電子信息技術(shù)在智能交通信號(hào)燈控制中的運(yùn)用研究

周文奇,韓曉玉

（青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院，山東青島，266042）

電子信息技術(shù)在智能交通信號(hào)燈控制中的運(yùn)用研究

周文奇,韓曉玉

（青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院，山東青島，266042）

在本文中，首先介紹了智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)，接著闡述了電子信息技術(shù)在智能交通信號(hào)燈控制中運(yùn)用的重要性，并提出了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

電子信息技術(shù)；智能交通信號(hào)燈；虛擬儀器技術(shù)

1 智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)簡(jiǎn)介

在智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)中，主要包含三個(gè)部分，一是交通信號(hào)燈系統(tǒng)，二是發(fā)射裝置，通過無線的方式發(fā)射交通信號(hào)燈信息；三是車載接收裝置，安裝在機(jī)動(dòng)車輛中。這其中，最為重要的部分就是交通信號(hào)燈系統(tǒng)，在道路交通系統(tǒng)中，起著基本語言的作用，指揮交通有序進(jìn)行。道路交通信號(hào)燈有三種顏色，分別為紅色、綠色和黃色，紅燈代表禁止車輛通行，綠燈代表車輛可以通行，黃燈代表警示作用。

在道路交通信號(hào)燈的作用下，道路交通的安全性以及通暢性得到有效的保證，有利于更好的實(shí)施道路交通管理，減低道路交通事故發(fā)生率，提升道路的使用效率，緩解交通狀況。在道路交通網(wǎng)中，并非所有的路口都設(shè)置交通信號(hào)燈，而是在人流、車流比較密集的十字路口、丁字路口設(shè)置，交通信號(hào)燈變換信號(hào)時(shí)，由控制機(jī)來實(shí)現(xiàn)，在交通信號(hào)等信號(hào)的指示作用下，車輛和行人有秩序的通行。在車載接收裝置中，包含四個(gè)單元，分別為接收單元、控制單元、語音單元以及顯示單元，四個(gè)單元之間具有非常密切的聯(lián)系，缺一不可。

智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)工作時(shí)，首先由交通信號(hào)燈系統(tǒng)顯示信號(hào)消息，發(fā)射裝置讀取之后減小功率，并利用無線將信號(hào)發(fā)射出去，車載裝置在感知到發(fā)射裝置信號(hào)之后，進(jìn)行有效接收，車載裝置的接收單元隨即將接收到的無線信號(hào)發(fā)送給控制單元，經(jīng)過解碼之后，將信號(hào)發(fā)送至語言單元，或者發(fā)送給顯示單元。

2 電子信息技術(shù)在智能交通信號(hào)燈控制中運(yùn)用的重要性

近年來，電子信息技術(shù)的發(fā)展速度非常快，而且應(yīng)用領(lǐng)域也來越廣，現(xiàn)已應(yīng)用到了智能交通信號(hào)燈控制中，主要的原因是電子信息技術(shù)具有自身所特有的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于自己的專用儀器系統(tǒng)，用戶可以通過電子進(jìn)行自定義，電子信息技術(shù)的功能靈活多樣，構(gòu)建簡(jiǎn)單，進(jìn)而促使其越來越廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，尤其是在科研、開發(fā)、測(cè)量、檢測(cè)等領(lǐng)域中，更是發(fā)揮了無可替代的重要作用。國(guó)際上，硬件在發(fā)展的過程中逐漸趨于軟件化，呈現(xiàn)出了硬件軟件化的特征，電子信息技術(shù)的先進(jìn)性恰與國(guó)際趨勢(shì)相吻合，因此，常被稱之為“軟件儀器”。基于電子信息技術(shù)的虛擬儀器技術(shù)具備非常強(qiáng)大的功能，普通儀器的濾波、邏輯分析、信號(hào)發(fā)生等功能均可以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，在此技術(shù)中，還配有專用探頭和軟件，特定系統(tǒng)參數(shù)的檢測(cè)可以有效實(shí)現(xiàn)，比如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)檢測(cè)、爐窯溫度檢測(cè)等。虛擬儀器技術(shù)操作時(shí)，簡(jiǎn)單性非常高，界面完全圖形化，簡(jiǎn)約的風(fēng)格便于用戶操作；集成時(shí)，便捷性非常高，不但可以和高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)，還可以與控制設(shè)備儀器，集成自動(dòng)控制系統(tǒng)。

在測(cè)繪系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，不過，傳統(tǒng)的儀器設(shè)備中，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)接口缺乏，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的配合時(shí)，難度非常大，同時(shí)，傳統(tǒng)儀器的體積非常龐大，在進(jìn)行各種數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，經(jīng)常會(huì)手足無措，交通信號(hào)線路中，經(jīng)常看見錯(cuò)綜復(fù)雜的纏繞著各種線纜以及待測(cè)器件。在電子信息技術(shù)的虛擬測(cè)量系統(tǒng)的作用下，測(cè)量人員在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不再需要大量復(fù)雜的儀器，同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，大大的便利了測(cè)量人員的工作。

智能交通等控制系統(tǒng)通過電子信息技術(shù)的應(yīng)用，3種顏色的信號(hào)燈可以交替亮起，指示行人和車輛有秩序的通行，降低道路交通事故的發(fā)生率。同時(shí)，對(duì)交通燈工作狀態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3 基于電子信息技術(shù)的智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

交通信號(hào)燈的作用為保證行人和車輛的有序通行，在一個(gè)十字路口處，交通信號(hào)燈供設(shè)置2個(gè)，分別對(duì)不同方向的交通進(jìn)行控制，保證交通安全運(yùn)行。當(dāng)南北方向的紅燈亮起時(shí)，東西方向的綠燈亮起，過渡階段黃燈亮起，反之，南北方向綠燈亮起時(shí)，東西方向紅燈亮起。十字路口的交通流量非常大，尤其是白天時(shí)段，交通更是繁忙，紅綠燈變換時(shí)間需要適當(dāng)?shù)目s短，降低交通擁堵情況，晚間時(shí)，車流量相對(duì)較少，紅綠燈變換時(shí)間需要適當(dāng)延長(zhǎng)。另外，在信號(hào)燈工作的過程中，狀態(tài)信息通過程序和簡(jiǎn)單外設(shè)反饋給控制終端，進(jìn)而對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的了解。基于此，設(shè)計(jì)智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)時(shí)，主要包含四個(gè)功能模塊，具體如圖1所示。

圖1 智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)功能模塊

交通控制終端模塊：交通燈的交替點(diǎn)亮、點(diǎn)亮后的持續(xù)時(shí)間主要由該模塊控制；交通燈電源管理、定時(shí)顯示模塊：終端模塊收集相應(yīng)的控制信息之后傳輸給PC機(jī)，隨后，PC機(jī)將信息傳輸給該模塊，該模塊在相應(yīng)指令的基礎(chǔ)上對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行控制；據(jù)采集模塊：對(duì)上一個(gè)模塊進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)采集各種信息，并將信息傳輸?shù)浇煌刂浦行哪K；交通控制中心模塊：在交通過程中，對(duì)信號(hào)燈的工作狀態(tài)進(jìn)行有效判定，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通燈的運(yùn)行狀態(tài)，保證交通有秩序進(jìn)行。

3.2 智能交通控制終端模塊

在LAB WINDOW/CVI環(huán)境下，使用順序框架時(shí)，所具備的靈活性比較高，編輯狀態(tài)時(shí)，層疊式順序結(jié)構(gòu)中各個(gè)框架的順序能夠比較容易的改變，基于此，在設(shè)計(jì)智能交通控制終端模塊時(shí)，交叉方向信號(hào)燈的交替點(diǎn)亮主要是利用2個(gè)順序結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。同盞燈的交替狀態(tài)設(shè)置時(shí)，通過創(chuàng)建局部變量來完成。另外，每一種點(diǎn)亮的信號(hào)燈需要持續(xù)一定的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)這一設(shè)置時(shí)，以LAB WINDOW/CVI提供的定時(shí)器參數(shù)為基礎(chǔ)，通過相應(yīng)的設(shè)置，滿足信號(hào)燈點(diǎn)亮?xí)r間的要求。在信號(hào)燈點(diǎn)亮的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，需要提示過往的行人和車輛注意安全，而這通過對(duì)文本信息的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。在LAB WINDOW/CVI前面板窗口中，設(shè)有此模塊的用戶界面。

3.3 智能交通控制中心模塊

數(shù)據(jù)采集模塊完成信息采集之后，需要將信息傳送至中心模塊中，信息的傳輸由邏輯電路設(shè)計(jì)完實(shí)現(xiàn)，中心模塊接收到信息之后，邏輯電路對(duì)信息進(jìn)行判斷，進(jìn)而了解交通燈實(shí)時(shí)的工作狀態(tài)，保證交通燈的正常運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)的進(jìn)行處理。交通信號(hào)燈處于正常狀態(tài)時(shí)，信號(hào)燈只會(huì)亮起紅、綠、黃中的戰(zhàn)役中，不過，當(dāng)交通信號(hào)燈并不處于這種狀體時(shí)，就表明其工作狀態(tài)異常，如果是故障，那么系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警，在警告燈的提示作用下，工作人員及時(shí)的對(duì)故障進(jìn)行有效處理，保證交通安全。

3.4 智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本文中利用電子信息技術(shù)中的虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，工作人員登錄到系統(tǒng)中，進(jìn)入到控制終端主頁面中。首先進(jìn)行時(shí)間初始化設(shè)置，隨后，根據(jù)要求設(shè)置信號(hào)燈時(shí)間，當(dāng)南北方向的紅燈時(shí)間和綠燈時(shí)間設(shè)置完成之后，東西方向的紅綠燈時(shí)間系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行默認(rèn)設(shè)置。設(shè)置完成之后，點(diǎn)擊開始，下位機(jī)收到命令之后，會(huì)將其傳輸至PC機(jī)，PC機(jī)接收到命令之后，按照命令要求對(duì)交通信號(hào)燈進(jìn)行有效控制。

4 結(jié)論

隨著城市智能化的發(fā)展，智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)在城市發(fā)展過程中有著不可替代的作用。智能交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)能夠保證信號(hào)燈正常的運(yùn)行，同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免故障的發(fā)生。在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用基于電子信息技術(shù)的虛擬儀器技術(shù)，通過其強(qiáng)大的功能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本，有效的保證了來往車輛及行人的安全，降低交通事故發(fā)生率，提高交通安全性，在其運(yùn)行的過程中，具備良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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周文奇（1994年4月－），男，漢，山東省淄博市。2012年就讀于青島科技大學(xué)，測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)。

韓曉玉（1989年11月－），女，漢，山東省濰坊市，研究生。2014年畢業(yè)于青島科技大學(xué)，測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)。2014年就讀于青島科技大學(xué)，研究方向：圖像處理與模式識(shí)別。

Study on the application of electronic information technology in intelligent traffic signal control

Zhou Wenqi,Han Xiaoyu
（Qingdao University of Science and Technology, Automation and Electronic Engineering Institute，Qingdao，Shandong，266042）

In this paper,the intelligent traffic signal lamp system is introduced,and the importance of electronic information technology in intelligent traffic signal control is introduced,and the design method of control system is presented.

electronic information technology;intelligent traffic signal lamp;Virtual Instrument Technology