基于环形感应线圈的车辆检测器
几种主流的交通流量检测方案的比较
几种主流的交通流量检测方案的比较目前市场上主要的交通流量检测手段有:环形线圈、微波检测、视频检测,无线地磁检测等其他检测器,下面我们逐个来分析其优缺点。
1、基于线圈技术原理:以金属环形线圈埋设于路面下,利用车辆经过线圈区域时因车身铁材料所造成的电感量的变化来探测车辆的存在。
该探测技术可测车速,车流量,占有率等基本交通信息参数,但是不能多车道同时探测。
安装:埋设式。
在路面开一条深槽,将探测线圈埋入其中,信息处理部分安装于路边的控制箱。
优点:首次投资较少、准确度高、不受气候和光照等外界条件影响。
缺点:安装与维修因为需要中断交通、破坏路面而变得很复杂,加上车辆重压等因素导致寿命不长,因而维护成本很高。
另外特殊路段如桥梁、隧道等难以安装。
技术:最简单也最成熟应用成本:首次投资相对较少,维护成本极高。
应用范围:可应用于除不能破坏路面情况外的所有地方。
与其他系统的兼容性:与交通信号灯控制系统兼容性很好,但是与基于其它技术的交通信息采集系统的兼容性较差。
目前常规的线圈交通信息检测系统信息传输采用的是轮循,而基于其它技术的系统主要采用的是主动上报的方式。
2、基于视频技术原理:使用计算机视频技术检测交通信息,通过视频摄象头和计算机模仿人眼的功能,在视频范围内划定虚拟线圈,车辆进入检测区域使背景灰度发生变化,从而感知车辆的存在,并以此检测车辆的流量和速度。
该探测技术可测车速,车流量,占有率等基本交通信息参数,但是难以实现很多车道同时探测。
安装:正向安装于龙门架或者L型横梁上。
优点:在气候和光照等外界条件理想的情况下准确度高。
缺点:极易受气候和光照等外界条件等影响,因为需要正向安装于龙门架或者L型横梁上而使得安装与维修变得很复杂。
技术:不成熟,主要问题是要克服外界条件的影响。
应用成本:首次投资相对线圈要高,但是维护成本很低。
应用范围:可应用于能架设龙门架或者L型横梁的所有地方。
与其他系统的兼容性:好。
3、基于微波雷达技术基于微波雷达技术的交通信息采集系统可分为侧向安装与正向安装2种。
磁频车辆检测——环形线圈检测器
四、环形线圈的定位
• 5、高速公路匝道
图3.9 匝道仪控传感器和路口配置
磁频车辆检测——环形线圈检测器
• 协调的交通响应控制
磁频车辆检测——环形线圈检测器
SWARM1算法
• SWARM 匝道仪控算法的原则
磁频车辆检测——环形线圈检测器
五、环形线圈车辆检测器的优缺点
优点: 1、技术成熟 2、传感器简单 3、直接测试的量多 4、全天候工作 缺点: 1、只能进行单车道检测,多车道需多个检测器 2、无大局观,不能实时测量排队长度、大区域内车流密
路面
感应线圈所 展示的两匝 导线
涡流 检测线路板
车辆 交变磁场 匝间电容 馈线电缆 调谐电容
图2 环形线圈检测器原理示意图
磁频车辆检测——环形线圈检测器
汽
环形线圈
汽
车
车
实际开始计时
实际终止计时 t
tji t
磁频车辆检测——环形线圈检测器
• 3、环形线圈检测器分类 • 通过型:无源地磁感应线圈,即环形线圈无源
长度; • 垂直于车辆行驶方向的线圈边长为线圈的宽度。 • 通常宽度至少应覆盖一个车道宽度的
50%~60%
磁频车辆检测——环形线圈检测器
• 3、长度的确定 • 根据检测目的,确定不同的环形线圈长度。 • 检测车队存在时,环形线圈长度要大于车间距,
而用于车辆计数时,环形线圈必须小于车间距。
磁频车辆检测——环形线圈检测器
<=500,正常 • 绝缘电阻<10M,检测器需重新调整 • 绝缘电阻<2M,线圈或馈线需立即更换
磁频车辆检测——环形线圈检测器
• 2、环形线圈车辆检测方案 • (1)相位变化的检测
任务1应用环形线圈车辆检测器环形线圈车辆检测器概述
环形线圈车辆检测器的应用场景
环形线圈车辆检测器广泛应用于交通 信号控制、交通监控、智能停车等领 域。
在交通监控中,检测器可以用于监测 道路车辆情况,为交通管理部门提供 实时数据,有助于交通管理和调度。
在交通信号控制中,检测器可以用于 检测路口车辆流量,根据流量情况调 整信号灯的时长,提高路口通行效率。
02
环形线圈车辆检测器的工 作流程
环形线圈的安装与调试
01
02
03
确定安装位置
选择合适的地点,确保线 圈能够检测到车辆的经过, 同时避免干扰物的影响。
安装线圈
按照设计图纸和规范,将 线圈安装在预定的位置, 并确保线圈的平直和牢固。
调试传感器
通过调整线圈的参数,如 频率、阻抗等,确保传感 器能够准确检测到车辆的 经过。
05
环形线圈车辆检测器的未 来发展
技术创新与改进
传感器技术升级
无线通信技术应用
随着传感器技术的不断发展,环形线圈车 辆检测器的性能将得到进一步提升,如更 高的检测精度、更强的抗干扰能力等。
随着无线通信技术的发展,环形线圈 车辆检测器将逐步实现远程无线监控 和管理,降低维护成本和难度。
数据处理算法优化
信号分类
根据提取的特征对信号进行分类,判断是否有车辆通 过。
车辆检测算法
阈值法
根据线圈感应信号的强度 变化设置阈值,当信号超 过阈值时判定有车辆通过。
模式识别法
利用机器学习或深度学习 算法对感应信号进行分类 和识别,判断车辆类型和 运动状态。
视频图像处理法
结合摄像头和图通过改进和优化数据处理算法,环形线 圈车辆检测器能够更快速、准确地识别 车辆,提高交通流量的监控效率。
多路环形线圈车辆检测器设计
De s i g n o f mu l t i p l e d e t e c t i n g c a r s y s t e m b a s e d o n l o o p-c o i l
j u d g me n t c a n b e s u p p r e s s e d e f f e c t i v e l y .T h e s y s t e m s t a b i l i t y i s e n h a n c e d b y c r o s s t a l k r e s i s t a n t d e s i g n o f 1 6- r o a d d e t e c t i o n n o d e s
选 通 工作 模 式 完成 l 6路 检 测 节 点 抗 串扰 设 计 , 增 强 了 系统稳 定性 。 实际 应 用测 试 证 明 , 该 检 测 器 具 有
简单 可 靠 、 灵 敏 度 高 、自适 应 性 强 的 特 点 。
关 键 词 :环 形 线 圈 ; 车辆 检 测 ; 多路 分 时 选 通 ; 软 硬 件 协 同 设 计
Em b e d de d Te c h n ol og y
多路环形 线 圈车辆检测器设计 术
张永 忠 , 张 军强 , 李 颖 宏 ( 北 方 工 业 大 学 城 市道 路 交通 智 能控 制 技 术 北 京 市 重 点 实验 室 , 北京 1 0 0 1 4 4 )
摘 要 :介 绍 了 一 种 新 型 的 多 路 环 形 线 圈 车 辆 检 测 器 的 设 计 方 法 。 该 方 法 基 于 电 磁 感 应 原 理 , 通
基于地感线圈的车辆检测
第一章系统摘要智能交通系统利用尖端的电子信息技术,构成人员、车辆和公路三位一体的新型公路交通系统。
它将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于交通运输管理体系中,建立一种在大范围内、全方位发挥作用的准时、准确、高效的交通运输管理体系。
本文着重研究了智能交通系统中的道路交通检测系统,设计了基于环形线圈的车辆检测器。
采用双环形线圈检测技术,对车辆通过线圈时检测电路所产生的振荡频率进行数据分析,从而完成车流量监测。
本文介绍了一种基于单片机的环形线圈车辆检测器系统,并分析了系统的结构和功能。
该系统的硬件主体以AT89C51为控制核心。
实现了路面动态交通数据的采集,采集到的数据实时反映了车辆的通过或存在状况。
该系统结构简单,操作容易,能较精确地检测出车辆的存在,可应用于交通检测和道路监控领域。
最后给出了该检测器详细的软硬件设计方案。
关键词关键词:智能交通系统;环形线圈;交通流检测;AT89C51系统概述随着世界城市化的进展和汽车的普及,不论是在发展中国家还是在发达家,交通拥挤加剧、交通事故频繁、交通环境恶化等问题日益严重。
一般来说,解决交通拥挤的直接办法是建设更多的道路交通设施,提高路网的通行能力,但无论是哪个国家,其城市内部可供修建道路的空间有限,而且建设资金的筹措也是面临的一个难题。
同时,由于交通系统是一个复杂的大系统,因而,单独从减少车辆或者增加道路设施方面考虑是无法根本解决问题的[1]。
此外,能源和环境问题也日益为人们所认识,能源的大量消耗,环境的严重污染,使人类的财富和健康受到极大的损失。
在这种背景下,从系统的观念出发,把车辆和道路综合起来考虑,着眼于充分利用现有的道路交通设施,着重提高道路车辆的运行效率,从而运用各种高新技术系统解决交通问题的思想就应运而生。
随着车辆的增多和交通的飞速发展,在道路交通管理与控制中对交通信息的需求越来越多。
几种主要车辆检测器的对比
几种主要检测技术的对比道路交通信息采集是智能交通系统的一项重要内容。
在道路交通信息采集技术中,环形线圈车辆检测器因其技术成熟、易于掌握、初期建设成本较低而成为当前国内用量最大一种检测设备。
但是,环形线圈检测器同时具有获得的信息量少,难于安装和较低的灵活性等缺点。
为克服以上不足,微波车辆检测器和视频车辆检测器技术得以发展并应用于城市道路和高速公路的交通信息检测。
下面对几种检测技术的优缺点做具体分析随着道路交通检测技术的发展,基于视频图像处理、模式识别技术的视频车辆检测器应运而生。
视频车辆检测器具有采集信息量大、区域广泛、设定灵活、调整维护简便等特点,与传统的交通信息系统采集技术相比,视频检测器可提供现场的视频图像。
1.地感线圈环形线圈车辆检测器是传统的交通检测器,其工作原理为在道路上埋设感应线圈,感应线圈与车辆检测器连接。
当车辆经过线圈时,由于线圈电感量的变化,车辆的通过状态变化将被检测到,同时将状态信号传输给车辆检测器,由其进行采集和计算。
环形线圈车辆检测器相对于其他检测器具有低成本、高可靠性、高检测精度、全天候工作的优点,是目前应用最广泛的车辆检测器。
缺点:1、按照环形线圈施工要求,检测线圈在初次安装时要切割路面,植入环形检测线圈。
封路施工不可避免会造成交通阻塞,对于城市主干道交通产生影响。
2、埋植线圈的切缝容易使路面受损,缩短路面及检测线圈的使用寿命。
实际使用中尤其对沥青路面的损坏更为严重,导致检测线圈的损毁率居高不下,使用和维护成本上升,影响系统的可用性。
3、检测线圈容易受到路面下沉、裂缝、冰冻等环境影响,产生误报。
4、受自身测量原理限制,当车流拥堵、车辆间距较小时,其测量精度大幅度下降,不适于城市交叉路口交通流检测。
5、环形线圈车辆检测器一经设置即固定不变,在道路通行状况改变时调整困难。
2.微波车辆检测器微波车辆检测器是以微波对车辆发射电磁波产生感应原理为基础。
以RTMS微波为例,其工作方式为:悬挂于路侧,在扇形区域内发射连续的低功率调制微波,并在路面上留下一条长长的投影。
地感线圈原理
接地环路原理。
首先,介绍了停车场车辆检测器和地面环路的工作原理。
1.工作原理。
地面环路车辆检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。
它通常在同一车道的路基下嵌入一个环形线圈,并为其提供一定的工作电流作为传感器。
当车辆通过线圈或停在线圈上时,车辆本身的铁会改变线圈内的磁通,引起线圈线圈电感的变化。
该检测器可以通过检测电感的变化来判断过往车辆的状态。
检测电感变化的方法有两种:一种是利用锁相器和相位比较器来检测相位的变化;另一种是利用环路线圈组成的耦合电路来检测其振荡频率。
2.系统组成。
该地面传感车辆检测器包括地面回路和检测器,线圈作为数据采集,检测器实现数据判断并输出相应的逻辑信号。
检测器一般由机架、中央处理单元、检测卡和接线端子组成。
中央处理器是对采集信号进行运算的模块,一般为嵌入式操作系统的单板机,具有很强的数字运算、存储能力和通信接口。
通过扫描端口,捕获级别变化时间,并计算相应的流量数据。
当检测车经过或静止在感应线圈的检测区域时,通过感应线圈的电感会降低。
检测卡的功能是检测这种变化并准确输出相应的电平。
在检测高速通过的车辆时,可能会出现对车辆长度和车速的不准确检测,因此有必要正确调整检测器的灵敏度。
目前,车辆检测器普遍具有多级灵敏度调节功能。
第二,地面环路在停车系统中的作用。
在停车场系统中,要确定接地回路的作用,首先要知道路地感应线圈的安装位置,接地回路一般安装在以下四个位置:1.入场投票箱(入场控制机);2.出入口各设一个;3.出口投票箱(出口管制机);该行业使用的接地回路一般为铜芯线。
上过初中的人应该知道,金属物体通过线圈时会产生电流。
这一原理在停车场系统中得到了很好的应用;这就是我们叫它线圈的原因。
线圈的制作方法比较简单,就是将一定长度的铜线缠绕几次。
这一解释对每个人来说都不陌生;第三,入口控制机的地面传感功能可以定位在两个方面:1.防止遗失卡。
大家应该知道,在标准的一进一出系统中,当临时车辆进场时,它是通过自动取牌的方式来进场的。
环型线圈车辆检测器在电子警察系统中的应用
环型线圈车辆检测器在电子警察系统中的应用作者:马英王昱江昆张志远来源:《现代电子技术》2008年第01期摘要:随着城市交通的不断发展,对智能交通系统的需求也日益增加。
电子警察系统的应用可以提高机动车驾驶员的自觉性,增强安全意识,保证道路畅通。
基于对电子警察系统的研究,报告了电子警察系统的现状,介绍了电子警察系统的构成和功能,详细介绍了环型线圈检测器的工作原理及其在电子警察系统中的应用,说明环型线圈检测器的工作过程以及在工作过程中应注意的问题,对电子警察系统的应用有一定的指导意义。
关键词:智能交通系统; 电子警察; 车辆检测器; 环型线圈中图分类号:TP29 文献标识码:B文章编号:Application of Circle Loop Vehicle Detector in the System of Electronic Police(1.School of Information Engineering,Wuhan University of Technology,2.Wuhan Skyhign Electronic System Engineering Corporation,Wuhan,430072,China)Abstract:With the development of urban transportation,the demand of Intelligent Transportation System (ITS) becomes high increasingly.With the use of electronic police,the driver′s self-conscious and safe conscious are improved,and the rode unclogged are guarantee.The compositions and the functions of the electronic police are introduced in the paper.The work principle circle loop detect which is used in the system of electronic police is vital introduced.The work process of the circle loop detect and what problems we should pay attention in the work process are also explained.There is a guiding significance to the electronic police.Keywords:intelligent transportation system;electronic police;vehicle detector;circle loop1 引言随着城市交通的迅速发展,道路机动车流量急剧增加,使得交通管理面临着新的挑战。
机动车超速自动监测系统中环形线圈车辆检测器测量误差分析
环形 线 圈车 辆检 测器 的传感 器端 通过馈 线 与感应 线
当有金属物体通过感应线 圈上方 时, 线圈磁通量发生变
化, 导致感应线 圈的电感值 随之变化 , 进而改变 L C谐振 的频率 。检测器检测到这种变化后 , 以电平、 开关量等方 式将车辆通过的信号送至监测主机 。 在机动车超速 自动监测系统 中, 车辆通过监测区域
我 国道 路 路面工 艺 复杂 、 被 测车辆 种类 繁多 , 路基金 属 物 体 的多少 、 车辆 地 盘 的高低 、 周边 电磁 干扰 的大 小 , 都是 影 响检 测器测 量 准 确 度 的原 因。 总体来 看 , 可将 检 测 器测 速误 差 的来源 分为两 类 : 3 . 1 通过 测 速 点 的选 址 、 改 善施 工 工 艺 、 调 整检 测 器 参 数 可 以消 除的误 差
应线圈 2 开始振荡 , 线圈 1 、 线圈 3 、 线圈 4 都处于暂停工 作的状态 ; 第三、 第 四个工作周期分别启动通道 3 、 通道 4 , 其他线圈暂停工作。通过这样周而复始的顺序扫描通 道, 可 以保证在 同一 时 间 , 只有 一 个感 应 线 圈 在 振荡 , 这
样就避 免 了通 道 之 间 的 串扰 。 当多 个 检 测 器 同 时 使 用
高、 技术成熟 、 成本较低等优点 , 与感应线圈等设备配合 ,
能够指示车辆 的存在或通过 , 因而广泛应用 于停车场出 人 口、 收费 站道闸、 道路流量统计 、 闯红灯抓拍、 卡 口抓
,
拍、 超速测速抓拍等领域。在我国 , 以环形线圈车辆检测 器为核心测量部件的机动车超速 自动监测系统 , 占据了 我 国公路 管 理速 度监 测 仪 的半 壁 江 山 , 作 为 强制 检 定 的 工作计量器具 , 其速度测量 的准确性直接关 系到交通管
停车场系统中地感线圈原理及施工注意事项
前言:停车场系统地感线圈的埋设工作非常重要,可以说关乎了整个停车场系统的稳定性,本篇文章从地感线圈的原理说起,全面介绍地感线圈的施工正文:一、停车场车辆检测器和地感线圈的原理1、工作原理地感线圈车辆检测器,是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。
它通常在同一车道的道路路基下埋设环形线圈,通以一定工作电流,作为传感器。
当车辆通过该线圈或者停在该线圈上时,车辆本身上的铁质将会改变线圈内的磁通,引起线圈回路电感量的变化,检测器通过检测该电感量的变化来判断通行车辆状态。
电感变化量的检测方法一般有两种:一种是利用相位锁存器和相位比较器,对相位的变化进行检测;另一种是利用环形线圈构成的耦合电路对其振荡频率进行检测。
2、系统组成地感车辆检测器包括地感线圈和检测器,线圈作为数据采集,检测器用于实现数据判断,并输出相应逻辑信号。
检测器一般由机架、中央处理器、检测卡和接线端子组成。
中央处理器是对采集信号进行计算的模块,一般是一个带嵌入式操作系统的单板机,具备较强的数字计算、存储能力和通讯接口。
通过对端口的扫描,捕捉电平的变化时间,以此计算出相应的交通数据检测车辆通过或静止在感应线圈的检测域时,通过感应线圈的电感量会降低,检测卡的功能就是检测这一变化并精确地输出相应的电平。
在对高速通过车辆进行检测时,可能会存在车长、车速检测不准确的情况,需要正确调节检测器的灵敏度。
目前的车辆检测器一般都具有多级灵敏度可调的功能。
二、停车场系统中地感线圈的作用在停车场系统中,要确定地感线圈的作用首先我们得知道地感线圈安装的位置,地感线圈一般装在以下四个位置:1、入口票箱处(入口控制机);2、入出口道闸处各一个;3、出口票箱处(出口控制机);行业内使用的地感线圈,一般都是铜芯线,上过初中的人都应该知道,当有金属物体穿过线圈时,会产生电流,停车场系统中就是利用了这个原理;这也就是为什么我们称之为线圈,线圈的制作方法比较简单,就是将一定长度的铜线环绕几圈,这么一解释大家都不陌生了吧;三、其入口控制机处的地感作用可定位两个方面:1、防丢卡大家应该都知道,在标准一进一出系统中,临时车辆进场时是通过自动取卡进场的,他只需要按按钮就行了,这时候的地感的作用就是当感应有车辆在该处时才能取卡,而不是人站上去按按钮就能取卡2、压地感读卡在远距离读卡系统中(蓝牙系统、车牌识别系统),该处地感用于辨别车辆方向;四、入出口道闸其作用也有两个方面1、防砸车,有车在地感处时道闸杆是不会落杆的;2、车过落杆出口控制机处的地感跟入口控制器处的地感相似,在远距离读卡系统中(蓝牙系统、车牌识别系统),该处地感用于辨别车辆方向五、地感线圈埋设注意事项停车场系统里“地感线圈”就是一个振荡电路。
环形线圈车辆检测器方案
环形线圈车辆检测器方案简介环形线圈车辆检测器是一种常用的车辆检测设备,它通过在道路上铺设环形线圈感应器,监测通过的车辆数量和车辆通过的时间,以便交通管理部门及时监测道路交通情况。
本文将介绍环形线圈车辆检测器的原理、优点、缺点和应用场景。
原理环形线圈车辆检测器的原理是基于车辆金属部分对交变电磁场的干扰产生信号的特性。
当车辆驶过感应线圈时,车辆金属部分对感应线圈电磁场的干扰会产生信号,通过信号处理电路将其转化为数字信号,从而计算出车辆通过感应线圈的时间和数量。
一般情况下,环形线圈车辆检测器会安装在车辆经过的道路位置,需要考虑车辆速度、车身长度、触发模式等因素。
优点1.精度高:环形线圈车辆检测器的精度非常高,可以精确计算车辆通过的时间和数量,从而准确把握道路交通情况。
2.维护成本低:环形线圈车辆检测器的维护成本非常低,因为其运行原理非常简单,故障率极低,基本不需要维护和保养。
3.适用性广:环形线圈车辆检测器适用于各种道路、车辆和交通场景,可以有效监测车辆的速度、流量、密度等指标。
4.清晰直观:环形线圈车辆检测器提供的数据甚至可以实时地在交通信号控制系统中显示,帮助交通管理人员清晰直观地掌握交通状况。
缺点1.安装需要专业技术:环形线圈车辆检测器需要安装在车辆经过的道路位置,需要考虑车辆速度、车身长度、触发模式等因素,因此需要专业技术支持。
2.影响交通:为了安装环形线圈车辆检测器,可能需要对道路进行一定的封闭或限制车辆通行,从而可能影响交通。
3.依赖电力和线路:环形线圈车辆检测器依赖于电力供应和线路连接,如果线路短路等问题,则可能导致检测器无法正常工作。
应用场景1.交通信号控制:环形线圈车辆检测器可以用于智能交通信号控制系统,及时监测车辆通过数量和时间,调整红绿灯状态,优化道路交通流量。
2.高速公路服务区:环形线圈车辆检测器可以用于高速公路服务区,及时监测停车场内车辆数量、停留时间和流动情况,为交通管理人员提供重要数据支持。
停车场车辆检测器和地感线圈的原理
停车场车辆检测器和地感线圈的原理1、工作原理地感线圈车辆检测器,是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。
它通常在同一车道的道路路基下埋设环形线圈,通以一定工作电流,作为传感器。
当车辆通过该线圈或者停在该线圈上时,车辆本身上的铁质将会改变线圈内的磁通,引起线圈回路电感量的变化,检测器通过检测该电感量的变化来判断通行车辆状态。
电感变化量的检测方法一般有两种:一种是利用相位锁存器和相位比较器,对相位的变化进行检测;另一种是利用环形线圈构成的耦合电路对其振荡频率进行检测。
2、系统组成地感车辆检测器包括地感线圈和检测器,线圈作为数据采集,检测器用于实现数据判断,并输出相应逻辑信号。
检测器一般由机架、中央处理器、检测卡和接线端子组成。
中央处理器是对采集信号进行计算的模块,一般是一个带嵌入式操作系统的单板机,具备较强的数字计算、存储能力和通讯接口。
通过对端口的扫描,捕捉电平的变化时间,以此计算出相应的交通数据检测车辆通过或静止在感应线圈的检测域时,通过感应线圈的电感量会降低,检测卡的功能就是检测这一变化并精确地输出相应的电平。
在对高速通过车辆进行检测时,可能会存在车长、车速检测不准确的情况,需要正确调节检测器的灵敏度。
目前的车辆检测器一般都具有多级灵敏度可调的功能。
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任务1应用环形线圈车辆检测器环形线圈车辆检测器概述
前视图
后视图
电源
功能及技术指标
1. 检测单元 检测单元的具体性能指标如下: (1) 具有检测路上每一车道所通过的车辆数、瞬时速度、车头时距、道路
占有率、交通流方向等功能; (2)检测精度: 二轮以上机动车交通量检测精度≥98%, 测速范围:0~200km/h(±3%),检测精度:≥95%, 占有率检测精度≥95%, 线圈电感范围:18~2500μH,可自动调谐; (3)灵敏度选择状态每通道一个,该开关允许对每车道进行灵敏度的调整,
计算机; (d) 监视环形线圈的工作和故障并报告给监控分中心计算机,检测器故障将依靠一
个连续的输出信号指示; (e) 系统留有供便携终端读取数据的通信接口、向监控分中心计算机上传数据的通
信接口、手动设置参数的控制面板。 2. 技术要求 (a) 微处理器可处理至少12组环形线圈传感器的检测数据; (b) 微处理器在采集的数据用先入先出方式存储时, 保证保留最近48小时数据; (c) 预处理后的数据通过综合通信网传输, 传输速率为9600bps; (d) 设备应配有过电压和浪涌电压保护装置,在雷击时设备应不受影响,做到在
微处理器系统
1. 功能要求 (a) 收集环形线圈输入的数据;可预处理并存贮每个检测点上的各车道交通监视参
数; (b)对于检测到的交通参数,能按10秒、30秒、1分钟、5分钟、15分钟、30分钟、
1小时等周期(此周期可重新设定)进行累计; (c) 每隔一定周期(此周期可重新设定)将这些参数以数据块的方式传到监控分中心
硬路肩 土路肩
说明: 1、图中尺寸单位为米。 2、本图为直接切割路面,将线缆敷设到设备箱。 3、图中中央隔离带线缆用钢管保护。
70 80 85 70 80 85
环形线圈车辆检测器的改进设计
问题 已经成 为制 约城市 发 展 的瓶颈 。智 能交 通 系统
(T ) 在不重修道路 的情况下缓解这 一问题 的有效 I 是 S 手段 。车辆检测器 是 I 的重要组成 部分 , S T 目前 国际
上常用 的有环 形线 圈检 测 器 、 声 波检 ’ 、 频检 超 狈 0 视 测器等 。超声 波检 测器 的使 用 寿命 长 , j 可移 动 , 架
关 键词 : 环形 线 圈车辆检 测 器 ; S ; D P 交通数 据存储
中图分 类号 :P 1 . 3 T 2 2 1
文献 标识 码 : A
文章 编号 :0 0— 6 2 2 0 ) 4— 0 9— 3 10 0 8 ( 0 7 0 0 5 0
Th m pr v d d sg fa l o e c e de e t r ei o e e i n o o p v hil t c o
ss m(T ) T elo eil d t t ie sdo igt i d a t e f i e om nep c yt IS . h p vhce e c r swdl ue wn sa vna so g p r r a c—r e e o eoi y ot g hh f i
to r o a e i n e rr t .
Ke r y wo ds:o p v hil e e tr DS lo e c e d tco ; P;tafc d t tr g r i a a so a e f
0 引 言
随着 城市汽车拥有量 的快速增长 , 市交 通拥堵 城
时存储起来 , 以便 日 后交通分析之用。
1 环 形 线 圈检 测 原 理
环 形 线 圈 车 辆 检 测 器 传 感 器 是 一 个 埋 在路 面
地感线圈原理
地感线圈原理
一、停车场车辆检测器和地感线圈的原理
1、工作原理
地感线圈车辆检测器,是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。
它通常在同一车道的道路路基下埋设环形线圈,通以一定工作电流,作为传感器。
当车辆通过该线圈或者停在该线圈上时,车辆本身上的铁质将会改变线圈内的磁通,引起线圈回路电感量的变化,检测器通过检测该电感量的变化来判断通行车辆状态。
电感变化量的检测方法一般有两种:一种是利用相位锁存器和相位比较器,对相位的变化进行检测;另一种是利用环形线圈构成的耦合电路对其振荡频率进行检测。
2、系统组成
地感车辆检测器包括地感线圈和检测器,线圈作为数据采集,检测器用于实现数据判断,并输出相应逻辑信号。
检测器一般由机架、中央处理器、检测卡和接线端子组成。
二、停车场系统中地感线圈的作用
在停车场系统中,要确定地感线圈的作用首先我们得知道地感线圈安装的位置,地感线圈一般装在以下四个位置:
1、入口票箱处(入口控制机);
2、入出口道闸处各一个;
3、出口票箱处(出口控制机);
行业内使用的地感线圈,一般都是铜芯线,上过初中的人都应该知道,当有金属物体穿过线圈时,会产生电流,停车场系统中就是利用了这个原理。
三、其入口控制机处的地感作用可定位两个方面:
1、防丢卡
大家应该都知道,在标准一进一出系统中,临时车辆进场时是通过自动取卡进场的,他只需要按按钮就行了,这时候的地感的作用就是当感应有车辆在该处时才能取卡,而不是人站上去按按钮就能取卡。
2、压地感读卡
在远距离读卡系统中(蓝牙系统、车牌识别系统),该处地感用于辨
别车辆方向。
环形线圈车辆检测器方案
环形线圈车辆检测器方案一、背景环形线圈车辆检测器是指通过使用放置在道路上的线圈来进行车辆检测的一种解决方案。
该方案是一种基于电磁感应原理实现的技术,通过检测车辆通行时产生的磁场来判断车辆的存在性及其他相关信息,如车速、车道等。
二、环形线圈车辆检测器原理1. 基本构成环形线圈车辆检测器主要由线圈、信号放大器、数据采集器和计算机软件等几个部分组成。
其中,线圈是最核心的部分,通常使用一种能够产生较强磁场的铜线或铜带,将其绕成环形,并固定在路面上,形成一个类似于“环形”或“8”字形的线圈结构,如图所示:_______| |/ \\O O/ \\| |\\ /O___________O当有车辆通过时,会产生交变磁场,进而在线圈中感应出一定大小的电压信号。
信号放大器负责对这个电压信号进行放大和处理,数据采集器则用于记录和存储这些被处理后的信息,计算机软件则用于实时监测和分析数据。
2. 原理解析在正常情况下,线圈中不存在磁场,电路中也不会有电感应生成的电流。
但当车辆通行时,由于车身中存在某些部件具有磁性,例如车轮、钢板等,这些部件在通行时会与线圈中的磁场相互作用,产生感应电流。
感应电流的大小是由车辆自身的磁性和速度等因素决定的。
一般而言,当车速越快时,感应电流产生的强度也会越大;而当车辆具有更多的磁性部件时,也会产生更大的磁场信号。
通过利用线圈检测车辆通行时产生的磁场信号,可以较为精确地计算出车辆经过线圈的时间和速度等信息,同时也可以用于车道的识别和计数等功能。
三、应用场景与优势环形线圈车辆检测器主要适用于需要实时监测车辆流量和车速信息的场合。
比较典型的使用场景包括:•交通信号灯控制系统•高速公路收费系统•停车场出入口控制系统•智能交通系统(ITS)相较于其他车辆检测技术,如雷达、摄像头等,环形线圈车辆检测器具有如下优势:•易安装:线圈可以直接嵌入路面或者置于路面下方;•维护成本低:不需要进行定时维护,只需要对线圈进行定期检测;•数据准确性高:适用于各种路况和车型,可以较为精确地计算车速、车辆轨迹等信息;•能够与其他系统集成:可与车辆识别系统、收费系统等其他智能交通设备结合使用。
车辆检测技术中环形线圈的应用研究
车辆检测技术中环形线圈的应用研究摘要:本文研究了线圈车辆检测系统的工作原理,对系统中线圈的工作特性作了详细的分析,计算了线圈产生的磁场的分布规律,并根据该规律,提出了改进线圈检测灵敏度的几种线圈设计方法。
关键词:线圈车辆检测系统电感线圈磁通量1导言进入新世纪以来,随着经济的快速发展,智能交通系统(ITS-Intelligent Transportation System)在我国得到了飞速的发展。
在智能交通系统中,道路交通流量信息实时、有效的检测是交通信息系统的关键环节,已有很多的专家学者运用各种先进的技术对车辆检测的方法进行了开发研制。
本文将以正在使用的新型车辆检测器作为基础,对线圈车辆检测系统中电感线圈的工作特性作深入的研究。
线圈车辆检测系统的原理简介线圈车辆检测系统主要由电感线圈及与之相配套的车辆检测仪组成。
其中,电感线圈一般是由几匝金属导线绕制成空心线圈,埋设于车道的路面下,通过馈线与车辆检测器相联。
车辆检测器用高频信号驱动地感线圈,在线圈的周围就产生了交变的电磁场,这时,若有车辆通过线圈,在改变线圈周围空间的磁导率的同时切割磁感线,引起线圈电感量的变化,并进而引起线圈阻抗的变化,这将导致车辆检测器内部振荡信号频率的变化,检测电路可以检测到这一频率的变化,据此就可以达到检测车辆的目的了。
3 电感线圈的工作特性研究电感线圈在检测系统中起到了传感器的作用,线圈的形状和埋设布局等对检测系统的灵敏度将有很大的影响。
为了说明这一影响,首先应该了解线圈工作时的磁场分布规律。
我们将以毕奥-萨伐尔定律为工具着手研究。
毕奥-萨伐尔定律是有关电流产生磁场的基本定律,即(1)其中µ。
为真空磁导率(可近似认为是空气中的磁导率)dB的方向可用右手螺旋定则来判断,dB垂直于dL和r所组成的平面。
根据(1)式可求出载流长直导线放在真空中时,导线旁边任意一点P的磁感应强度B,设有一长直导线AB,其中的电流为I,如图所示,在直导线上任取一电流元IdL,根据毕奥-萨伐尔定理,该电流元在给定点P所产生的磁感应强度的大小为dB,dB的方向垂直于电流元IdL和矢径r 所组成的平面。
环形线圈车辆检测器基本原理
环形线圈车辆检测器基本原理车辆检测系统是道路监控系统非常重要的一部分。
利用感应线圈来检测车辆速度是目前世界上技术较为成熟的车辆检测方法,它可以获得当前监控路面交通流量、占有率、速度等数据,以此判断道路阻塞情况,并利用外场信息发布系统发出警告等。
本文将就目前环形线圈车辆检测器的基本原理和组成进行介绍和分析。
一、环形线圈车辆检测器基本原理其基本原理如图所示:在同一车道的道路路基段埋设一组(2个)感应线圈,每组感应线圈与多通道车辆检测器相连。
当车辆分别经过两个线圈时,由于线圈电感量的变化,车辆的通过状态将被检测到,同时状态信号传输给车辆检测器,由其进行采集和计算。
此方法检测精确,设备稳定,且在恶劣天气条件下仍具备出色的性能。
此外,廉价的成本也是其在世界范围内得以广泛应用的原因之一。
二、检测器的组成检测器(欧标卡式插槽)基本由机架、底板、中央处理器、检测卡以及接线端子组成。
检测卡(品牌可选)沿导轨插入机架内,并与底板和中央处理器实现电气连通。
1、中央处理器中央处理器是对采集信号进行计算的模块,一般是一个带嵌入式操作系统的单板机,具备较强的数字计算、存储能力和通讯接口。
通过对端口的扫描,捕捉电平的变化时间,以此计算出相应的交通数据(具体算法稍后介绍)。
一般检测器的通讯接口包括RS232/485,比较先进的还具有以太网接口和GPRS模块。
目前,在国内大多数应用中,由于监控路面和监控中心距离的关系,系统集成商普遍采用调制解调器点对点联接的方式上传数据,或者通过PLC中转数据。
任何意外情况的发生导致处理器死机、故障等非工作状态,都应该能在短时间内重新启动,且不应超过三十秒。
2、检测卡检测车辆通过或静止在感应线圈的检测域时,通过感应线圈的电感量会降低,检测卡的功能就是检测这一变化并精确地输出相应的电平。
线圈式车辆检测器采用的检测卡品牌较多,一般都为欧标卡式接口。
比较广泛使用的有英国PEEK公司的MTS4E,南非NORTECH的TD634ES,英国的MoniSense 等。
环形线圈车辆检测原理
环形线圈车辆检测原理
环形线圈车辆检测原理是一种常用的交通监控技术,其基本原理是通过电磁感应的方式来检测车辆的存在和运动状态。
具体来说,环形线圈是由多个线圈串联而成的,一般被埋在道路表面之下,形成一个环状结构。
当车辆经过环形线圈时,会在线圈内产生感应电流,从而改变线圈的电阻、电容和感抗等参数,这些参数的改变可以被检测器感知到,从而判断车辆是否存在于线圈内。
环形线圈车辆检测原理的优点是具有高精度、高稳定性、低成本等特点,可以广泛应用于城市道路、高速公路、机场、港口等交通设施的监控和管理。
同时,随着无人驾驶技术的快速发展,环形线圈车辆检测技术也将逐渐向智能化、自主化等方向发展,为交通安全和便捷出行提供更加可靠和高效的保障。
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1.任务要求1.1任务要求]1[本课程设计的主要任务是设计基于环形感应线圈的车辆检测器,运用电路设计与制版工具PROTEUS软件对环形感应线圈车辆检测器进行硬件电路设计。
检测器的主要工作原理是当有车辆经过时,环形线圈将感应到电感的变化,经振荡电路将电感变化转换为频率变化信号,然后经放大、滤波、整形电路将信号转换成矩形波信号,最后通过51单片机得到随环形电感变化的频率值。
通过本次课程设计,达到熟悉环形线圈车辆检测器的工作原理,了解环形线感应线圈原理及输出信号特点,设计出可将环形线感应线圈的电感变化信号转换为频率变化信号的振荡电路及放大、滤波、整形和检测电路的目的。
设计内容中涉及到的具体工作包括对环形感应线圈、车辆检测器的工作原理进行介绍、包括参数计算和元器件引脚图在内的各单元电路的设计、总电路图的绘制及各单元电路的可行性仿真等。
1.2原理介绍环形线圈车辆检测器的工作原理是:埋设在道路下面的环形线圈电感元件与检测器内的电容及附加电路组成电容三点式振荡电路。
车辆通过时对检测器最直接的作用的是引起整个回路的总电感变化,其中包括两个部分,一部分是环形线圈的自感,另一部分是环形线圈与车辆金属底盘之间的互感。
具体地说是当车辆经过埋有环形线圈的道路上方时,根据电磁感应原理和楞次定理,车体的金属底盘产生自成闭合回路的感应涡流,这个涡流又产生了与原闭合回路中磁场相反的新磁场,导致线圈的总电感量减小,但是,车辆底盘作为金属导体通过拥有环形线圈的道路上方时能够增加线圈周围空间的导磁率,是环形线圈的电感量又有增加的趋势。
所以,在车辆通过环形线圈时,对环形线圈电感量同时具有增大和减小的作用。
一辆车,无论它的形状有多么复杂,当它通过环形线圈时,在底盘中引起涡流是必然的,涡流对环兴地埋线圈的影响也是必然的。
所以车辆可以被看成一个具有电感和电阻的短环路,这个短环路通过互感与环形线圈相耦合。
和分别是环形线圈的电阻和电感,等效电路图如图1所示。
假设环形线圈的电压为,则,和分别为车辆回路电流。
图1 环形线圈与车辆的等效电路2.总体方案选择与设计2.1背景2.1.1车辆检测系统概述]2[随着现如今经济的飞速发展,智能交通已经在我国各大小城市悄然兴起,车辆检测器作为交通信息采集的一个重要组成部分,越来越受到业内人士的关注。
车辆检测器以机动车辆为检测目标,检测车辆的通过或存在状况等数据,为智能交通控制系统提供足够的信息以便进行最优的控制。
现行的车辆检测器种类较多,主要有线圈式车辆检测器、微波车辆检测器、视频检测器等。
2.1.2传统车辆检测系统的不足]3[相对于现在普遍使用的线圈式车辆检测系统,传统的微波车辆检测器和视频检测器存在较多不足之处。
此外的磁频检测器和机械压电检测器都存在较多不合理的地方。
波频车辆检测器多为吊挂式检测体系,利用微波、超声波和红外线等对车辆发射电磁波经反射前后进行数据检测的车检器,其检测基理是按照特定地区的全部车型假定一个牢固的车长,经由检测到投影地区内的车辆的进入与分开过程的时候间来计算车速。
其缺点是在车流拥堵以及车型较多、车辆漫衍不匀称的路段,测量精度会受到较大的影响。
此外,微波检测器要求较大的空间和安装高度,因此不适合在桥梁、立交、高架路段进行检测,价格也相对昂贵。
视频车辆检测器是由视频摄像机作传感器,在视频范畴内配置检测区,车辆进入检测区时使配景灰度值产生较大变化,从而得知车辆的存在,并以此检测车辆的流量和速率。
其不足之处在于安置调试艰苦,造价比较高,轻易受恶劣气候、灯光、暗影等情况的影响,汽车的动态暗影也会带来滋扰,特别是晚上误报率高。
2.1.3我国车辆检测系统的发展现状]4[我国机动车计量检测事业的发展大致可分为三个阶段。
第一阶段是自上世纪六十年代引入汽车检测这一概念开始直到九十年代初我国第一套国家机动车计量检测标准装置的建立,这一跨度达30年得时期是我国汽车检测事业的萌芽、起步阶段。
第二阶段是从九十年代初到2004年《道路交通安全法》的实施,这一阶段我国车辆检测事业得到了长足的发展,全国各地先后建立了各类车辆检测机制。
第三阶段由04年至今,从前一阶段数量上的急剧增长逐渐实现着质量上的质的提高。
但在这些参差不齐的车辆检测器中,存在的问题依旧很多,像车检器的精度、成本等都成为车检系统发展的碍脚石。
出于目前国内的创新体系的羸弱,车辆检测器的进一步发展提升仍有较大的空间,而若想进一步发掘这些技术,就得做出进一步的创新与提高。
2.1.4研究的意义]5[随着检测事业的发展,线圈车辆检测系统凭借其高准确率、低成本和高可靠性而被大量使用。
现阶段国内生产车辆检测器的厂家并不多,产品性能也较低,而国外进口的产品价格高昂,外围接口也较少,没有车型分类功能,基于这一现状,我们试着着手基于环形线圈的车辆检测器研究。
2.2总体方案的设计由设计任务和要求可知,要完成预定功能,需要地埋感应线圈、电容三点式LC振荡电路、运算放大器、滤波电路、整形电路及单片机系统。
如图2所示框图结构。
图2 环形线圈车辆检测器的系统结构环形地埋感应线圈是基于电磁感应原理的车辆检测器的传感头部分,是一个埋在路面下,通有一定工作电流的环形线圈,一般为2米 1.5米。
]5[当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上,车辆自身铁质切割磁通线,引起线圈回路电感量的变化,检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在。
检测电感量的变化一般来说有两种方式,一是利用相位锁存器和相位比较器,对相位的变化进行检测,另一种方式则是利用由环形地埋线圈构成回路的耦合电路对其振荡频率进行检测。
此处将采用第二种检测方式。
]6[电容反馈式振荡电路包含了放大电路、选频网络、反馈网络和非线性原件晶体管四个部分,而且放大电路能正常工作。
只要电路参数选择得当,电路就可满足幅值条件产生正弦波振荡。
电容反馈式振荡电路的输出电压波形好,但若用改变电容的方法来调节振荡频率,则会影响电路的起振条件,若用改变电容的方法来调节振荡频率,则较困难,所以常常用在固定振荡频率的场合。
数据放大器是数据采集、精密测量以及工业自动控制系统中的重要组成部分,其主要要求是高增益、高输入阻抗和高共模抑制比。
可供选用的数据放大器产品很多,但三运放数据放大器的各方面特性都相对比较好。
但是,由查分比例运算电路的特点出发,电路中的相关电阻必须采用高精密度电阻,并要精确匹配,否则将影响输入输出关系,也会降低电路的共模抑制比。
根据振荡电路特性及要求,20kHz-200kHz区间的某个频率要求滤波电路采用带通滤波器电路。
带通滤波器电路可简单理解为低通滤波器与高通滤波器串联而成。
实用电路中常采用单个集成运放构成压控电源二阶带通滤波电路。
整形电路可采用反相器整形,也可采用单限比较器如过零比较器整形。
此处采用过零比较器对输入正弦波整形,可得到上升沿和下降沿都比较理想的矩形波信号。
过零比较器,顾名思义,其阈值电压U=0V。
其集成运放工作在开环状态,其输出电压为+12V或者-12V。
T图3 AT89C51单片机封装方案最后对矩形波频率计数模块采用了51单片机。
51系列单片机具有性价比高、集成度高、体积小、高可靠性、控制功能强、易于扩展应用等优点。
凭借其性能优点,已在工业自动化方面、仪器仪表方面、家用电器方面、信息与通信产品方面、军事方面等到广泛应用。
因此在车辆检测器中运用51单片机对电路输出矩形波的频率进行计数是一个很合适的选择。
图3为51系列单片机中AT89C51的引脚封装图。
]7[3单元电路的设计3.1环形感应线圈的工作原理及输出信号特点环形感应线圈检测器的工作原理是由检测单元同环形线圈与馈线线路组成一个耦合电路,当电流通过环形线圈时,在其周围形成一个电磁场。
在正常情况下,在机动车辆没处在环形地埋线圈所在位置的时候,耦合电路振荡频率保持恒定,单片机在单位时间段测得的脉冲个数基本保持不变,当机动车辆经过环形地埋线圈所在位置时,在金属车体中感应出涡流电流,涡流电流又产生与环路相交互但方向相反的电磁场,即互感。
由此导致涡合电路振荡频率的变化,使得单片机在单位时间段测得的脉冲个数也相应变化,只要检测到此变化的信号,就可检测出是否有车辆通过。
具体来说,车辆通过时将使环路电感值减少,从而使得输出信号频率增加,一般频率增加值在160Hz-250Hz的范围内。
由于机动车自身铁质是不均匀的,所以当他经过环形地埋线圈时单片机在单位时间段测得的脉冲个数又是变化的,故在软件设计与数据处理方面可采用阈值比较法。
]8[由电容三点式振荡电路的特点可知,输出信号为正弦波,但由于地表环境、温度、湿度等的影响及引线的干扰,输出信号中存在低频干扰信号及有效正弦波上的毛刺等高频噪声,且输出信号幅值较小,因此在后续电路中需对其进行放大及滤波,同时由于单片机只能对矩形波进行计数,故还得对正弦波进行整形。
3.2振荡电路的设计]9[如电路总体方案中所述,采用了电容反馈式振荡电路,亦即电容三点式振荡电路。
设计电路如图4所示。
振荡频率=0f 212121C C C C L +π图4 耦合振荡电路图中为稳定振荡频率采取了一些措施。
为提高电容反馈式振荡电路的振荡频率,需减少1C 、2C 的电容量和L 的电感量。
实际上,当1C 、2C 减少到一定程度时,晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将影响振荡频率。
由于极间电容受温度的影响,杂散电容又难于确定,为了稳定振荡频率,在设计电路时,必须能够使极间电容和杂散电容对选频特性的影响忽略不计。
具体的方法是在电感的支路串联一个小容量电容C ,而且C 〈〈C 1,C 〈〈C 2,这样CC C C 111121≈++总电容约为C ,因而电路的振荡频率LC f π210=几乎与1C 、2C 无关,当然,也就几乎与极间电容和杂散电容无关了。
参数计算:根据公式取中心频率0f =50kHz ,由实际应用情况,L 约为20mH-2000mH 左右,故有mH L 50=,nF C 2.02≈其它电路元器件参数围绕中心频率进行合理调节得出。
所采用的晶体管如图5所示。
电路的振荡频率在50kHz 左右,两个反接的4.3V 稳压管使正弦振荡信号被抑制在-5V 至+5V 的范围内,耦合变压器原副边匝数比为1:1,3D ,4D 是一个瞬间抑制二极管用于抑制由静电等原因产生的瞬间高压。
图5 晶体管2N3702符号与PCB 引脚2N3702参数表如下图所示。
图6 晶体管2N3702参数表一路环形地埋线圈对应一个检测通道,共有四路检测通道,在设计电路中只画出了其中一路,是用电感1L 代替的。
环形地埋线圈如图7所示。
图7 环形地埋线圈的表示3.3放大电路的设计]10[放大电路我采用了三运放数据放大器,如图8所示。
电路中的三个运放都接成比例运算电路的形式,电路包含两个放大级,1A 、2A组成第一级,二者均为同相输入方式,因而输入电阻很高。