一种城市红绿灯智能控制系统及控制方法与流程

1.本发明属于城市交通技术领域，特别涉及一种城市红绿灯智能控制系统及控制方法。


背景技术：

2.随着机动车的不断普及，各大城市的十字路口经常出现拥堵情况，尤其在早高峰和晚高峰的时间段拥堵情况更加严重。有时我们看到：红灯方向的车流量比较大，而绿灯方向的车流量很小，车流量与红绿灯的状况不相适应，导致了交通的拥堵。虽然有潮汐车道、交通管制等方式缓解拥堵，但是在一些路口仍然有道路没有充分利用的情况出现。
3.传统交通控制系统采用固定的配时方案，在路口设置红绿灯，红绿灯开启时间固定设置。在很多时候已经无法满足车辆高效率的通过。随后，产生了通过检测车流量的方式来控制红绿灯，减少车辆的等待的不必要时间的技术方案。如中国专利cn202110695666.3，该专利公开了一种红绿灯控制方法及其装置，通过检测车流量，当车流量满足预设条件的时候对红绿灯的时间更改，提高通过效率。不满足预设条件时，按照默认的条件进行控制。该系统判断条件只是根据自己的路口的流量进行判断，并没有与周围路口的信息进行联动，其次无法对路口的车流量信息进行分析，浪费了宝贵的数据。
4.基于此，有必要开发一种智能化的红绿灯控制方法及控制系统，使得车辆可以高效率的通过，同时可以收集路口车流量信息进行分析，并能在紧急情况下对路口进行远程控制。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种城市红绿灯智能控制系统及控制方法，该控制系统能有效保证车辆高效率通过，避免因红绿灯导致堵塞，同时在紧急情况可对路口红绿灯进行远程控制。
6.本发明的技术方案是这样实现的：一种城市红绿灯智能控制系统，包括设置在各路口的红绿灯，还包括设置在各路口的车辆识别装置和微处理器。
7.车辆识别装置用于获取本路口停车线后面车道上到各个方向的实时车流量。
8.微处理器与对应的车辆识别装置连接，用于接收本路口各个方向的实时车流量。
9.本路口的微处理器与相邻两路口的微处理器连接，便于本路口的微处理实时接收上一路口到本路口的车流信息，同时将本路口各方向的车流信息发送至对应的下一路口；所述车流信息包括车流量和决策数据。
10.微处理器与对应的红绿灯连接，微处理器根据本路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和上一路口的车流信息四个因素做出相应决策以对红绿灯进行控制。
11.进一步地，每个微处理器均具有接收模块、发送模块、存储模块和决策模块，所述接收模块用于接收本路口的各个方向的实时车流量和上一路口到本路口的车流信息；所述
发送模块用于将本路口各方向的车流信息发送至对应的下一路口，所述存储模块用于存储本路口各个方向的历史车流量数据和拥堵车辆阈值；所述决策模块具有决策模型，所述决策模型包括根据本路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和上一路口的车流信息四个因素预先设定好的且一一对应的若干处理决策。
12.进一步地，还包括服务器，所述服务器与所有微处理器连接，用于接收各路口实时车流量和决策数据，便于对各路口的车流量数据进行分析；同时紧急情况下，服务器发送控制信息并通过对应微处理器对对应的红绿灯进行控制。
13.进一步地，所述车辆识别装置包括摄像头和计算模块，所述摄像头用于采集停车线后面车道各个方向的图像，所述计算模块用于基于图像计算得到各个方向的实时车流量。
14.本发明还提供了一种城市红绿灯智能控制方法，具体包括以下步骤：s1：在各路口安装前面所述的一种城市红绿灯智能控制系统中的车载识别装置和微处理器；s2：判断是否有来自服务器的控制信息，若有，对应路口的微处理器则按照服务器的控制信息对红绿灯进行控制，若否，则进入s3；s3：获取路口各个方向的实时车流量以及相邻路口的车流信息，所述车流信息包括到该路口的车流量和决策信息；s4：根据对应路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和相邻路口的车流信息做出相应决策，以对红绿灯进行控制。
15.进一步地，所述路口为十字路口、丁字路口或y型路口中的一种。
16.进一步地，步骤s3中的实时车流量还存储在对应的微处理器中，以作为历史车流量数据，同时还上传至服务器，便于对路口的车流量数据进行分析。
17.进一步地，对红绿灯进行控制时，通过延长或缩短绿灯时间实现。
18.进一步地，所述拥堵车辆阈值可通过服务器进行调整。
19.进一步地，还包括s5，路口各个方向的实时车流量和决策信息对应地实时传送至相邻的下一路口的微处理器。
20.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明基于路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和相邻路口的车流信息做出决策对红绿灯进行控制，有效保证了车辆高效率通过。
21.2、本发明的车载识别装置和微处理器设置在路口，并且微处理器只对本路口以及相邻路口的车流信息进行分析处理，然后做出相应的决策即可，有效降低了硬件要求，同时微处理器和车载识别装置设置在近端，减少了数据的传送路径，提高了数据的实时性，从而提高了对红绿灯控制的实时性和有效性。
22.3、本发明可有效收集各路口的车流量数据进行分析，同时在紧急情况下，还可通过服务器远程控制红绿灯，保证紧急车辆的高效通过。
附图说明
23.图1-本发明控制系统的架构示意图。
24.图2-控制系统的内部信息流向图。
25.图3-本发明控制方法的流程图。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
27.参见图1，一种城市红绿灯智能控制系统，包括设置在各路口的红绿灯，还包括设置在各路口的车辆识别装置和微处理器。
28.车辆识别装置用于获取本路口停车线后面车道上到各个方向的实时车流量。
29.微处理器与对应的车辆识别装置连接，用于接收本路口各个方向的实时车流量。
30.本路口的微处理器与相邻两路口的微处理器连接，便于本路口的微处理实时接收上一路口到本路口的车流信息，同时将本路口各方向的车流信息发送至对应的下一路口；所述车流信息包括车流量和决策数据。
31.微处理器与对应的红绿灯连接，微处理器根据本路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和上一路口的车流信息四个因素做出相应决策以对红绿灯进行控制。
32.这里本路口的上一路口至少有一个，下一路口也至少有一个，接收的车流信息为上一路口到本路口的车流信息，同时，本路口个方向的车流信息发送至对应的下一路口。
33.对于单独的一个路口，本控制系统的内部信息流向图如图2所示，在应用时，只需将车载识别装置和微处理器设置在路口，并且微处理器只对本路口以及相邻路口的车流信息进行分析处理，然后做出相应的决策即可，有效降低了硬件要求，同时微处理器和车载识别装置设置在近端，减少了数据的传送路径，提高了数据的实时性，从而提高了对红绿灯控制的实时性和有效性。
34.具体实施时，每个微处理器均具有接收模块、发送模块、存储模块和决策模块，所述接收模块用于接收本路口的各个方向的实时车流量和上一路口到本路口的车流信息；所述发送模块用于将本路口各方向的车流信息发送至对应的下一路口，所述存储模块用于存储本路口各个方向的历史车流量数据和拥堵车辆阈值；所述决策模块具有决策模型，所述决策模型包括根据本路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和上一路口的车流信息四个因素预先设定好的且一一对应的若干处理决策。
35.这里的决策模型是针对本路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和相邻路口的车流信息四个因素而设计的处理决策，只要某一因素变化，其处理决策也会随之改变，同时考虑这四个因素，可以更有效地控制红绿灯。比如，本路口有直行和右拐，右拐的需求现在比较多，但是没有到拥堵的阈值。但是根据历史车流量数据，按照规律5分钟后直行的车会更堵。加上相邻路口的车流量和决策数据，直行的车辆5分钟后会远远超过阈值。那么现在可以增加直行的绿灯时间，从而减少甚至消除5分钟后直行车辆的拥堵。
36.具体实施时，还包括服务器，所述服务器与所有微处理器连接，用于接收各路口实时车流量和决策数据，便于对各路口的车流量数据进行分析；同时紧急情况下，服务器发送控制信息并通过对应微处理器对对应的红绿灯进行控制。
37.服务器可以根据各路口的车流量数据进行分析，以为城市发展、道路建设等方面提供数据支持。这里的紧急情况，比如急救车通行等，可以通过服务器远程控制红绿灯，迅速开辟出一条绿色通道，保证紧急车辆的快速通过。
38.具体实施时，所述车辆识别装置包括摄像头和计算模块，所述摄像头用于采集停
车线后面车道各个方向的图像，所述计算模块用于基于图像计算得到各个方向的实时车流量。
39.一种城市红绿灯智能控制方法，其流程图如图3所示，具体包括以下步骤：s1：在各路口安装前面所述的一种城市红绿灯智能控制系统中的车载识别装置和微处理器；s2：判断是否有来自服务器的控制信息，若有，对应路口的微处理器则按照服务器的控制信息对红绿灯进行控制，若否，则进入s3；s3：获取路口各个方向的实时车流量以及相邻路口的车流信息，所述车流信息包括到该路口的车流量和决策信息；s4：根据对应路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和相邻路口的车流信息做出相应决策，以对红绿灯进行控制。
40.这样，控制系统中的每个车载识别装置和微处理器都设置在路口处，可以省去发送数据至服务器再返回数据的时间，有效提高了实时性和系统的响应速度。同时，本控制方法只涉及本路口与相邻路口的数据的分析处理就可以做出实时的决策，降低了硬件要求。
41.具体实施时，所述路口为十字路口、丁字路口或y型路口中的一种。
42.具体实施时，步骤s3中的实时车流量还存储在微处理器中，以作为历史车流量数据，同时还上传至服务器，便于对路口的车流量数据进行分析。
43.具体实施时，对红绿灯进行控制时，通过延长或缩短绿灯时间实现。
44.具体实施时，所述拥堵车辆阈值可通过服务器进行调整。
45.具体实施时，还包括s5，路口各个方向的实时车流量和决策信息对应地实时传送至相邻的下一路口的微处理器。
46.这样下一路口的微处理器就可以基于该路口的历史车流量数据、拥堵车辆阈值、实时车流量和上一路口的车流信息做出决策，保证道路的畅通。
47.最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。