基于大数据的城市智能交通信号灯系统研究

基于大数据的城市智能交通信号灯系统研究

孔祥刚

山东华夏高科信息股份有限公司  山东临沂  276000

摘要：根据公安部交通管理局公布的最新数据，截至2020年9月，全国机动车数量达到3.65亿辆，给道路交通管理带来了巨大压力。除了道路状况本身的变化之外，道路交通管理部门更需要人员和车辆之间的协调，因为传统的道路交通管理模式不够充分，而且基于广泛公认的人与车和道路之间协调的大量数据的智能城市信号灯。基于此，对基于大数据的城市智能交通信号灯系统进行研究，以供参考。

关键词：大数据；交通系统；智能交通信号灯

引言

世界经济的稳步发展、城市规模的扩大、城市居民生活质量的提高以及与之相关的文化活动的增加，都大大促进了城市交通的发展。但是，城市交通的迅速发展也产生了许多不利影响，如交通堵塞、空气污染、交通事故等需要认真研究这些问题并制定方案战略。

1城市道路交通信号灯的发展概述

近年来，城市交通信号灯在交通问题管理中发挥了重要作用。随着国家加大对基础设施建设的投入，城市交通信号灯得到改善和优化。随着经济和社会的迅速变化，城市交通信号灯在一个统一的时期内停止工作，开始适应道路的实际状况，从而延长了特别是近年来，随着区块链和云计算等信息技术的广泛应用，城市道路交通信号灯可以利用智能系统和嵌入式平台整合信息传输、时间调节和实时监控等功能。而且城市道路交通信号灯具有很强的报警效果，红灯可以接收远处的报警信号。与传统火灾相比，城市道路上的智能交通信号灯不仅使行人能够安全出行，而且使车辆的道路交通更加有序，促进了整个城市的交通发展。

2功能要求

基于海量数据的城市智能交通系统所要求的功能是:(1)车辆基础数据采集:通过检测点采集车辆类型、颜色、行驶速度以及车牌号码等重要基础数据；(2)智能交通信号灯调节:对交通信号灯进行道路交通控制，分析两条干线流量差异过大造成的道路拥堵等岔路车辆流量，应智能调节两条路的交通信号灯时间，采取与应急车辆的智能突发响应；(3)道路交通规划:车辆驾驶员出发时，输入出发地和目的地，系统自动规划最佳路线，降低交通拥堵，节省时间，保证道路畅通，降低巡逻压力。其中，本实验重点测试智能交通信号灯的情况，即现场采集车辆通行数据后，进行相应的通行测试，以测试部分智能交通信号灯对道路交通的影响。

2关键技术

2.1路况实时分析与手机卫星终端设计

(1)对道路状况进行实时分析。道路状况实时分析主要侧重于交通监测和分析。通过分析道路交通状况和实时下载短行程交通，交通监视可以向用户提供有关道路段的交通信息。利用卫星系统获取和整合多段分析信息有助于更好地了解实时交通趋势。(2)卫星移动终端。作为导航系统的显示模式，移动卫星终端主要由电子地图软件和信息接收芯片组成。其中电子卡主要包含背景内容-背景、尺寸等，它具有定位导航、道路规划、索引提示等功能。目前有更先进的移动卫星软件，可以下载卫星系统收集的数据并进行两次分析。在软件中，用户可以体验布线建议、音乐播放、偏差规划等功能。，以提高用户利用率：通过观看屏幕，用户可以了解自己的位置并使用行程说明。只需调整控制按钮即可获得许多功能，方便汽车驾驶。移动卫星终端可利用卫星导航系统和各种道路状况信息，编制用户终端统计数据和实时监测段数；通过卫星定位和同步功能，可以对信号灯转换作出预测，并为用户的移动提供各种解决方案；将该科的信息传送到调度系统可以延长车辆较大部分的绿色时间，从而减少该科的交通压力，同时，移动终端可以向用户下载相关信息，并传送有关部分不建议旅行的信息。

2.2Ｈａｄｏｏｐ平台

智能交通系统需要收集大量数据，存储这些数据一直是Hadoop最能解决的核心问题。Hadoop平台是一个基于云服务的云计算平台，在google群集系统中使用开源代码实现。用户不需要了解整个群集如何执行其功能，也不需要在分布式编程方面有丰富的经验。Hadoop用户可以通过高度可扩展性和成熟的数据应用程序，以集成方式创建、设计和处理大量数据。在运输数据收集过程中，随着数据爆炸，需要对数据进行整合、分析和优化，以便从大量信息中提取有用和可能有价值的信息。Hadoop平台使用分布式体系结构处理大量流量信息，可以有效提高数据处理速度。此外，Hadoop在数据处理和计算中采用分组方法，即按节点分配并行数据计算的方法，这种方法可以增加节点数，从而提高整个传输系统的存储和计算能力。它还可以结合使用ma-preduce模块，以满足数据处理的实际需要，动态分配文件中的数据，并进一步提高数据处理能力。Hadoop还可用于备份和备份数据，从而提高数据文件的安全性。

2.3车辆检测方法

在智能交通控制中，交通拥堵是通过使用车道部分实时监控交叉口车辆变化来衡量的。设置通道的p=g/t部分，其中g表示检测到的车辆像素数目，t表示通道中的像素数目。车辆检测和分析过程包括道路初始化、车辆检测和计算参数。(1)轨道，主要是视情况将环行交叉口图像轨道分割为轨道图像。本文采用手动分割车道的方法，分割车道的每一部分均为白色，所有黑白图像均用作下次车辆检测时的遮罩。把道路分成几个部分直接关系到后续交通信号灯的控制。通过编写端口初始化程序完成端口分段。(2)车辆检测，后台微分方法可以检测运动目标和静态目标，但重点是后台更新策略和阈值参数。三帧差分方法使用三个连续的帧来进行差分，从而消除了两帧差分方法中两个过大或过小范围的问题。本系统采用后视差分法和三帧差分法检测目标，最终获得轨道部分。(3)计算参数，包括车辆流量、车辆类型、速度、流量密度、队列长度、规模和违反道路规则的情况。该系统提供了以地面为基础的道路占用情况，作为控制交通信号灯的基础。车道占用=车辆面积/车道面积，以像素为单位。通过图像处理和计算，可以获得轨道的份额。

2.4PCL机型选择

铁路运输系统将得到一个可编程、可靠和易于维护的控制器的补充。SiemensS7-200可编程控制器是22xCPU和22xCPU的最高性能模型。S7-200CPU22X可编程控制器的特点是，所有输入和输出电路均适用于双向光输入电路。这些继电器还具有数字输出电路和单向光输入电路。可编程控制器提供快速计数器性能。可编程控制器使用PPI、MPI等通信协议。API扩展和PID控制提供了高性能。各种软件数据，大量指令，各种功能。可编程控制器包括24点输入、16点输出和CPU226的可能扩展，以及最多7个扩展模块。

结束语

本文研究了智能交通信号灯控制系统，具有广阔的应用前景和推广价值。首先，交通拥堵是中国最重要的交通问题，解决交通拥堵问题符合大家的利益，在这种情况下，智能交通系统中交通信号灯控制的智能研究具有广阔的应用前景。其次，该项目通过在交叉口的四个方向安装高清摄像头、ARM处理器和无线传输模块，收集、分析和计算运输车辆信息，然后使用交通信号灯优化算法进行实时调整。

参考文献

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