一种智慧交通路桥监控系统的制作方法

1.本技术涉及交通路桥监控装置及交通路桥监控领域，具体涉及一种智慧交通路桥监控系统。


背景技术：

2.智慧城市建设以突破城市发展瓶颈、促进城市和谐发展为出发点和落脚点，所涵盖的领域范围遍及城市生活的方方面面，涉及城市运营管理的各个系统，如交通、安防、旅游、教育等。在智慧城市的目标分解与落地时，被落实为智慧交通、智慧旅游、智慧医疗、智慧教育等比较大的细分领域。城市建设、交通先行，交通是城市经济发展的动脉，智慧交通是智慧城市建设的重要构成部分。智慧交通能监督交通状况、缓解交通拥堵、改善城市交通状况，发挥最大城市交通效能，建立人、车、路、环境协调运行的新一代综合交通运行协调体系，实现城市交通系统的整体运行效率提高，在智慧城市建设浪潮中发挥着非常重要的作用。
3.随着我国城市经济水平的迅速提高、交通基础设施建设加快，城市交通需求大幅增加，交通供需矛盾日益突出，交通拥堵、交通污染、交通事故频发等一系列交通问题已经成为了制约城市社会运行与经济发展的瓶颈，也是城市智慧交通建设关注的重点。在智能交通系统中，交通路桥监控系统起着至关重要的作用，它可以为交通预测、拥堵识别、交通安全、城市规划等广泛的应用提供基础和必要的服务，路网交通监控的主要目标是实时检测每条道路的平均车速或交通量。例如，交通路桥监控系统可以为特定的道路设置一个阈值，通过对道路的实时监控，系统可以及时发现异常交通状况并发出报警，从而为现阶段和未来阶段的交通路桥拥堵控制提供有益的启示和指导。
4.传统的交通路桥监控方法是利用无线传感设备采集的数据，需要安装在交叉口或路段上，如感应线圈、微环探头、压电传感器、视频探测器或雷达等。这些方法能够准确地感知道路的交通状况。但一方面由于设备和安装成本高，无法覆盖所有道路，造成数据稀疏的问题；另一方面，设备故障和信号差会造成严重的数据丢失。除此之外，大多数出租车和公交车都配备了gps设备，因此，利用车辆gps轨迹数据来监测道路交通状况已成为最常用的方法。然而，缺点是出租车和公共汽车的轨迹有其自身的特点，不能代表其他类型的车辆，如私家车，因此会造成数据偏差。其他许多研究都是利用不同类型的数据对道路网进行监测。这些研究虽然取得了很好的效果，但大多存在覆盖范围有限、数据稀疏或数据偏差等问题。
5.随着人工智能和大数据技术的广泛应用，智慧交通在智慧城市建设中的应用也越来越广泛，其中的“交通测序”系统技术彻底地让城市交通参与者变得透明，把实时的三维元素从复杂的交通路网中抽离，从而进行平面二维的展示，实现了“所见即所现”。它基于每辆车精准的运动坐标提取，对应于现实情况实现了虚拟坐标呈现，从而为实时交通参数、完整空间轨迹回放、全程gis事件预警等提供数据支持，因此对这些断面流量、交通参数等数据进行高效地处理变得愈发重要。
6.如图1所示，为现有技术的电信号采集电路，反应迅速，功耗低，但驱动力较弱，受外界电场信号影响较大，在放大有用信号的同时会将噪声信号一并放大，难以实现数据的精确实时监测。如图2所示，为现有技术中的数据信号处理电路，能够迅速、高效地处理数据信号，滤除不需要的信号，然而，该电路功耗较大。


技术实现要素：

7.针对上述技术问题，本技术提出一种新型的智慧交通路桥监控系统，包括用于采集交通流量数据的数据信号采集电路，所述数据信号采集电路将采集到的交通流量数据传输到数据信号处理电路，数据信号处理电路对接收到的交通流量数据进行放大后再传输到数据信号输出电路；所述数据信号输出电路对放大后的交通流量数据信号进行抗干扰处理，再将抗干扰处理后的交通流量数据信号传输到监控中心。
8.所述数据信号采集电路中包括光敏传感器b1，光敏传感器b1的正极与电容c5的一端、电容c7的一端连接，电容c5的另一端与二极管d1的负极连接，电容c7的另一端与二极管d2的正极连接，二极管d1的正极与二极管d2的负极连接；所述光敏传感器b1的负极与加法器u5的第8引脚、加法器u5的第9引脚连接，光敏传感器b1的输出端与滑动变阻器r3的下端、电容c2的一端连接；所述电容c2的另一端与加法器u5的第3引脚、电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与加法器u5的第15引脚、滑动变阻器r3的调节端连接，滑动变阻器r3的上端与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端与电阻r2的一端、加法器u5的第5引脚、加法器u5的第2引脚、加法器u5的第14引脚、电容c6的一端连接；所述加法器u5的第10引脚、加法器u5的第13引脚和加法器u5的第7引脚与电源vcc连接，加法器u5的第11引脚和加法器u5的第12引脚接地；所述电阻r2的另一端与滑动变阻器r8的上端连接，滑动变阻器r8的下端与数据信号处理电路的输入端、电阻r10的一端、电阻r13的一端、电容c6的另一端、加法器u5的第1引脚、加法器u5的第4引脚连接，滑动变阻器r8的调节端与电阻r10的另一端、加法器u5的第16引脚连接；所述电阻r13的另一端与加法器u5的第6引脚连接。
9.所述数据信号处理电路包括电阻r11，电阻r11的一端与数据信号采集电路的输出端、电容c3的一端连接，电容c3的另一端与场效应管q3的栅极连接；所述场效应管q3的漏极与电阻r6的一端、场效应管q2的栅极连接，场效应管q3的源极与电阻r14的一端、电阻r12的一端连接；所述场效应管q2的漏极与电阻r4的一端、电容c1的一端连接，场效应管q2的源极与电阻r15的一端、场效应管q4的栅极连接；所述场效应管q4的源极与电阻r16的一端、电阻r12的另一端连接，场效应管q4的漏极与电阻r7的一端、场效应管q1的栅极连接；所述场效应管q1的源极与电容c4的一端、电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端与电阻r17的一端连接，电阻r17的另一端、电阻r11的另一端、电阻r14的另一端、电阻r15的另一端、电阻r16的另一端均接地，且电容c4的另一端与数据信号输出电路的输入端连接；所述电阻r6的另一端、电阻r4的另一端、电容c1的另一端、电阻r7的另一端、场效应管q1的漏极与电源vcc连接。
10.所述数据信号输出电路包括电阻r27，电阻r27的一端与数据信号处理电路的输出端连接，电阻r27的另一端与电阻r28的一端、电容c6的一端、放大器u5的反相输入端连接；所述放大器u5的同相输入端与电容c4的一端连接，放大器u5的输出端与二极管d1的正极、电阻r26的一端、电阻r28的另一端、电阻r30的一端、电阻r34的一端连接；所述电阻r30的另
一端与电容c6的另一端、电容c8的一端连接，电容c8的另一端与电阻r34的另一端、电阻r36的一端连接；所述电阻r26的另一端与放大器u6的反相输入端、三极管q7的集电极连接，三极管q7的发射极与三极管q6的发射极、放大器u6的输出端、电阻r29的一端、电容c7的一端连接；所述三极管q6的集电极与电阻r23的一端、三极管q6的基极、放大器u4的反相输入端、电阻r31的一端连接，放大器u4的同相输入端与电阻r33的一端、电阻r35的一端连接，电阻r33的另一端与瞬态抑制二极管d3的一端、放大器u4的输出端、电阻r25的一端连接；所述电阻r25的另一端与放大器u3的反相输入端、三极管q8的集电极连接，三极管q8的基极与电阻r31的另一端、电阻r32的一端连接，电阻r32的另一端与三极管q9的基极、放大器u7的同相输入端连接；所述三极管q8的发射极与三极管q9的发射极、放大器u3的输出端连接，三极管q9的集电极与放大器u7的反相输入端、电容c5的一端、电阻r24的一端连接，放大器u7的输出端与电容c5的另一端、电阻r24的另一端、二极管d2的正极连接；所述二极管d2的负极与监控中心的输入端连接；所述电阻r36的另一端、放大器u6的同相输入端、电容c7的另一端、电阻r29的另一端、电阻r35的另一端、瞬态抑制二极管d3的另一端均接地，电容c4的另一端、二极管d1的负极、三极管q7的基极、电阻r23的另一端、放大器u3的同相输入端均与电源vcc连接。
11.(三)有益效果
12.第一，在数据信号采集电路中，以光为信息源，利用光敏传感器b1传达交通信号，其光敏效应能够保证交通路况的准确性、可靠性，相比电采样信号而言，可以有效地降低环境中电场的干扰，提高了电路的降噪作用。第二，本技术的信号处理电路采用功率场效应晶体管作为信号放大元件，相比利用放大器组成的放大电路，减少了外围元器件的数量，从而大大降低了功耗，提高了数据传输的准确性和可靠性，确保了实时交通流量监控数据的精确性。
附图说明
13.图1为现有技术的电信号监测电路。
14.图2为现有技术中的数据信号处理电路。
15.图3为本技术实现的数据信号采集电路。
16.图4为本技术实现的数据信号处理电路。
17.图5为本技术实现的数据信号输出电路。
具体实施方式
18.下面结合实施例对本发明做进一步说明。
19.一种智慧交通路桥监控系统，如图3-图5所示，包括用于采集交通流量数据的数据信号采集电路，所述数据信号采集电路将采集到的交通流量数据传输到数据信号处理电路，数据信号处理电路对接收到的交通流量数据进行放大后再传输到数据信号输出电路；所述数据信号输出电路对放大后的交通流量数据信号进行抗干扰处理，再将抗干扰处理后的交通流量数据信号传输到监控中心，方便监控中心根据接收到的交通流量数据对交通状况进行实时监控，降低系统数据传输功耗，提高数据传输的准确性，进而确保交通流量监控数据的全面性和精确性，为工作人员的交通调度提供可靠保障。
20.由于光传感器能够灵敏的接受到来自于道路的反射光，当有车辆通过道路时，光传感器接收到的电反射光角度会发生变化，根据光路可逆原理，能够得到车辆在道路中的具体位置，由于光速很快，所以利用光传感器接收反射光具有非常高的实时性。数据信号采集电路利用光敏传感器b1采集智慧交通中的交通流量数据，所反射的光流入光敏传感器b1的正极，通过电容c5、电容c7、二极管d1、二极管d2构成的滤波电路后进入加法器u5，滤波电路可以过滤掉干扰信号，提高输入信号的纯洁性，并且能够得到较大的输出动态响应范围。本实施例中，加法器型号hd74l83ap，电阻r5与电容c2、滑动变阻器r3与u5内部的放大器构成积分电路，用于信号的反馈补偿，电容c6的作用是滤波和信号防抖，电阻r1、滑动变阻器r3接入加法器u5的14号接口用于输入信号，能够调节信号输入端端电流大小在合适的范围内，电阻r2、滑动变阻器r8能够调节输出端的电流值方便后续电路识别，加法器的作用是将光传感器输出的电信号进行累加，得到一段时间内道路上车辆的具体个数，从而判断交通情况。
21.所述数据信号采集电路中包括光敏传感器b1，光敏传感器b1的正极与电容c5的一端、电容c7的一端连接，电容c5的另一端与二极管d1的负极连接，电容c7的另一端与二极管d2的正极连接，二极管d1的正极与二极管d2的负极连接；所述光敏传感器b1的负极与加法器u5的第8引脚、加法器u5的第9引脚连接，光敏传感器b1的输出端与滑动变阻器r3的下端、电容c2的一端连接；所述电容c2的另一端与加法器u5的第3引脚、电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与加法器u5的第15引脚、滑动变阻器r3的调节端连接，滑动变阻器r3的上端与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端与电阻r2的一端、加法器u5的第5引脚、加法器u5的第2引脚、加法器u5的第14引脚、电容c6的一端连接；所述加法器u5的第10引脚、加法器u5的第13引脚和加法器u5的第7引脚与电源vcc连接，加法器u5的第11引脚和加法器u5的第12引脚接地；所述电阻r2的另一端与滑动变阻器r8的上端连接，滑动变阻器r8的下端与数据信号处理电路的输入端、电阻r10的一端、电阻r13的一端、电容c6的另一端、加法器u5的第1引脚、加法器u5的第4引脚连接，滑动变阻器r8的调节端与电阻r10的另一端、加法器u5的第16引脚连接；所述电阻r13的另一端与加法器u5的第6引脚连接。
22.数据信号处理电路通过电容c3进行简单的滤波，然后将流量数据信号从场效应管q3的栅极输入从场效应管q3的漏极输出，实现了信号的第一级放大，第一级放大后的流量数据信号再流入场效应管q2的栅极，并从其源极输出，实现了信号的第二级放大，第二级放大后的流量数据信号从场效应管q4的栅极输入，之后再从场效应管q4的漏极输出，在降低信号噪声的同时实现了信号的三级放大。电容c1的正极接电源vcc，电容c1的负极接场效应管q2的漏极，能够很好的过滤掉杂波，实现信号防抖的作用，电阻r14的一端与场效应管q3的源极连接，另一端接地，能够限制流经场效应管q3的电流大小，防止其被烧坏，提高了电路的安全性，由于场效应管的输入阻抗很高，因此其耦合电容可以容量很小，且可以实现阻抗变换。电阻r12为反馈电阻，进一步调节场效应管q4的输出信号，使输出信号更稳定。场效应管q1、电阻r7、电阻r9和电阻r17组成源极跟随器，进一步提高电路驱动信号的能力。
23.所述数据信号处理电路包括电阻r11，电阻r11的一端与数据信号采集电路的输出端、电容c3的一端连接，电容c3的另一端与场效应管q3的栅极连接；所述场效应管q3的漏极与电阻r6的一端、场效应管q2的栅极连接，场效应管q3的源极与电阻r14的一端、电阻r12的一端连接；所述场效应管q2的漏极与电阻r4的一端、电容c1的一端连接，场效应管q2的源极
与电阻r15的一端、场效应管q4的栅极连接；所述场效应管q4的源极与电阻r16的一端、电阻r12的另一端连接，场效应管q4的漏极与电阻r7的一端、场效应管q1的栅极连接；所述场效应管q1的源极与电容c4的一端、电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端与电阻r17的一端连接，电阻r17的另一端、电阻r11的另一端、电阻r14的另一端、电阻r15的另一端、电阻r16的另一端均接地，且电容c4的另一端与数据信号输出电路的输入端连接；所述电阻r6的另一端、电阻r4的另一端、电容c1的另一端、电阻r7的另一端、场效应管q1的漏极与电源vcc连接。
24.在数据信号输出电路中，首先经由放大器u5、放大器u6构成的多级运算放大器对信号进行放大处理，同时利用以三极管q6、三极管q7为核心的对称电流源，提高结果信号的驱动能力，增强其抗干扰能力。信号处理电路处理后的交通流量数据信号首先经过电阻r27流入放大器u5的反相输入端，电容c4的一端与电源vcc连接，另一端与放大器u5的同相输入端连接，可以过滤掉电源线处的抖动信号，还能降低放大器u5同相输入端的电势，利用虚短和虚断法则，使放大器u5的反相输入端的电势与其同相输入端保持一致，可以排除反相输入端电势过高导致的信号屏蔽作用，电阻r28形成了放大器u5的输出端与反相输入端之间的通路，电容c6、电阻r30组成rc滤波电路，保证电阻r28两端电信号的稳定、准确，电容c8、电阻r34组成rc滤波电路，保证电阻r30两端电信号的稳定、准确，二极管d1能够使放大器u5的输出端过高的电信号被电容c4过滤掉，保证了电路的安全性，放大器u5采用闭环接法，将输入信号进行放大并由其输出端输出，被放大的信号紧接着流经电阻r26，流入放大器u6的反相输入端，放大器u6也采用闭环接法，由于三极管q7的发射极与放大器u6的输出端连接，同时三极管q6与三极管q7组成电流镜，使得流入三极管q6的电流与流入三极管q5的电流同步变化，同时放大器u6的反相输入端与输出端处的电压值与三极管q6的电流值存在计算关系，通过选择电阻r29的阻值、电阻r26的阻值能够精确的控制u6的放大程度。信号经过两级放大后从三极管q6的基极流出，又经过分别由放大器u4、u3组成的两级放大电路，二者均形成闭环通路，实现放大效果。电阻r33形成了放大器u4的输出端与同相输入端之间的通路，电阻r35能够降低电阻r33的电流负荷，提高电路安全性，双向二极管d3同时能够将放大器u4的输出端的过高电信号流入地线，进一步提高电路的安全性。放大器u3能够将放大器u4的输出端处的信号进行进一步放大，三极管q8形成了放大器u3的输出端与反相输入端的通路，使放大器u3形成闭环，形成放大输出作用，由与三极管q8具有将微小电信号放大的作用，将其放到放大器u3闭环路线中能够提高放大器u3的反相输入端的电流大小，从而提高放大器u3输出电流的驱动能力，三极管q9的作用与三极管q8的作用相似，能够提高放大器u7的反相输入端的电流大小，提高放大器u7的驱动能力。此外，分别由三极管q8和三极管q9组成的差分放大电路可以克服零点漂移现象，有效稳定静态工作点。电阻r24形成了放大器u7的输出端与反相输入端之间的通路，电容c5与电阻r24并联，保证了电阻r24两端信号的稳定性。
25.所述数据信号输出电路包括电阻r27，电阻r27的一端与数据信号处理电路的输出端连接，电阻r27的另一端与电阻r28的一端、电容c6的一端、放大器u5的反相输入端连接；所述放大器u5的同相输入端与电容c4的一端连接，放大器u5的输出端与二极管d1的正极、电阻r26的一端、电阻r28的另一端、电阻r30的一端、电阻r34的一端连接；所述电阻r30的另一端与电容c6的另一端、电容c8的一端连接，电容c8的另一端与电阻r34的另一端、电阻r36
的一端连接；所述电阻r26的另一端与放大器u6的反相输入端、三极管q7的集电极连接，三极管q7的发射极与三极管q6的发射极、放大器u6的输出端、电阻r29的一端、电容c7的一端连接；所述三极管q6的集电极与电阻r23的一端、三极管q6的基极、放大器u4的反相输入端、电阻r31的一端连接，放大器u4的同相输入端与电阻r33的一端、电阻r35的一端连接，电阻r33的另一端与瞬态抑制二极管d3的一端、放大器u4的输出端、电阻r25的一端连接；所述电阻r25的另一端与放大器u3的反相输入端、三极管q8的集电极连接，三极管q8的基极与电阻r31的另一端、电阻r32的一端连接，电阻r32的另一端与三极管q9的基极、放大器u7的同相输入端连接；所述三极管q8的发射极与三极管q9的发射极、放大器u3的输出端连接，三极管q9的集电极与放大器u7的反相输入端、电容c5的一端、电阻r24的一端连接，放大器u7的输出端与电容c5的另一端、电阻r24的另一端、二极管d2的正极连接；所述二极管d2的负极与监控中心的输入端连接；所述电阻r36的另一端、放大器u6的同相输入端、电容c7的另一端、电阻r29的另一端、电阻r35的另一端、瞬态抑制二极管d3的另一端均接地，电容c4的另一端、二极管d1的负极、三极管q7的基极、电阻r23的另一端、放大器u3的同相输入端均与电源vcc连接。
26.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。