智能交通教學(xué)仿真平臺設(shè)計

練嵐香

摘要：基于Lavview的交通燈只能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)紅、綠、黃三種顏色燈的交替點亮、車輛通行模擬以及實時監(jiān)測交通燈狀態(tài)等功能。基于Labview的智能交通燈模擬仿真系統(tǒng)，無需硬件電路支持，整個程序框圖采用分模塊設(shè)計，不僅編程簡單、靈活、可靠性高，而且成本低、具有良好的經(jīng)濟效益。為實現(xiàn)交通智能控制提供了一條新的途徑。

介紹了以LabVIEW為軟件平臺，通過LabVIEW界面的智能交通系統(tǒng)。通過LabVIEW的優(yōu)勢，將虛擬儀器思想應(yīng)用到傳統(tǒng)實驗設(shè)備的智能交通系統(tǒng)，建立靈活的“虛擬實驗室”。從而增加學(xué)生的實踐機會，增強學(xué)生實驗興趣，加深學(xué)生對理論的理解，更重要的是可以鼓勵學(xué)生探索更高級的課題。

關(guān)鍵詞：PLC;Labview;模擬實驗;虛擬實驗;智能交通燈;

一、前言

利用先進的計算機技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)化的平臺實現(xiàn)對交通綜合管理與控制也是目前交通行業(yè)的一大趨勢，在這樣一個環(huán)境下，學(xué)校現(xiàn)有的實驗條件遠遠滿足不了交通發(fā)展對學(xué)生能力的要求，交通管控的試驗設(shè)備也不能及時更新，而采用虛擬技術(shù)實現(xiàn)軟件硬件化可以滿足不用購買硬件設(shè)備并及時采用最新技術(shù)的需求，為了滿足日益增長的交通管理控制方面的教學(xué)實驗需要，建設(shè)交通信號控制的仿真試驗平臺就非常必要而且迫切。交通控制仿真實驗平臺的建設(shè)必然對本專業(yè)本學(xué)科的發(fā)展帶來良好的契機。在這個大背景下，進行智能交通仿真平臺的建設(shè)對交通工程專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)非常重要。

二、智能交通仿真平臺總體設(shè)計與實現(xiàn)

先繪制智能交通仿真實驗平臺的實訓(xùn)沙盤，把各種相應(yīng)的交通燈控應(yīng)用融合到各種的路段和路口上。在沙盤中包含交叉路口（十字路口、L型交叉路口、T型交叉路口、高速路口）。路段有一般路段和多個交叉口連接的連續(xù)路段。

在實驗設(shè)計中主要是通過設(shè)置模擬實驗和虛擬實驗兩部分。在模擬部分，可以通過控制PLC和觸摸屏進行控制。此外還可以通過設(shè)置的Lab VIEW實驗來進行仿真實現(xiàn)。其中，模擬部分如圖1和圖2所示。

圖1為模擬的電路板，實現(xiàn)交通燈的時序控制;圖2為觸摸屏，實現(xiàn)對交通信號燈系統(tǒng)的模擬設(shè)置和控制。

通過模擬部分可以設(shè)計交通燈的固定配時實驗，利用可編程控制器的控制軟件程序?qū)崿F(xiàn)交通燈的控制邏輯，利用接線和實驗實現(xiàn)讓學(xué)生了解交通固定配時周期和時序。

利用觸摸屏的控制軟件，可以對交通配時模擬路口根據(jù)車流量進行交通配時和交通時序的調(diào)整，從而能更快的符合實際需求。當利用檢測線對參數(shù)進行檢測時，就可以把檢測的參數(shù)作為變量來控制交通燈的實時配時方案，實現(xiàn)自適應(yīng)的配時周期的控制。把三個模擬模塊進行疊加，可以模擬多個交叉口的情況，通過程序進行設(shè)定，讓三個模板的交通燈遵從一定的配時規(guī)律，從而實現(xiàn)干線協(xié)調(diào)的配時方案的實現(xiàn)。

進而利用Lab VIEW軟件對虛擬實驗進行實現(xiàn)。如圖3、圖4所示可以實現(xiàn)交通路口的交通燈的虛擬實驗。圖2是單叉路口的交通時序控制模型，圖3是多交叉路口的交通時序控制模型。通過虛擬部分可以完成模擬模塊中的固定配時，手動配時和干線協(xié)調(diào)方案。

三、智能交通仿真平臺應(yīng)用

1.演示智能交通交叉路口的工作時序和干線協(xié)調(diào)燈的運行情況和工作方式

考慮了自動控制、手動控制、干線協(xié)調(diào)等控制方案，集交通信息采集、傳輸、處理分析、控制和交通管理等功能與一體可用于交通工程上智能交通概論，智能交通控制技術(shù)，智能傳感與采集技術(shù)，交通信息處理與分析，程序設(shè)計和開發(fā)，交通管理與控制等多門課程的實訓(xùn)的需求。在這系統(tǒng)上，不僅可以進行各功能子系統(tǒng)的驗證式實驗，還可以滿足設(shè)計和綜合等的實訓(xùn)需求。

系統(tǒng)的模擬實訓(xùn)，系統(tǒng)運行的仿真實現(xiàn)，還可以滿足虛擬實訓(xùn)，對于缺乏模擬實驗?zāi)K的實驗室同時可以利用虛擬實驗系統(tǒng)對交通幾大系統(tǒng)進行實訓(xùn)，完成在線的實訓(xùn)。

2.開展寓教于練的系列活動

開發(fā)出來的教學(xué)模塊可以作為相應(yīng)理論知識的輔助教學(xué)模式進行講解。但是教學(xué)的目的并不僅僅是進行知識的講解，掌握和靈活應(yīng)用的能力更加重要。利用所搭建的模擬和虛擬教學(xué)平臺為參考案例，對其他的知識模塊可以采用同樣方法試探實現(xiàn)的模式。當學(xué)生把學(xué)生學(xué)到的理論知識，進行模擬和虛擬模塊的開發(fā)時，學(xué)生對這一模塊可以以實際可運行案例的形式進行驗收。通過這種教學(xué)模式的開展，學(xué)生可以寓教于練，同時也為以后的學(xué)生學(xué)習(xí)提供更多的學(xué)習(xí)資料和成果的案例。這樣更好地促動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也更好地進行學(xué)習(xí)成果轉(zhuǎn)化。

3.進行智能交通相關(guān)的科研活動

智能交通教學(xué)平臺上預(yù)留了很多的模塊和接口，可以進行不同的內(nèi)容和功能進行拓展，比如利用采集系統(tǒng)進行特殊車輛檢測，公交違章檢測和逆行提醒，ETC，智能停車場，車路協(xié)同等功能。所留的計算機網(wǎng)絡(luò)和通信信號的接口，為智能交通的科研提供了實驗平臺，同時為智能交通先進方面科研以及計算機網(wǎng)絡(luò)、通信原理與智能交通融合運用預(yù)留了接口，滿足大學(xué)生進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的實驗需求和進行智能交通新應(yīng)用的實驗需要。

四、總結(jié)

1.滿足本校交通工程所有學(xué)生的實訓(xùn)需求

據(jù)2017-2021年智能交通市場調(diào)研及發(fā)展趨勢報告顯示，受益于相關(guān)鼓勵政策的發(fā)布和落實，國內(nèi)智能交通行業(yè)取得了快速的發(fā)展，年均復(fù)合增長率超過20%。隨著新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進和智慧城市相關(guān)政策的落實，智能交通行業(yè)未來發(fā)展空間廣闊，行業(yè)發(fā)展將迎來持續(xù)穩(wěn)定的增長期。因此對交通工程的智能交通方向?qū)W生的培養(yǎng)計劃中，設(shè)立了智能交通信息的傳感與采集、處理分析、傳輸、發(fā)布和智能交通控制、交通管理等課程，具有集智能交通多子系統(tǒng)于一體的實訓(xùn)平臺，可以滿足如交通信息傳感與采集技術(shù)、處理分析技術(shù)、發(fā)布技術(shù)、傳輸技術(shù)、智能交通控制技術(shù)、交通流的管理和控制技術(shù)、交通仿真等課程的需求。

2.滿足多課程共享需求

實訓(xùn)系統(tǒng)建成后能滿足提高學(xué)生動手能力，實踐能力。目前學(xué)生的動手和實踐能力不強，通過綜合創(chuàng)新實訓(xùn)室達到學(xué)生提高學(xué)生動手能力和實踐能力，解決學(xué)生只會理論，缺少實際動手設(shè)計系統(tǒng)的不足。

填補了綜合創(chuàng)新實訓(xùn)的空面。綜合人才要求具有很強的電類硬件設(shè)計技能和程序設(shè)計能力，不但有有理論知識，同時也具備控制實物的能力。實訓(xùn)基地不僅建成一個基礎(chǔ)性教學(xué)實習(xí)基地，而且建成一個學(xué)研產(chǎn)一體化的新型實踐教學(xué)聯(lián)合體，為車輛工程專業(yè)科研和科技成果轉(zhuǎn)化提供電子設(shè)計服務(wù)，開放的設(shè)計理念，公開的技術(shù)資料，無限升級擴展的自由組合設(shè)計空間;提供永不淘汰的實驗平臺，把專業(yè)建設(shè)成特色專業(yè)。

3.滿足教師和學(xué)生的科研需求

本實訓(xùn)系統(tǒng)不僅有驗證性和設(shè)計性的實驗，還可以根據(jù)科研需求，利用現(xiàn)有功能模塊和預(yù)留接口實現(xiàn)學(xué)生在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的實驗需求，同時也可以滿足教師對交通領(lǐng)域中新方向的科研需求，搭建研究課題的實驗平臺，利于采集實驗數(shù)據(jù)和進行實驗結(jié)果的分析，以提高學(xué)生和交通的科研能力。

五、參考文獻

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