本發(fā)明創(chuàng)造涉及交通設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于云計(jì)算的交通燈智能控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：相關(guān)技術(shù)中，城市交通燈一般采用傳統(tǒng)的紅綠燈切換時(shí)間固定的方式，該方式下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象：南北方向無(wú)行人和車輛，東西方向聚集了大量的行人和車輛，而交通燈處于南北暢行狀態(tài)，東西方向的行人和車輛在不必要的情況下需要等待幾十秒的時(shí)間才能正常通行，造成了本可以避免的交通擁堵和行人安全風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于云計(jì)算的交通燈智能控制系統(tǒng)。本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于云計(jì)算的交通燈智能控制系統(tǒng)，包括與交通燈連接的控制器、交通管理中心、云計(jì)算服務(wù)器、交通數(shù)據(jù)采集終端和交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)；所述控制器、云計(jì)算服務(wù)器皆與交通管理中心連接，交通數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)與云計(jì)算服務(wù)器連接。使用時(shí)，交通數(shù)據(jù)采集終端采集道路口的機(jī)動(dòng)車、生物、非機(jī)動(dòng)車等的數(shù)據(jù)信息，并將采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)傳輸?shù)截?fù)責(zé)交通數(shù)據(jù)處理和分析的云計(jì)算服務(wù)器上，云計(jì)算中心服務(wù)器將交通數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸給交通管理中心，進(jìn)而交通管理中心根據(jù)所述交通數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果通過(guò)控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制交通燈，從而實(shí)現(xiàn)交通燈的自主性、合理性的自動(dòng)切換。本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果：通過(guò)對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)分析處理結(jié)果對(duì)交通燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，避免了交通擁堵，節(jié)約了行人的時(shí)間，并降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。附圖說(shuō)明利用附圖對(duì)發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記：控制器1、交通管理中心2、云計(jì)算服務(wù)器3、交通數(shù)據(jù)采集終端4、交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5、數(shù)據(jù)修正單元21、濾波處理單元22、數(shù)據(jù)壓縮單元23、數(shù)據(jù)傳送單元24。具體實(shí)施方式結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見(jiàn)圖1、圖2，本實(shí)施例的一種基于云計(jì)算的交通燈智能控制系統(tǒng)，包括與交通燈連接的控制器1、交通管理中心2、云計(jì)算服務(wù)器3、交通數(shù)據(jù)采集終端4和交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5；所述控制器1、云計(jì)算服務(wù)器3皆與交通管理中心2連接，交通數(shù)據(jù)采集終端4通過(guò)交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5與云計(jì)算服務(wù)器3連接。優(yōu)選的，所述交通數(shù)據(jù)采集終端4包括機(jī)動(dòng)車傳感器、生物特征傳感器、非機(jī)動(dòng)車傳感器。使用時(shí)，交通數(shù)據(jù)采集終端4采集道路口的機(jī)動(dòng)車、生物、非機(jī)動(dòng)車等的數(shù)據(jù)信息，并將采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5傳輸?shù)截?fù)責(zé)交通數(shù)據(jù)處理和分析的云計(jì)算服務(wù)器3上，云計(jì)算中心服務(wù)器將交通數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸給交通管理中心2，進(jìn)而交通管理中心2根據(jù)所述交通數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果通過(guò)控制器1進(jìn)行遠(yuǎn)程控制交通燈，從而實(shí)現(xiàn)交通燈的自主性、合理性的自動(dòng)切換。本發(fā)明上述實(shí)施例通過(guò)對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)分析處理結(jié)果對(duì)交通燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，避免了交通擁堵，節(jié)約了行人的時(shí)間，并降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選的，所述云計(jì)算服務(wù)器3包括用于存儲(chǔ)由交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5傳送的交通數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元。本優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了交通數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，便于日后系統(tǒng)的故障檢測(cè)。優(yōu)選的，所述交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5包括數(shù)據(jù)修正單元21、濾波處理單元22、數(shù)據(jù)壓縮單元23、數(shù)據(jù)傳送單元24；所述數(shù)據(jù)修正單元21用于對(duì)交通數(shù)據(jù)采集終端4采集的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并對(duì)傳感器異常數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，從而消除環(huán)境因素對(duì)數(shù)據(jù)采集的影響；所述濾波處理單元22用于對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，從而實(shí)現(xiàn)選擇性地發(fā)送交通數(shù)據(jù)至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭；所述數(shù)據(jù)壓縮單元23用于采用改進(jìn)的主成分分析算法對(duì)簇頭的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理；所述數(shù)據(jù)傳送單元24用于根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議將簇頭的壓縮數(shù)據(jù)傳送至控制中心4。本優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)建了交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5，實(shí)現(xiàn)了交通數(shù)據(jù)的有效處理和傳輸，保證云計(jì)算服務(wù)器3能夠?qū)崟r(shí)對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。優(yōu)選的，所述對(duì)采集時(shí)受到溫度影響的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正處理的修正公式為：H=2H′1+(lnT0T)2]]>式中，H為修正后的數(shù)據(jù)，H′為修正前的原始數(shù)據(jù)，T0為傳感器使用標(biāo)準(zhǔn)溫度，T為傳感器使用時(shí)實(shí)際環(huán)境溫度；其中，所述對(duì)傳感器異常數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，包括：(1)設(shè)傳感器的采樣速率為v，則傳感器獲取連續(xù)i個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)所需的時(shí)間(2)采樣過(guò)程中當(dāng)獲取i個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)所需時(shí)間為t′，設(shè)時(shí)間門限下限值為0.95t，時(shí)間門限上限值為2.05t，當(dāng)t′<0.95t或t′>2.05時(shí)t，數(shù)據(jù)發(fā)生異常，對(duì)落入時(shí)間門限下限值或時(shí)間門限上限值外的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。作為另一優(yōu)選實(shí)施例，所述對(duì)傳感器異常數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，包括：(1)設(shè)傳感器某時(shí)刻采樣數(shù)據(jù)為Hi、選取該時(shí)刻前后各五個(gè)采樣數(shù)據(jù)作為窗口，求取窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的平均值去掉窗口內(nèi)數(shù)據(jù)Hi，再次求取窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的平均值(2)若滿足則該采樣數(shù)據(jù)判定為異常，數(shù)據(jù)修正單元21進(jìn)一步剔除該異常的數(shù)據(jù)。上述優(yōu)選實(shí)施例設(shè)置數(shù)據(jù)修正單元21，通過(guò)對(duì)采集的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行修正、檢測(cè)，進(jìn)一步提高了交通燈控制的精度。優(yōu)選地，所述對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，具體包括：去除沒(méi)有落入傳感器讀數(shù)的有效范圍內(nèi)的交通數(shù)據(jù)；對(duì)剩余的交通數(shù)據(jù)，設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)A在時(shí)刻k采集的數(shù)據(jù)樣本為x(k)，對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)A和所述簇頭采用相同參數(shù)的改進(jìn)的LMS預(yù)測(cè)算法得到x(k)的預(yù)測(cè)值y(k)，設(shè)定只有滿足下列判定函數(shù)時(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)A發(fā)送x(k)給簇頭，否則將x(k)丟棄：|[F(k)+y(k)][F(k)-y(k)]|-Ty≥0]]>式中，F(xiàn)(k)為時(shí)刻k的期望值，y(k)為所述改進(jìn)的預(yù)測(cè)算法的預(yù)測(cè)值，Ty為設(shè)定的誤差閾值；設(shè)定所述簇頭判斷是否滿足上述判定函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)為在給定的一個(gè)時(shí)間間隔ω內(nèi)是否收到來(lái)自傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)樣本x(k)，ω的取值范圍設(shè)定為[2s,4s]；其中所述改進(jìn)的LMS預(yù)測(cè)算法為：定義X(k)為傳感器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的一個(gè)由k-α?xí)r刻到k-1時(shí)刻的數(shù)據(jù)流，X(k)＝[x(k-1),…,x(k-α)]T，計(jì)算預(yù)測(cè)值y(k)：y(k)＝[q1(k),q2(k),…,qα(k)T·[x(k-1),…,x(k-α)]T式中，q1(k),q2(k),…,qα(k)分別為時(shí)刻k時(shí)對(duì)應(yīng)于(k-1),…,x(k-α)的權(quán)值系數(shù)；設(shè)M(k)＝q1(k),q2(k),…,qα(k)，則設(shè)定權(quán)值更新公式為：M(k+1)＝M(k)+X(k)F(k)[Λ+-MT(k)]式中，Λ+為X(k)XT(k)的Moore-Penrose廣義逆。本優(yōu)選實(shí)施例設(shè)置濾波處理單元22，對(duì)由交通數(shù)據(jù)采集終端4的各傳感器節(jié)點(diǎn)采集的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，從而實(shí)現(xiàn)選擇性地發(fā)送交通數(shù)據(jù)至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭，減少了數(shù)據(jù)從傳感器節(jié)點(diǎn)到簇頭的發(fā)送量，進(jìn)一步降低了交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗。優(yōu)選的，還可以在濾波處理單元22和數(shù)據(jù)壓縮單元13之間設(shè)置數(shù)據(jù)保護(hù)單元，所述數(shù)據(jù)保護(hù)單元用于對(duì)可以發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分加密后再進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)，具體為：設(shè)可以發(fā)送至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭的數(shù)據(jù)為Di(i＝1,2,…n)，隨即選取Di的子集Dj(j＝1,2,…m)作為特殊數(shù)據(jù)，其中m<n，此時(shí)數(shù)據(jù)劃分為Dj和Di-Dj兩部分，在數(shù)據(jù)發(fā)送前，對(duì)Dj部分的數(shù)據(jù)按照預(yù)先設(shè)定的加密方式進(jìn)行加密處理并標(biāo)記后，再將加密后Dj和未加密的Di-Dj兩部分?jǐn)?shù)據(jù)以及包含標(biāo)記信息的文本傳送至數(shù)據(jù)壓縮處理單元。本優(yōu)選實(shí)施例設(shè)置數(shù)據(jù)保護(hù)單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)。優(yōu)選的，所述改進(jìn)的主成分分析算法具體包括：(1)采用K-means聚類算法對(duì)簇頭的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，獲得多個(gè)不同類型的數(shù)據(jù)集；(2)設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)集K＝[k1,k2,…,km]T∈RP×N，其中P表示離散的時(shí)間域，N表示在該數(shù)據(jù)集內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，則K的列向量表示在一個(gè)常規(guī)時(shí)間域P內(nèi)從每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)B(1≤B≤P)處獲得的原始數(shù)據(jù)；(3)對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行中心化處理，得到一個(gè)新的數(shù)據(jù)矩陣KneK：KneK=[ki-1PΣi=1Pki,i=1,...,m]T]]>(4)計(jì)算N×N的協(xié)方差矩陣D，并將D中的單位特征向量按照對(duì)應(yīng)的特征值大小由高到低排列組成N×N的矩陣Ψ：D=1PKTneKKneK]]>(5)計(jì)算主成分矩陣G：G＝KneKΨ(6)計(jì)算前L(L<N)個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率：η(L)=Σi=1LViΣi=1NVi]]>式中，Vi為由高到低排列的第i個(gè)特征值；(7)最終獲得數(shù)據(jù)集維度為L(zhǎng)的數(shù)據(jù)集。本優(yōu)選實(shí)施例設(shè)置數(shù)據(jù)壓縮單元23，采用改進(jìn)的主成分分析算法對(duì)簇頭的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，提高了交通數(shù)據(jù)傳送子系統(tǒng)5中數(shù)據(jù)壓縮處理的速度，且在滿足交通數(shù)據(jù)精度的同時(shí)，依據(jù)交通數(shù)據(jù)的冗余程度，降低了簇頭和終端之間的數(shù)據(jù)通信量，從而減少了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信負(fù)載，進(jìn)一步提高交通數(shù)據(jù)傳送的精度和速度。優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為：所述云計(jì)算服務(wù)器3在某單位時(shí)間段[0,t]接收來(lái)自簇頭I的對(duì)應(yīng)的壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)量ξ(I,t)需滿足下列度量條件：(Σi=1NIξ(I,t)/χi)2-THNIΣi=1NI(ξ(I,t)/χi)2≥0]]>式中，χi為設(shè)定的簇頭I的表征其第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)重要程度的權(quán)值，NI為簇頭I內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，TH為設(shè)定的度量閾值。本優(yōu)選實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)從較為重要的簇頭中接收較多的交通數(shù)據(jù)，保證了交通數(shù)據(jù)傳輸?shù)男实耐瑫r(shí)，提高了交通數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓叫浴；谏鲜鰧?shí)施例，發(fā)明人進(jìn)行了一系列測(cè)試，以下是進(jìn)行測(cè)試得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：交通燈遠(yuǎn)程控制狀況誤控率平均耗時(shí)市中心交通燈1：人流量85人/min；車流量120部/min0％4s市中心交通燈2：人流量64人/min；車流量86部/min0％3s校內(nèi)交通燈1：人流量56人/min；車流量30部/min0％5s校內(nèi)交通燈2：人流量45人/min；車流量15部/min0％3s最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3