1单片机及无线通信模块
集成度高且功能强大的单片机是智能交通标志的控制中心,其主要功能是将传感器所测得的各种电信号进行获取、处理,并计算出相应的工程量,按一定的格式存储。单片机能够测量多路由传感采集到的模拟信号,通过编程控制,对数据进行处理。将与标志牌牌逻辑关系对应的数据进行存储及传输,即智能控制。单片机的输出数据可通过Zigbee网络进行自主传输。Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。为智能控制而建立的Zigbee网络,具有简单、使用方便、工作可靠的特点,主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性的数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。JN5121是一款兼容IEEE802.15.4的低功耗、低成本无线微型控制器。该模块内置了32位的RISC处理器,配置有2.4GHZ频段的IEEE802.15.4标准的无线收发器。系统内部带有64KB的ROM和96KB的RAM,为无线传感网络提供了多种多样的解决方案,同时高集成度的设计简化了整个系统的开发成本。JN5121内置的ROM存储器集成了点对点通信与网状通信结构的完整协议;而内置的64KB的RAM存储器,可以支持网络路由和控制器功能而不需要外部扩展任何的存储空间。内置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器,减小了系统的功耗和处理器的负载。它还支持晶振休眠和系统节能功能,同时提供了大量的模拟和数字外设的相互操作支持,可以方便的连接到智能标志的外部应用系统。(图2、图3）
2数据库模块
上位机是指可以直接发出操控命令的计算机,一般是PC,屏幕上可以显示各种信号变化。上位机接收到下位机传输的数据后,将数据存储于建立的数据库中,便于对数据的统计分析,日后对此道路标志牌的设置更加科学。
3布有LED点阵的标志牌部件
标志牌:按照《道路交通标志和标线》GB5768-2009规定的道路交通标志的分类、颜色、形状、字符、尺寸、图形等的要求设计、制作交通标志牌,粘贴反光膜。LED点阵:对于警告标志和禁令标志分开合理设置LED点阵,根据标志牌的图案或字符特点选择合适孔径和孔间距,保证在特定环境条件下能清楚显示标志牌内容。电源:DC12V,由太阳能电池供给。（图4）
4基于物联网技术的智能标志应用前景
(1)拓展空间大:可以在温湿度传感器的基础上,安装降雨、降雪、横风等其他传感器,达到更为全面的交通警示效果,提高道路行驶安全性。也可以通过无线模块的信息传输,把传感器获得的路段信息与车联网结合,通过广播、短信等方式提前告知驾驶人。(2)成本低:智能交通标志在一块标志牌上实现了多种指示功能,相当于设置了多个不同的交通标志,节约资源和成本;通过无线模块传输信息无需通讯费用,与传统LED显示屏相比造价低、经济性好。(3)在地理条件复杂设置:智能交通标志和普通标志一样,无需布设通讯线路,因而都能在地理情况比较复杂的路段布置。而与普通LED屛相比,智能交通标志能实现针对道路情况进行实时反馈的功能,且更能适应复杂的地理条件。(4)可在危险路段连续设置:智能交通标志可以在无线覆盖范围内(2—4km)进行连续布置,对道路情况进行实时、连续的提醒,尤其是在气候多变、路况复杂、道路设计采用极限值的区域,可使驾驶人对整个路段情况都有比较全面的把握,提高行车安全和行车效率。(5)作为临时交通警示牌:在道路进行维修施工或道路局部出现突发状况时,可以临时设置智能交通标志牌,能在较远的距离进行预警,使车辆减速或者绕道行驶。
5结语
基于物联网技术的智能标志牌实现高度集成化,将多种标志集合在一块标志板上,克服了传统交通标志指示信息单一,LED显示屏造价高等缺点。并且依托物联网技术,实现无线传输信息,利用Zigbee无线双向传输技术,无需布设线路,尤其在交通条件以及硬件设施条件受到限制的情况下有良好的应用前景。实现了数据采集、逻辑运算及信息发布全过程智能化,无需人工干预,避免了更换不能反映实时信息的标志牌的人工操作,智能可靠,节约人力。
作者：施丽莎 余韵 许国阳 朱鹏程 王雪 单位：南京林业大学汽车与交通工程学院
