摘要：本文介绍了一种新的交通信号控制系统，基于Zigbee无线通信技术，可实现车流量数据采集、交通数据传输、交通信号远程监控等功能。在物联网技术与市政工程结合越来越紧密的今天，该控制系统能满足智能化交通的要求，同时系统简单、功能强大，具有广阔的应用前景。
关键词：Zigbee；物联网；交通信号；控制机
前言
近几年兴建的大型功能区、产业园区等，均提出了物联网建设的概念，即通过各种信息传感设备，实时采集需要监控、连接、互动的设备终端或各种信息，与互联网结合形成的一个巨大网络，以实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网概念的提出和建设，对道路交通信号的控制提出了新的要求：在实现基本的信号灯相位转换功能的基础上，更多地体现智能、先进、互联的特点，具体来说就是路口信号灯控制机不但可以自主控制交通信号灯，而且还可以采集交叉路口的车流量数据并远程发送给交通管理中心，后者可以实时获取交叉路口的交通数据并生成相应适宜的控制策略对交通信号灯进行远程监控。
基于物联网技术的交通信号控制系统将现代通信技术、物联网技术、嵌入式计算机技术、传感器技术融入传统路口信号灯控制，是智能交通的重要组成部分，是现代化智能化城市市政工程建设的重要助力。
1 传统交通信号控制方式介绍
常见的传统交通信号控制方式有以下几种：
（1）定时控制方式
定时控制，即交通控制机按照固定计时的配时控制信号灯的亮灭即为定时控制，这种方式的控制参数由设计人员根据道路等级、预估车流量等依经验而定，一般分多时段进行定时控制，即在交通控制机内配置多种控制方案，不同的时间段运行不同的方案。定时控制方式简单易行，但是无法应对交通流随机变化，降低了信号灯对交通流的疏导作用。
（2）感应控制方式
感应控制，即交通控制机根据布置在交叉路口的车辆检测器（如地感线圈等）采集到的车辆信息来控制信号灯，这种方式对实际交通情况的应变能力比较强，可以根据实时采集到的数据对交通参数进行及时调整，适用于交通流变化大且无规律的交叉路口。
（3）自适应控制方式
自适应控制，即利用交通系统中配置的远程高速计算机，经数学算法把路口车辆检测器采集到的交通流数据在线生成相应控制方案，同时系统会不断检测运行参数并与理论上的最优值进行比较，以实现系统参数的动态调整。这种方式可以实时改变控制策略适应交通流的变化，不过需要进行大量的运算，这要求系统的计算机具备高端的配置和强大的数据处理能力。
2 基于ZigBee的交通信号控制系统
基于ZigBee无线通信和物联网技术，道路交通信号控制系统不仅可实现信号灯基本的相位切换，而且通过对车流量情况的实时采集、反馈、分析，从而使交通信号系统进行实时的策略调节，进而有效地疏导不同流量下的交通车辆，实时应对随机变化的交通压力。
2.1 交通控制系统结构
本文介绍的交通控制系统从结构上分为服务器层、控制机主节点层和终端层。服务器层一般为交通监控中心的计算机系统，可作为上位机监控路口交通状态，并生成控制策略传至相应路口控制机。控制机主节点层具有承上启下的作用，通过以太网及互联网技术将数据上传至监控中心。终端层即为数据采集层，通过磁阻传感器将车流量数据传给路由器，再传给协调器，最终通过串口发给控制机。其拓扑架构如图1所示。
图1 基于物联网的交通信号控制系统拓扑框架图
2.2 交通监控中心
在市政道路工程中，全国各地城市越来越注重管理的智能化。交通监控中心是交通系统最高层服务管理系统，上位机中搭载的交通监控软可通过互联网络或GPRS无线通信与路口控制机建立联系，接收或发送指令。软件开发平台多样，编程灵活，可满足交通智能化监控的需要。
2.3 交通控制机
交通信号控制机以主处理器为核心，向下通过串口通信模块，与ZigBee单元、传感器模块建立联系，完成数据采集后的整合。向上通过以太网模块，经交换机等媒介与管理层实现通讯。最终通过如RS485模块、SD卡模块、SDRAM模块以及信号灯模块等，完成对路口交通信号的指导。
2.4 ZigBee终端节点
终端采集部分由Zigbee基本单元、传感器模块、串口通信模块组成。在市政工程中，传感器模块常采用磁阻模块，利用磁阻效应原理，即地磁探测器。须与道路专业相结合，合理安排地磁设置位置、数量，达到有效采集路口车流量的目的。
3 结语
基于ZigBee技术的交通信号控制系统，将路口交通信号相位、路口车流量等与多种控制端相结合，体现出市政领域的物联网智能化。随着科学技术的进步，无线传感将在市政领域呈现越来越高的集成度，同时物联网架构也使得控制方式更加多样化。更多控制终端引入交通信号等市政设施自动化控制以及多样化的管理将成为未来智慧城市的重要元素。
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魏冬（1990-），男，天津人，天津市市政工程设计研究院，助理工程师，硕士研究生，从事市政行业电气、自控及仪表的设计、研究工作。
论文作者:魏冬
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签：交通论文; 信号论文; 信号灯论文; 路口论文; 控制系统论文; 模块论文; 车流量论文; 《基层建设》2018年第25期论文;