施工区数据采集系统的制作方法

本实用新型涉及数据采集技术领域，具体涉及一种施工区数据采集系统。

背景技术：

随着城市化进程的加快，城市建设的各个方面都在飞速发展，城市道路交通起着越来越重要的作用。城市建设过程中，施工地区数量不断增加且分布零散，同时，施工区工期短而流动性大，这对于施工区交通数据收集造成了很大障碍。而因为工程建设，路段路面宽度在施工区域变窄，形成交通流瓶颈，造成行车缓慢，形成拥堵路段，同时也易引起车流强制性合流，车速突然改变，进而增加交通事故发生的可能性。

车速和交通量作为交通检测的基本监测要素，直接关系着道路的科学管理,对于控制预防事故发生起着至关重要的作用。现有雷达枪、超声波等数据采集技术，但存在成本高、对数据的处理功能较差、安置不便等缺陷，对于分布零散，工期短且流动性大的施工地区并不适用。

针对交通量的测量，现有技术中一般采用磁频方式、波频方式、视频检测方式、压电式。上述交通量测量技术的技术缺陷如下：磁频方式在安装时需要中断交通，进行切割路面、在使用中易受路面破损因素影响；波频方式在大交通流量时检测精度不高，车型分辨能力较差。视频检测方式检测精度不高，易受环境等因素影响，对高速移动车辆的检测有一定困难；压电式与线圈检测方式类似，安装时需要占路施工

针对车速的测量，现有技术一般采用雷达检测技术、激光检测技术、超声检测技术、地磁式检测技术、视频检测技术。上述车速测量技术的技术缺陷如下：雷达检测技术无法检测静止或低速行驶的车辆，在向前方向只能定向检测单车道；激光检测技术测量时激光光束必须要瞄准垂直，同时激光光束对人眼的伤害是极为严重的；超声检测技术的检测性能随环境温度和气流影响而降低；地磁式检测技术很难分辨纵向过于靠近的车辆；视频检测技术在使用时，大型车辆会遮挡随行的小型车辆，同时阴影、积水反射或昼夜转换可能会造成检测误差。

针对工期短工期紧的施工地区，现有的施工区数据采集体系存在以下问题：1施工区数据收集少、收集难，2无法实时传输，3交通管理部门或用户无法有效了解施工区附近交通状况。常用的交通调查方法或需要安装多余支架，或需要较大空间安置设备，或设备单价较高，并不能同时达到快速有效简便经济采集数据的目的。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供施工区数据采集系统，以解决现有技术中不能达到快速、有效、简便、经济地采集数据的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种施工区数据采集系统。

本实用新型施工区数据采集系统，包括至少两个路锥组、控制系统，每个路锥组包括设有反光结构的第一路锥、设有光电传感装置的第二路锥，每个路锥组的反光结构与光电传感装置的位置对应，第二路锥上设有无线通讯发射模块以及与无线通讯发射模块、光电传感装置分别相连的主控电路，相邻第二路锥之间通过数据传输线相连，所述控制系统设有与无线通讯发射模块相适配的无线通讯接收模块。使用时，将上述至少两个路锥组前后平行设置，即相邻设有光电传感装置的第二路锥在设置位置上彼此对应，相邻设有反光结构的第一路锥在设置位置上也彼此对应，每个路锥组中的反光结构与光电传感装置的位置对应，开启主控电路，当有车辆经过两个路锥组之间时，在车辆经过时反光结构被遮挡，光电传感装置发送低电平信号，主控电路可通过测量两个相距的距离光电传感装置发送低电平信号的时间差，根据计算公式，主控电路计算出车辆通过两个光电传感装置的平均速度，并累加车流量。主控电路将上述计算所得数据通过无线通讯发射模块点对点发送至无线通讯接收模块，无线通讯接收模块收到数据以后，通过控制系统中设置的软件接收数据并实时显示在软件窗口。通过本实用新型施工区数据采集系统能够快速、有效、简便、经济地采集经过施工区车辆的车速以及车流量。

进一步地，所述反光结构包括反射镜。反射镜结构简单，安装容易。

进一步地，所述主控电路包括电源以及与电源相连的单片机，所述单片机分别与光电传感装置与无线通讯发射模块相连。单片机能够快速处理电路计算出上述车辆通过两个光电传感装置的平均速度，并累加车流量。

进一步地，所述电源为直流电源。由此方便本实用新型在施工区选择任意合适位置安放，同时也方便对电源进行替换。

进一步地，所述控制系统包括服务器以及工作站。服务器与工作站用于处理上述无线通讯接收模块接收到的数据。

进一步地，所述光电传感装置为光电门。光电门用于精准测速。

进一步地，所述光电传感装置、主控电路、无线通讯发射模块集中装配于装配架上，所述装配架设置于第二路锥顶部。将光电传感装置、主控电路、无线通讯发射模块集中设置，由此节省了本实用新型的安装空间。装配架设置在第二路锥顶部使得测量效果更佳。

进一步地，所述装配架为PVC板。PVC板质量轻，耐磨，价格便宜，易获得。

进一步地，所述无线通讯发射模块以及无线通讯接收模块的传输距离为2-3km，功率为 100mw。在此条件下，无线通讯发射模块传输数据效果更好。

由此可见，通过本实用新型施工区数据采集系统能够快速、有效、简便、经济地采集经过施工区车辆的车速以及车流量。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型为数据传输结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

(1)本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

(2)下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

(3)关于对本实用新型中术语的说明。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“第一”、“第二”等是用于区别容易引起混同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“电平信号”是指设备输出信号和输入信号的功率比然后取对数值。

本实用新型施工区数据采集系统包括至少两个路锥组、控制系统，每个路锥组包括设有反光结构的第一路锥11、设有光电传感装置的第二路锥12，每个路锥组的反光结构与光电传感装置的位置对应，第二路锥12上设有无线通讯发射模块123以及与无线通讯发射模块123、光电传感装置分别相连的主控电路，相邻第二路锥12之间通过数据传输线122相连，所述控制系统设有与无线通讯发射模块123相适配的无线通讯接收模块21。

所述反光结构包括反射镜110。

所述主控电路包括电源以及与电源相连的单片机31，所述单片机31分别与光电传感装置与无线通讯发射模块123相连。

所述电源为直流电源32。

所述主控电路内置于第二路锥12内部，所述电源开关121设置于第二路锥12下部。

所述控制系统包括服务器以及工作站。

所述光电传感装置为光电门120。

所述光电传感装置、主控电路、无线通讯发射模块123集中装配于装配架124上，所述装配架124设置于第二路锥12顶部。

所述装配架124为PVC板。

所述无线通讯发射模块123的传输距离为2-3km，功率为100mw。

如图1所示，本具体实施方式中的施工区数据采集系统包括两个路锥组，每个路锥组均包括第一路锥11和第二路锥12，所述第一路锥11的顶部设有反射镜110，所述第二路锥12 的顶部通过装配架124集中设有光电门120、主控电路、无线通讯发射模块123，所述光电门 120与反射镜110的位置对应，两个路锥组平行设置，两个路锥组中的相邻第一路锥11平行设置并通过数据传输线122相连，施工区数据采集系统还包括服务器2和与服务器2相连的工作站3，结合图2所示，所述服务器2中设有无线通讯接收模块21。所述无线通讯发射模块123以及无线通讯接收模块21的传输距离为2-3km，功率为100mw。为将光电门120安装在施工区第二路锥12上，本装置采用PVC板制作装配架124。将光电门120、主控电路、无线通讯发射模块122集中装配在装配架124上，将装配架124固定在第二路锥12顶部，将安装在路锥上部的红外线发射端从架子上引出，反射板110正对着安装在第一路锥11上的。使用时，只需接好接头，打开开关，将路锥正对放置，当接收装置的红色信号灯熄灭时，表示光电门120已对准，即可以正常工作。所述工作站3即为上位机。

如图2所示，本具体实施方式中主控电路、无线通信发射模块123、无线通信接收模块 21构成的数据传输结构的示意图。所述主空电路包括与数据传输线122相连的单片机31与单片机31相连的直流电源32以及分别与单片机31和直流电源32相连的无线通讯发射模块 123，所述无线通讯接收模块21与无线通讯发射模块123相匹配，两者均选用E32-TTL-100 型的无线串口通讯模块。

在速度累积频率分布曲线图上，与纵坐标累加百分数相对应的车速称为百分位车速，其中，15％-85％位车速变化较平稳，因此在管理上将85％位车速确定为最高车速限制指标。利用交通路锥的施工区数据采集系统除了将收集到的交通数据联网共享，作为交警治理施工区域交通状况的依据，帮助驾驶人员选择交通流量较小的道路通行，同时可将收集到路段一定时段内的车速与车流量信息，在数据处理层面生成速度频率累计曲线，得到85位车速，作为该时段道路限制最高车速，实现实时速。

在投入到实际使用时，当车辆通过时，分别通过两组路锥，传感器在汽车经过时发送低电平信号，MCU主控系统可通过测量两个相距的距离，光电传感壮汉子发送低电平信号的时间差，根据公式，单片机处理电路计算出车辆通过两个光电门的平均速度，并累加车流量。系统采用E32-TTL-100型的无线串口通讯模块，其传输距离可达2-3km，工作功率为100mw，满足系统低功耗的要求。可通过普通串口通讯控制方法，单片机通过TXD引脚将计算速度的数据通过ASCII码的形式送入无线通讯发射模块的内存，再通过单片机控制辅助通讯口AUX 将数据点对点发送至安装在PC上的无线通讯接收模块，接收端的RXD接收到数据以后，通过 PC端的上位机软件接收数据并实时显示在电脑软件窗口。

软件部分主要是由上位机的处理软件系统、道路监测系统组成，用以接收采集到的交通数据，上传网络空间实现信息共享，数据分析作为交通管理的依据，同时可以根据车流量大小选择时间段长短自动得到实时限制车速。

本实用新型中上位机系统设计借助LABVIEW提供的软件环境进行开发。LABVIEW是一种用图标代替文本行创建的应用程序的图形化编程语言，可以通过数据流编程方式创建用户界面。它提供的大量工具和函数在数据采集、分析、显示和存储方面具有最大优势，可以实现数据采集、控制硬件设备和快速开发的目的。

此上位机系统在接收到由无线通讯模块接收端传送过来的数据以后，将数据信息实时显示在其数据监测模块，同时将数据以excel或TXT的形式储存在选定的文件和文件夹中。在采集一定数据量后，可通过数据文件上传模块上传至已申请的网络空间中，其他管理者可通过数据文件下载模块从网络空间下载实时数据，便于信息的实时交互和处理。

在车辆测速、测量车流量、实时限速管理系统，对于车辆管理者来说，通过本上位机软件的数据采集功能，以数据库形式上传至服务器，可以有效帮助管理者进行管理，为今后不同环境和要求下对交通管理提供重要的数据支持。

道路监测系统是适用于非专业的系统使用者的交通信息显示更加友好的数据分析软件。道路情况监测系统是基于C#语言开发的。C#是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的，由C 和C++衍生出来的面向对象的编程语言，综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，运行于NET Framework之上的高级程序设计语言。

此道路监测系统需要设置距离参数(两组交通路锥之间的距离),录入TXT或Excel格式的交通路锥采集数据，系统可自动得到车速分析曲线图和车流量分析曲线图，同时系统可以显示通过车辆速度累计频率得到第85位车速作为该时段道路限制车速。

本具体实施方式相比于现有技术的优点在于：本实用新型利用交通路锥基于光电传感和无线通讯技术的施工区数据采集系统通过合理运用软硬件的不同功能，将交通路锥智能化，实现了交通路锥与施工区数据采集的有机结合。该系统采用价格实惠的交通路锥为载体，与其他交通检测技术手段相比，以一种低成本、低能耗方案使施工区常见设施具有多重利用价值。针对于施工区工期短流动性大的工作特征，本系统避免了额外的支出，同时也具备功能必要的可靠性，易维护性。交管部门可以利用交通路锥采集交通数据，利用传输到电脑的数据进行数据的处理与分析建模，对施工区的交通情况做出合理的应对方案。

除了适用于施工区域，基于光电传感和无线通讯技术的交通数据采集系统解决一个具有较大实际意义的交通安全问题，数据的实时监测与信息共享让道路管理者与道路使用者能够做出更优的决策判断。实时限制车速区别于传统的道路固定限速，根据当前道路状况车流量智能化控制车速，使道路资源利用率更大化，构建起可持续性发展的智慧型交通运输系统，适用于社会化低碳节能及职能化发展要求，极具可行性和推广性。