智能交通设施大全11篇

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篇（1）

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）05-0007-02

交通灯控制系统是一个具有随机性的复杂系统，他受到车辆、行人、天气等都多方面的影响，因此想要建立一种固定的数学模型是不大可能的，即使是用现有的数学方法也无法描述其系统特征。目前国内交通等控制系统主要采取定时切换的控制模式。

我国自20世纪80年代开始出现私有汽车，到2003年私家车社会保有量达1 219万辆，私家车突破千万辆仅用了20年时间，而突破2 000万辆仅用了3年时间。截止到2011年我国机动车保有量已到达2.19亿辆，汽车保有量首次突破1亿大关，占机动车总量的46%。随着经济发展、人均国民生产总值增加以及政府拉动内需各项政策的实施，私家车的拥有量也跟着急剧上升，国内各大中型城市（如北京、上海、广州、武汉等）的交通系统都面临着严峻的考验。虽然各大城市都出台了一系列的限制汽车出行、增加公共交通设施、扩宽新修道路等措施，但依然无法缓解目前的城市交通状况。交通信号灯定时切换这一种控制模式的局限性也就逐渐凸显出来，因此我们急需一种智能的交通控制系统来缓解交通信号控制的缺陷给本就糟糕的交通系统带来的压力。

智能交通控制系统的研究在国内外已经取得了不少成果，一些发达国家已采用智能方式来控制交通信号灯，其中主要运用的有GPS全球定位系统等。出于成本、设计便捷性等方面的综合考虑，我们可以考虑在各路口增加传感器探测车辆数量来控制交通信号灯的时长这一设计方案。

1 控制系统设计方案

基于PLC的自适应交通灯智能控制系统主要有车流量检测系统、PLC、控制中控台三大部分组成，其控制结构图如1所示。

1.1 系统控制原理

车流量检测系统主要负责检查各路口单位时间（60 s）内通过路口的车辆数量，并将检测结果发送至PLC；PLC根据车流量检测系统记录的数据，按预先设定的控制规律来控制相应的交通信号灯；中控台主要用来对控制系统的运行模式进行控制，如自动运行模式、人工干预运行模式等。

自动运行模式下，若东西向或南北向车流量均小于15辆/min，则系统按定时切换控制运行，双向绿灯均为40 s，黄灯3 s，红灯43 s切换运行；若某一向每分钟车流量大于15而小于30，则该向绿灯调整为50 s，黄灯3 s，另一向绿灯30 s，黄灯3 s；若某一向若某一向每分钟车大于30，则该向绿灯调整为70 s，黄灯3 s；当两向车流量均在同一范围内时，车流量较大的一向控制优先，若两向车流量均在同一范围内且相等时，东西向控制优先。系统控制流程如图2所示。

1.2 车流量检测设计

智能交通灯控制系统自适应交通情况的关键在于系统自身对车流量的判断，因此系统车流量检测的设计就显得尤为重要。调查研究表明，我国机动车辆高度一般在1～5 m之间不等，因此本方案设计在各路口100 m处架设高度为5 m的检测点，采用由欧姆龙公司生产的检测距离0～4 m的光电传感器E3JM-R4来对过往车辆进行检测，当有在此高度的车辆经过检测点时，光电开关会向PLC发送信号。E3JM-R4光电传感器参数如表1所示。

本设计采用在各路口双向设置光电传感器的形式对通过路口的车流量进行统计，并将统计信号传送给PLC。PLC对各方向传感器发送信号进行统计比较，最终确认各路口的车流量，同时对各路口车流量情况进行再比较，最后根据比较结果按预设控制方式对南北和东西向的红绿灯进行控制。

1.3 PLC控制设计

PLC为本控制系统的核心，相当于计算机控制系统的CPU，主要负责对车流量、中控台等方面的信号进行收集，并按相应的信号运行PLC内设计的用户程序，最终驱动交通信号灯。本系统选用三菱公司生产的FX2N-48MR系列PLC，其I/O分配如表2所示。

本系统运行模式分两种，即自动运行模式和手动运行模式。

①自动运行模式下系统按图2所示的运行规则，结合车流量检测信号控制各向红绿灯进行切换。车流量信号的判断比较主要包括两个方面，一是同向信号的比较，将单位时间内来自X6与X10的信号脉冲数比较，两者中较大值作为东西向最终车流量参考值，X7与X11的信号脉冲数比较，两者中较大值作为南北向最终车流量参考值。二是东西南北向车流量比较，即将同向信号比较的结果进行再比较。

②手动运行模式下，系统在人工干预下运行，人工干预信号包括南北向强制通行、东西向强制通行和四向禁止通行三种。南北向强制通行时，南北向固定输出绿灯亮，东西向固定输出红灯亮；东西向强制通行时，东西向固定输出绿灯亮，南北向固定输出红灯亮；四向禁止通行时，东西南北四向固定输出红灯。

2 总结与展望

本设计基于车流量的自适应交通灯智能控制系统，利用逻辑判断比较和分析算法，使程序的运算结果根据相应的程序方案进行控制，实现了交通灯自适应的智能控制，并通过了软件及硬件的模拟调试。车流量比较值、信号灯接通时间等都可以通过改变PLC中相应的参数进行调整，通过本智能控制方案，可以实现优化交通疏导，达到交通信号灯自适应智能控制的目的。

交通信号系统是一个极其复杂的控制系统，基于车流量的自适应交通灯控制虽然能缓解日趋严峻的交通压力，但其缺点也较为明显，固定的车流量判断模式是其主要缺陷之一。因此今后我们可以考虑使用现今逐渐成熟的视频检测技术，对交通压力进行直观的监测与分析，并设计相应的控制方案。

参考文献：

篇（2）

中图分类号：G450 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0297-02

1.项目建设的必要性

1.1 有利于提高交通管理服务水平和运行效率

以国家智能交通系统体系框架为指导，建成“高效、动态、安全”的基于电子车牌的车辆及城市交通管控系统，将为公安、交管部门提供及时、准确、全面的信息决策支持和车辆管理信息化监管手段，有效的动态收集道路车辆信息和治理套牌、违法车辆，从而大幅度提高城市交通运输系统的管理服务水平和监管效率。

1.2 有利于城市道路网的通行能力，减少堵塞，增加交通机动性

通过车辆及城市道路交通智能化管控系统建设，可以为出行者提供全方位的交通信息服务和高效、经济、人性、智能的交通运输服务。系统使用电子车牌作为手段，增加交通信号的机动性，提高通行能力，减少行使车辆的堵塞。

1.3 利于降低汽车运行对环境的影响，节能减排

在我国，机动车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源，甚至一些大城市机动车排放的污染物对大气污染指标的占有率已经达到60%以上，雾霾废气，严重影响人体健康和环境保护。

通过车辆及城市道路交通智能化管控系统建设，通促进电子车牌、网络、计算存储技术的广泛运用，提高交通资源的利用效率，降低能耗，减少排放，使得交通需求的增长与交通设施技术的发展相互促进，步入良性循环的发展轨道，真正做到“绿色交通”。

1.4 有利于提高车辆运输的经济效益

通过车辆及城市道路交通智能化管控系统建设，以提高交通运输效率、提高交通通行能力，减少交通运输支出，节约成本，将直接关系到城市经济持续、稳定发展。

1.5 五是有助于“智能交通”的建立

通过车辆及城市道路交通智能化管控系统建设，将彻底解决动态车辆身份识别、信息采集、可靠沟通、实时管理等问题，有助于云南整个“智能交通”系统的建立。

1.6 有利于提高信息化水平，并拉动整个高新技术产业的发展

车辆及城市道路交通管控智能化系统以交通的信息化、智能化为核心和基础，带动相关产业的发展，提升高新技术产业在城市整体产业结构中所占比例，促使产业结构向高科技、低能耗、重环保的技术密集型转变，带动整个高新技术产业的发展。

2.目前发展现状和相关问题

目前，主城区总体交通情况平稳，但城区内道路智能化保通形势依然严峻，如何对城市车辆、道路交通实行智能化的有效管理，确保城市交通状况良好，是各级相关部门需要解决的问题。根据调研分析，城市车辆及道路交通存在以下难题：

2.1 管理部门不能动态获取车辆及交通信息

车辆交通管理部门不能够动态得到实时交通流量信息、车辆运行信息、交通引导信息、综合调度指导信息、车辆基本信息、交通违章信息、车辆定位信息等，从而无法对道路交通进行全方位管控和分析。

2.2 阻碍特殊车辆通行能力

一些特殊车辆（如医院救护车辆、执行任务的救灾应急车辆、武警军队车辆）在紧急执行救护、救援任务时，常常因为道路堵塞而不能通过红灯路口，不能及时到达目的地，完成救护、救援任务，给人民群众的生命财产安全带来隐患。

2.3 信号灯不能智能化动态指挥

在现有技术条件下，道路交叉口的交通管理主要是通过交通信号灯红、黄、绿的显示变化来指挥车辆通行。但道路交叉口的各个方向上的车辆通行数量往往是动态变化的，而交通信号灯的指示变化却往往是固定的，不是动态的随着交叉口的车流量信息变化的。

2.4 车辆治理监管难

目前的城市交通还存在大量的套牌车、报废车、非法运行车辆、交通违规和肇事逃逸等现象，给社会造成了很坏的影响，但由于缺乏有效的探测、跟踪手段，数据信息交流不及时，给治理管控带来了很大的难度。

3.项目建设的内容及措施

对于车辆及城市道路交通智能化管控系统，必须彻底解决动态车辆信息管理难题。因此，以“物联网”技术、智能的车辆信息采集技术、云计算的数据存储和处理技术为基础，采用电子车牌来使其具备车辆身份识别功能，以及自动与管理系统保持信息可靠沟通的功能，是解决动态车辆、信息采集、可靠沟通、实时管理的关键。

系统将实现如下功能：a.通过电子车牌动态实时的采集车辆的各种信息数据，通过涉车信息资源服务，有效提高交通、道路管理水平；b.高效稳定的物联网数据传输和交通信号灯的动态智能指挥，提高道路的通行效率和特殊车辆的通行速度；c.通过电子车牌的防伪溯源和信息跟踪识别出：盗抢、走私车辆、套牌车辆、非法营运车辆、交通违规车辆、报废车辆、逾期未年检车辆、未缴纳真养路费车辆、未缴纳车船使用税车辆、未买强制第三者责任险车辆、无牌车辆，为行政执法提供及时精准信息，有效辅助警察监管治理；d.加强道路分配管理，并且配合电子车牌监控手段和通信手段，使专用道路交通处于有效的监控之下；e.强大的后台的数据存储和统计分析，实现实时的交通状况调整指导。

3.1 系统总体部署

车辆及城市道路交通智能管控系统总体构成由RFID标识装置、置于道路上的RFID收发装置、路口信息处理系统、中央信息处理系统以及交通信号灯控制装置、交通信号灯显示装置组成。

3.1.1车辆上的RFID标识装置

为了便于管理，可将RFID标识装置嵌置于车辆的车牌中（也可封装在一起），在进行车牌初始安装或年检时进行有关信息的写入，使得该RFID标识装置同时还包括车辆和使用人情况等基本信息。

3.1.2置于道路上的RFID收发装置

RFID收发装置安装在地面道路相应的车道上，由RFID收发装置通过射频信号与标签进行信息交互，达到信息采集的目的，获得车辆通过该装置时的相关数据，经过分析计算后，即可形成该关联路口所需要的控制信息。

3.1.3路口信息处理系统

路口信息处理系统包括信息采集、信息处理和信息三个模块组成。信息采集是通过RFID收发装置发送来的信息形成处理数据；信息处理主要是对采集到的RFID标识信息进行汇总和统计；信息主要将处理好的信息，按照有关策略或指令，传送到中央信息处理系统，以及给路口的交通信号灯控制装置，并通过交通信号控制装置实现对交通信号灯的动态信号显示控制。

3.2 中央信息处理系统

中央信息处理系统包括三个部分：

3.2.1通讯前置

和路口信息处理子系统实现信息交换，主要获得路口信息处理子系统采集的RFID的信息；并且将区域计算的路口信号灯的控制信息到路口信息处理系统。

3.2.2信息分析处理子系统

信息分析处理子系统主要实现数据的筛选、车流量统计、区域信号灯控制计算和车辆信息的分析统计报告。一方面对采集的RFID信息进行筛选、关联查询、车流量统计，反映道路以及车辆的实际通行状况，另一方面根据计算模型可以分析和计算路口信号灯控制策略、道路的拥堵状况，同时通过套牌车辆分析和肇事逃逸的车辆轨迹跟踪技术实现对违章车辆的定位和跟踪。

3.2.3信息子系统

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关键词： 增强现实技术；交通标牌；智能化；

Key words: augmented reality technology; intelligent traffic signs

中图分类号：S731.8 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012

前言

随着现代科学技术的飞速发展，越来越多的高智能化的产品出现于人们的生活中，使人们的生活更加快捷、方便。设计者们将许许多多的设计理论构想，通过现代科学技术一一实现，智能化已是当今社会发展的一个必然趋势。在一个发达的城市，大部分设施都将作为高科技的产物服务于人们的生活中。作为城市便捷化的助手――道路交通标牌也将作为一个新颖的智能设施服务于我们的生活。

一.智能交通标牌在我国城市交通系统中的应用调研实例

我国很多的城市已在市区的交通设施中使用了较为智能的标牌系统，达到了较好的指引和预防事故的效果。

1.1郑州反光漆指示牌变成电子控制

郑州陇海路与嵩山路交叉口西向东方向共有四个车道，原来是两个左转道一个直行道和一个直行加右转道。如今，在该路口的指示牌上，第二个左转车道和最右边的直行加右转车道指示发生了变化，但这两个车道的指示牌换成电子控制的，可变化。这个智能指示交通牌，在高峰时，保持现有的通行不变，平峰时，从陇海路左转上嵩山路的车辆减少，而陇海路西向东的车辆增加，如果仍然保留两个左转道，势必造成左转车道资源浪费，而直行车道不够用。根据这种情况，郑州市交警部门准备在平峰时将该路口第二个左转道调整为直行道，留一个左转道，而最右边的直行加右转车道调整为单一的右转车道。

我们可以看出，智能标牌不仅是能让城市看起来更现代化，而且会在很大程度上解决交通中的拥堵等难题，进行智能化地协调，给市民出行带来极大的方便，并且更合理的利用了交通资源。

1.2 苏州 智能公交到站信息显示

在苏州工业园区，很多公交站台上都有一个带有LED显示屏信息显示牌的电子站牌。它内置移动信号接收模块，可以接收公交车或公交控制中心发来的信息，可所有途经本站公交车的到站时间等信息，智能公交系统的报站准确率已达95%左右。每个公交站点还有一块醒目的蓝色标牌，标示了查询智能公交使用方式和每个站点的唯一编号，凭借这个公交站点的“身份证”，市民就可以通过手机或互联网等多种方式查询通过该站点的公交到站情况了。

截至目前，智能公交已实现了对苏州工业园区所属400余辆公交车辆的统一调度、统一管理和实时定位，实现对其中150辆公交车辆的视频实时监控，260个公交站点的预报站信息。对于广大市民来说，智能公交更方便、更人性。

智能公交，对于提高城市公共交通服务质量、减轻交通管理压力也起到积极作用，通过让人们感到公交越来越方便，让更多的人逐步依靠公交出行这种低碳的方式，从而缓解城市交通拥堵，可以让“路怒”族越来越少。①

二.增强现实智能标牌设计构想

传统的路牌具有较大的局限性。设想有没有这样一种可能，我们在看某个路牌时，它能以立体的形式展现出来，像3D电影那样，让人有身临其境的感觉，让人很快明确并记住去忘目的地的方向和路径。现在已经有人致力于模拟现实系统的研究，我们可以设想，把这种模拟现实的技术，应用到交通标牌的设计中去，从而达到3D效果的路牌效果。

2.1 增强现实技术的定义

增强现实（或者叫虚拟现实）的技术，把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等)，通过科学技术模拟仿真后再叠加到现实世界被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验，发挥传感器、可穿戴计算机等技术的优势，这种技术叫做增强现实技术,即Augmented Reality，简称AR技术。满洛维奇对增强现实给出如下定义：“将动态的、背景专门化的信息加在用户的视觉域之上”。允许用户看到真实的世界，同时在真实的世界上叠加或混合信息。

2.2 对建立在增强现实技术上的路牌设计构思

首先是路牌的制作，我们只需要制作一个简单的路牌，最好同时考虑到要与城市的风格相统一，或者能让人高科技的质感，可以采用金属的锐利表现，也可以采用冷色调（如蓝色）来表现。

其次是三维图形效果的制作。可以依托3Dmax、Maya等三维制作软件，将二维的路牌指路图作为基础，制作出逼真的虚拟三维立体交通效果图，并且将路牌上的指示根据实际情景转化为三维动画。同时注意要将道路路两旁的主要标志物表示清楚，在客户端界面中用箭头等以让使用者理解的标志引导提示使用者方向。

最后就是技术实现。开发者需要手动对已有的路牌图片特征点进行对应，实现叠加的内容连接。最后编写图像识别程序，对图像的特征点进行扫描，然后存储信息形成虚拟物体，最后采用精确的三维注册技术将计算机生成的虚拟物体和真实环境中景象“对齐”将这些特征与后台匹配信息一一对应，最后将三维效果图展现在用户的移动设备上。并随着用户的移动而移动。

2.3 使用方法

当用户启动软件并将自己的移动设备对住路牌时，系统开始自动识别，从系统上下载相关三维场景与路标图片相关联，最终显示在用户设备的屏幕上。再以逼真动画的形式由屏幕完全展示在使用者面前。

不过我们可以更进一步假设，当用户的设备离开图像显示的位置时，该段信息应仍可以持续显示，并且关连到使用者所照射到的地面，建筑物等实体上。并显示与这些相关的信息，直到用户关闭该系统，或者映射下一个图标。当三维场景在显现时，可根据现实相机照射到的场景、当前任务或需要交互地改变其形状和外观，对于现实目标通过叠加虚拟景象产生类似于X光透视的增强效果。

若使用者输入想去的附近的地址，在三维场景设定范围内，屏幕上会出现一个箭头，指示使用者应该走的方向。

2.4 附加游戏功能

在增强现实标牌的使用方法中我们提到系统会自动下载相关的三维场景到手机上。我们可以充分利用已下载的三维场景转化为3D游戏中的三维场景，在场景中加入一些游戏所需元素，使枯燥的指路功能变成有趣刺激的超现实Game大战。

具体做法是，在用于指路的客户端界面中设置一个选择附加功能按钮，然后将程序指向另一个游戏的程序，这个程序是以已下载的三维场景为游戏场景，在场景中添加必要的虚拟元素(如虚拟武器、虚拟人物等)，并设置游戏的玩法，如CF等。在真实的环境里玩着虚拟的游戏，出行的路上就变得更加丰富多彩而充满刺激了。此功能尤其实用于在途径中休憩或者无聊时。

2.5 适用的地区

因为智能交通标牌系统的搭建需要该市有很强的经济实力，在标牌的设计、投入使用、后期维护等方面都需要投入很多的财力、物力。而且发达的城市对一个比较现代化的标牌要求更迫切一些。另外，该系统客户端的使用要求该市的市民能够有足够的经济实力购买比较好的移动设备，以承载客户端的使用。所以智能交通标牌系统的应用，应该是在经济科技高度发达的城市。

智能交通标牌系统的应用，还应该是对标牌要求比较高的地方，如地铁站（通道复杂多变），旅游景区（旅游景区线路复杂、人员流动大，多是对环境不熟悉的人群，并且绝大部分是步行）。

三.增强现实智能标牌设计可能会出现的难题及解决方案

三维画面太大，载入慢，容易死机。从摄像机定位到现实标牌中的二维图片，到从系统中下载相关三维画面的过程中，由于三维画面太大，很容易会使客户端设备陷入服务无响应，甚至死机的状态。

耗电量大。该应用程序的使用会占用设备较多的资源，并且由于一般的智能设备，电池待机时间不长，一直是一个没有解决的问题。这在增强现实标牌的现实过程中，仍然是一个很大的挑战。

亟待技术和设备的支持。现在开发的一些简单的增强现实的软件系统，还只是能在部分平台上运行，如iPhone、iPad等系统性能比较好的智能机上，有待降低平台的需求，使大部分平台能够装载此应用。

四.相对应的可能的解决方法

从上述可知，增强现实智能标牌的实现对科技及经济发展状况等社会背景的依赖性很大。所以随着社会和科技的发展，以后经济可能将不是制约增强现实标牌发展的主要问题。另外智能设备价格也会逐渐降低，适合更多人群的使用。

当科学技术的发展到一定的程度，客户端设备的系统运行将会非常流畅，并且运算速度也会相应提高，届时软件的载入以及死机问题可能不复存在。电池的待机时间短，软件耗电量大的问题也可以解决。

在此系统发展的起步阶段可以考虑采用2.5D（即伪3D技术）来代替三维动画，或者减小三维图像的精细度以缩小动画的大小。这样能在一定程度上解决系统容易出现无响应或者死机的问题，但是不是根本的解决办法。

有一个好的算法和程序会很大程度上减小客户端系统运行时所需的空间，若是增强现实智能标牌系统的程序能更精进，这样就在技术本身上解决或者至少减少系统运行时会出现的问题。

以上第二、三种方法都是以降低画面质量为代价的，虽然会降低用户的体验，但考虑到现阶段移动设备以及增强现实技术的发展，这样稍微相对容易实现，有效降低难度。

总结

增强现实3D智能标牌设计构思的实现，需要极大的资金与技术的支持，是要建立在城市经济以及智能设备高度发展的基础上的，比如大部分人都会随身携带一部高智能移动设备、增强现实技术非常成熟等，所以增强现实3D智能标牌从一个比较概念性的构思变成现实应用，需要一段很长的路要走，但是随着科学技术的不断发展，我国经济实力的不断增强，我们有理由相信，增强现实3D智能标牌会有很光明的应用前景。

参考文献：

①．扬子晚报 2010-11-15

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1、引言

21世纪是公路交通智能化的世纪，人们更为关注如何建立基于现代电子信息技术面向交通运输的智能化管理系统，进行一体化的交通综合管理，交通信号控制系统正是实现城市交通智能化管理与控制的重要组成部分。随着城市机动车保有量和出行率的大幅度提高，形成了更为复杂多变的交通需求，这对交通信号控制的适应性、智能化提出了更高的要求[1]。在计算机技术和自动控制技术的发展推动下，国内外出现了一些较高效的城市道路交通控制系统，比较典型的交通信号控制系统有TRANSYT、SCOOT和SCATS等等[2]。本文结合天津站交通枢纽工程智能交通管理系统的建设实践，系统探讨了智能交通信号控制系统的设计方案。

2、系统概述

不同于其他智能交通管理系统（如道路监控、事件监测、数字交通执法等）通常采用的预先设定的固定时间交通控制方案，本文提出的交通信号控制系统采用有效的负反馈原理和自适应控制算法，根据埋设在路口的交通流检测器所采集的交通流信息，适时自动调整，以提供最佳的交通流，实现中心自适应区域交通信号控制。其主要特点体现为：

* 先进性：充分利用国内外现有最新技术，同时思考未来发展要求。

* 成熟性：基于成熟的、国际主流的技术与方法，采用经过实践检验的技术和设备。

* 实用性：具有良好的实用性，所使用的技术、设备、应用软件符合天津站交通的特点，满足信号控制需求，建设、使用、维护方便。例如，人机交互和操作界面为中文图形界面，直观、友好、易操作，可以实现在线帮助。

* 可靠性：该系统具有自动检测、报警、容错和恢复功能。

* 开放性：该系统体现广泛的互联互通设计，服务于未来的功能扩展。

* 兼容性：可连接相同标准下各个厂商、型号的交通信号控制器。

3、系统结构

交通信号控制系统是一个计算机化的控制系统，该系统由中心设备和外场设备组成。中心设备包括区域协调控制主机、应用软件以及配套管理设备；外场设备包括路口信号机、检测线圈、电力和通信的局部切改等。其中，信号灯的灯具利用路口既有灯具。每一台中心自适应协调区域交通信号控制区域计算机（PC兼容）可以控制250个路口，区域计算机可以多至64个，总的可控路口数量为16000个。具体结构见图1：

图1  交通信号控制系统拓扑结构图

天津站交通信号控制系统全面负责天津站区域的交通信号协调控制，它是一个分级控制系统，对通讯的要求较低，使系统在网络通讯方面具有很高的可靠性，主要包括以下内容：路口控制器与天津站区域交通信号控制区域控制机通讯采用串口通讯的方式；交通枢纽区域交通信号控制区域控制机、中央管理计算机以及操作工作站之间的通讯是基于TCP/IP的网络连接；与其他系统通讯是采用串口通讯、基于TCP/IP协议。

4、交通枢纽区域交通信号控制的运行模式

    交通枢纽中心自适应协调区域交通信号控制，利用各种新技术，为交通管理者的使用和决策提供更多、更灵活的手段。系统可以在以下四种模式下运行：

①联机模式。联机模式是完全自适应控制，实现完全实时的交通响应运行。

②降级协调模式。如果交通枢纽区域计算机出现故障或通讯中断，本地控制器则实施以时间为基础的协调运行，该模式称为降级协调模式。在该模式中，相邻的路口信号依时钟（时钟是由电源频率或晶振实现的）协调运行，控制方案按时段选择[42]。同时，本地车感控制功能参与运行。

③独立模式。系统也可以独立模式运行，此时可做车感控制或定时控制。

④黄闪模式。即所有信号灯均为黄闪，或不同方向采用黄闪或红闪控制。

只要通讯正常，降级协调模式、独立模式和黄闪模式均可由中心监视运行，操作员可在交通枢纽控制中心控制终端，将系统中的控制路口设置为四种模式中任意一种运行模式。

5、交通枢纽区域交通信号控制的控制战略

    中心自适应协调区域交通信号控制在两个层次上对系统进行控制，以适应交通枢纽区域交通流量的需求，特别是控制影响路口协调的三个重要参数，即周期、绿信比和相位差。

5.1战略控制

战略控制是决定信号网络协调控制的最高层次[4]，由中心自适应协调区域交通信号控制区域计算机控制。利用检测器线圈采集的交通流量及占有率信息，战略控制算法以交通枢纽区域为基础，计算周期、绿信比和相位差参数，以适应主流交通状况。这些参数控制相邻的信号灯路口组（每组通常为1－10个路口），每个信号灯路口组称为子系统。

①交通枢纽区域交通信号控制子系统。子系统是交通信号控制战略控制的基本单位，每个子系统包含交通枢纽区域一个或多个路口，有一个关键路口。关键路口通过检测计算出准确的可变的绿信比，以适应交通流的变化。同一交通枢纽区域子系统中的路口总是协调一致的，具有相同的周期及内部相关的绿信比和相位差。非关键路口的绿信比可以是不可变的，也可以选择不同的预定方案，以适应关键路口的绿信比变化。为了实现交通枢纽区域更多路口的协调，相邻子系统可以连接在一起，构成更大的协调系统，且共用一个周期时间。该连接决定各子系统之间的相位差，连接可以是永久的，也以可以是临时的。当交通枢纽区域子系统之间的流量足够大，需要协调运行时，子系统就可以自动地连接在一起，构成交通枢纽区域大范围系统协调；当一个或多个子系统以低周期个子运行才有效率时，其连接就会可以自动地断开。

②交通枢纽区域交通信号控制饱和度。交通枢纽区域中心自适应协调区域交通信号控制系统通过检测每个入口车道的饱和流量数据，实现战略方案的制定。系统使用的是类似饱和流量数据。设置在关键路口停车线处重要车道上的检测器，系统数据库中被定义为战略检测器，路口控制器在绿灯时间，采集车流通过时的交通流量和占有率数据，经处理后，与每个线圈自校准的饱和流量数据一起，供系统计算“饱和度（DS）”。该系统计算有效利用的绿灯 时间与可得到的绿灯时间的比率。有效利用绿灯时间是在饱和交通流状态下，刚好通过以最优车间距运行的同等车流量所用的绿灯时间。因此，DS允许出现大于100% 的情况，这使得系统可以处理过饱和状况。

③交通枢纽区域交通信号控制周期的有效性。周期时间根据饱和度最高的车道上饱和度的值上下浮动，基本原则是保持该饱和度在90%左右（可由用户确定）。最小周期时间（通常为30－40秒）和最大周期时间（通常为100－150秒）也可由用户确定。周期时间的最大变化值为21秒，但实际运行中明显小于该值，除非有明显的交通需求变化趋势。

④交通枢纽区域交通信号控制绿信比的作用。绿信比在不同的周期中以小步长变化，目的是使各有冲突车流车道的饱和度均衡，以减小总体延误时间。最小绿信比可以是用户指定的，但通常是控制器预存的最小绿信比。当前周期时间和相位的最小时间限定最大绿信比，该绿信比可以分配给某一相位。

⑤交通枢纽区域交通信号控制相位差。应合理确定控制区域规模,寻找最优相位差优化路径，减少路口多方向相位差变化之间的相互影响[3]。每个中心自适应协调区域交通信号控制区域子系统内部（即子系统内各路口之间）及子系统之间都定义了相位差，以处理不同流量下的协调运行。流量高的连接决定最佳相位差，其它低流量的连接不一定能得到好的协调效果。当一个周期时间能够适应主要连接的协调时，系统会趋于保持该周期，尽管较小的周期可能获得局部路口更好的通行能力。因为，大交通量连接上好的相位差，可以在整个天津站区域控制系统范围内减少停车次数、减少油耗及增加通行能力。

5.2战术控制

天津站区域中心自适应协调区域交通信号控制的“战术”控制是低一级的控制，由各路口控制器实行。战术控制是在不违反区域计算机制定的战略控制参数的条件下，满足各个路通需求的变化。当某相位的绿灯时间需求低于平均需求时，对该相位实行早断或在没有需求时完全跳过该相位，也可以引入条件相位。控制器依据检测器获得的交通数据决策，这些检测器可以是战略检测器。

战术控制负责控制器的运行，控制器实施战术控制所使用的技术与路口孤立运行时所使用的技术完全相同。战术控制能够调整信号运行的程度，完全由区域计算机控制。当然，战术控制与孤立控制也是不同的。战术控制不能使用车间距计时器和损失时间计时器来提前结束或跳过某个相位，这是因为在一个连接上的控制器均应运行同一个周期，以得到最佳协调效果。由相位早断或跳过所节省的时间，也必须追加到本地控制器的下一个相位或主相位上，以维持相同周期长度。

5.3战略控制与战术控制相结合

战略控制决定绿信比、周期和相位差，从而得到适应相对缓慢变化的天津站区域交通流趋势，战术控制处理各路口每个周期中快速但小幅度的变化，二者结合使得道路交通得到最有效的控制。

6、交通枢纽区域交通信号控制的特殊功能

    6.1操作员控制

    交通枢纽区域交通信号控制提供操作员手控功能，来代替正常自动控制，其功能主要包括：信号灯的“开”、“关”和“闪动”；人工选择主控模式、降级协调模式或孤立模式；人工选择或调整某一路口或整个系统的绿信比、周期及相位差；保持任何信号以任意时间长度停留在选定的绿灯相位等。

6.2时间表控制

交通枢纽区域交通信号控制允许按照时间表对系统进行控制，几乎所有能够手工操作的指令均可按照时间表在指定的时间运行。例如，天津站区域可以在假日、晚间购物或其它行人高峰时段引入行人相位。

6.3特殊例程

交通枢纽区域交通信号控制提供一套特殊例程，这套例程用以满足特殊需求，允许用户在特殊条件下执行操作，不包括在SCATS的一般操作中，该功能可以修改SCATS的正常算法，根据天津站区域每个路口的特点，定制特殊的控制操作，以满足控制的需要。

6.4自动降级运行

当交通枢纽区域计算机发生故障、主机与路口机通讯中断、所有战略检测器均损坏、或某些本地控制器故障时，受影响的路口将降级至用户指定的运行状态，即离线运行（基于时间的协调）或孤立运行。用户可以指定，当某一路口降级运行时，可以导致子系统内其它路口也降级运行，如需要也可使邻近的子系统内路口降级运行。这样，如果指定降级协调模式为后备方案，则当主控模式失败时，各路口间仍可维持协调运行。

7、结束语

城市交通信号控制系统是智能交通领域的一项重要研究内容，它可以与其它智能交通系统有机结合，实现城市交通的数字化、信息化、智能化管理，缓解城市道路交通的压力。本文提出基于负反馈原理和自适应控制算法的交通信号控制系统，可以有效应对交通流的实时变化，提高控制效率和精度，从整体上提高路网的服务水平。

参考文献：

[1]宋辉,郑国旋,严萍. 深圳市智能交通信号控制系统[J]. 中国公共安全：智能交通, 2007(8): 45-49.

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二、台湾以学生为本位的共通职能培育的做法（以健行科技大学为例）

健行科技大学推动三项职能：特殊职能、专业职能和共通职能，他们把共通职能进行以下步骤的推广：

1、校级:把共通职能融入通识核心课程

针对共通职能，健行科技大学推动大学入门系列活动和通识核心课程，大一新生入学辅导时进行一系列的课程活动，包括大学入门、引导学生去做UCAN测试，让同学了解未来要认知的内容，再配合通识的导览讲座，让学生知道生涯规划的重要性、未来就业的趋势、大学生应该具有的态度(学习态度和生活态度)，并搭配读书会、文艺展演等活动，让学生做相关职能的养成。开设了《生命教育》、《历史与文明》领域的通识核心课程，融入职能相关的课程单元，例如动机职能与行为职能，加强专业能力。

2、院级：把共通职能课程作为院必修课和专业能力会考课程

健行科技大学的课程类型分为共同必修、院必修、专业必修、通识选修四部分，其中院必修课程为5学分，而这些课程大部分是体现共通职能的课程。

3、系级：共通职能融入专业课程，每门实务课程均导入共通职能雷达图

重新定义各系核心能力与学地图，明确定位各系人才培养定位，避免模糊化。其次，对各工作岗位的供需和前瞻性进行研究分析，使各系培育的人才能够符合社会及产业的需求。推动共通职能融入一般课程，每门课程导入共通职能雷达图。

三、现代商务服务专业人才应具备的共通职能

1、卓越院校与现代商务服务专业群

根据湖南省委、省政府《关于加快发展现代职业教育的决定》（湘发〔2014〕18号）和《湖南省现代职业教育体系建设规划（2014－2020）》（湘教发〔2014〕50号）有关“实施卓越职业院校建设计划”的要求，为打造湖南职教品牌，建设一批起示范引领作用的职业院校，带动湖南职业教育发展水平整体提升，提高职业教育服务“转方式、调结构、促升级”能力，长沙民政职业技术学院被选为第一批“卓越职业院校”建设，现代商务服务专业群作为我校重点建设的专业群立项，现代商务服务专业群以电子商务专业为核心，由商务英语、物流管理、会计、市场营销、文秘、商务日语等专业组成。

2、现代商务服务专业人才应具备的共通职能

众所周知，商科人才主要从事与经济、贸易相关的工作，企业和社会所要求的商科人才除了具有良好的专业技能，更需要具有良好的人文素养、敏锐的全球化视野和国际化意识、商务沟通能力、企业社会责任担当能力、创新（创业）商业思维能力、商业资讯科技应用能力、善于合作的团队精神、敏于发现机遇、善于创造市场等能力。也就是说，商科类的同学，除了教授经济的专业之外，亦应教导其“童叟无欺”、“君子爱财取之有道”的基本价值规范。

四、现代商务服务专业群共通职能课程设计与开发

相比其他较传统和技术型的专业群，现代商务服务专业群通识教育面临更大的挑战，在现代商务服务专业人才培养中要统一对通识教育价值引领的认识，制度回应通识教育和专业教育的平衡和融合，结合教育实践开设特色课程。课程是教育的核心手段，是学生从学校习得文化的综合，通识教育的共通职能实施形式最常见的就是课程。现代商务服务专业群根据企业调研和市场需求，设置相应的专业群核心课程、专业群共享课程、专业群选修课程。在专业教育特色突出、通识教育师资匮乏的现实条件下，根据电子商务、现代物流服务岗位，以及商贸服务中的会计、税务、外贸、营销、商务秘书等具体服务领域的共性要求，针对诚信、文明、精敬的职业道德培养，重点打造《商务礼仪》、《商务职场伦理》，针对专业群学生实务能力综合运用的需求，开设《商务专题设计》、《个人发展》等课程。《商务职场伦理》：希望学生了解企业伦理的理论基础与实务运作，教学生“伦理分析”，如何整理伦理议题以及如何建构公司企业伦理的机制，让学生了解企业的社会责任，知道哪些事情能做，哪些事情是违法的、不能做的，包括企业内部伦理和外部伦理。《个人发展》:课程内容包括三部分：知己（认识自我），包括能力、兴趣、价值观、角色、职涯心理测试种类的汇整、以及商业机构等内容；知彼（认识大学及工作世界），包括大学专业、职业、产业等介绍，以及工作伦理的相关议题讨论；知己与知彼（生涯计划与决策），包括生涯目标、决策技巧、专业与工作、计划与行动策略、个人履历、面试技巧等项目。

篇（6）

众所周知车辆的拍照具有独一性，车牌的自动识别正是通过车辆牌照这一特性来辨认出车辆的。超速的车辆的拍照得到的图片质量比较差，车牌自动辨认系统在车牌辨认上的方便和快捷性比人工车牌辨认强得多，它不仅蕴含着非常大的经济价值而且对社会的发展也有很大的推动作用，因此对车牌自动辨认中的图像处理方法的改进是很有必要的。

1设计原理

智能交通车牌辨认系统主要分为图像的采集和预处理、牌照区域的定位、牌照字符的分割和辨认三部分。其基本工作过程如下：

1）当行驶的车辆经过系统时，会触发系统的传感器。若系统被唤醒便会一直处于工作状态，摄像头上的传感器一旦被触发，相机便会拍下车辆图像；

2）被拍照的超速车辆的牌照图像或被摄像头拍摄的视频中的图像输入到图像处理器进行图像增强和滤波等预处理操作；

3）由自动识别系统的检索模块对车牌图像进行搜索与检测，在定位出包含牌照字符的长方形形区域的基础上对上述矩形区域进行分割；

4）对牌照处理以后的字符进行2值化并分割出7个字符，经归一化后输入字符辨认系统进行对比分析。

2系统框架结构和工作流程

车牌自动辨认系统产品的主要性能指标是辨认率和辨认速度，这两个性能指标既可以表征一个车牌自动识别系统性能的好坏。但是车辆如果严重超速，摄像设备所拍到的图像的清晰度很差，所以车牌自动识别系统的识别率和识别速度一直未能大幅提高。因此，研究出高速准确的定位与识别算法是当前的主要任务。

汽车车牌自动识别系统主要包括图片1中的部分，图1清楚地显示出了各部分在系统中的位置。

触发拍照模块：使用车辆检测传感器（常见的有红外，雷达，激光等传感器）检测车辆的存在，启动摄像头拍照或录像。

图像采集模块：触发拍照的摄像头会在检测到有车辆通过的同时进行拍照并借助总线把车辆图像传送到交通管理系统的计算机里。

图像预处理模块：是指车牌识别系统对所拍摄的汽车图像进行灰度化和边缘检测处理。在自然条件下外界太阳光照往往不均匀，光线强度也是不断变化的，特别是有超速情况，在此条件下，被摄像机拍摄到的汽车图像往往是不清晰甚至是模糊的，为了得到清晰的图像此时须要对车辆图像其进行图像增强处理；除了光照和光线的影响之外，电子器件和外界环境所带来的噪声干扰也会造成车辆图像清晰度的下降，因此除了对图像进行图像增强处理外还需对原始车辆图像进行降噪处理。

车牌定位模块：该单元是指在对原始车辆图像进行图像增强处理和降噪处理后还需对图像进行定位处理，即对在一张完整的车辆图像中去掉我们不需要的部分定位出车牌区域。在一张拍摄的车辆图像中，只有含车牌号码的部分，对识别工作有意义，我们可以将其他区域设法除去，即从整个车辆图像中准确的找出并分离出车牌所在位置的图像，这样做的好处是可以节省系统识别时间。

字符分割模块：该单元是对已经定位的车牌图像的进行字符分割，将车牌分割为7个独立的字符图像。车牌上的字符不可以被车牌自动识别系统直接识别，要把车牌区域图像中的七个字符切分成一个一个的单字符图像，使这七个单个字符图像不具有任何联系。切分成没有任何联系的单个字符图像后，最后让系统分别对这七个没有联系的字符进行识别。值得注意的是在对车牌区域字符经行切时，不要破坏了单个字符的完整性。若字符的完整性被破坏则识别出的结果就会存在一定差错。

字符识别模块：该单元是字符识别系统能否实现的关键一步。上述卧中的操作都是在为最终的字符识别打基础。车牌自动识别系的统输入是七个没有联系的单个字符图像，系统的输出是七个字符，这七个字符包括汉字、字母和数字，既完整的车牌号码。车牌自动识别系统性能的好坏由字符识别的准确率表征，字符识别率越高说明车牌自动识别系统的性能越好，反之则越差。

要想实现系统对车牌的自动识别，上述的每个单元都是不可缺少的。而且所有单元环环相扣，每一单元的进行都是基于前面一个单元的操作，一步出错整个系统则不能答道达到理想的效果。因此，必须确保每个单元的操作都必须完成，这样才能使系统完成识别工作。

3系统框架结构和工作流程

车牌识别系统通过应用数字成像技术和计算机信息处理技术，采用合适的图像处理、模式识别和人工智能技术，通过对图像的采集和处理，获得更准确的违章车辆信息，从而达到更有效率的的车辆程度。

车牌自动识别系统产品的主要性能指标是识别率和识别速度，这两个性能指标既可以表征一个车牌自动识别系统性能的好坏。但是因为摄像设备所拍到的图像的清晰度不够，也因为处理图像的技术也不够完善，所以车牌自动识别系统的识别率和识别速度一直未能大幅提高。因此，研究出高速准确的定位与识别算法是当前的主要任务。

4车牌图像预处理

图像预处理首先是将图像灰度化，也就是将彩色图像转换为灰度图像，本系统采用加权平均值的处理方法，其公式为：H=0.229R+0.588G+0.144B公式中H表示灰度图的亮度值；（这个公式中的系数是符合人眼视觉的），而在MATLAB软件中调用im2gray函数可以实现，这样图像灰度预处理变得很容易。

图像的边缘检测采用了经典的Roberts边缘检测算子来对图像进行边缘检测。

5车牌定位和分割

车牌定位是指在经过图像预处理操作后的灰度图像中判断出车辆车牌所在的区域，而车牌分割是指在完整的车辆图像中把本设计所要的车牌区域的图像分割出来，为下一步的字符识别操作做准备。车牌图像处理后的灰度图是一个水平度很高的矩形图样，在预处理图中比较集中，且字符的灰度值和相邻字符图样有较明显差别，因此很容易用边缘算法检测操作来对图像进行分割。车牌定位和分割的精准度将直接影响到最终的字符识别的好坏。

6归一化流程

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0 引言

随着工业化高速发展，能源问题已成为人们关注的焦点。能源浪费除经济损失外，还破坏了环境。在校园里，灯光、风扇数量多，工作时间长，用电浪费现象显著，且人力及管理成本高。调查资料显示，针对灯光或者风扇节能控制的设计已普遍存在，如苏州市美术馆新馆采用智能照明控制系统。还有一些地方，采用风扇智能控制系统，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。这些方案虽然在一定程度上实现了节能控制，仍不能实时控制节能；照明控制采用的是整体状态控制，风扇控制系统只注重转速和温度高低的关系，不能根据人流量进行智能操作。综上所述，这些系统若应用在校园节能上，并不能起到良好的效果。

本项目将两者进行创新整合，设计一组可以自动控制灯光和风扇的节能系统。该系统通过室内温度、光强、人数以及是否在正常工作时间段，通过光、热传感器等传入单片机进行系统处理。自动控制电灯和风扇在规定自然条件下的启动和关闭、在确定温度及人员多少的情况下控制风扇的转速、在规定时间以外电器全部关闭，最终达到节能减排和实现人性化管理的目的。

1 系统设计思路

综合教室电气设备开关状态的若干因素，本项目给出四个参数值：时间、温度、光线、人数；两个受控设施：电灯和风扇，其关系原理如图1所示。

由图1可知，当系统处于工作时间段、有人存在、光线较暗等情况下，灯光会自动打开。温度达到预设值，风扇自动开启。

考虑到实时控制的需要，本项目的系统必须做到实时对信号的采集进行分析及处理。为此，简单的数字电路已无法满足需要。经过分析，我们采用单片机作为控制中心模块，将采集到的参数信息进行判断并运算，输出两个控制信号。系统需要三级结构，初步的架构如图2所示。

图2中，外界参数通过传感器转换为电信号，经数字电路判别后以高低电平的形式输入到单片机，单片机根据输入的各个参量综合时间等因素进行分析输出控制信号对受控设施进行控制。传感器实时对信号进行检测并送入单片机分析处理，可以保证对受控设施的实时控制。

2 分模块设计

2.1 信号采集模块

为实现教室不同区域的电灯和风扇独立控制，需在教室不同区域进行信号采集。因此，每一个信号采集点均需要装配传感器。如在类似矩形的教室中可以考虑在教室四个角落附近各装配传感器。若教室偏长，则两头和中间区域也需要装配。为此，我们也需要考虑到采集范围重叠和采集死角等问题。

针对信号采集，门限值的判定是关键。首先，温度和光照可以设定为到达或超过一个特定值时，判定为“真”，系统进行工作。但是热释电红外传感器可以改变比较电路的电压值来改变输出信号的高低。例如，某一特定的风扇和电灯，与之相匹配的热释电红外传感器只要检测到有人存在，则在满足其他参数的条件下可以开始工作，而其他风扇则需要调高比较电压数值，使得只有在较多人存在时才会输出高电平使得该区域内风扇工作。这样做的好处是：①满足了有人在且其他条件满足的情况下就开启一些电器设备；②当另一区域人不多时，电气设备不会开启，使得这部分人自动转移到已开启电器设备下；③当人数较多时，会开启其他区域电气设备。

2.2 数据分析处理模块

由于要对多个教室或一个教室的多个区域电器设施进行控制，而单片机引脚有限，我们不是将所有收集到的信息直接交给单片机处理，而是在外部就用数字电路将一些参数信息进行简单的逻辑运算。例如，将光敏采集到的信号与热释电红外传感器采集到的信号进行“逻辑与”运算，将输出值送入单片机，这样可以节约一半的管脚数量。另外，单片机作为定时系统起到决定工作时间段的作用，这一作用大大节约了教室晚自习后熄灯所耗费的人力物力，使得系统更趋向于人性化。

单片机作为数据分析模块，需综合数字电路传输来的参数信号及内部时钟信号，当且仅当输入参数满足条件且在工作时间段时输出开启控制信号，当条件不成立时则输出关闭控制信号。

2.3 电路控制模块

单片机输出的高低电平不足以驱动电灯、风扇等电机，为了克服这一问题，我们提出采用继电器的办法。继电器能够很好地被单片机驱动，并可以在高电压和高电流情况下工作，且输出端的高电压电流不会对控制端产生影响。基于以上构想，我们将控制信号输入继电器控制信号输入端，输出端直接与电机相连。当控制端不满足条件时，电机不会工作，单片机判断外部信号及时间等参数均满足条件时，输出控制信号将继电器开启，实现对电机的控制。

为简化电路，我们提出将一个区域内的电机并联后由一个继电器进行驱动，这样既不会很大程度上影响系统的智能化，也能节约相应成本。同理，考虑到多教室的控制且教室与教室间的环境参数大体相同时，我们可把控制信号扩展到另一间教室使用。

3 结论

采用单片机为控制器，用红外、光敏和温度传感系统来检测室内有无人员及室内温度，设计了一个智能风扇及照明控制系统。该系统可以根据室内的温度来实时自动控制风扇的开关及风扇的档位；根据室内的光线来控制灯管的照明；根据是否有人和人员分布来控制是否打开某一区域灯光及风扇的开关，能够达到智能控制和节能的目的，尤其适用于学校教室、图书馆、楼道照明灯场所。

该系统仍有需要改进的部分：首先，各信号采集模块稳定性不够高，较难在恶劣的环境下运行。为了达到更理想的效果，建议在信号采集模块上增加反馈机制，利用负反馈提高稳定性；其次，单片机接口较少，只能满足受控电器较少的情况，建议可以改用ARM芯片来设计；最后，如果要用于实际中，需要用PCB印刷电路板，更好地保证不会出现虚焊或电路不稳定等问题。

参考文献：

[1] 周明珠．无触点开关在控制中的应用[J]．现代电子技术，2002,4（1）：22-24.

[2] 余发山．单片机原理及应用技术[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[3] 林雪梅．热释电红外传感器及其应用[J]．甘肃科技纵横，2005,7（1）：41-42.

篇（8）

中图分类号：TP212；TP273 文献标识码：A 文章号：2095-1302（2017）02-00-02

0 引 言

在智慧城市建设过程中，提高交通系统效率能极大地提高经济效益并减少对环境的影响，智能交通控制在解决交通拥堵方面非常重要。新兴的无线传感器网络技术在交通管理和控制方面有着极好的前景，这些具有集成计算和无线通信能力的，应用电池供电的低功耗交通传感器节点将极大地改变实时交通数据查询的前景。这些无线传感器价格低廉，容易部署，但设计基于传感器的智能交通控制系统依然具有极大的挑战性。本文主要讨论在智慧城市建设过程中，智能交通系统所使用的一些关键技术。

1 智慧城市的提出

2009年，新一代信息技术的发展为城市信息化、现代化建设提供了新的方向和趋势，特别是物联网、云计算概念的相继提出，打破了传统城市发展思维，实现以知识、技术、信息等创新要素为增长动力的“智慧”运行，即智慧城市理念的提出[1]。本文只从智能交通系统建设这一领域来研究智慧城市建设中的一些关键技术。

2 城市交通系统目前存在的问题

交通拥挤、事故频繁以及与之有关的能源和环境等问题严重困扰着世界各国城市，影响着城市的可持续发展。实践证明，智能交通系统（ITS）是解决城市交通问题的有效方法，包括我国交通学者在内的世界各国专家对城市交通问题进行了大量分析和研究，并从多方面、多角度提出缓解城市交通问题的方案，认为综合交通监控系统（ISCS）是智能交通系统关键的一环。对交通信息的获取、信息共享网络通信、交通信息获取与融合以及交通信息数据库管理等方面的关键技术进行了研究。城市交通问题是一个复杂性很高的世界性难题，需要从多方面综合解决，本文针对城市道路交通信息获取关键技术，多角度分析、研究如何增强信息沟通以缓解城市交通的问题。

3 智能交通系统（ITS）建设中所使用的WSNs的特点

基于无线传感器网络（WSNs）的ITS的成功或失败是由许多因素决定的，这些因素由WSNs自身的特点决定，无线传感器网络（WSNs）具有如下特点[2]：

（1）费用低。为了让WSNs成为可替换其它技术的方法，一个基于WSN的系统必须费用低廉。这意味着通过使用尽可能少的节点来减少布置和维护的花费，保留更多有价值的功能到较少的节点组。

（2）生存时间。系统基础设施的部署会带来相关的投资，WSNs的好处在于依赖该系统所使用的时间，对于功率受限的WSNs而言，时间长度将由网络减少功率消耗的能力和使用额外电源供应能力决定。

（3）灵活性和扩展性。一个系统除了可以正常操作外，还必须能够适应不同的应用环境，这包括不同的交通条件和智能车辆在系统中的渗透率。同时必须允许系统成长，成长包括用户数量增多或者是它所覆盖的范围增大，因此必须提供给WSN系统自组织的能力。

（4）鲁棒性和容错性。部署在道路上的传感器节点容易遭受不利的情况，如经过节点上方的车辆会将其碾压或恶劣的天气条件可能导致节点本身失效或功能失效。因此提出了物理保护的要求。此外，由于恶劣条件或电池耗尽，若单个节点失效，整个网络的操作不能受到影响，这意味着必须提供网络冗余或可代替机制以保证连接。

（5）合适的服务端质量保证。根据系统功能，必须满足不同服务端质量（QoS）参数，其中包括可靠性（可参考交付到目的地数据的正确接收率），延迟，以及某些情况下的带宽。车辆安全是ITS最大的要求，因为提前报告即将来临的危险十分关键。

4 一个基于WSNs的分布式智能交通系统（ITS）网络体系结构和拓扑

一个基于WSNs的分布式ITS可实现信息查询，数据等功能，为计划所需行程而进行的数据处理采取合适的行动。因为这些任务可以独立完成，所以将它们定义成四个不同的子系统，分别为传感子系统，分布子系统，决策子系统和执行子系统。

4.1 传感子系统

传感子系统是由负责查询相关信息的所有设备组成，主要包括相关交通和道路状态信息。传感子系统的放置由遍布在观察区域的一个或几个WSNs组成（道路或停车场），通过他们的传感器检测车辆并在传感器节点之间进行有选择的无线通信，这些节点根据几种不同的基本拓扑模式来布置，分别为网状拓扑、带状和聚簇带状拓扑、星型拓扑、栅栏型拓扑等。

4.2 分布式子系统

分布式子系统（DMS）负责在一个ITS应用的不同子系统间交换信息。该系统被放置在中心位置，接收来自所有子系统的通信请求，并为他们提供相应的服务，负责传送传感数据到决策子系统。

4.3 决策子系统

决策子系统（DMS）负责计划必要的行动以达到系统目标。分配给该子系统的任务可以分成三个不同的组。包含的第一个任务组，目的在于数据存储和处理，它处理到达决策子系统的大量数据，过滤并存储相关信息，进行相应的评估；第二个任务组则根据应用目的处理来自不同数据源的交通信息；第三个任务组负责提出控制命令即管理网络。

4.4 执行子系统

执行子系统根据智能交通系统应用的目标采取所需的行动以促进运输流的改变，主要由向驾驶员提供图像和声音刺激的设备组成。

5 结 语

在本论文中，笔者探讨了目前最先进的ITSs中WSN的应用。在这些应用中，WSNs的使用减少了系统安装和维护的费用。而且传感器节点尺寸小、易携带，可以安装在有线传感器不能安装的基础设施上。虽然大部分应用研究还处于起步阶段，但对于已经存在的交通系统显示出重要意义。

参考文献

[1]侯远志，焦黎帆.国内外智慧城市建设研究综述[J].产业与科技论坛，2014（24）：94-97.

[2] Chowdhury M， Wang K-C， Fries R. A distributed wireless sensor network system for transportation safety and security. In Sensors， and Command， Control， Communications， and Intelligence[Z].Technologies for Homeland Security and Homeland Defense VI，Carapezza EM （ed.）.SPIE： Orlando，FL，USA，2007.

[3]席晓晶. “智慧城市”时代“物联网”技术在城市管理中的应用[J].物联网技术，2016，6（5）：55-56.

[4]张晓东.无线网络技术在智能交通系统中的应用研究[J].物联网技术，2016，6（11）：90-92.

[5]申来明，杨亚龙.智能交通GPS定位客车视频监控系统应用研究[J].物联网技术，2014，4（5）：42-44.

篇（9）

中图分类号：TP391.3 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 16-0000-01

智能教室中人员统计是课堂上的重要环节。目前，很多学校没有一套具体有效的统计方法，教师只能利用课堂点名的方法，这样不仅占用了大量的上课时间而且不能避免考勤作弊现象的出现，针对这些弊端，设计了一种人数统计装置，用热释电传感器作为检测元件，辅助射频识别技术，通过二者的数据对比，可以快捷、准确地了解学生到课情况并有效地防止考勤作弊现象的发生，整个过程在学生进入教室的同时完成。

一、统计装置的工作原理

为了准确判断出人员移动的方向，需采用两路传感器进行检测。确定教室A上课后，上课前开启双红外传感器A，B。当人员进入时，如果前端传感器A响应后2秒内后端传感器B也响应，则认为人员进入，反之，则认为人员离开。如果前端传感器A或后端传感器B连续两次响应则认为无人员进出。当人员进入，在A，B之间刷卡，若刷卡成功，则传感器进入计数加1，射频识别刷卡计数加1，由主控器比较两组计数，若相同则表示单人进入，进入人员总计数值加1，若不同则证明有考勤作弊行为，启动报警装置。

二、统计装置的组成

该统计装置由四部分组成：传感器检测组件、单片机、主控器、射频识别组件，如图1所示。传感器检测组件负责检测人体信号；单片机分析处理中断信号并执行计算和控制功三、硬件设计

（一）传感器信号引入电路设计

热释电红外传感器能将8-14μm波长范围的红外信号变化转变为电信号，而人体的热释电红外辐射波长（37℃或98OF时）的典型值为9.55μm，所以热释电红外传感器可以在一定距离内探测人体辐射。

当检测到移动人体红外信号时，经感应电路组件放大后，能从输出引脚输出3V的高电平。传感器使用半球形菲涅尔透镜对红外信号进行聚焦，增强其反应能力和可靠性。装置中为了准确判断出人员移动的方向，需采用两路传感器进行检测。通过分析两路传感器检测到信号的先后顺序，从而确定人员是“进”还是“出”。规定人员进入教室则计数装置加1，退出教室则减1，显示器上显示的数据即为留在该空间的总人数。

结合单片机与无线通讯的工作电平选用E18-D80NK光电式传感器。前方无障碍时输出高电平，有障碍时输出口电平会从高电平变成低电平，传感器背面有电位器，可以调节障碍的检测距离。调节电位器后，则在有效距离内有障碍物时输出低电平，检测信号接到单片机进行识别。

（二）单片机控制电路设计

选用价格低廉的STC89S51单片机为控制核心。单片机的外部中断INT0、INT1引脚分别接两组传感器信号，再添加晶振电路，电源电路，复位电路即构成完整的控制电路。为方便扩充语音提示功能，增加了一个音频控制电路。

（三）电源电路设计

考虑到传感器检测组件容易受内部电路电流冲击的干扰，采用9V的干电池单独供电。单片机使用5V直流开关电源供电。

四、软件设计

软件部分用C语言编写，主要实现接收采集数据，人员进出方向和速度，环境干扰，与单片机数据通信，数据处理，人数对比。软件部分主要包括数据读取模块、数据解决模块、数据显示模块和指令发送模块软件。数据读取模块读取数据时，需要区分RFID的数据和单片机的数据，分别使用串口模式和IIC方式完成，并且实现数据实时变化。当数据接收正确时，进入数据解决模块，对通信卡片数和通过人数对比，同时显示持卡人姓名。如果人数出现异常，显示异常人员姓名。人员通过完毕后，生成人员报告后，上传数据库。

五、测试与分析

由实验结果看出，装置能够较准确的识别人员身份，检测人员数目，能够起到防止考勤作弊的作用。

六、结语

本装置在成本低廉，软硬件相对独立的基础上，实现了智能教室的人员统计装置，使教师能够在课前学生进入教室的同时获取学生信息，最大程度上防止学生考勤作弊，使教学管理工作更加细致和人性化。

参考文献：

[1]程德福，王君，凌振宝.传感器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2011.

篇（10）

中图分类号 P208 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）122-0178-02

随着我国城市化进程的加快，国民经济快速发展，对于物质和文化的需求也愈发的强烈，与之配套的各类商业、工业、旅游业、道路交通等也要有相应的发展。而汽车保有量和使用量的增加，也带来了一系列的问题。为此，有关学者经过或多年的实地考察与研究，提出了建设城市智能交通系统。这个系统能够将车辆与道路综合考虑，并整合先进的信息技术、电子控制技术等专业，具有扩大范围、全面发挥的特点，同时还能够实时、准确和高效的进行。基于这样的背景，本文着重介绍城市交通查询系统的智能化设计过程与要点，并针对此系统的实用性进行论证。

1 概述

1.1 意义

智能城市公交系统就是利用系统工程的相关理论与方法，在集成通信、信息、电子、控制、网络等专业后，建立公交信息服务系统、公交电子收费系统、调度系统等，实现公交分配、公交调度的合理规划，以求达到便捷、舒适、安全的目的。城市大公交在承载相同人数的时候，占地面积最小，在满足人们需要的时候，也达到了低碳、节能、降低成本的目的，一直成为城市交通重点发展的对象。大力发展大公交，同时建立相应的智能化城市公交查询系统，能够对城市公交的调度、查询、收费、服务等方面做到面面俱到，使之规范、有序、高效，对于城市化发展必不可少。

1.2 发展现状

为了解决城市道路拥挤的问题，各个发达国都纷纷投入大量的人力资源和财力资源，建设自己的智能化公交系统，并取得了令人瞩目的成就。例如美国城市公交管理局最早启动了智能化的公交系统，由于吸引更多的乘客采用公交形式外出。在日本，到目前为止，已经成功开发出城市公共交通综合运输控制系统，赢得了乘客的广泛欢迎和关注。在此基础上，又发展了更加成熟的出行查询系统等等。在我国很多大中城市均存在着一定程度的交通问题。作为现代交通的标志之一，智能交通系统是解决这些问题的有效途径。在“九五”期间，国家交通部就提出了“建立智能公路运输的工程研究中心”；到20世纪末期，还组织有关专家对“中国ITS体系框架研究”项目攻关。到目前为止，我国政府和各个民间组织及个人对于我国城市交通的智能系统都抱有极大的关注度。

2 设计准备

2.1 设计要点

基于城市智能交通系统的重要性，本文重点对其中的分支――城市公交查询系统进行设计与研究。由于公交车多为人员密集或交通繁忙地段进行，车辆流动性较大，所以在系统中，首先要从人员的出行进行考虑，可从三种查询方式进行分析。即出行地点；出行目的；特定车次，这些也都需要在系统中得以体现。

2.2 平台开发与系统构成

本系统的设计要以Windows NT 4.0作为系统；Windows 9x可作为客户机操作系统；Visual C++6.0或者Visual Basic作为前台的开发语言。设计过程采用客户机/服务器模式，分别负责各自的后台数据处理。由于城市公交查询系统融合了地理信息技术、人工智能技术、多媒体技术等，主要由空间数据库模块、交通查询模块以及管理员模块等组成。

2.3 模式开发

系统的模式开发主要依靠组件式软件开发技术，到目前，许多公司都能够提供技术支持。模式开发阶段需要经历功能模块、包式软件、核心式软件、组件式软件等几个方面。在本系统则运用组件式的开发模式，其基本思想是将GIS各个功能模块划分为几个控件，根据每个控件的特点完成不能的功能。各个空间之间能够方便的通过可视化开发工具结合。

3 系统设计

3.1 查询方式

由上述可知查询的方式主要有出行地点；出行目的；特定车次等三种形式。在以出行地点为查询方式上，出行地可能为大型的公交车站，也可能存在着始发和终点车次。因此可首先从公交线路信息库中对相关信息调出，从中进行查询，若有该站的车次，则可乘坐或者换乘。当出行目的为目标时，直接对站名调用，从中查询是否有通过的公交车次，若存在，直接可乘坐。对特定车次进行查询，则出现相关的各个站名和时刻，以供选择。

3.2 系统网络模型

对系统网络的连通性、站名特性及最短路径定义，输入系统中，可建立几何网络和虚拟网络。设置击点，如point为固定坐标的点位；node为汇合节点；link为节点之间的线性实体。在系统网络模型的建立过程中，会发生以下两种情况：1）同站点不重合；2）不同公交线路站点紧邻。要进行相关的抽象处理。

3.3 总体结构与功能模块

系统的总体结构主要包括地图操作模块、空间分析模块和信息查询模块等三种。具体结构如图1所示：

其中，地图操作模块能够实现对系的不同操作；空间查询模块主要用于对最少换乘车次和最短路径的分析；而信息查询模块是系统的核心模块，包括模糊查询、点图查询、周边环境显示和公交信息调用等。

3.4 数据库表设计

数据库表属于城市智能公交查询系统的重要组成部分，在每一个地图的图层建立中，都会建立相应的数据库表，与之相对应的是地图对象，可以为点对象，也可以为限对象或者区域对象。

3.5 模块设计

针对各个模块的作用和特点，在模块设计阶段，应尊重当地的交通事实，并保证精度、可视度。

3.5.1 距离测量设计

两点间的距离测量，随着鼠标的拖动，能够令点与鼠标的初始位置发生动态变化。拖动鼠标，其函数语句如为：

Pressed：= true；

Canvas. move to（x，y）；

ox：=x； oy.=Y；

xo=x； Yi：=y；

用户拖动鼠标时，划线设计函数如下所示：

Canvas. Polyline （[Canvas. Penpos， Point（ox，oy）]）；

Canvas. Polyline （[Canvas. Penpos， Point（x，y）]）；

释放鼠标，会出现相应测量结果，语句如下：

Pressed：=false；

disp：= sqrt （sqr（x-x，）+sqr（y-y，）），其中，disp为显示数值。

3.5.2 地图尺寸功能

地图的尺寸功能包括放大、缩小和移动等，设计过程中可直接调用相应语句，例如放大尺寸的部分语句可如下表示为：

sub main

Create Button Pad "testbtnpad" As

Tool Button Calling toolbtn sub

id 2003

Icon MI_ICON_CROSSHAIR

cursor MI_CURSOR_ZOOM_IN

Draw Mode DM_CUSTOM_LINE

end sub

利用该命令，即可完成对地图的尺寸改变操作。

3.5.3 最优算法模块

最优算法模块的设计，通过相应对话框的Road工程，按照相应的流程图设计，在运行过程中，选择好起始点和终止点，从而令程序会自动输出经过的公交线路，其原理是便利所有的记录段。如图2所示。

4 系统实现与应用

4.1 查询速度

城市公交查询系统智能化设计首先将大大提高查询速度，公交车次的信息量相对较小，因此无论哪种查询技术，都不会影响系统的正常运行。

4.2 查询优化

第二个特点是对系统进行优化，减少了以往繁琐的查询方式，由于公交车站的间隔一般为500 m―1 km，从出发站到目的地站，系统均会自动寻找出最合理和便捷的乘坐车次。

4.3 查询准备

由于本系统完成了在公共场所信息的数据库，在场所的名称和站名方面，其对应信息将会不断完善，已完成对查询的准备。

4.4 查询介绍

由于本系统主要为查询所准备，所以只给出查询代码即可，这大大简化的查询的强度，并向用户提供相关技术支持。

5 结束语

城市交通作为衡量城市化重要标志之一，其完善程度直接影响了国家和公民的生活起居，本系统在针对日益繁重的交通负担，提出了对公交设施的智能化查询，不但能够对公民出行提供便利，同时也便于对城市公交的管理，具有一定的参考价值和实践意义。

参考文献

[1]夏丹.基于地理信息系统的ITS中城市公交智能查询系统的研究与设计[D].长沙理工大学，2006，4.

篇（11）

“智能建筑信息设施系统”课程是笔者所在学校建筑电气与智能化专业的专业必修课，是专业核心技术课程之一，主要教授智能建筑中的主要信息类模块和设施，以及与整个建筑有机结合的构筑方法。目前该课程的学时是40课时，包含34理论课时和6个时间课时。作为专业核心课程之一，教学效果对学生整个四年的培养过程意义重大。

一、教学现状及存在问题

该门课内容相对较多、涉及面很广。授课方式主要是讲授为主，提问及讨论为辅。实验能使学生获得直观概念，培养实践动手能力。当前的教学过程中，发现很多不足和需要解决的问题。具体有以下这些方面。

1.知识点更新不及时

可选用教材较少，教材内容更新不及时，跟不上产业需求。现有的知识体系受客观条件制约，对知识点的选择和安排仍保留在传统教学思维上。对新技术、新框架的知识点增加较慢，与建筑信息施工生产的实际需求存在距离。

2.工程实践内容不足

由于课程教学内容较多又受到客观条件的限制，学校难以将实验实践教学内容与理论讲授内容贯穿成一体。很多建筑施工公司和网络施工公司出于自身运营、安全以及成本等方面的考虑，不能接收大批学生到现场实习。课程教学大纲目前安排了实践教学环节，但受实验环境的限制，实验内容与实际工程还有较大差距。因此，学校只能通过实习安排有限的现场观摩。学生能看到一部分设备以及施工现场，但不能看到整栋建筑中所有信息类模块的具体情况和施工过程，使课堂教学和实践教学产生脱节，学生的工程实践能力得不到充分锻炼。

3.创新能力培养不足

课程教学内容多、涉及面广，很多知识点涉及其他学科的基础知识。在有限的授课学时上，教师有时为将内容讲明白，不得不牺牲课堂讨论时间。教师在课堂上引导学生独立思考的时间少，加上实践教学内容跟不上，这对培养学生的创新能力不利。

4.考核方式不能全面反映教学效果

科学、合理的考核方式能鼓励学生主动接触行业新动态。当前该课程的考核方式主要采取闭卷笔试的方式。期末笔试试卷成绩占70%，平时成绩占30%。平时成绩中出勤占比10%、作业占比10%。学生主动思考、回答课堂提问，可以获得额外加分。期末试卷题型包括填空、选择题、判断题、简答题以及综合设计题目。

二、教学改革措施

1.教学内容的调整

为使教学内容符合实际需要，学校深入行业进行调研，走访考察多家建筑设计公司和通信工程公司，重新总结划分、调整当前课程教学内容，使其符合行业现状。（1）调整讲授内容。学校简略原有的数字会议设备和视频会议，在增加VoIP和IP视频技术的基础上讲解新型视频和会议网络。学校增加局域网、无线网络技术内容以及综合布线技术知识点的比重。综合布线就像建筑的血管，各种应用信息设备就像器官，这能给学生一个全面的有机的整体观。教师要教授给学生建筑网络的整体规划与布局方法，通过商务写字楼的网络规划与布局案例将其贯穿到一起进行整体分析，以此增强学生的综合分析能力，利用视频片段辅助教学，增强学生对现场的认知。（2）调整重点。课程安排在大三上学期，前期有计算机网路课程作为基础，重点讲授无线网络和IP承载技术。（3）实践课程增加综合布线实践环节和应用服务器搭建实验。模拟建筑中的真实网络构建过程，形成直观认识。

2.重新安排教学环节

（1）课前预习。学校通过网络教学平台开辟“建筑信息设施系统”的“课程讨论区”，供学生自习复习一级讨论使用。通过QQ群、微信等，教师使用网络上传讲义、多媒体课件，供学生下载，以便课前预习，提高课堂效率和互动讨论效果。（2）引入案例教学，将知识点融于案例中，辅以多媒体视频教学与课堂讲解及互动讨论等方式完成教学。教师根据每次课堂讲授的内容，事先安排相应的工程或实践案例，先针对案例提出问题，让学生带着问题去读案例，然后回答问题，针对重点难点集中讨论和讲解。（3）课后巩固，课后布置任务让学生自行查阅资料，对实际问题给出解答或解决方案，完成报告并计入总评成绩。整个过程，学生可以通过“课程讨论区”或QQ群，与教师或其他学生交流，最大限度激发学生的学习热情和自主思考能力。

3.实践教学改革

（1）增加课程设计。理论教学完成后的增加知识总结和综合运用训练项目，能加强学生的实践动手能力训练，检验前期理论教学效果，是培养学生独立思考、分析问题、解决问题能力的手段。目前课程设计的选题：住宅小区的公共信息系统设计和写字楼基础网络设计。学生自主选题，分组完成，形成实物成果并进行答辩。课程设计环节可以为毕业设计奠定基础。（2）企业实践教学，包含企业参观和企业专业实习。企业参观与调研的主要方式是带学生到建筑施工现场进行实地参观。参观结束后，学生要提交考察日志和学习报告。企业专业实习的主要方式是在大四下学期让学生作为企业的工程师助理等职务，实地参加工作，深入了解企业，学习相关工程和管理知识。学生在工程实际中了解一线，提高团队合作意识。（3）考核方式改革。考核是对学习效率的评定，是非常有效的激励学生努力学习的工具。课程考核实行多元化考核方式，不单考核理论知识，还要考核学生的工程实践动手能力、合作能力、职业素质等。课程考核环节应由笔试、平时作业、课程设计答辩、实验项目验收等方面加平均分得到总成绩。这样的多元考核方式有利于培养学生的自学能力、动手能力，将所学内容贯穿理解，以获得更好的教学效果。智能建筑与电气化是一个相对较新的专业，开设该专业的学校并不多。作为一个跨领域的新专业，其需要教授的专业知识范围比较广，包括建筑学、自动化、计算机技术、信息网络技术以及环境学等多个学科。“智能建筑信息设施系统”是信息网络技术的核心课程之一，在培养计划中占较重比重。因此该课程的教学改革对整个专业建设有重要意义。每年的教学过程中，教师都要不断更新教学内容，寻找最新案例，设计更符合实际需要的课程设计项目，使学生能储备扎实的理论基础，及时掌握新技术，紧跟最新的行业动态，为今后从事相关工作打好基础。

参考文献：

[1]王娜.智能建筑信息设施系统[M].北京：人民交通出版社，2008