环形线圈车辆检测器的原理
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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。交通信息的采集是通过车辆检测器实现
的,车辆检测器根据采用的不同技术主要分为线圈检测、视频检测、
微波检测、红外线检测、雷达检测、激光检测等。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。
先进的车辆检测器具有独立检测、数据处理、数据通讯的功能,
可以提供车流量、车速、车型分类、时间占有率、排队长度的综合交
通信息,并且可应用在更广的范围。
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1)交通信息采集、处理功能:交通信息采集是检测器的基本功能,检测器通过检测线圈感应量的变化判断车辆的有无,然后CPU对数
据进行计算后得出车流量、平均速度、时间占有率、平均车长、平均
车间距等交通数据。检测器的灵敏度可人工设置,有1~8级来定义,
也有16级可调。
2)数据存储功能:检测器可存储计算后得到的数据。如果通信中断,
一旦恢复,可由通信端口上传历史数据到便携电脑或控制中心,保持
数据完整。
3) 故障检测功能:检测器具备对线圈断路和短路故障的检测。在
发现故障时,检测器能上传故障信息。所存储的信息能在检测器或与
检测器相连的外部设备(该设备可检索并显示储存信息)上显示、查阅。以代码或文本形式记录下故障类型与细节;故障发生的时间与日期、
故障清除的时间与日期可以通过维护工具和中心系统查询。
4) 通信功能:检测器
标准
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配备2个RS-232(485)通信接口(其中一个可设为RS-485通信接口),通信速率4800bps~19200bps通过串口,可对车辆检测器工作参数进行设置,可以实现GPRS,CDMA的通讯方式。
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线圈车辆检测器与埋在道路中间的线圈连接,车辆经过线圈后使
线圈电感量发生变化,检测器内部电路振荡频率随着线圈电感量的变
化而变化,CPU通过计数脉冲数量判断电路振荡频率的变化从而判
断车辆的有无,然后计算相关的交通参数。
检测器采用模块化
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
,硬件系统主要由机架主板、电源模块、
检测模块、处理模块组成,检测模块将地感线圈电感量的变化转化为
开关量后,经机架主板传送给处理模块进行数据计算、处理,电源模
块负责整机各模块供电和电源管理,检测器的硬件功能。
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检测精度是检测器的关键性能指标,这里主要通过理论计算结合
经验值的
方法
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,计算和估计检测精度。通过估算,可以看出影响检测
精度的因素及影响程度,对检测精度的性能参数设计有指导意义。
1)检测速度计算:检测速度范围即检测板所能正常检测的车辆速度
范围。单片机时钟为12Mhz,则一个指令周期为:
设每个检测周期计数250个脉冲,频率约为l00kHz 数时间约为:
2.5ms即为计数的时间刻度,根据经验,在适当的灵敏度下车辆经
过线圈1/2~1/3处检测器可判断为有车,线圈大小为2m×2m,一般车长约为4m,可算出车辆经过线圈检测器可判断为有车的长度范围
为4m。
为保证能够正确检测到车辆通过,程序连续检测到三个时间刻度
有车时,判断为车辆经过,程序判断时间总共约4.5ms,则车辆在线圈通过有效感觉范围的时间不能少于12ms,由此可以算出可检测车
辆最高速度为:
上式表明,在291.7m/s的速度范围内,检测器都可以对车辆的存
在做出相应的响应。
2) 检测速度误差:每路线圈检测计数时间约为一个时间刻度,达
到计数值后单片机定时器记录时间值,然后进行判断等操作,这段处
理程序大约300500行,按一行C语言折合3行汇编指令算,最多1500条指令,指令周期为lus,时间需要1500x1us=1.5ms,可得出每路检测时间约为4ms,即最大时间误差为4ms(1.5+2.5)。速度线圈对着的中心间距为4m,按检测速度160km/h计算,则通过两线圈最短时
间为:
3) 流量精度:流量即为统计周期内通过线圈车辆的数量。前面描
述可测速度范围为291.7m/s,所以速度对流量检测精度的影响可忽
略。车辆的底盘高度直接影响车辆经过线圈所引起的电感量的变化,
底盘高的引起的变化小,底盘低的引起的变化大,当底盘高出一定范
围可能不能被检测到。目前轿车地盘高度在0.15~0.2m,中小客车的底盘高度一般在0.4m左右,对于不同车型车辆通过的检测精度也不
相同。另外,馈线长度的增加会造成馈线部分电感比例加大,相对于
线圈电感量的变化比值就比较小,对检测精度有一定影响。
所以流量精度受车型、馈线长度等现场因素影响,可根据实际情
况调整振荡频率和检测灵敏度以保证最高的流量计算精度。
4) 时间占有率精度:适当的灵敏度下车辆经过线圈1/2~1/3处检测器可判断为有车,在160km/h情况下,由计算得出4m长度车辆通过单个线圈最短检测响应时间为90ms。
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地感线圈通过以上的计算和描述,能够满足正常的行驶车辆检测
的要求,并且其成本低廉、检测精度高等因素,因此在城市交通管理
中得到了广泛的运用。