[摘 ?要：基于智能的移動(dòng)花基，設(shè)計(jì)了一套智能交通緩堵系統(tǒng)。該交通緩堵系統(tǒng)的工作原理是利用安裝在花基上的傳感器和主控板對(duì)道路兩側(cè)的車流進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，當(dāng)?shù)缆飞系能囕v由于擁堵導(dǎo)致緩慢前行或者停留時(shí)，智能花基會(huì)根據(jù)采集分析得到的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，從而拓寬路面的車道，進(jìn)而使得擁堵得到一定的緩解。使用本智能移動(dòng)花基的交通緩堵系統(tǒng)，將具有節(jié)能環(huán)保、操作方便、成本低和靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)花基;智能系統(tǒng);交通緩堵]

1引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民的生活水平得到了很大的提高，我國(guó)的汽車銷量每年保持著穩(wěn)定增速，保有量不斷攀升。據(jù)國(guó)家公安部交管局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)汽車保有量達(dá)2.17億輛，與2016年相比，增長(zhǎng)了11.85%。在汽車逐漸成為人們出行的重要交通工具時(shí)，由于道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的局限，導(dǎo)致城市交通主干道經(jīng)常性擁堵，車輛移動(dòng)緩慢，給人們出行帶來(lái)了很大的不便。同時(shí)，也導(dǎo)致了能源浪費(fèi)、加重環(huán)境污染、浪費(fèi)運(yùn)輸資源，降低運(yùn)輸效率，消耗社會(huì)成本和影響人們身心健康等問(wèn)題。

我們將采用基于智能移動(dòng)花基的交通緩堵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)交通花基進(jìn)行改造升級(jí)，設(shè)計(jì)出一款自身?yè)碛袛?shù)據(jù)測(cè)量、采集、運(yùn)算和分析判斷的可移動(dòng)花基，花基通過(guò)自身攜帶的超聲波傳感器和主控板對(duì)馬路兩邊車道的車流進(jìn)行檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集和分析判斷，利用自身進(jìn)行移動(dòng)的功能，從而拓寬繁忙道路一側(cè)的車道，進(jìn)而起到緩解交通擁堵的作用，這種方法能最低限度地提高交通使用率和降低運(yùn)營(yíng)成本，利于廣泛應(yīng)用。

2實(shí)驗(yàn)原理與裝置

我們采用花基的可移動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)緩解道路擁堵的情況。該系統(tǒng)由花基內(nèi)部的控制系統(tǒng)、花基兩側(cè)用于對(duì)道路上對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)的超聲波傳感器和太陽(yáng)能供電裝置組成?；ɑ慕Y(jié)構(gòu)主視圖如圖1。超聲波傳感器發(fā)射探頭通過(guò)發(fā)射超聲波，遇到路面的車輛后進(jìn)行反射，由接收探頭接收到回波信號(hào)，該持續(xù)的信號(hào)不斷進(jìn)入控制系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算與判斷，最終可以確認(rèn)路面兩側(cè)的擁堵情況，進(jìn)而使花基進(jìn)行移動(dòng)，從而拓寬擁堵一側(cè)的車道，起到緩解擁堵的效果。由于只有車流量大、車輛緩慢行走和停留的情況才會(huì)使得超聲波傳感器接收到回波信號(hào)，因此控制系統(tǒng)只需要判斷采集到回波信號(hào)的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短或時(shí)間間隔長(zhǎng)短即可確定出路面是否擁堵。我們將花基一側(cè)的超聲波接收探頭接收到信號(hào)持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)設(shè)為t1，間隔時(shí)長(zhǎng)設(shè)為Δt1，另一側(cè)探頭接收到信號(hào)持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)設(shè)為t2，間隔時(shí)長(zhǎng)設(shè)為Δt2。我們只需要在系統(tǒng)的主控板中編制程序，設(shè)置一個(gè)閾值A(chǔ)，讓t1和t2跟閾值A(chǔ)進(jìn)行比較判斷，即：

t1[≥]A或t2[≥]A ? ?（1）

同時(shí)t1和t2之間滿足系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)間差T時(shí)，即：

[t1≥t2+T]或[t2≥t1+T] ? ?（2）

系統(tǒng)就可以判定某一側(cè)道路擁堵，接著產(chǎn)生控制指令使花基向暢通一側(cè)的道路移動(dòng)，從而拓寬擁堵道路的寬度。

另外，我們將花基一側(cè)的超聲波接收探頭接收到信號(hào)的間隔時(shí)長(zhǎng)設(shè)為Δt1，另一側(cè)探頭接收到信號(hào)的間隔時(shí)長(zhǎng)設(shè)為Δt2，我們也只需要在系統(tǒng)的主控板中編制程序，設(shè)置一個(gè)閾值B。讓?duì)1和Δt2跟閾值B進(jìn)行比較判斷，即：

Δt1[≥]B或Δt2[≥]B ? ?（3）

同時(shí)Δt1和Δt2之間滿足系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)間差Y時(shí)，即：

Δt1[≥]Δt2+Y或Δt2[≥]Δt1+Y ? ?（4）

系統(tǒng)也可以判定某一側(cè)道路擁堵，接著產(chǎn)生控制指令使花基向暢通一側(cè)的道路移動(dòng)，從而拓寬擁堵道路的寬度，實(shí)現(xiàn)道路自動(dòng)調(diào)節(jié)車道，緩解擁堵道路一側(cè)的壓力，提高道路通行能力。

花基移動(dòng)的距離分段進(jìn)行，只有在完成第一次移動(dòng)后才會(huì)進(jìn)行第二次判斷并執(zhí)行。當(dāng)?shù)缆飞系幕ɑ?dú)立體都具有該功能時(shí)，道路上的擁堵壓力將可以大大減小。

為了使智能可移動(dòng)花基更加節(jié)能環(huán)保，我們?cè)诨ɑ显O(shè)置了太陽(yáng)能供電裝置。該裝置由太陽(yáng)能電池板、光線傳感器和步進(jìn)電機(jī)組成。控制系統(tǒng)通過(guò)光線傳感器接收到的光線信號(hào)進(jìn)行計(jì)算判斷，從而控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整太陽(yáng)能電池板的朝向，保證最大限度提高太陽(yáng)能利用率。此外，為了方便操作，本系統(tǒng)還增加了紅外遙控功能，必要時(shí)可以對(duì)花基進(jìn)行人為遙控，靈活方便。

3實(shí)驗(yàn)調(diào)試與分析

本實(shí)驗(yàn)的控制系統(tǒng)核心是Xduino主控板，Xduino硬件是一個(gè)能夠用來(lái)感應(yīng)和控制現(xiàn)實(shí)物理世界的工具。它由一個(gè)基于單片機(jī)并且開(kāi)源的硬件平臺(tái)，和一套為Xduino板編寫(xiě)程序的MakeduLab開(kāi)發(fā)環(huán)境組成。

MakeduLab是一款實(shí)用型圖形化編程軟件，其官方版以Google的Blockly圖形化編程框架為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)，自帶Java8運(yùn)行環(huán)境，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)。

3.1檢測(cè)與判斷的初始化程序

通過(guò)Makedulab編程，Xduino主控板對(duì)超聲波傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與計(jì)算，從而實(shí)時(shí)判斷出道路的擁堵情況，進(jìn)而控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。初始化程序如圖2所示。

3.2紅外遙控控制

該系統(tǒng)不僅有超聲波自動(dòng)檢測(cè)功能，也有紅外遙控手動(dòng)控制功能。紅外遙控的手動(dòng)控制程序如圖3所示。

3.3光線傳感器控制程序

系統(tǒng)供電采用太陽(yáng)能電池板采集，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為系統(tǒng)供電。為了太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率達(dá)到最高，采用光線傳感器檢測(cè)太陽(yáng)的方位，根據(jù)太陽(yáng)方位實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的朝向?？刂瞥绦蛉鐖D4所示。

3.4智能避堵系統(tǒng)的綜合程序

根據(jù)各個(gè)模塊的調(diào)試，編寫(xiě)系統(tǒng)整體功能程序，如圖5所示。

4結(jié)論

根據(jù)智能的移動(dòng)花基設(shè)計(jì)了一套智能交通緩堵系統(tǒng)。該系統(tǒng)能對(duì)道路上的車流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和分析，當(dāng)?shù)缆飞系能囕v由于擁堵導(dǎo)致緩慢前行或者停留時(shí)，智能花基會(huì)根據(jù)采集分析得到的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，從而拓寬路面的車道，進(jìn)而使得擁堵得到一定的緩解。本智能移動(dòng)花基的交通緩堵系統(tǒng)，具有節(jié)能環(huán)保、操作方便、成本低和靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉夢(mèng)琴.城市交通擁堵解決路徑研究[J].南都學(xué)壇（人文社會(huì)科學(xué)學(xué)報(bào)），2018，4（38）：118-120.

[2]范偉康.世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與發(fā)達(dá)國(guó)家交通擁堵改善對(duì)中國(guó)的啟示[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2015（9）：121-124.

作者簡(jiǎn)介

陳子龍（2003.08—），男，廣東惠州人，高中學(xué)歷，學(xué)生，單位：廣東省惠州市第一中學(xué);主要研究方向：智能化信息技術(shù)。