点。例如，北京市道路网经过数十年的建设和完善，基本上形成了环状放射状道路网。 由于城市人口密度长期维持在每平方公里2.7万人左右，市区人口聚集进一步加剧，人口流动量大。 智能交通体系建设已成为我国交通可持续发展的必由之路。3、本项目研究当前起点技术水平和现有知识产权状况本项目研究目前起点技术水平考虑到目前我国主要以zigbee、蓝牙、wifi、GPRS、RFID等无线技术为无线传感器网络的主要研究对象的功耗问题，嵌入式系统主要以ARV单片机为主要CPU，以ARM、MIPS为系统本项目的建设提高了苏北地区温室栽培传感器网的应用水平，充分体现了无线传感器网络系统与实际应用紧密结合的价值。淮安信息技术学院于基于嵌入式技术瓷绝缘子超声探伤仪年获省科技厅中小企业创新资金30万元，基于嵌入式技术剩余电流保护装置动作特性测试仪年至2009年成立省科技厅中小企业创新资金项目，已公布。相关主要论文和知识产权状况本项目前期的研究成果基于ARM核剩馀电流保护装置的工作特性测试仪、基于嵌入式技术的陶瓷绝缘体超声波探伤器，咨询了省科技查新咨询中心，未发现公开报道，本项目的专利申请受理。近三年承办的主要服务项目，象征性工程“社区医院居民健康档案管理系统”是我院与淮安市王营镇社区卫生院合作的项目。 2008年8月开始调试运行，通过淮安市卫生局和科技局联合组织的项目检查，被推荐为省级社区信息化示范项目，提出在淮安市社区医院推进的具体方案。农村信息化服务项目为支持社会主义新农村建设，提高社会服务能力，积极应对淮安市政府的“十百万项目”，我院投入巨额资金，实施淮安市委、市政府“十乡百村”协助农村信息化示范网站建设的“百网工程”，建设100个特色农业网站的农民我院利用SMT补丁中心、数控加工中心等国家级高技能培训基地培训中小企业1000多名高技能型人才，同时进行当地企业的技术改造、新产品开发、试制、产品加工、试制产品生产服务，扩大了服务区域经济的能力。建设省“级软件外包人才实践培训平台”，获省政府项目资金310万元，为淮安市软件企业培训外包人才1200馀人。 “LonWorks智能家庭示范工程”的建设，于2008年12月通过淮安市科技局组织的科技项目进行了检测。 该项目采用LonWorks智能测控网络集成相关智能仪器，LonWorks技术在解决现场仪器与仪器之间网络通信互操作性、操作性和性能方面具有特殊优势。 主要创新点： Echelon最近发布的网络能源服务(nes )系统实施研究，旨在从能源管理角度解决绿色能源问题基于“. net技术的远程称重系统控制平台”的建设于2008年12月通过了市科学技术成果审定。 江苏沙钢集团淮钢特钢有限公司货码头对4台大型微波炉秤实施远程控制，系统运行稳定，实现重量数据自动记录与管理，提高劳动生产率，降低劳动强度。 每日新计量3000吨，每日提高利润和减少损失由3万换算为4万元，每年经济效益达到1200万元，2007、2008年新经济效益达到2000万元。 该系统同时应用于江苏清曳农业装备有限公司的电子汽车衡秤系统，日称重超过1500吨，日称重超过4000吨，企业生产效率提高和流失减少带来的经济效益年均达到150万元。淮安信息技术学院在主要技术负责机构基于嵌入式技术瓷绝缘子超声探伤仪年获省科技厅中小企业创新资金30万元，该项目由淮安苏达电气公司试制。淮安信息技术学院主要技术负责机构基于嵌入式技术剩余电流保护装置动作特性测试仪年成立省科技厅中小企业创新资金项目，已公布。4 .本项目研究国内外竞争状况及产业化前景目前，许多国家和地区已经开始将大量公共开支投入智能交通的研发。 特别是解决交通堵塞问题的项目，世界上有数百家大公司在这方面的研究开发计划中投入了大笔资金。 其中既有小型创业公司，也有IBM这样的电脑巨人。 对国家来说，英国政府的动向更大，其下属的技术战略局的高级运输技术专家称，5年内该局将投入4000万英镑用于减少交通堵塞的技术研究开发。 英国市场的年价值约为12亿英镑。我国建议重点支持ITS作为我国未来交通运输领域发展的重要方向和优先领域，同时在国家十二五规划中作了写作。 明确指出在规划中发展中国特色智能交通系统，制定智能交通系统标准和发展规划，推进智能交通系统产品的开发与产业化。1999年我国道路面建设投资2157亿元，其中1000亿元用于高速公路建设，通信监控计费系统投资30亿元至40亿元。 这是目前ITS应用的初级水平，仅限于高速公路建设。 考虑到人们对城市交通服务系统的移动需求，考虑到汽车进入家庭的趋势，汽车对导航系统的需求，考虑到城市基