一种基于物联网云平台的智慧交通管理方法及平台

本发明涉及智慧交通管理，具体为一种基于物联网云平台的智慧交通管理方法及平台。

背景技术：

1、城市化进程的加速和城市人口的不断增加，使得城市交通系统面临巨大的压力。传统的交通管理方法，通常基于静态的交通信号和固定的交通规则，无法应对瞬息万变的交通状况。尤其是在突发情况事件发生、道路施工和恶劣天气情况下，传统交通管理方法的弱点日益凸显。

2、城市中的道路峡谷和施工会导致特定区域的交通流量发生类似变化，这种变化会迅速波及周边区域，导致方圆数公里范围内的车流量显著增加。在某条主要道路上进行施工，通常会导致车道减少或封闭，从而导致车辆绕行或选择其他道路通行。这个过程中，不清楚相对通畅的周边道路会因为突然涌入的车流而迅速堵塞。由于传统的交通信号平台无法实时调整信号周期和相位，交通堵塞会持续长达一段时间，甚至可能分散至更广泛的区域。如因道路修建或恶劣天气导致的交通堵塞情况，传统交通管理平台针对道路因道路施工和恶劣天气情况下导致的交通变化时，缺乏灵活的应急机制。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于物联网云平台的智慧交通管理方法及平台，以解决背景技术中提到的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于物联网云平台的智慧交通管理方法，包括，

3、s1、采集城市内道路修路和施工计划数据，获取第一修路路径点，设置以第一修路路径点为中心，向周围扩散3km，获取第一周边道路，在第一周边道路内设置第一监测点，在第一监测点内安装第一物联网传感器，采集第一周边道路的车流量数据和交通信号灯数据，并在每日分时段采集获取第一高峰期车流量cll1和第二平均车流量cll2；建立第一数据集，并依据第一数据集，构建第一繁忙系数fmx1，当第一繁忙系数fmx1高于第一阈值x1时，则生成第一评估结果，并根据第一评估结果自适应进行调节交通信号周期和相位，获得第一策略；

4、s2、在第一策略执行后，采集第一修路路径点，向周围扩散5km，获取第二周边道路，在第二周边道路内设置第二监测点，安装第二物联网传感器，采集周边道路上的写字楼、景区、学校以及医院的实时人流量rll和第三车流量cll3，建立第二数据集，构建第二繁忙系数fmx2，当第二繁忙系数fmx2高于第二阈值x2时，则生成第二评估结果，所述第二阈值x2＞第一阈值x1，并根据第二评估结果对第一策略进行第一修正，获取第二策略；

5、s3、在第一监测点和第二监测点内安装气象传感器，采集获取雨天、雪天、雾天的实时环境数据、道路积水数据和第四车流量cll4，建立第三数据集，并依据第三数据集构建环境影响指数yxx和道路隐患指数dlx，并将环境影响指数yxx、道路隐患指数dlx和第四车流量cll4进行相关联，获取综合风险指数fx，并依据综合风险指数fx进行评估，获得第三评估结果，根据第三评估结果对第二策略进行第二修正，获取第三策略并执行。

6、优选的，通过设置第一监测点内的第一物联网传感器，第一物联网传感器包括红外传感器、激光传感器和感应线圈传感器；

7、设置采集频率为5分钟频率采集一次，对早高峰6-8点，午高峰11-13点以及晚高峰18-19点进行采集交通高峰期车流量，获取若干个车流量数据点，并算平均值，获取第一高峰期车流量cll1；

8、设置采集频率为15分钟频率采集一次，对上午9-10点，下午13-15点以及晚上19-21点进行采集交通非高峰期车流量，获取若干个车流量数据点，并算平均值，第二平均车流量cll2；

9、并采集获取第一周边道路内，不同类型车辆的平均车速值p、交叉路口平均等待时间s、并将第一高峰期车流量cll1和第二平均车流量cll2；进行无量纲处理后，通过以下公式生成第一繁忙系数fmx1：

10、

11、其中，k1、k2为权重，0<k1<1，0<k2<1，且k1+k2＝1，pi为第i个类型车辆的平均车速值，i＝1，2，…n，n为若干个类型车辆的个数，为第一周边道路内道路车速限速的均值；si表示为第i个类型车辆在交叉路口的等待时间，表示等待时间均值；ln2表示以2自然数为底的对数运算。

12、优选的，将第一繁忙系数fmx1与第一阈值x1进行对比，生成第一评估结果，包括：

13、当第一繁忙系数fmx1＞第一阈值x1时，则表示车流异常，属于一级拥堵状态，此时，对于交叉相位中四个主要相位：南北直行、东西直行、南北左转和东西左转的最大道路宽度的道路，予以调节增加交通信号灯绿灯的时间秒数至60—70秒，并优化整体绿波带；并设立左转和右转专用车道，引导公共车辆优先专用车道优先行驶；

14、当第一繁忙系数fmx1≤第一阈值x1时，则表示车流正常，此时，保持现有的交通信号周期和相位。

15、优选的，在第二周边道路内的写字楼、景区、学校、医院、人行道和地下通道的出入口，通过第二物联网传感器中的红外感应传感器，测量获取实时人流量rll；

16、通过第二物联网传感器的电感线圈传感器放置在第一周边道路和第二周边道路的交集边界道路上，实时测量获得第三车流量cll3的和实时车速值p1；

17、将实时人流量rll、第三车流量cll3的和第一实时车速值p1；进行无量纲处理后，通过以下公式生成第二繁忙系数fmx2：

18、

19、其中，k3、k4和k5为权重，0<k3<1，0<k4<1，0<k5<1，且k3+k4+k5＝1，rllmax和rllmin为实时人流量rll的最大值和最小值，cll3max和cll3min为第三车流量cll3的最大值和最小值；p1max和p1min为实时车速值p1的最大值和最小值。

20、优选的，将第二繁忙系数fmx2与第二阈值x2进行对比，生成第二评估结果，包括：

21、当第二繁忙系数fmx2＞第二阈值x2时，则表示车流异常，属于二级拥堵状态，表示比一级拥堵状态要严重，若汇入至第一周边道路，有增加拥堵的风险，此时，生成第二策略，并在第一策略执行的程度上进行第一修正，包括：

22、通过交通信息系统、广播和移动应用方式，告知公众当前的交通状况，引导其选择其他路径或交通方式；并延长交通信号灯绿灯的时间秒数至71—80秒，并优化整体绿波带；并设立左转和右转专用车道，引导公共车辆优先专用车道优先行驶；

23、当第二繁忙系数fmx2≤第二阈值x2时，则表示车流正常，此时，保持现有的交通信号周期和相位。

24、优选的，所述实时环境数据包括降雨量jyl、降雪量jxl和能见度njd；

25、所述降雨量jyl通过雨量计测量获取，所述降雪量jxl通过超声波雪深传感器测量获取，所述能见度njd通过散射式传感器测量获取散射程度；

26、将降雨量jyl、降雪量jxl和能见度njd，无量纲处理后，通过以下公式生成雨雪影响指数yxx：

27、

28、式中，a表示第一修正常数。

29、优选的，所述道路积水数据包括以下数据：道路积水深度sd、道路坑洼数量kw和道路宽度kd；所述道路积水深度sd通过超声波传感器测量超声波在空气和水面反射时间获得积水深度；

30、所述道路坑洼数量kw通过在车辆上按照加速度计，监测车辆在行驶过程中因路面不平引起的振动，计算获取坑洼的数量或者通过地面探测仪监测道路上的坑洼情况；

31、所述道路宽度kd通过激光测距仪使用激光束测量道路的宽度；

32、将道路积水深度sd、道路坑洼数量kw和道路宽度kd无量纲处理后，通过以下公式生成道路隐患指数dlx：

33、

34、式中，b表示第二修正常数。

35、优选的，将第四车流量cll4、环境影响指数yxx和道路隐患指数dlx通过以下相关联公式生成综合风险指数fx：

36、

37、式中，a、b和d分别表示第四车流量cll4、环境影响指数yxx和道路隐患指数dlx的权重值，0<a<1，0<b<1，0<d<1，且a+b+d＝1，c表示第三修正常数。

38、优选的，将综合风险指数fx与第三阈值x3进行对比，获得第三评估结果，包括：

39、当综合风险指数fx＞第三阈值x3，表示车流量受环境影响呈现异常，属于三级拥堵状态，表示比二级拥堵状态要严重，此时，生成第三策略，并在第二策略执行的程度上进行第二修正，包括：

40、设置交警进行现场交通指挥，或者在积水或事故的道路限制至70％车辆通行；

41、通过交通信息系统、广播、移动应用和导航软件方式，实时更新交通状况，并发布紧急通知，警示驾驶员注意交通拥堵情况，引导车辆选择替代路线；

42、并延长交通信号灯绿灯的时间秒数至81—90秒，并优化整体绿波带；并设立左转和右转专用车道，引导公共车辆优先专用车道优先行驶；设置临时停车场或缓冲区进行分流车辆。

43、优选的，一种基于物联网云平台的智慧交通管理平台，包括，

44、道路施工修路采集模块，采集城市内道路修路和施工计划数据，记录第一修路路径点；

45、第一周边道路车流量采集模块，设置第一监测点，安装第一物联网传感器，采集第一周边道路的车流量数据和交通信号灯数据；采集第一高峰期车流量cll1和第二平均车流量cll2，设定5分钟和15分钟的采集频率；采集不同类型车辆的平均车速值p、交叉路口平均等待时间s，建立第一数据集后，并构建第一繁忙系数fmx1；

46、第一评估模块，将第一繁忙系数fmx1与第一阈值x1进行对比，生成第一评估结果，当第一繁忙系数fmx1＞第一阈值x1时，则表示车流异常，属于一级拥堵状态，并自适应进行调节交通信号周期和相位，获得第一策略；

47、第二周边道路数据采集模块，采集第一修路路径点，向周围扩散5km，获取第二周边道路，在第二周边道路内设置第二监测点，安装第二物联网传感器，采集写字楼、景区、学校和医院的实时人流量rll和第三车流量cll3，建立第二数据集；

48、第二评估模块，将第二繁忙系数fmx2与第二阈值x2进行对比，生成第二评估结果；

49、第一修正模块，当第二繁忙系数fmx2＞第二阈值x2时，则表示车流异常，属于二级拥堵状态，表示比一级拥堵状态要严重，若汇入至第一周边道路，有增加拥堵的风险，此时，生成第二策略，并在第一策略执行的程度上进行第一修正；

50、环境数据采集模块，用于在第一监测点和第二监测点，安装气象传感器，采集雨天、雪天、雾天的环境数据，采集道路积水数据，构建环境影响指数yxx和道路隐患指数dlx，并实时采集第四车流量cll4，将环境影响指数yxx、道路隐患指数dlx和第四车流量cll4进行相关联，获取综合风险指数fx；

51、第三评估模块，将综合风险指数fx与第三阈值x3进行对比，生成第三评估结果；

52、第二修正模块，当综合风险指数fx＞第三阈值x3，表示车流量受环境影响呈现异常，属于三级拥堵状态，表示比二级拥堵状态要严重，此时，生成第三策略，并在第二策略执行的程度上进行第二修正。

53、本发明提供了一种基于物联网云平台的智慧交通管理方法及平台。具备以下有益效果：

54、(1)传统交通管理平台主要依赖固定传感器和预设规则，难以实时反映城市交通的动态变化。基于物联网云平台的智慧交通管理平台，通过在城市各关键区域安装物联网传感器，能够实时采集交通数据，包括车流量、车速、等待时间、天气、积水深度等。这种实时监测与数据采集方式，为交通管理部门提供了准确且及时的数据支持，确保他们能够迅速响应突发状况。

55、(2)传统交通管理平台通常难以针对交通拥堵问题进行动态调整。基于物联网云平台的平台，通过数据分析生成繁忙系数，并与预设阈值进行对比，从而生成相应的交通策略。在一级拥堵、二级拥堵和三级拥堵状态下，平台能够自适应调整交通信号周期和相位，优化绿波带，甚至采取更严格的交通管控措施。这种灵活调整的能力，有助于缓解交通拥堵，提高城市交通的流畅度。

56、(3)城市交通不仅受车流量影响，还受到天气、道路状况等多种因素的制约。基于物联网云平台的智慧交通管理平台，通过建立环境影响指数、道路隐患指数、综合风险指数等，能够综合评估各种风险因素对交通的影响。这个平台能够根据风险指数的变化，生成不同的交通策略，确保交通管理部门能够提前预防潜在风险，避免因恶劣天气、道路积水等造成的交通混乱。

57、(4)通过s1-s3步骤的实时数据采集和递进，平台可以实时捕捉城市内道路修路、施工和交通流量的变化情况。这种动态调整能力能够确保交通管理策略随着交通状况的改变而调整，避免因滞后的数据而导致交通堵塞。s1-s3步骤构建了一个逐级响应机制，从第一繁忙系数fmx1到第二繁忙系数fmx2，再到综合风险指数fx，逐步增加监测范围和监测数据类型。这种逐级的响应机制可以帮助平台根据交通拥堵程度进行逐级响应，确保在不同级别的交通堵塞和风险状况下，采取相应的策略。s1-s3步骤的实时递进过程，确保平台在不同的交通状况和环境条件下，能够灵活应对。通过第一策略、第二策略和第三策略的逐步调整，平台可以在道路修建、施工以及恶劣天气等情况下，做出及时有效的应对措施，确保城市交通的顺畅。