智能交通專業車輛監控實訓系統開發

馮麗沙

（河北工業職業技術大學，河北石家莊050091）

0 引言

隨著智能交通的普及，對人才的需求也越來越多，各院校開始增設智能交通專業，調查顯示，我國共有39所高職院校開設了智能交通專業，但在課程體系建設、實訓建設、教學模式等各方面均不成熟，均處于探索階段。

智能交通實訓系統作為一個實訓平臺，融合了多種先進技術，包括無線通信技術、傳感技術、嵌入式技術、射頻識別技術、圖像處理技術以及網絡安全技術等，通過對城市交通場景沙盤和智能車輛的控制，能夠實現車輛智能出行（行駛、停車、避讓）、車牌識別、ETC收費、智能停車場、智能公交車、交通燈智能控制、闖紅燈抓拍、視頻GPS 定位、視頻監控、智能語音播報等功能[1]。

目前，學院智能交通專業的實訓設備主要有交通視頻監控系統集成應用平臺、高速公路收費系統集成與維護實訓平臺、北斗/GPS 教學實驗箱、智能交通信號協調控制一體化系統、智能交通信號協調控制實訓系統、車輛導航技術應用實驗平臺等。這些自購設備可靠性高、方便性好，但價格昂貴，實踐教學成本較高。因此，利用現有資源進行車輛監控實訓系統的開發具有現實意義，既可以節約經費，解決學生實訓問題；同時，自主研發實訓系統，實現教學科研互促互進。

1 系統總體設計

結合未來智能交通系統需求，該車輛監控實訓系統選取無線傳感網絡進行通信。無線傳感網絡就是將多個傳感器節點組織形成一個網絡，各傳感器之間通過無線的方式進行通信，各傳感器節點的位置可以隨時更改。這種網絡設置比較靈活，既可以避免遠距離布線問題，又可以對交通系統完成智能管理，減少資源的浪費。因此，本監控系統利用ZigBee 無線傳感網絡技術，采用TMS320F28335 型處理器進行硬件平臺的搭建和軟件程序的開發，結合學院現有沙盤，通過采集智能小車車輛行駛信息，將采集到的數據信息通過無線網絡傳輸給控制中心計算機，對其進行分析、處理、顯示等，自動控制智能小車的狀態。

本系統主要包括數據采集模塊、數據傳輸模塊和信息管理模塊三部分。數據采集模塊主要負責智能小車車輛信息的采集，其通過F28335 型處理器進行采集程序的開發；數據傳輸模塊主要負責將采集到的車輛信息傳輸到監測站計算機中；信息管理模塊主要負責車輛信息的管理，利用Access 數據庫建立車載監測數據庫，利用LabVIEW 數據庫鏈接工具包對車載監測數據庫進行操作。基于ZigBee 網絡的數據采集模塊的網絡架構如圖1所示。

2 系統硬件設計

TMS320F28335 型數字信號處理器是TI 公司的一款32 位浮點DSP 控制器，可以實現用戶快速編寫控制算法且在處理小數操作時耗時短，功耗低，具有150 MHz 的高速數據處理能力，擁有多達18 路的PWM 輸出和12 位16 通道ADC，數據以及程序存儲量大、A/D轉換精度高，同時，外設集成度高，包括SPI 串行外設接口、SCI 串行通信接口以及 EPWM 模塊和eCAN 模塊等，并且成本低，性能高，能夠滿足性能要求[2]。

為保證TMS320F28335 芯片的正常穩定運行，需對TMS320F28335 的最小系統電路及外圍電路進行設計。其中，最小系統電路主要包括芯片供電模塊、ADC 模塊和JTAG 模塊電路等，外圍電路主要包括電源電路、時鐘電路、復位電路、PWM 信號輸出電路、A/D 轉換電路等。

3 系統軟件設計

本系統中監控功能的最終實現是靠軟件來完成的，因此完成硬件設計后，必須對軟件進行設計。軟件程序的開發是在CCS 集成開發環境下進行的，其界面友好，功能完善，集成度高，可以實現程序的編輯、匯編和軟硬件調試功能等。

軟件設計主要利用TMS320F28335 的中斷處理能力來完成智能小車車輛信息采集的任務，主要包括主程序和中斷子程序。其中，主程序流程圖如圖2所示。

4 車載監測數據庫的建立

Access 數據庫管理系統是Microsoft 公司Office 辦公軟件的一部分，是目前為止功能強大且使用簡單的面向終端用戶的小型數據庫系統，屬于關系型數據庫，可以單機，也支持多個用戶同時訪問；另外，還可以通過網絡連接其他大型數據庫，使用大型數據庫中的信息，實現數據庫信息的管理和共享[3]，在處理數據庫數據和單片機訪問時效率較高。

車載監測數據庫應具備以下方面的功能：車主信息管理功能，用于完成對車主基本資料的管理，包括對車主信息的添加、修改、刪除等操作，或者用于查詢車主基本信息；車輛信息管理功能，用于對車輛的基本信息進行管理，包括添加、刪除、修改和查詢車輛信息等操作；監測站信息管理功能，可以實現對監測站的編號和位置等基本信息進行管理和查詢；監測記錄管理功能主要是實現對智能小車車輛通過時間以及通過哪個監測站等信息的記錄和查詢。

4.1 數據表和窗體創建

根據車載監測數據庫要實現的功能，需要建立【車輛信息管理】【車主信息管理】【監測站信息管理】3 個數據表的邏輯結構。

根據各數據表的邏輯結構創建數據表，然后創建各數據表的窗體。

建立好各數據表后，需要建立各數據表之間的關系，以將各數據表信息組合到一起，方便數據的修改和查詢。

4.2 數據庫操作

本系統借助LabVIEW 數據庫鏈接工具包Database Connectivity Toolkit 對已建立的Access 車載監測數據庫進行操作，實現數據庫車輛數據信息的添加、刪除、修改、保存和查詢等功能。

由于LabVIEW 程序不包含任何文字代碼，僅由前面板和程序框圖兩部分組成，因此，所有對數據庫的操作均通過設計程序框圖來實現，最終的結果通過前面板進行顯示。具體操作如下：

第一步，數據庫連接。數據庫的連接有兩種方法，一種是通過數據源名(DSN)連接，另一種是通過通用數據鏈接文件(UDL)連接。這里采用數據源名進行數據庫連接，因此，需要首先建立數據源名。在ODBC 數據源管理器窗口中找到User DSN 選項，點擊添加按鈕，在彈出數據源驅動選擇對話框中，選擇Microsoft Access Driver(*.mdb)，完成數據源驅動的建立，此時，可以對已經建立好的Access 數據庫文件進行訪問。然后，前面板上的“Connection Method”選擇“ODBC System DSN”，在“DSN Names”文本框中鍵入自己所要連接的數據庫名字“車載監測數據庫”，在“UDL File”中點擊打開文件圖標，從中選擇“車載監測數據庫.mdb”，其他參數保持不變，完成設置。數據庫連接的前面板和程序框圖如圖3 和圖4所示。

第二步，對數據庫進行操作，如添加數據信息、刪除數據信息、查詢數據信息、建立表格、關閉窗體等操作。

5 結語

本文本著節約空間、節省經費的原則，利用TMS320F28335 和Access 數據庫結合沙盤，進行基于智能交通專業的車輛監控實訓系統的開發，可以實現車輛信息的采集、傳輸、監控，滿足學生實訓要求。