基于云計(jì)算的潮汐車(chē)道潮汐樁智能變位系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

馬金虎

摘要： 隨著城市化進(jìn)程的不斷深入，越來(lái)越多的人選擇在市區(qū)工作，市郊居住的生活模式，由此導(dǎo)致高峰時(shí)段主干道路雙向交通量分布嚴(yán)重不均衡，形成了單向不對(duì)稱(chēng)擁堵的“潮汐”交通.實(shí)施“潮汐”車(chē)道是解決高峰時(shí)段交通擁堵最有效可行的措施之一.然而現(xiàn)有的“潮汐車(chē)道”在實(shí)施過(guò)程中，需要大量的交警協(xié)管部門(mén)進(jìn)行交通協(xié)調(diào)，將道路兩邊的隔離樁等固定;或者是使用汽車(chē)將潮汐樁安裝。論文提出基于云計(jì)算的潮汐車(chē)道潮汐樁智能變位系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，即智能潮汐樁，將偵查檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、智能控制等融為一體，實(shí)現(xiàn)智能交通。

【關(guān)鍵詞】可變車(chē)道;智能潮汐樁; 驅(qū)動(dòng)模塊;;避障模塊;計(jì)數(shù)模塊

1.可變車(chē)道的應(yīng)用實(shí)例

世界各地的潮汐車(chē)道運(yùn)行管理模式不盡相同。從國(guó)外應(yīng)用看，潮汐車(chē)道大部分用在擁有奇數(shù)車(chē)道的橋梁和放射性的道路。從國(guó)內(nèi)應(yīng)用來(lái)看，2004年，第一條潮汐車(chē)道在沈陽(yáng)建成并成功使用后，在全市范圍內(nèi)逐步推廣了這一方案。奧運(yùn)會(huì)期間，北京曾實(shí)施過(guò)潮汐車(chē)道的管理模式，效果良好。此外，還有成都等城市相繼運(yùn)用了潮汐車(chē)道，并取得了良好的效果。

2.智能潮汐樁的設(shè)計(jì)

2.1智能潮汐樁的設(shè)計(jì)概述

智能潮汐樁可以在不改變路面寬度的條件下，有效使用路面上的資源，高效緩解“潮汐”單向擁堵的現(xiàn)象。

智能潮汐樁由樁機(jī)和樁體兩大部分構(gòu)成，其底部由直流電機(jī)、連接機(jī)構(gòu)及坦克輪組成：樁機(jī)的控制由超聲波探測(cè)器、避障傳感器、自動(dòng)矯正器及控制電路構(gòu)成。超聲波探測(cè)器可以記錄過(guò)往車(chē)輛數(shù)量，判斷是否達(dá)到智能潮汐樁需要移動(dòng)的閾值;自動(dòng)矯正儀可有效修正潮汐樁移動(dòng)出現(xiàn)的方向誤差，使其沿正確的軌跡移動(dòng);避障傳感器可控制樁機(jī)在移動(dòng)中發(fā)現(xiàn)障礙物立刻停止;潮汐樁到達(dá)設(shè)定停止的位置時(shí)，位置傳感器能修正運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的累積誤差;電池組則采用高性能可充放電式鋰電池，在樁體頂部安裝太陽(yáng)能電池板，用來(lái)提供樁機(jī)一天的電能消耗。

2.2智能潮汐樁的硬件電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)。目前，單片機(jī)在民用和工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，AT89C51單片機(jī)在我國(guó)非常流行，能夠反復(fù)編寫(xiě)程序，還能直接電擦寫(xiě)，更方便使用。

單片機(jī)系統(tǒng)的電路硬件設(shè)計(jì)有兩方面：一方面是擴(kuò)展系統(tǒng)，就是單片機(jī)里的功能單元不能滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展。二是系統(tǒng)配置，既要按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，也要設(shè)計(jì)符合要求的接口電路。

本設(shè)計(jì)使用AT89C51單片機(jī)作為控制電路的核心。它的工作是不斷獲取傳感器在智能潮汐樁移動(dòng)行程中采集到的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以控制智能潮汐樁的移動(dòng)。

2.2.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)常使用H型全橋驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)。H型全橋驅(qū)動(dòng)能夠便捷地調(diào)整電機(jī)在不同象限運(yùn)行的狀態(tài)。

2.2.2檢測(cè)障礙物電路設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)應(yīng)用反射式超聲波檢測(cè)障礙的電路。它由發(fā)射超聲電路，接收超聲電路和處理信號(hào)電路構(gòu)成。（1）發(fā)射超聲電路。時(shí)基電路555組成發(fā)射超聲電路，時(shí)基電路555能夠調(diào)節(jié)頻率。（2）接收超聲電路。接收超聲電路主要由集成比較器LM393和超聲波接收傳感器構(gòu)成，由集成比較器LM393處理接收到的超聲波信號(hào)，得到正常的控制信號(hào)，并把控制信號(hào)發(fā)送給處理信號(hào)電路。（3）處理信號(hào)電路。處理信號(hào)電路采用集成電路LM2907N，能將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)，處理后的信號(hào)通過(guò)引腳送給單片機(jī)，從而使單片機(jī)控制智能潮汐樁的移動(dòng)。

2.2.3計(jì)數(shù)模塊電路設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)模塊采用一對(duì)紅外發(fā)射接收管作為紅外傳感器的信號(hào)探測(cè)頭，用于信號(hào)的采集。紅外傳感器的探測(cè)距離能夠使用電位器調(diào)整，并且干擾小，方便裝配。

2.3系統(tǒng)特點(diǎn)

基于云計(jì)算的潮汐車(chē)道潮汐樁智能變位系統(tǒng)，將偵查檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、智能控制等融為一體，通過(guò)利用云計(jì)算來(lái)處理交通大數(shù)據(jù)，在不同季節(jié)、不同時(shí)間段根據(jù)不同的閾值對(duì)潮汐樁進(jìn)行智能控制，實(shí)現(xiàn)智能交通。該設(shè)計(jì)有更符合車(chē)輛移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)定，并且不同于某專(zhuān)利中遙控設(shè)施的平行移動(dòng)。減少了人力物力的投入，在不同情況下變道變得更加簡(jiǎn)便可行，針對(duì)不同的車(chē)流量實(shí)現(xiàn)變道，大大提高了交通道路的利用率。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)我國(guó) “潮汐”交通，提出了基于云計(jì)算的潮汐車(chē)道潮汐樁智能變位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用該設(shè)計(jì)能更方便快捷地控制潮汐道路的運(yùn)行，大大提高了道路的利用率，同時(shí)智能實(shí)時(shí)控制高效地解決城市擁堵問(wèn)題。在智能控制潮汐樁移動(dòng)方面，還可進(jìn)一步改進(jìn)。

【參考文獻(xiàn)】

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