CN111243295A - 基于汽车尾气检测的信号机、信号灯控制方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于汽车尾气检测的信号机、信号灯控制方法及存储介质，该信号机包括：汽车尾气检测模块、交通信号机主控模块、串口通讯模块以及显示屏；所述交通信号机主控模块分别与所述汽车尾气检测模块电连接，所述交通信号机主控模块还通过所述串口通讯模块与所述显示屏电连接。该信号机通过汽车尾气检测模块来检测各个路段的汽车尾气排放情况，根据汽车尾气排放情况来判断是否拥堵，从而对各个路口的信号灯执行相应的控制措施，以保证机动车行驶的畅顺性，从而降低环境排放压力。
Description
技术领域
本发明涉及交通信号机技术领域，尤其涉及一种基于汽车尾气检测的信号 机、信号灯控制方法及存储介质。
背景技术
目前，多数机动车都是以汽油为燃料，所排放的汽车尾气会包含一氧化碳 (CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、细颗粒物(PM2.5、PM10)等污染物， 这些尾气污染物及其二次污染物对人体健康和生态系统都有很大的危害。同时， 由于化石燃料的不可再生性，燃料紧缺逐渐成为了一个不可忽视的问题，而机 动车油耗占石油消耗的比重最大。
除正常行驶外，路面车辆受到传统的交通控制和交通诱导影响，会处于减 速、怠速和加速等多种行驶状态，这不仅增加了机动车尾气的排放浓度，也降 低了机动车的燃油效率，增加环境排放压力。通过对环境污染和交通问题进行 关联，如果道路信号控制合理，机动车行驶的畅顺性将大大提高，也就可以减 低环境排放压力。但是，现有的交通信号灯没有结合环境污染问题进行信号灯 控制。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于汽车尾气 检测的信号机，其通过汽车尾气检测模块来检测各个路段的汽车尾气排放情况， 根据汽车尾气排放情况来判断是否拥堵，从而对各个路口的信号灯执行相应的 控制措施，以保证机动车行驶的畅顺性，从而降低环境排放压力。
本发明的目的之二在于提供一种基于汽车尾气检测的信号灯控制方法，其 根据汽车尾气污染物浓度数据来判断当前路段是否处于拥堵状态，从而对各个 路口的信号灯执行相应的控制措施，以保证机动车行驶的畅顺性，从而降低环 境排放压力。
本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，该存储介质存储的 程序运行时，可实现根据汽车尾气污染物浓度数据来判断当前路段是否处于拥 堵状态，从而对各个路口的信号灯执行相应的控制措施，以保证机动车行驶的 畅顺性，从而降低环境排放压力。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种基于汽车尾气检测的信号机，包括：汽车尾气检测模块、交通信号机 主控模块、串口通讯模块以及显示屏；所述交通信号机主控模块分别与所述汽 车尾气检测模块电连接，所述交通信号机主控模块还通过所述串口通讯模块与 所述显示屏电连接。
进一步地，还包括PM2.5传感器模块，所述交通信号机主控模块与所述 PM2.5传感器模块电连接。
进一步地，还包括电源模块，所述电源模块与所述交通信号机主控模块电 连接。
进一步地，所述电源模块具体为锂电池。
进一步地，还包括温度传感器模块，所述温度传感器模块与所述交通信号 机主控模块电连接。
进一步地，所述显示屏具体为液晶显示屏。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种基于汽车尾气检测的信号灯控制方法，包括以下步骤：
定时获取各个路段的至少两个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度信息， 其中，各个预设时间周期在时间上是连续的；
判断各个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度是否逐步上升，并判断所 述汽车尾气污染物浓度是否超过第一预设值；
若所述汽车尾气污染物浓度逐步上升且超过第一预设值，则判定当前路段 处于拥堵状态，并执行路段拥堵信号灯控制手段；其中，所述路段拥堵信号灯 控制手段包括：减少当前路段的上游路口的信号灯的绿灯通行时间、延长当前 路段的入口处的信号灯的红灯截停时间、延长当前路段的出口处的信号灯的绿 灯通行时间、和/或根据下游路段的距离及该下游路段的设定车速计算当前路段 的车流经过各个下游路段的路口的时间并以此时间来调整各个下游路段路口的 信号灯的红绿灯交替时间以使该车流到达各个下游路段的路口时可以直接通行；
若否，则判定当前路段处于通行顺畅状态，结束当前流程。
进一步地，在获取汽车尾气污染物浓度信息的同时，还获取对应预设时间 周期内的PM2.5浓度信息；
判断各个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度是否逐步上升的同时，还 判断所述PM2.5浓度是否逐步上升；并判断所述PM2.5浓度是否超过第二预设 值；
当所述汽车尾气污染物浓度和所述PM2.5浓度均逐步上升且均超过对应的 预设值时，判定当前路段处于拥堵状态，并执行路段拥堵信号灯控制手段。
进一步地，在获取汽车尾气污染物浓度信息和PM2.5浓度信息的同时，还 获取对应预设时间周期内的温度信息；
在判断所述汽车尾气污染物浓度是否超过第一预设值以及所述PM2.5浓度 是否超过第二预设值的同时，还判断温度是否逐渐升高；
当所述汽车尾气污染物浓度和所述PM2.5浓度均逐步上升且均超过对应的 预设值以及温度也逐渐升高时，判定当前路段处于拥堵状态，并执行路段拥堵 信号灯控制手段。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机 程序，所述计算机程序运行时可实现如上所述的基于汽车尾气检测的信号灯控 制方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
该基于汽车尾气检测的信号机通过汽车尾气检测模块来检测各个路段的汽 车尾气排放情况，根据汽车尾气排放情况来判断是否拥堵，从而对各个路口的 信号灯执行相应的控制措施，以保证机动车行驶的畅顺性，从而降低机动车的 环境排放压力，减少由于路段长时间拥堵造成的环境污染。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于汽车尾气检测的信号机的结构框图；
图2为本发明提供的一种基于汽车尾气检测的信号灯控制方法的流程示意 图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的 是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任 意组合形成新的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一 个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用 的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目 的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，一种基于汽车尾气检测的信号机，包括：汽车尾气检测模块、 交通信号机主控模块、串口通讯模块以及显示屏；所述交通信号机主控模块分 别与所述汽车尾气检测模块电连接，所述交通信号机主控模块还通过所述串口 通讯模块与所述显示屏电连接，所述显示屏具体可为液晶显示屏。
该基于汽车尾气检测的信号机通过汽车尾气检测模块来检测各个路段的汽 车尾气排放情况，根据汽车尾气排放情况来判断是否拥堵，从而对各个路口的 信号灯执行相应的控制措施，以保证机动车行驶的畅顺性，从而降低机动车的 环境排放压力，减少由于路段长时间拥堵造成的环境污染。
市面上有很多汽车尾气检测仪，汽车尾气检测模块具体可选用PEGASOR Mi2微粒传感器、大方科技机动车尾气遥感监测激光检测模块DEM-5000等等。
作为一种优选的实施方式，还包括PM2.5传感器模块，所述交通信号机主 控模块与所述PM2.5传感器模块电连接。同时监测汽车尾气浓度变化以及PM2.5 的浓度变化，当两者的变化量均超过对应的预设值时，方判定为拥堵，提高了 判断结果的准确性。PM2.5传感器模块可选用XHPM2000E颗粒物自动监测仪、 EL-PM2.5等等。
作为一种优选的实施方式，还包括电源模块，所述电源模块与所述交通信 号机主控模块电连接，所述电源模块具体为锂电池。通过自带电源模块来进行 供电，方便设备的使用。
作为一种优选的实施方式，还包括温度传感器模块，所述温度传感器模块 与所述交通信号机主控模块电连接。当发生缓慢拥堵，汽车尾气排放浓度大量 增加时，检测到温度会有升高(汽车尾气中包含有二氧化碳等，二氧化碳气体 被称为温室气体，一旦进入空气中，一方面可产生温室效应，促进气温升高)。 进一步结合温度来进行判断，进一步确保判断结果的准确性。
请参阅图2，本发明还提供了一种基于汽车尾气检测的信号灯控制方法，该 方法可应用于前面所述的基于汽车尾气检测的信号机，具体包括以下步骤：
S1、定时获取各个路段的至少两个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度 信息，其中，各个预设时间周期在时间上是连续的；
S2、判断各个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度是否逐步上升，并判 断所述汽车尾气污染物浓度是否超过第一预设值；
S3、若所述汽车尾气污染物浓度逐步上升且超过第一预设值，则判定当前 路段处于拥堵状态，并执行路段拥堵信号灯控制手段；其中，所述路段拥堵信 号灯控制手段包括：减少当前路段的上游路口的信号灯的绿灯通行时间、延长 当前路段的入口处的信号灯的红灯截停时间、延长当前路段的出口处的信号灯 的绿灯通行时间、和/或根据下游路段的距离及该下游路段的设定车速计算当前 路段的车流经过各个下游路段的路口的时间并以此时间来调整各个下游路段路 口的信号灯的红绿灯交替时间以使该车流到达各个下游路段的路口时可以直接 通行；
S4、若否，则判定当前路段处于通行顺畅状态，结束当前流程。
该基于汽车尾气检测的信号灯控制方法根据汽车尾气污染物浓度数据来判 断当前路段是否处于拥堵状态，从而对各个路口的信号灯执行相应的控制措施， 以保证机动车行驶的畅顺性，从而降低环境排放压力。
当出现拥堵时，信号机控制减少上游来车方向各路口的绿灯时间，避免排 队溢出路口；控制本相位信号灯(即当前路段的入口处的信号灯)，实现红灯截 停，避免上游车流继续涌入；在本路口(当前路段的出口处)，则延长绿灯放行 时间；此外，信号机还可根据路段的规定速度以及路段距离，计算该车流所经 过的各路口的时间(以该时间为绿灯起始时间)，根据该时间来调整红绿灯的交 替时间，以确保该车流到达每个路口时，正好遇到“绿灯”，从而有效缓解拥堵 状况。
需要说明的是，可设置各个数据采集模块(汽车尾气检测模块、PM2.5传 感器模块和温度传感器模块)按照一定的时间周期打包上传数据，该时间周期 可与定时获取各个路段的预设时间周期一致。
作为一种优选的实施方式，在获取汽车尾气污染物浓度信息的同时，还获 取对应预设时间周期内的PM2.5浓度信息；
判断各个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度是否逐步上升的同时，还 判断所述PM2.5浓度是否逐步上升；并判断所述PM2.5浓度是否超过第二预设 值；
当所述汽车尾气污染物浓度和所述PM2.5浓度均逐步上升且均超过对应的 预设值时，判定当前路段处于拥堵状态，并执行路段拥堵信号灯控制手段。
通过上述方式，同时监测汽车尾气浓度变化以及PM2.5的浓度变化，当两 者的变化量均超过对应的预设值时，方判定为拥堵，提高了判断结果的准确性。
作为一种优选的实施方式，在获取汽车尾气污染物浓度信息和PM2.5浓度 信息的同时，还获取对应预设时间周期内的温度信息；
在判断所述汽车尾气污染物浓度是否超过第一预设值以及所述PM2.5浓度 是否超过第二预设值的同时，还判断温度是否逐渐升高；
当所述汽车尾气污染物浓度和所述PM2.5浓度均逐步上升且均超过对应的 预设值以及温度也逐渐升高时，判定当前路段处于拥堵状态，并执行路段拥堵 信号灯控制手段。
当发生缓慢拥堵，汽车尾气排放浓度大量增加时，检测到温度会有升高(汽 车尾气中包含有二氧化碳等，二氧化碳气体被称为温室气体，一旦进入空气中， 一方面可产生温室效应，促进气温升高)。通过上述方式，进一步结合温度来进 行判断，进一步确保判断结果的准确性。
本发明所提供的信号机，当其检测到某一个区域内的汽车尾气污染物浓度 和PM2.5颗粒物浓度升高到一定浓度时，信号机则会判断某一个区域出现拥堵， 信号机则会通过减少外围路口进入区域内方向的绿灯时间来减少进入区域内部 的车流量，从而达到缓解区域内交通拥堵的目的。选择区域内较为关键的拥堵 路口作为状态路口，来判断区域是否拥堵；选择外围路口作为控制路口，选定 控制相位，当状态路口判定为拥堵时压缩外围路口控制相位的绿信。
此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介 质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序运行时可实现如上所述的基于汽 车尾气检测的信号灯控制方法。
该计算机可读存储介质存储有计算机程序，本发明的方法如果以软件功能 单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在该计算机存储介 质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也 可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一 计算机存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实 施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代 码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计 算机存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记 录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM， Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载 波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机存储介质 包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例 如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机存储介质不包括电载波信 号和电信信号。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的 范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换 均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于汽车尾气检测的信号机，其特征在于，包括：汽车尾气检测模块、交通信号机主控模块、串口通讯模块以及显示屏；所述交通信号机主控模块分别与所述汽车尾气检测模块电连接，所述交通信号机主控模块还通过所述串口通讯模块与所述显示屏电连接。
2.如权利要求1所述的基于汽车尾气检测的信号机，其特征在于，还包括PM2.5传感器模块，所述交通信号机主控模块与所述PM2.5传感器模块电连接。
3.如权利要求1或2所述的基于汽车尾气检测的信号机，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述交通信号机主控模块电连接。
4.如权利要求3所述的基于汽车尾气检测的信号机，其特征在于，所述电源模块具体为锂电池。
5.如权利要求2所述的基于汽车尾气检测的信号机，其特征在于，还包括温度传感器模块，所述温度传感器模块与所述交通信号机主控模块电连接。
6.如权利要求1所述的基于汽车尾气检测的信号机，其特征在于，所述显示屏具体为液晶显示屏。
7.一种基于汽车尾气检测的信号灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
定时获取各个路段的至少两个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度信息，其中，各个预设时间周期在时间上是连续的；
判断各个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度是否逐步上升，并判断所述汽车尾气污染物浓度是否超过第一预设值；
若汽车尾气污染物浓度逐步上升且超过第一预设值，则判定当前路段处于拥堵状态，并执行路段拥堵信号灯控制手段；其中，所述路段拥堵信号灯控制手段包括：减少当前路段的上游路口的信号灯的绿灯通行时间、延长当前路段的入口处的信号灯的红灯截停时间、延长当前路段的出口处的信号灯的绿灯通行时间、和/或根据下游路段的距离及该下游路段的设定车速计算当前路段的车流经过各个下游路段的路口的时间并以此时间来调整各个下游路段路口的信号灯的红绿灯交替时间以使该车流到达各个下游路段的路口时可以直接通行；
若否，则判定当前路段处于通行顺畅状态，结束当前流程。
8.如权利要求7所述的基于汽车尾气检测的信号灯控制方法，其特征在于，在获取汽车尾气污染物浓度信息的同时，还获取对应预设时间周期内的PM2.5浓度信息；
判断各个预设时间周期内的汽车尾气污染物浓度是否逐步上升的同时，还判断所述PM2.5浓度是否逐步上升；并判断所述PM2.5浓度是否超过第二预设值；
当所述汽车尾气污染物浓度和所述PM2.5浓度均逐步上升且均超过对应的预设值时，判定当前路段处于拥堵状态，并执行路段拥堵信号灯控制手段。
9.如权利要求8所述的基于汽车尾气检测的信号灯控制方法，其特征在于，在获取汽车尾气污染物浓度信息和PM2.5浓度信息的同时，还获取对应预设时间周期内的温度信息；
在判断所述汽车尾气污染物浓度是否超过第一预设值以及所述PM2.5浓度是否超过第二预设值的同时，还判断温度是否逐渐升高；
当所述汽车尾气污染物浓度和所述PM2.5浓度均逐步上升且均超过对应的预设值以及温度也逐渐升高时，判定当前路段处于拥堵状态，并执行路段拥堵信号灯控制手段。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有可执行计算机程序，所述计算机程序运行时可实现如权利要求7至9任一项所述的基于汽车尾气检测的信号灯控制方法。
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