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[課題內(nèi)容]

本沙盤系統(tǒng)采用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、微電子技術(shù)、無線通訊技術(shù)、三維地理信息及模型仿真等技術(shù)，開發(fā)未來物聯(lián)網(wǎng)智能交通沙盤系統(tǒng)，能直觀的反映交通流、交通控制、交通誘導(dǎo)、電子收費(fèi)及車路協(xié)調(diào)等相關(guān)智能交通子系統(tǒng)的教學(xué)活動和科研實(shí)驗(yàn)研究任務(wù)，體現(xiàn)線路現(xiàn)場通道、交垮信息及各項(xiàng)參數(shù)，科學(xué)實(shí)際的反映道路信息的交互狀況；當(dāng)線路出現(xiàn)異常時，在沙盤上能實(shí)時地顯示、記錄道路異常信息，實(shí)時顯現(xiàn)出故障位置、行駛的最佳路徑并提供適合的處理方案；在交通設(shè)計(jì)時，通過智能沙盤提供的相關(guān)信息，給出合理化的建設(shè)規(guī)劃；也可作為培訓(xùn)研究的演示實(shí)體，提供直觀教學(xué)平臺。

（一）平臺以XX市沙盤路網(wǎng)為主要對象，場景涉及城市道路、河流、建筑設(shè)施、綠化景觀等，涵蓋新城區(qū)主要交通設(shè)施如主干道（公交專用道）、市政府、歐尚超市、過江隧道、立4EA4橋等，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時采集實(shí)際交通系統(tǒng)的人、車輛、道路及外部環(huán)境等基本元素的真實(shí)交通數(shù)據(jù)，通過LED和液晶顯示屏對沙盤道路上的交通流進(jìn)行實(shí)時模擬顯示，進(jìn)行交通的物理世界和虛擬世界建立對接，除了給出XX市一系列交通問題改善方案之外，該實(shí)驗(yàn)平臺使得學(xué)生能對車輛在道路上行駛特性有深入全面的了解，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識與實(shí)際得到緊密聯(lián)系。該實(shí)驗(yàn)平臺的框架如圖1所示，包括沙盤、智能模型小車、交通控制系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)等部分組成，根據(jù)“任務(wù)驅(qū)動、項(xiàng)目導(dǎo)向”理念將整個實(shí)驗(yàn)平臺分解為若干個大、小任務(wù)，其劃分為物聯(lián)網(wǎng)智能交通基礎(chǔ)認(rèn)知科研實(shí)驗(yàn)區(qū)、應(yīng)用科研實(shí)驗(yàn)區(qū)和創(chuàng)新科研實(shí)驗(yàn)區(qū)，如下所示。

物聯(lián)網(wǎng)智能交通管理與控制平臺框架

（二）建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)智能交通應(yīng)用科研實(shí)驗(yàn)區(qū)

該實(shí)驗(yàn)區(qū)讓學(xué)生可以生動形象、直觀地了解整個物聯(lián)網(wǎng)智能交通管理與控制系統(tǒng)的組成、功能、基本操作等，要求學(xué)生具有扎實(shí)的交通理論和智能交通軟硬件開發(fā)知識，從場景描述、需求分析、系統(tǒng)集成流程等方面，基于現(xiàn)有產(chǎn)品面向具體應(yīng)用的監(jiān)測體系建設(shè)和運(yùn)行開展典型物聯(lián)網(wǎng)智能交通的應(yīng)用型研究實(shí)驗(yàn)。涵蓋如下專業(yè)內(nèi)容：

1、物聯(lián)網(wǎng)智能交通控制與仿真子系統(tǒng)

在XX市沙盤模型中，根據(jù)交通調(diào)查（或基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時采集真實(shí)交通流數(shù)據(jù)）設(shè)置路網(wǎng)中車流參數(shù)，涉及車輛類型、車輛顏色、交通流量和車輛速度等，要求可以對交叉口（十字交叉口和T型交叉口）、車道（直行車道、左轉(zhuǎn)車道、右轉(zhuǎn)車道）和路段進(jìn)行管理，如信號燈類型、相位管理、設(shè)定每個路段上每種類型的機(jī)動車流率及所占的百分比，在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行交叉口控制與管理綜合實(shí)驗(yàn)，主要功能如下所示：

2、物聯(lián)網(wǎng)智能交通誘導(dǎo)子系統(tǒng)

通過LED和液晶顯示屏，對沙盤道路上的交通流進(jìn)行實(shí)時模擬顯示，本系統(tǒng)主要由輸入部分（軟件）、控制系統(tǒng)（控制器）、顯示部分（LED、液晶顯示屏）組成，主要功能如下所示：

1）誘導(dǎo)子系統(tǒng)主要以沙盤為主要對象，輸入部分可以支持多種字體，顏色，字號的輸入，也要求可以載入沙盤的道路網(wǎng)圖片（圖片中道路標(biāo)線要求盡量筆直、平滑，可以忽略道路接口部分的曲線連接路段）,圖片格式可以為JPEG、BMP。

2）本系統(tǒng)誘導(dǎo)的主要方式是文字誘導(dǎo)、圖像誘導(dǎo)或兩種方式的結(jié)合，在前方某個或若干個行車方向的交通狀況把多條誘導(dǎo)信息按照節(jié)目單輪流顯示，如多條誘導(dǎo)信息按照節(jié)目單輪流顯示、不同道路暢通狀態(tài)展現(xiàn)在道路網(wǎng)圖片中。要求文字和圖像的輸入和顯示相互獨(dú)立。

3）本誘導(dǎo)系統(tǒng)主要是通過文字直接提示或者控制道路網(wǎng)不同路段不同燈色的顯示，來模擬交通運(yùn)行情況。交通誘導(dǎo)控制功能如下：a、可以增加、編輯、刪除顯示屏，要求可以對不同地點(diǎn)的顯示屏進(jìn)行顯示控制；b、城市行車誘導(dǎo)類型控制，包括到達(dá)前方某個路口所需要的時間旅行時間誘導(dǎo)標(biāo)志、匝道控制誘導(dǎo)標(biāo)志（提示前方匝道出、入口和匝道本身的交通狀況，并發(fā)布相應(yīng)“開通”或“關(guān)閉”信息）、廣域圖形誘導(dǎo)標(biāo)志（道路圖形也相對簡單, 顯示主線路段前方多個區(qū)段或道路出口的道路走向和交通狀態(tài), 以“道路圖形+鑲嵌光帶”顯示）。

此外，停車誘導(dǎo)是城市智能交通管理中的一個新的分支, 在大型、特大型城市和重要旅游城市有強(qiáng)盛需求，本系統(tǒng)要求停車誘導(dǎo)標(biāo)志由 “ 停車標(biāo)志P十道路示意圖形+停車場名稱十車位提示文字滾動條屏”組成，顯示該區(qū)域的停車資源, 方便車主根據(jù)自身目的地選擇具體停車區(qū)域和停車場位置。

3、物聯(lián)網(wǎng)智能交通電子收費(fèi)子系統(tǒng)（ETC）

在沙盤道路上，電子收費(fèi)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，用車道攝像機(jī)監(jiān)視ETC車道運(yùn)行狀況并對違章車輛進(jìn)行抓怕，通過短程微波通信方式對車載電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，檢測出駛向或離開通訊區(qū)域的車輛，當(dāng)車輛進(jìn)入通訊區(qū)域，喚醒與ETC天線進(jìn)行通信的傳感器以進(jìn)行進(jìn)入和倒車檢測的功能；當(dāng)合法車通過時，抬欄桿；當(dāng)非法車通過時，聲光報警，提醒司機(jī)轉(zhuǎn)向，減少非法車通過ETC車道；當(dāng)車輛通過后控制欄桿落下，清除針對該車輛的路側(cè)顯示屏的顯示內(nèi)容并針對后續(xù)車輛進(jìn)行顯示。若非法車輛執(zhí)意前行，控制對通過ETC車道的非法車進(jìn)行圖像抓拍。

該系統(tǒng)包括車載電子標(biāo)簽、電子標(biāo)簽讀卡器、ETC天線、欄桿控制系統(tǒng)及費(fèi)額顯示板、警示燈和CCD照相機(jī)。

（三）建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)智能交通創(chuàng)新科研實(shí)驗(yàn)區(qū)

以適應(yīng)交通行業(yè)不斷發(fā)展變化的需求為導(dǎo)向，該創(chuàng)新科研實(shí)驗(yàn)區(qū)開展物聯(lián)網(wǎng)條件下的智能交通創(chuàng)新研究，為課題申報和項(xiàng)目工作開展提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件支撐，在全國同類高校中形成自己的研究特色。支持以下科研實(shí)驗(yàn)：

物聯(lián)網(wǎng)條件下的智能交通數(shù)據(jù)傳感采集和通信傳輸網(wǎng)絡(luò)控制開發(fā)。（模擬推演）

根據(jù)實(shí)際智能交通應(yīng)用環(huán)境，進(jìn)行創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)和開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)控設(shè)備，研究掌握現(xiàn)有的和未來可能發(fā)展的各種傳感數(shù)據(jù)采集方式以及傳感數(shù)據(jù)采集設(shè)備、傳感及控制設(shè)備的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

沙盤效果圖

圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際交通系統(tǒng)的人、車輛、道路及外部環(huán)境等基本元素的真實(shí)交通數(shù)據(jù)實(shí)時采集、傳輸、處理、管理決策和可視化等過程，針對該實(shí)驗(yàn)室平臺蘊(yùn)含電子收費(fèi)子系統(tǒng)、交通控制與仿真子系統(tǒng)和交通誘導(dǎo)子系統(tǒng)，從場景描述、需求分析、系統(tǒng)集成流程等方面探討子系統(tǒng)各個獨(dú)立模塊設(shè)計(jì)，提交物聯(lián)網(wǎng)智能交通仿真平臺軟硬件設(shè)計(jì)說明書。

   沙盤系統(tǒng)各模塊處理方法：

應(yīng)用層要求內(nèi)容			實(shí)現(xiàn)功能，所有數(shù)據(jù)可上傳后臺
1	信號控制		通過后臺指令，控制終端（紅綠燈、機(jī)動小車等）的信號變換，前端實(shí)時信息變化反饋后臺。
2	流量監(jiān)測		測評LED屏可以顯示通過的車輛，累計(jì)通過的車輛的數(shù)量變化
3	事件監(jiān)測		通過此監(jiān)測路段的，抓取正常行駛和違法車輛信息，并傳送圖文信息到后臺
4	停車場誘導(dǎo)		可以監(jiān)測顯示停車場車輛的存車位信息變化，LED屏顯示實(shí)時信息，（模型車輛開出、開進(jìn)顯示屏實(shí)時變化）
5	視頻監(jiān)控		可以使用LED模擬監(jiān)控頭鎂光閃拍，同步使用真實(shí)的攝像頭抓拍圖片，并傳到后臺。
6	車型分類		通過監(jiān)測可以區(qū)別出 小型轎車  大型貨車  中型客車，三種車型。
7	電子收費(fèi)		收費(fèi)顯示屏可以顯示出，現(xiàn)通過車的型號和應(yīng)繳納費(fèi)用。
8	車路協(xié)同		當(dāng)機(jī)動車行駛到紅燈自動停止，等待信號燈變換。
9	路徑誘導(dǎo)		使用全彩液晶屏，顯示預(yù)設(shè)路徑各種狀況
10	信息發(fā)布		通過后臺控制中心發(fā)布各種天氣、路況等信息，使用LED屏實(shí)時顯示，滾動播出
11	交通流誘導(dǎo)		LED終端顯示后臺發(fā)布的天氣狀況、道路狀況等實(shí)時信息
12	行人監(jiān)測		無法實(shí)現(xiàn)人流流動及數(shù)量監(jiān)測。
技術(shù)手段解決
1		智能小車	現(xiàn)采用固定行動軌跡，不同類型車輛體現(xiàn)，用傳統(tǒng)磁牽引和RFID循跡兩種手段。
2		模擬信號燈	其中一部分信號燈可控，控制時間由后臺發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)信號燈的變換指示。另一部分信號燈，可以根據(jù)車輛運(yùn)行軌跡時間，來具體設(shè)定信號燈變換時間
3		采集線圈	采集線圈我們使用干簧管或霍爾元件代替，可以準(zhǔn)確體現(xiàn)出采集點(diǎn)的車輛信息
4		誘導(dǎo)信息LED	可以使用LED屏或者全彩液晶屏，顯示各種誘導(dǎo)信息
5		視頻監(jiān)控	可以使用LED模擬監(jiān)控頭鎂光閃拍，同步使用真實(shí)的攝像頭抓拍圖片，并傳到后臺。
6		車型分類	車型暫時分為小型轎車，中型客車，大型貨運(yùn)車
7		出入匝道控制	可以實(shí)現(xiàn)車輛到來指示燈提示，收費(fèi)落桿-完費(fèi)抬桿-無車落桿
8		配時算法
9		計(jì)費(fèi)系統(tǒng)	收費(fèi)顯示屏可以顯示出，現(xiàn)通過車的型號和預(yù)設(shè)費(fèi)用

[課題意義]

使學(xué)員對現(xiàn)代智能交通有直觀的、感性的、全局性的認(rèn)識；該系統(tǒng)包含大量信息參數(shù)，提供現(xiàn)場通道、交垮信息，與RFID、線圈、攝像頭、GPS、傳感器等系統(tǒng)對接，大大增加系統(tǒng)查詢信息量，提高查詢效率，并提供豐富、詳實(shí)的現(xiàn)場圖片、數(shù)據(jù)資料，以達(dá)到學(xué)習(xí)觀摩、現(xiàn)場模擬、推演演練及分析判斷的目的；該系統(tǒng)可實(shí)時抓取違法車輛、停車誘導(dǎo)、ETC、信息發(fā)布等真實(shí)信息，以備后臺分析、儲備前端信息；該系統(tǒng)能直觀反應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)道路信息交跨，為設(shè)計(jì)者提供交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)的合理化建議供參考。（下圖智能交通沙盤案例）

               本圖片為參考案例

（本策劃為易華錄羅云珠、趙毅、官德彬、余杉；沙盤系統(tǒng)制作為軍科專利，有參觀需求我單位負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)校方，抄襲必究）