智能交通综合实训系统_智慧交通物联网实验平台_北京理工伟业公司生产研制

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智能交通综合实训系统

    智能交通物联网实训系统以智能车为主体,代替真实的车辆在智能交通沙盘上进行智能交通各种功能特征的模拟与仿真;系统汇聚了智能车、RFID定位、图像识别与传输、无线传感网等技术。综合实现了智能公交、ETC、智能停车场、智能红绿灯、智能路灯、车辆定位等智能交通中的各种先进案例及功能。

  

智能交通教学沙盘包含交通道路、桥梁、城市建筑物、红绿灯、停车场、ETC收费站、郊区山丘等等。
沙盘上智能小车,可实现单独控制,自动循迹或手动模式,自动检测应该行驶的道路,自动读取红绿灯信息,按照交通规则行驶,系统汇聚了智能车、RFID定位、图像识别与传输、无线传感网等技术。综合实现了智能公交、ETC、智能停车场、智能红绿灯、智能路灯、车辆定位等智能交通的各种先进及典型的功能。
² 锻炼学生使用感知、控制和智能化技术,开发智能交通应用,提出缓解交通拥堵,使得出行更加方便方案;
² 锻炼学生对沙盘感知到信号、进行采集、传输并搭建应用场景;
² 锻炼学生利用如下开发平台和工具开发智能交通和物流调度系统:
² 锻炼学生团队合作,开发一套完整物联网应用系统的能力。

1.1.1. 系统构成

智慧交能物联网实训系统传感器节点采用ZigBee无线通信方式,与网关所带的协调器组成星型网络。协调器将接收到的数据通过串口发送给网关并通过串口接收网关下发的指令信息。PC客户端与手机客户端均采用TCP的方式与网关通信从而实现对ZigBee节点的控制,并接口ZigBee节点上传的传感器数据。此次实验设计按照以上功能模块进行划分,每一个模块设计响应的实验,让中小学生通过沙盘进行简单的认知,对智能交通,对物联网,对周边的科技世界。

1。1。2。 交通实训沙盘

实训模型是学生实训操作的主体,微分电子除了提供标准版的软件实训系统外,模型主体可以根据学校的需求进行定制,包括外形尺寸、材质、街道设计,功能定义等,力求为学校提供最好的解决方案,实现与学校的教学和项目课题的无缝对接。

1。1。2。1。 盘体模型

沙盘大小可定制,高度模拟生活中的各类场景:公交系统、红绿灯 系统、ETC不停车收费系统、智慧社区、智能停车场、环境监测系统、环境灾害预警系统等等。
沙盘上集成了自动停车场、ETC智能收费电动闸门、RFID读写设备、信息发布屏、停车计费系统;红绿灯倒计时数字显示;智能路灯的灯光控制、光强传感设备;智能公交站显示牌;车流量监测红外反射模块;智能网关;图像识别道路监控摄像头等。

1.1.3. 系统功能

全民彩彩票 1.1.3.1. 环境监测系统

实时监测沙盘场景中智能社区中的温湿度、光照等环境情况,并在点阵屏上显示。
另外,结合温湿度、PM2.5等传感器监测交通环境,并将这些数据在显示屏上发布出去。灾害出现时,无线传感网会将数据发送到控制网关,网关对行驶在相关路段上的车辆进行险情播报,并启动应急预案,沿路发布信息情报板上的应急指挥信息。当车辆收到险情和应急指挥之后,会响应应急方案拐弯绕道、停车或掉头返回。

1.1.3.2. 智能公交实训系统

公交车根据设计好的公交线路行驶,每一个公交站牌实时显示下一路公交到站时间,并可进行公交报站。
公交车是城市交通里最重要的一环,如何保障公交系统的快捷、便利的运行也是智能交通系统里最重要命题。
公交车自动停站、语音播站;站牌实时显示全线路公交到站信息;手机端可查询公交到站信息,智能搜索推荐路线。

1.1.3.3. 红绿灯控制系统

红绿灯倒计时设计,根据交通东西向拥堵情况,智能改变或者手动改变东西向的倒计时;实现红灯停、绿灯停的基本功能

1.1.3.4. 停车场收费系统

智能小车可以自行选择空闲停车位进行停车,并自动计费,离开时自动扣费;智能停车场两个技术特点:
1、每个车位安装有车辆检测传感器,系统检测车位上是否有车辆停靠。
2、停车场全面支持ETC系统,自动进行停车计时、费用统计、自动扣费,实现无人值守。
3、车位空余信息通过控制网关实时统计并显示,在停车场的信息屏。

1。1。3。5。 视频监控系统

在停车场和红绿灯路口安装云台摄像头,实时监控道路状况,可违章拍照。

1.1.3.6. 智能小车自动巡航

全民彩彩票 沙盘上智能车可根据提前设计好的路线行驶,例如高速路线、公交路线、停车路线以及根据路况改变行驶轨迹

1.1.3.7. ETC不停车收费系统

在高速路口设置ETC不停车收费系统,车辆上高速时模拟高速ETC不停车收费系统。智能车经过ETC路口,系统自动感应车载电子标签,完成车辆信息的识别,对车辆自动扣费,抬竿放行,路口竖立的电子显示屏,会显示扣费情况及小车信息,并且语音播报。

全民彩彩票 1。1。3。8。 智能路灯系统

路灯根据智能车行驶位置自动打开和关闭,实现节能效果的展示

全民彩彩票 1.1.3.9. 语音播放系统

语音播报系统主要分为公交报站、停车场、高速ETC三部分功能,在这三个系统环节中会进行语音播报提醒相关事宜。

全民彩彩票 1。1。3。10。 智能车实时定位系统

公交车、私家车等智能车的实时定位及显示。

1.1.4. 系统软件

PC端软件控制、网关控制、手机Android控制,根据整体功能,相互结合补充,PC端面向管理者、网关为现场控制、手机面向用户。

1。1。4。1。 PC端

1) 环境监测,实时监测当前沙盘的温湿度、光照等环境信息;
2) 公交系统:实时监测公交车位置信息
3)红绿灯系统:监控红绿灯状态,并可以对红绿灯时间进行调节,实现定时、公交优先等场景模式
4)停车场:实时监控停车场空余停车位,实现引导车辆进入空余车位,扣费提示、停车抓拍的功能
5)车辆控制:控制车辆路径修改、前进、后退、停止
6)ETC:实现自动收费模式,显示车型
7)车辆监控:车辆在线实时监测和位置显示

1。1。4。2。 手机端

1) 环境监测,实时监测当前沙盘的温湿度、光照等环境信息;
2) 公交系统:实时监测公交车位置信息
3)红绿灯系统:监控红绿灯状态,并可以对红绿灯时间进行调节,实现定时、公交优先等场景模式
4)停车场:实时监控停车场空余停车位,实现引导车辆进入空余车位,扣费提示、停车抓拍的功能
5)车辆控制:控制车辆路径修改、前进、后退、停止
6)ETC:实现自动收费模式,显示车型
7)车辆监控:车辆在线实时监测和位置显示

1.1.4.3. 智能交通传感网安全测评系统

无线传感网的使用目前仅限于民用级,保密级别并不高的系统中,主要原因是在暴露的无线环境下,安全问题并没有很好地得到解决;本系统能够对Zigbee无线网络的安全性进行检测,漏洞扫描并可以对网络的连接状况进行直观显示以便于评估节点故障和显示拓扑结构。
自动识别所有连接的Zigbee节点
系统软件能自动识别所有连接的ZigBee节点;可以区分出节点身份;实时显示拓扑结构,可随意拖动,拓扑结构不会发生变化。
支持Log窗口显示
Log窗口显示:当前网络中有节点加入到网络中时,在Log窗口中会打印出节点加入网络的Log信息,包括节点的网络地址和IEEE地址。
统计视图:可视化的图表分析
统计出当前网络中到目前为止出现的所有类型的帧的直方图和饼状图,给出本统计的目的。
实时滚动显示Zigbee MAC/NWK/APS数据帧详细的数据
实时滚动显示ZigBee MAC/NWK/APS数据帧详细的数据。如果传感网是加密的,可以对加密的数据根据正确的秘钥进行解密,并显示解密后的数据域。
显示数据包的树状结构和ASCII码
一键测评:传感网基本检测项+安全算法性能检测+统计视图
一键式全过程自动测评,根据通过项,得出测评分数,测评项主要包含:
检测安全性:基本项检测、网络安全检测、攻击检测、数据传输安全检测、协议中安全算法的性能。
检测协议中安全算法的性能:密文随机性检测、跟随性检测、明密文独立性检测、明文雪崩检测、密钥雪崩检测、消息雪崩、消息摘要随机性检测、明密文相关性检测、互补性检测等;

测评报告
可以对检测和认证数据进行汇总、统计和数据分析,形成统计分析报表供评估分析使用。
安全监测系统软件在检测完一个zigbee网络后会自动生成物联网安全等级测评报告。
报告中详细描写了一键测评指标的作用、测试结果等信息。

1.1.5. 硬件设备

1。1。5。1。 交通网关

核心Samsung Cortex-A9,主频1。5GHz,内存 1GB/2GB,FLASH 4GB/16GB;丰富的应用接口:USB、串口、SPI、IIC、485、CAN、音频输入输出、网口、VGA、摄像头、HDMI等,可配置3G、GPS、蓝牙、WIFI等;7寸多点触摸电容屏;支持嵌入式系统:Linux-3。0/ Linux-3。5/ QT4。8。5/Android4。0/ Android4。2;网关支持双系统(Android-linux)一键切换;

1.1.5.2. ARM智能车

① 小车采用ARM Cortex M3的stm32 开发底板,车身全部为电路板搭建完成,上层车身和下层底盘全部为PCB板。
② 编程平台:Keil uVision4.0;
③ 功能:循迹、避障、遥控、蓝牙、wifi;
④ 无线控制方式多样化:ARM小车上有wifi模块接口、蓝牙模块接口、zigbee模块接口、433M模块接口,433M接口和zigbee模块接口兼容;
⑤ 视频传输:USB摄像头模块接口,可以实现WIFI视频传输;
⑥ 安装超声波传感器,可以实现测距、避障;

全民彩彩票 1.1.5.3. 传感器底板

适配无线通讯模块和传感器模块,1路拨动开关控制电源、可选配STM32F103 MCU芯片; Cortex-M3内核、STM32F103调试接口;

1。1。5。4。 射频模块

MCU:CC2530,加强型8051内核,CC-DEBUG调试接口;协议栈:Z-STACK;

1。1。5。5。 环境检测传感器

空气温湿度传感器、光照强度传感器、火焰传感器、红外检测传感器若干;
1)温湿度传感器1个:测量范围 20-90%RH 0-50℃;测湿精度 ±5%RH;测温精度 ±2℃;分辨率 1,8bit; 
2)光照强度传感器1个:测量范围 min. 0.11 lx, max. 100000 lx;分辨率 65536;功耗 260mW; 
3)火焰传感器1个:型号 YS-17;光源波长 波长在760纳米~1100纳米;探测火焰距离 80cm;探测角度 60度;工作电压 3.3V-5V;输出 开关量输出和模拟电压输出;EEPROM 支持,采用HT2201芯片。
4)红外检测传感器

1.1.5.6. 道路小区监控摄像头

1.1.5.7. 13.56RFID读卡器

Ø 控制芯片为 stc15l104w;读写卡芯片为 MFRC522;
Ø 读卡距离:5cm(读卡距离与卡及读卡的方向有关);
Ø 接口:UART TTL;
Ø 数据传输速率:最大10Mbit/s;
Ø 读卡速度:读ID每秒7次,读块数据每秒3次;
Ø 协议:符合ISO14443A标准,支持Mifare1 S50、Mifare1 S70。
全民彩彩票 Ø 高频电子标签2张

全民彩彩票 1。1。5。8。 Zigbee捕获器

采用CC2530芯片解决方案,USB高速2.0接口,程序烧写口,免驱动安装,可截获空中的Zigbee信号。

1。1。5。9。 电子显示屏

用于智能公交站点、ETC、停车场信息显示。

1。1。6。 教学资源

  a.系统概述实验:智能交通概念、实训系统概述;
  b.智能车系统实训:串口通信实验、ucos移植实验,智能车高频RFID读写实验、电机驱动实验、小车电磁循迹实验、超声波测距实验等;
  c.智能网关实验;Linux开发实验、Qt下信号、编程、通讯实验,环境监测实验;
  d.综合实验:ETC模拟系统智能停车场自动扣费系统、智能公交系统、红绿灯控制系统、智能交通环境监测和灾害预警系统、车辆实时定位系统

关键词:
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