智能交通系統綜合實訓臺

發布時間：2021-12-10 丨 瀏覽次數：

HYZNJT-6智能交通系統綜合實訓臺

    智能交通物系統綜合實訓臺以智能車為主體，代替真實的車輛在智能交通沙盤上進行智能交通各種功能特征的模擬與仿真；系統匯聚了智能車、RFID定位、圖像識別與傳輸、無線傳感網等技術。綜合實現了智能公交、ETC、智能停車場、智能紅綠燈、智能路燈、車輛定位等智能交通中的各種先進案例及功能。

智能交通教學沙盤包含交通道路、橋梁、城市建筑物、紅綠燈、停車場、ETC收費站、郊區山丘等等。

沙盤上智能小車，可實現單獨控制，自動循跡或手動模式，自動檢測應該行駛的道路，自動讀取紅綠燈信息，按照交通規則行駛，系統匯聚了智能車、RFID定位、圖像識別與傳輸、無線傳感網等技術。綜合實現了智能公交、ETC、智能停車場、智能紅綠燈、智能路燈、車輛定位等智能交通的各種先進及典型的功能。

 鍛煉學生使用感知、控制和智能化技術，開發智能交通應用，提出緩解交通擁堵，使得出行更加方便方案；

 鍛煉學生對沙盤感知到信號、進行采集、傳輸并搭建應用場景；

 鍛煉學生利用如下開發平臺和工具開發智能交通和物流調度系統：

 鍛煉學生團隊合作，開發一套完整物聯網應用系統的能力。

1.1.1. 系統構成

智慧交能物聯網實訓系統傳感器節點采用ZigBee無線通信方式，與網關所帶的協調器組成星型網絡。協調器將接收到的數據通過串口發送給網關并通過串口接收網關下發的指令信息。PC客戶端與手機客戶端均采用TCP的方式與網關通信從而實現對ZigBee節點的控制，并接口ZigBee節點上傳的傳感器數據。此次實驗設計按照以上功能模塊進行劃分，每一個模塊設計響應的實驗，讓中小學生通過沙盤進行簡單的認知，對智能交通，對物聯網，對周邊的科技世界。

1.1.2. 交通實訓沙盤

實訓模型是學生實訓操作的主體，微分電子除了提供標準版的軟件實訓系統外，模型主體可以根據學校的需求進行定制，包括外形尺寸、材質、街道設計，功能定義等，力求為學校提供*好的解決方案，實現與學校的教學和項目課題的無縫對接。

1.1.2.1. 盤體模型

沙盤大小可定制，高度模擬生活中的各類場景：公交系統、紅綠燈 系統、ETC不停車收費系統、智慧社區、智能停車場、環境監測系統、環境災害預警系統等等。

沙盤上集成了自動停車場、ETC智能收費電動閘門、RFID讀寫設備、信息發布屏、停車計費系統；紅綠燈倒計時數字顯示；智能路燈的燈光控制、光強傳感設備；智能公交站顯示牌；車流量監測紅外反射模塊；智能網關；圖像識別道路監控攝像頭等。

1.1.3. 系統功能

1.1.3.1. 環境監測系統

實時監測沙盤場景中智能社區中的溫濕度、光照等環境情況，并在點陣屏上顯示。

另外，結合溫濕度、PM2.5等傳感器監測交通環境，并將這些數據在顯示屏上發布出去。災害出現時，無線傳感網會將數據發送到控制網關，網關對行駛在相關路段上的車輛進行險情播報，并啟動應急預案，沿路發布信息情報板上的應急指揮信息。當車輛收到險情和應急指揮之后，會響應應急方案拐彎繞道、停車或掉頭返回。

1.1.3.2. 智能公交實訓系統

公交車根據設計好的公交線路行駛，每一個公交站牌實時顯示下一路公交到站時間，并可進行公交報站。

公交車是城市交通里*重要的一環，如何保障公交系統的快捷、便利的運行也是智能交通系統里*重要命題。

公交車自動停站、語音播站；站牌實時顯示全線路公交到站信息；手機端可查詢公交到站信息，智能搜索推薦路線。

1.1.3.3. 紅綠燈控制系統

紅綠燈倒計時設計，根據交通東西向擁堵情況，智能改變或者手動改變東西向的倒計時；實現紅燈停、綠燈停的基本功能

1.1.3.4. 停車場收費系統

智能小車可以自行選擇空閑停車位進行停車，并自動計費，離開時自動扣費；智能停車場兩個技術特點：

1、每個車位安裝有車輛檢測傳感器，系統檢測車位上是否有車輛停靠。

2、停車場全面支持ETC系統，自動進行停車計時、費用統計、自動扣費，實現無人值守。

3、車位空余信息通過控制網關實時統計并顯示，在停車場的信息屏。

1.1.3.5. 視頻監控系統

在停車場和紅綠燈路口安裝云臺攝像頭，實時監控道路狀況，可違章拍照。

1.1.3.6. 智能小車自動巡航

沙盤上智能車可根據提前設計好的路線行駛，例如高速路線、公交路線、停車路線以及根據路況改變行駛軌跡

1.1.3.7. ETC不停車收費系統

在高速路口設置ETC不停車收費系統，車輛上高速時模擬高速ETC不停車收費系統。智能車經過ETC路口，系統自動感應車載電子標簽，完成車輛信息的識別，對車輛自動扣費，抬竿放行，路口豎立的電子顯示屏，會顯示扣費情況及小車信息，并且語音播報。

1.1.3.8. 智能路燈系統

路燈根據智能車行駛位置自動打開和關閉，實現節能效果的展示

1.1.3.9. 語音播放系統

語音播報系統主要分為公交報站、停車場、高速ETC三部分功能，在這三個系統環節中會進行語音播報提醒相關事宜。

1.1.3.10. 智能車實時定位系統

公交車、私家車等智能車的實時定位及顯示。

1.1.4. 系統軟件

PC端軟件控制、網關控制、手機Android控制，根據整體功能，相互結合補充，PC端面向管理者、網關為現場控制、手機面向用戶。

1.1.4.1. PC端

1) 環境監測，實時監測當前沙盤的溫濕度、光照等環境信息；

2) 公交系統：實時監測公交車位置信息

3）紅綠燈系統：監控紅綠燈狀態，并可以對紅綠燈時間進行調節，實現定時、公交優先等場景模式

4）停車場：實時監控停車場空余停車位，實現引導車輛進入空余車位，扣費提示、停車抓拍的功能

5）車輛控制：控制車輛路徑修改、前進、后退、停止

6）ETC：實現自動收費模式，顯示車型

7）車輛監控：車輛在線實時監測和位置顯示

1.1.4.2. 手機端

1) 環境監測，實時監測當前沙盤的溫濕度、光照等環境信息；

2) 公交系統：實時監測公交車位置信息

3）紅綠燈系統：監控紅綠燈狀態，并可以對紅綠燈時間進行調節，實現定時、公交優先等場景模式

4）停車場：實時監控停車場空余停車位，實現引導車輛進入空余車位，扣費提示、停車抓拍的功能

5）車輛控制：控制車輛路徑修改、前進、后退、停止

6）ETC：實現自動收費模式，顯示車型

7）車輛監控：車輛在線實時監測和位置顯示

1.1.4.3. 智能交通傳感網安全測評系統

無線傳感網的使用目前僅限于民用級，保密級別并不高的系統中，主要原因是在暴露的無線環境下，安全問題并沒有很好地得到解決；本系統能夠對Zigbee無線網絡的安全性進行檢測，漏洞掃描并可以對網絡的連接狀況進行直觀顯示以便于評估節點故障和顯示拓撲結構。

自動識別所有連接的Zigbee節點

系統軟件能自動識別所有連接的ZigBee節點；可以區分出節點身份；實時顯示拓撲結構，可隨意拖動，拓撲結構不會發生變化。

支持Log窗口顯示

Log窗口顯示：當前網絡中有節點加入到網絡中時，在Log窗口中會打印出節點加入網絡的Log信息，包括節點的網絡地址和IEEE地址。

統計視圖：可視化的圖表分析

統計出當前網絡中到目前為止出現的所有類型的幀的直方圖和餅狀圖，給出本統計的目的。

實時滾動顯示Zigbee MAC/NWK/APS數據幀詳細的數據

實時滾動顯示ZigBee MAC/NWK/APS數據幀詳細的數據。如果傳感網是加密的，可以對加密的數據根據正確的秘鑰進行解密，并顯示解密后的數據域。

顯示數據包的樹狀結構和ASCII碼

一鍵測評：傳感網基本檢測項+安全算法性能檢測+統計視圖

一鍵式全過程自動測評，根據通過項，得出測評分數，測評項主要包含：

檢測安全性：基本項檢測、網絡安全檢測、攻擊檢測、數據傳輸安全檢測、協議中安全算法的性能。

檢測協議中安全算法的性能：密文隨機性檢測、跟隨性檢測、明密文獨立性檢測、明文雪崩檢測、密鑰雪崩檢測、消息雪崩、消息摘要隨機性檢測、明密文相關性檢測、互補性檢測等；

測評報告

可以對檢測和認證數據進行匯總、統計和數據分析，形成統計分析報表供評估分析使用。

安全監測系統軟件在檢測完一個zigbee網絡后會自動生成物聯網安全等級測評報告。

報告中詳細描寫了一鍵測評指標的作用、測試結果等信息。

1.1.5. 硬件設備

1.1.5.1. 交通網關

核心Samsung Cortex-A9，主頻1.5GHz，內存 1GB/2GB，FLASH 4GB/16GB；豐富的應用接口：USB、串口、SPI、IIC、485、CAN、音頻輸入輸出、網口、VGA、攝像頭、HDMI等，可配置3G、GPS、藍牙、WIFI等；7寸多點觸摸電容屏；支持嵌入式系統：Linux-3.0/ Linux-3.5/ QT4.8.5/Android4.0/ Android4.2；網關支持雙系統(Android-linux)一鍵切換；

1.1.5.2. ARM智能車

① 小車采用ARM Cortex M3的stm32 開發底板，車身全部為電路板搭建完成，上層車身和下層底盤全部為PCB板。

② 編程平臺：Keil uVision4.0；

③ 功能：循跡、避障、遙控、藍牙、wifi；

④ 無線控制方式多樣化：ARM小車上有wifi模塊接口、藍牙模塊接口、zigbee模塊接口、433M模塊接口，433M接口和zigbee模塊接口兼容；

⑤ 視頻傳輸：USB攝像頭模塊接口，可以實現WIFI視頻傳輸；

⑥ 安裝超聲波傳感器，可以實現測距、避障；

1.1.5.3. 傳感器底板

適配無線通訊模塊和傳感器模塊，1路撥動開關控制電源、可選配STM32F103 MCU芯片; Cortex-M3內核、STM32F103調試接口；

1.1.5.4. 射頻模塊

MCU：CC2530，加強型8051內核，CC-DEBUG調試接口;協議棧：Z-STACK；

1.1.5.5. 環境檢測傳感器

空氣溫濕度傳感器、光照強度傳感器、火焰傳感器、紅外檢測傳感器若干；

1）溫濕度傳感器1個：測量范圍 20－90％RH 0－50℃；測濕精度 ±5％RH；測溫精度 ±2℃；分辨率 1，8bit； 

2）光照強度傳感器1個：測量范圍 min. 0.11 lx, max. 100000 lx；分辨率 65536；功耗 260mW； 

3）火焰傳感器1個：型號 YS-17；光源波長 波長在760納米～1100納米；探測火焰距離 80cm；探測角度 60度；工作電壓 3.3V-5V；輸出 開關量輸出和模擬電壓輸出；EEPROM 支持，采用HT2201芯片。

4）紅外檢測傳感器

1.1.5.6. 道路小區監控攝像頭

1.1.5.7. 13.56RFID讀卡器

? 控制芯片為 stc15l104w；讀寫卡芯片為 MFRC522；

? 讀卡距離：5cm(讀卡距離與卡及讀卡的方向有關）；

? 接口：UART TTL；

? 數據傳輸速率：*大10Mbit/s；

? 讀卡速度：讀ID每秒7次，讀塊數據每秒3次；

? 協議：符合ISO14443A標準，支持Mifare1 S50、Mifare1 S70。

? 高頻電子標簽2張

1.1.5.8. Zigbee捕獲器

采用CC2530芯片解決方案，USB高速2.0接口，程序燒寫口，免驅動安裝，可截獲空中的Zigbee信號。

1.1.5.9. 電子顯示屏

用于智能公交站點、ETC、停車場信息顯示。

1.1.6. 教學資源

  a.系統概述實驗：智能交通概念、實訓系統概述；

  b.智能車系統實訓：串口通信實驗、ucos移植實驗，智能車高頻RFID讀寫實驗、電機驅動實驗、小車電磁循跡實驗、超聲波測距實驗等；

  c.智能網關實驗；Linux開發實驗、Qt下信號、編程、通訊實驗，環境監測實驗；

  d.綜合實驗：ETC模擬系統智能停車場自動扣費系統、智能公交系統、紅綠燈控制系統、智能交通環境監測和災害預警系統、車輛實時定位系統