基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各城市機(jī)動車保有量的逐年持續(xù)增長，城市交通資源的供需矛盾日益突出。在繁忙的路口和路段，如何有效分配機(jī)動車與行人的通行權(quán)，提高整體通行效率，成為交通管理者面臨的嚴(yán)峻問題。
[0003]目前，對行人過街的控制策略主要有固定配時(shí)策略和感應(yīng)控制策略。固定配時(shí)策略不考慮行人過街需求隨時(shí)間的動態(tài)變化，按照預(yù)先設(shè)定的行人通行控制方案進(jìn)行行人過街控制，易造成通行時(shí)間的浪費(fèi)，降低通行效率。因此，感應(yīng)控制策略得到越來越多的實(shí)際應(yīng)用，目前通常采用行人過街按鈕、視頻檢測等感應(yīng)技術(shù)，其中行人過街按鈕采用被動式感應(yīng)，即由行人按壓設(shè)置在行人信號燈桿上的行人過街按鈕，以此發(fā)出過街請求，在實(shí)際應(yīng)用中往往由于行人未按壓按鈕或反復(fù)按壓按鈕，造成行人等候時(shí)間過長或嚴(yán)重干擾機(jī)動車通行；采用視頻檢測技術(shù)，可自動檢測過街等候區(qū)域的行人狀態(tài)，并自動發(fā)出行人過街請求，但該感應(yīng)技術(shù)在夜晚、霧霾、樹木遮擋等條件下檢測精度顯著降低，在應(yīng)用中存在一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置及方法，能夠可有效克服上述感應(yīng)技術(shù)存在的問題和不足，實(shí)現(xiàn)智能化的行人過街控制，提高道路整體通行效率。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置，包括:
[0006]布設(shè)于人行橫道兩端的過街等候區(qū)域并敷設(shè)在地面表層的壓電傳感器，用于自動采集在過街等候區(qū)域內(nèi)的行人存在或移動的行人狀態(tài)的電壓動態(tài)輸出值，并將電壓動態(tài)輸出值實(shí)時(shí)傳輸?shù)街骺啬K；
[0007]主控模塊，用于確定最大等候行人密度、最大行人等候時(shí)間、行人綠燈相位時(shí)長的參數(shù)賦值，自動計(jì)算行人等候的時(shí)間，并向燈控模塊發(fā)出第一控制指令，根據(jù)所述電壓動態(tài)輸出值V計(jì)算過街等候區(qū)域的行人密度，并判斷當(dāng)前行人密度是否超過預(yù)設(shè)的最大等候行人密度，若是，向燈控模塊發(fā)出第二控制指令，若否，判斷當(dāng)前行人等候時(shí)間是否超過預(yù)設(shè)的最大行人等候時(shí)間，如果是，則向燈控模塊發(fā)出所述第二控制指令，如果否，重新根據(jù)所述電壓動態(tài)輸出值計(jì)算過街等候區(qū)域的行人密度，并重復(fù)上述判斷，還用于向燈控模塊發(fā)出第三控制指令；
[0008]燈控模塊，用于根據(jù)所述第一控制指令將機(jī)動車燈組設(shè)置為綠色，行人燈組設(shè)置為紅色，根據(jù)所述第二控制指令控制信號燈組的機(jī)動車燈組變?yōu)榧t色，機(jī)動車在停車線前等待，并控制行人燈組變?yōu)榫G色，提示行人過街通行，根據(jù)所述第三控制指令控制行人燈組變?yōu)榧t色，并控制機(jī)動車燈組變?yōu)榫G色；
[0009]信號燈組的行人燈組和機(jī)動車燈組，用于根據(jù)燈控模塊控制顯示相應(yīng)的燈色和時(shí)長。
[0010]進(jìn)一步的，在上述基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置中，所述主控模塊根據(jù)下式計(jì)算當(dāng)前行人密度q:
[0011]q = F(V)/S，其中，F(xiàn)(V)為壓電轉(zhuǎn)換公式，用于根據(jù)電壓動態(tài)輸出值V計(jì)算出壓電傳感器檢測區(qū)域的總壓力，S為壓電傳感器檢測區(qū)域的面積。
[0012]進(jìn)一步的，在上述基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置中，還包括供電模塊，用于與外部供電電源連接，并按照所述壓電傳感器、主控模塊和燈控模塊的供電需求，提供相應(yīng)的電源類型。
[0013]進(jìn)一步的，在上述基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置中，還包括設(shè)備機(jī)箱，用于容納所述主控模塊、燈控模塊和供電模塊。
[0014]進(jìn)一步的，在上述基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置中，所述行人過街感應(yīng)控制裝置還包括設(shè)置于所述設(shè)備機(jī)箱內(nèi)的通信傳輸模塊，用于從主控模塊獲取信息并發(fā)送到中心管理系統(tǒng)，并從中心管理系統(tǒng)接收控制指令。
[0015]進(jìn)一步的，在上述基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置中，所述供電模塊還用于向所述通信傳輸模塊供電。
[0016]進(jìn)一步的，在上述基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置中，所述通信傳輸模塊采用RJ45、RS232或RS485通信接口。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一面還提供一種采用上述基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置的行人過街感應(yīng)控制方法，包括:
[0018]步驟一，主控模塊開始自動計(jì)算行人等候的時(shí)間，并向燈控模塊發(fā)出的第一控制指令，燈控模塊根據(jù)所述第一控制指令將機(jī)動車燈組設(shè)置為綠色，行人燈組設(shè)置為紅色；
[0019]步驟二，主控模塊確定最大等候行人密度、最大行人等候時(shí)間、行人綠燈相位時(shí)長的參數(shù)賦值。
[0020]步驟三，壓電傳感器自動采集在過街等候區(qū)域內(nèi)的行人存在或移動的行人狀態(tài)的電壓動態(tài)輸出值，并將電壓動態(tài)輸出值實(shí)時(shí)傳輸?shù)街骺啬K；
[0021]步驟四，主控模塊根據(jù)所述電壓動態(tài)輸出值計(jì)算過街等候區(qū)域的行人密度；
[0022]步驟五，主控模塊判斷當(dāng)前行人密度是否超過預(yù)設(shè)的最大等候行人密度，如果是，執(zhí)行步驟七，如果否，執(zhí)行步驟六；
[0023]步驟六，主控模塊判斷當(dāng)前行人等候時(shí)間是否超過預(yù)設(shè)的最大行人等候時(shí)間，如果是，執(zhí)行步驟七，如果否，執(zhí)行步驟三；
[0024]步驟七，主控模塊向燈控模塊發(fā)出第二控制指令，所述燈控模塊根據(jù)所述第二控制指令控制機(jī)動車燈組變?yōu)榧t色，并控制行人燈組變?yōu)榫G色；
[0025]步驟八，主控模塊監(jiān)測行人燈組綠色相位延續(xù)時(shí)間達(dá)到行人綠燈相位時(shí)長時(shí)，向燈控模塊發(fā)出第三控制指令，燈控模塊根據(jù)所述第三控制指令控制行人燈組變?yōu)榧t色，并控制機(jī)動車燈組變?yōu)榫G色。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過采用壓電傳感器，可有效克服上述感應(yīng)技術(shù)存在的問題和不足，實(shí)時(shí)采集過街等候區(qū)域內(nèi)的行人狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對行人存在或移動的動靜態(tài)信息進(jìn)行自動檢測，并根據(jù)主控模塊計(jì)算出的行人密度和當(dāng)前行人等候時(shí)間，及預(yù)設(shè)的限值判斷是否為行人提供過街綠燈信號，以避免行人和機(jī)動車之間的沖突，減少行人等待綠燈的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)智能化的行人過街控制，提高道路整體通行效率。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置的組成框架示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的現(xiàn)場設(shè)備平面布置圖；
[0029]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于壓電傳感器的行人過街感應(yīng)控制裝置10，包括:
[0032]布設(shè)于人行橫道兩端的過街等候區(qū)域并敷設(shè)在地面表層的壓電傳感器101，用于自動采集在過街等候區(qū)域內(nèi)的行人存在或移動的行人狀態(tài)的電壓動態(tài)輸出值V，并將電壓動態(tài)輸出值V實(shí)時(shí)傳輸?shù)街骺啬K102 ；
[0033]主控模塊102，用于確定最大等候行人密度qmax、最大行人等候時(shí)間Tmax、行人綠燈相位時(shí)長t等參數(shù)賦值，自動計(jì)算行人等候的時(shí)間T，并向燈控模塊105發(fā)出第一控制指令，根據(jù)所述電壓動態(tài)輸出值V計(jì)算過街等候區(qū)域的行人密度q，并判斷當(dāng)前行人密度q是否超過預(yù)設(shè)的最大等候行人密度qmax，若是，向燈控模塊105發(fā)出第二控制指令，若否，判斷當(dāng)前行人等候時(shí)間T是否超過預(yù)設(shè)的最大行人等候時(shí)間Tmax，如果是，則向燈控模塊105發(fā)出所述第二控制指令，如果否，重新根據(jù)所述電壓動態(tài)輸出值V計(jì)算過街等候區(qū)域的行人密度q，并重復(fù)上述判斷，還用于向燈控模塊105發(fā)出第三控制指令；優(yōu)選的，當(dāng)前行人密度q根據(jù)下式計(jì)算:q = F(V)/S;其中F(V)為壓電轉(zhuǎn)換公式，用于根據(jù)電壓動態(tài)輸出值V計(jì)算出壓電傳感器檢測區(qū)域的總壓力(即行人的總重量)，S為壓電傳感器檢測區(qū)域的面積；
[0034]燈控模塊105，用于根據(jù)所述第一控制指令將機(jī)動車燈組設(shè)置為綠色，行人燈組設(shè)置為紅色，根據(jù)所述第二控制指令控制信號燈組106的機(jī)動車燈組變?yōu)榧t色，機(jī)動車在停車線前等待，并控制行人燈組變?yōu)榫G色，提示行人過街通行，根據(jù)所述第三控制指令控制行人燈組變?yōu)榧t色，并控制機(jī)動車燈組變?yōu)榫G色；
[0035]信號燈組106的行人燈組和機(jī)動車燈組，用于根據(jù)燈控模塊控制顯示相應(yīng)的燈色和時(shí)長。
[0036]優(yōu)選的，所述行人過街感應(yīng)控制裝置10還包括供電模塊103，用于與外部供電電源連接，并按照所述壓電傳感器101、主控模塊102和燈控模塊105的供電需求，提供相應(yīng)的電源類型。具體的，所述供電模塊與外部供電電源連接，可按照各部件的供電需求，提供相應(yīng)的電源類型；
[0037]優(yōu)選的，所述行人過街感應(yīng)控制裝置10還包括設(shè)備機(jī)箱107，用于容納所述主控模塊102、燈控模塊105和供電模塊103，設(shè)備機(jī)箱107為所述、主控模塊102、燈控模塊105和供電模塊103提供必要的防護(hù)，確保各部件在室外條件下的安全可靠運(yùn)行。
[0038]優(yōu)選的，所述行人過街感應(yīng)控制裝置10還包括設(shè)置于所述設(shè)備機(jī)箱107內(nèi)的通信傳輸模塊104，用于從主控模塊102獲取信息并發(fā)送到中心管理系統(tǒng)11，并從中心管理系統(tǒng)11接收控制指令；具體的，通信傳輸模塊104可與其中心管理系統(tǒng)11建立