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[課題內容]

本沙盤系統采用當前先進的計算機軟件技術、微電子技術、無線通訊技術、三維地理信息及模型仿真等技術，開發未來物聯網智能交通沙盤系統，能直觀的反映交通流、交通控制、交通誘導、電子收費及車路協調等相關智能交通子系統的教學活動和科研實驗研究任務，體現線路現場通道、交垮信息及各項參數，科學實際的反映道路信息的交互狀況；當線路出現異常時，在沙盤上能實時地顯示、記錄道路異常信息，實時顯現出故障位置、行駛的最佳路徑并提供適合的處理方案；在交通設計時，通過智能沙盤提供的相關信息，給出合理化的建設規劃；也可作為培訓研究的演示實體，提供直觀教學平臺。

（一）平臺以XX市沙盤路網為主要對象，場景涉及城市道路、河流、建筑設施、綠化景觀等，涵蓋新城區主要交通設施如主干道（公交專用道）、市政府、歐尚超市、過江隧道、立4EA4橋等，利用物聯網技術實時采集實際交通系統的人、車輛、道路及外部環境等基本元素的真實交通數據，通過LED和液晶顯示屏對沙盤道路上的交通流進行實時模擬顯示，進行交通的物理世界和虛擬世界建立對接，除了給出XX市一系列交通問題改善方案之外，該實驗平臺使得學生能對車輛在道路上行駛特性有深入全面的了解，使學生能夠將所學理論知識與實際得到緊密聯系。該實驗平臺的框架如圖1所示，包括沙盤、智能模型小車、交通控制系統、交通誘導系統、電子收費系統、通信網絡等部分組成，根據“任務驅動、項目導向”理念將整個實驗平臺分解為若干個大、小任務，其劃分為物聯網智能交通基礎認知科研實驗區、應用科研實驗區和創新科研實驗區，如下所示。

物聯網智能交通管理與控制平臺框架

（二）建設物聯網智能交通應用科研實驗區

該實驗區讓學生可以生動形象、直觀地了解整個物聯網智能交通管理與控制系統的組成、功能、基本操作等，要求學生具有扎實的交通理論和智能交通軟硬件開發知識，從場景描述、需求分析、系統集成流程等方面，基于現有產品面向具體應用的監測體系建設和運行開展典型物聯網智能交通的應用型研究實驗。涵蓋如下專業內容：

1、物聯網智能交通控制與仿真子系統

在XX市沙盤模型中，根據交通調查（或基于物聯網實時采集真實交通流數據）設置路網中車流參數，涉及車輛類型、車輛顏色、交通流量和車輛速度等，要求可以對交叉口（十字交叉口和T型交叉口）、車道（直行車道、左轉車道、右轉車道）和路段進行管理，如信號燈類型、相位管理、設定每個路段上每種類型的機動車流率及所占的百分比，在此基礎上可進行交叉口控制與管理綜合實驗，主要功能如下所示：

2、物聯網智能交通誘導子系統

通過LED和液晶顯示屏，對沙盤道路上的交通流進行實時模擬顯示，本系統主要由輸入部分（軟件）、控制系統（控制器）、顯示部分（LED、液晶顯示屏）組成，主要功能如下所示：

1）誘導子系統主要以沙盤為主要對象，輸入部分可以支持多種字體，顏色，字號的輸入，也要求可以載入沙盤的道路網圖片（圖片中道路標線要求盡量筆直、平滑，可以忽略道路接口部分的曲線連接路段）,圖片格式可以為JPEG、BMP。

2）本系統誘導的主要方式是文字誘導、圖像誘導或兩種方式的結合，在前方某個或若干個行車方向的交通狀況把多條誘導信息按照節目單輪流顯示，如多條誘導信息按照節目單輪流顯示、不同道路暢通狀態展現在道路網圖片中。要求文字和圖像的輸入和顯示相互獨立。

3）本誘導系統主要是通過文字直接提示或者控制道路網不同路段不同燈色的顯示，來模擬交通運行情況。交通誘導控制功能如下：a、可以增加、編輯、刪除顯示屏，要求可以對不同地點的顯示屏進行顯示控制；b、城市行車誘導類型控制，包括到達前方某個路口所需要的時間旅行時間誘導標志、匝道控制誘導標志（提示前方匝道出、入口和匝道本身的交通狀況，并發布相應“開通”或“關閉”信息）、廣域圖形誘導標志（道路圖形也相對簡單, 顯示主線路段前方多個區段或道路出口的道路走向和交通狀態, 以“道路圖形+鑲嵌光帶”顯示）。

此外，停車誘導是城市智能交通管理中的一個新的分支, 在大型、特大型城市和重要旅游城市有強盛需求，本系統要求停車誘導標志由 “ 停車標志P十道路示意圖形+停車場名稱十車位提示文字滾動條屏”組成，顯示該區域的停車資源, 方便車主根據自身目的地選擇具體停車區域和停車場位置。

3、物聯網智能交通電子收費子系統（ETC）

在沙盤道路上，電子收費子系統結構如圖2所示，用車道攝像機監視ETC車道運行狀況并對違章車輛進行抓怕，通過短程微波通信方式對車載電子標簽中的數據進行讀寫操作，檢測出駛向或離開通訊區域的車輛，當車輛進入通訊區域，喚醒與ETC天線進行通信的傳感器以進行進入和倒車檢測的功能；當合法車通過時，抬欄桿；當非法車通過時，聲光報警，提醒司機轉向，減少非法車通過ETC車道；當車輛通過后控制欄桿落下，清除針對該車輛的路側顯示屏的顯示內容并針對后續車輛進行顯示。若非法車輛執意前行，控制對通過ETC車道的非法車進行圖像抓拍。

該系統包括車載電子標簽、電子標簽讀卡器、ETC天線、欄桿控制系統及費額顯示板、警示燈和CCD照相機。

（三）建設物聯網智能交通創新科研實驗區

以適應交通行業不斷發展變化的需求為導向，該創新科研實驗區開展物聯網條件下的智能交通創新研究，為課題申報和項目工作開展提供了良好的實驗條件支撐，在全國同類高校中形成自己的研究特色。支持以下科研實驗：

物聯網條件下的智能交通數據傳感采集和通信傳輸網絡控制開發。（模擬推演）

根據實際智能交通應用環境，進行創新性地設計和開發物聯網數控設備，研究掌握現有的和未來可能發展的各種傳感數據采集方式以及傳感數據采集設備、傳感及控制設備的設計和開發。

沙盤效果圖

圍繞物聯網技術在實際交通系統的人、車輛、道路及外部環境等基本元素的真實交通數據實時采集、傳輸、處理、管理決策和可視化等過程，針對該實驗室平臺蘊含電子收費子系統、交通控制與仿真子系統和交通誘導子系統，從場景描述、需求分析、系統集成流程等方面探討子系統各個獨立模塊設計，提交物聯網智能交通仿真平臺軟硬件設計說明書。

   沙盤系統各模塊處理方法：

應用層要求內容			實現功能，所有數據可上傳后臺
1	信號控制		通過后臺指令，控制終端（紅綠燈、機動小車等）的信號變換，前端實時信息變化反饋后臺。
2	流量監測		測評LED屏可以顯示通過的車輛，累計通過的車輛的數量變化
3	事件監測		通過此監測路段的，抓取正常行駛和違法車輛信息，并傳送圖文信息到后臺
4	停車場誘導		可以監測顯示停車場車輛的存車位信息變化，LED屏顯示實時信息，（模型車輛開出、開進顯示屏實時變化）
5	視頻監控		可以使用LED模擬監控頭鎂光閃拍，同步使用真實的攝像頭抓拍圖片，并傳到后臺。
6	車型分類		通過監測可以區別出 小型轎車  大型貨車  中型客車，三種車型。
7	電子收費		收費顯示屏可以顯示出，現通過車的型號和應繳納費用。
8	車路協同		當機動車行駛到紅燈自動停止，等待信號燈變換。
9	路徑誘導		使用全彩液晶屏，顯示預設路徑各種狀況
10	信息發布		通過后臺控制中心發布各種天氣、路況等信息，使用LED屏實時顯示，滾動播出
11	交通流誘導		LED終端顯示后臺發布的天氣狀況、道路狀況等實時信息
12	行人監測		無法實現人流流動及數量監測。
技術手段解決
1		智能小車	現采用固定行動軌跡，不同類型車輛體現，用傳統磁牽引和RFID循跡兩種手段。
2		模擬信號燈	其中一部分信號燈可控，控制時間由后臺發送指令，實現信號燈的變換指示。另一部分信號燈，可以根據車輛運行軌跡時間，來具體設定信號燈變換時間
3		采集線圈	采集線圈我們使用干簧管或霍爾元件代替，可以準確體現出采集點的車輛信息
4		誘導信息LED	可以使用LED屏或者全彩液晶屏，顯示各種誘導信息
5		視頻監控	可以使用LED模擬監控頭鎂光閃拍，同步使用真實的攝像頭抓拍圖片，并傳到后臺。
6		車型分類	車型暫時分為小型轎車，中型客車，大型貨運車
7		出入匝道控制	可以實現車輛到來指示燈提示，收費落桿-完費抬桿-無車落桿
8		配時算法
9		計費系統	收費顯示屏可以顯示出，現通過車的型號和預設費用

[課題意義]

使學員對現代智能交通有直觀的、感性的、全局性的認識；該系統包含大量信息參數，提供現場通道、交垮信息，與RFID、線圈、攝像頭、GPS、傳感器等系統對接，大大增加系統查詢信息量，提高查詢效率，并提供豐富、詳實的現場圖片、數據資料，以達到學習觀摩、現場模擬、推演演練及分析判斷的目的；該系統可實時抓取違法車輛、停車誘導、ETC、信息發布等真實信息，以備后臺分析、儲備前端信息；該系統能直觀反應物聯網道路信息交跨，為設計者提供交通規劃、設計的合理化建議供參考。（下圖智能交通沙盤案例）

               本圖片為參考案例

（本策劃為易華錄羅云珠、趙毅、官德彬、余杉；沙盤系統制作為軍科專利，有參觀需求我單位負責聯絡校方，抄襲必究）