智能交通专业车辆监控实训系统开发

冯丽沙

（河北工业职业技术大学，河北石家庄050091）

0 引言

随着智能交通的普及，对人才的需求也越来越多，各院校开始增设智能交通专业，调查显示，我国共有39所高职院校开设了智能交通专业，但在课程体系建设、实训建设、教学模式等各方面均不成熟，均处于探索阶段。

智能交通实训系统作为一个实训平台，融合了多种先进技术，包括无线通信技术、传感技术、嵌入式技术、射频识别技术、图像处理技术以及网络安全技术等，通过对城市交通场景沙盘和智能车辆的控制，能够实现车辆智能出行（行驶、停车、避让）、车牌识别、ETC收费、智能停车场、智能公交车、交通灯智能控制、闯红灯抓拍、视频GPS 定位、视频监控、智能语音播报等功能[1]。

目前，学院智能交通专业的实训设备主要有交通视频监控系统集成应用平台、高速公路收费系统集成与维护实训平台、北斗/GPS 教学实验箱、智能交通信号协调控制一体化系统、智能交通信号协调控制实训系统、车辆导航技术应用实验平台等。这些自购设备可靠性高、方便性好，但价格昂贵，实践教学成本较高。因此，利用现有资源进行车辆监控实训系统的开发具有现实意义，既可以节约经费，解决学生实训问题；同时，自主研发实训系统，实现教学科研互促互进。

1 系统总体设计

结合未来智能交通系统需求，该车辆监控实训系统选取无线传感网络进行通信。无线传感网络就是将多个传感器节点组织形成一个网络，各传感器之间通过无线的方式进行通信，各传感器节点的位置可以随时更改。这种网络设置比较灵活，既可以避免远距离布线问题，又可以对交通系统完成智能管理，减少资源的浪费。因此，本监控系统利用ZigBee 无线传感网络技术，采用TMS320F28335 型处理器进行硬件平台的搭建和软件程序的开发，结合学院现有沙盘，通过采集智能小车车辆行驶信息，将采集到的数据信息通过无线网络传输给控制中心计算机，对其进行分析、处理、显示等，自动控制智能小车的状态。

本系统主要包括数据采集模块、数据传输模块和信息管理模块三部分。数据采集模块主要负责智能小车车辆信息的采集，其通过F28335 型处理器进行采集程序的开发；数据传输模块主要负责将采集到的车辆信息传输到监测站计算机中；信息管理模块主要负责车辆信息的管理，利用Access 数据库建立车载监测数据库，利用LabVIEW 数据库链接工具包对车载监测数据库进行操作。基于ZigBee 网络的数据采集模块的网络架构如图1所示。

2 系统硬件设计

TMS320F28335 型数字信号处理器是TI 公司的一款32 位浮点DSP 控制器，可以实现用户快速编写控制算法且在处理小数操作时耗时短，功耗低，具有150 MHz 的高速数据处理能力，拥有多达18 路的PWM 输出和12 位16 通道ADC，数据以及程序存储量大、A/D转换精度高，同时，外设集成度高，包括SPI 串行外设接口、SCI 串行通信接口以及 EPWM 模块和eCAN 模块等，并且成本低，性能高，能够满足性能要求[2]。

为保证TMS320F28335 芯片的正常稳定运行，需对TMS320F28335 的最小系统电路及外围电路进行设计。其中，最小系统电路主要包括芯片供电模块、ADC 模块和JTAG 模块电路等，外围电路主要包括电源电路、时钟电路、复位电路、PWM 信号输出电路、A/D 转换电路等。

3 系统软件设计

本系统中监控功能的最终实现是靠软件来完成的，因此完成硬件设计后，必须对软件进行设计。软件程序的开发是在CCS 集成开发环境下进行的，其界面友好，功能完善，集成度高，可以实现程序的编辑、汇编和软硬件调试功能等。

软件设计主要利用TMS320F28335 的中断处理能力来完成智能小车车辆信息采集的任务，主要包括主程序和中断子程序。其中，主程序流程图如图2所示。

4 车载监测数据库的建立

Access 数据库管理系统是Microsoft 公司Office 办公软件的一部分，是目前为止功能强大且使用简单的面向终端用户的小型数据库系统，属于关系型数据库，可以单机，也支持多个用户同时访问；另外，还可以通过网络连接其他大型数据库，使用大型数据库中的信息，实现数据库信息的管理和共享[3]，在处理数据库数据和单片机访问时效率较高。

车载监测数据库应具备以下方面的功能：车主信息管理功能，用于完成对车主基本资料的管理，包括对车主信息的添加、修改、删除等操作，或者用于查询车主基本信息；车辆信息管理功能，用于对车辆的基本信息进行管理，包括添加、删除、修改和查询车辆信息等操作；监测站信息管理功能，可以实现对监测站的编号和位置等基本信息进行管理和查询；监测记录管理功能主要是实现对智能小车车辆通过时间以及通过哪个监测站等信息的记录和查询。

4.1 数据表和窗体创建

根据车载监测数据库要实现的功能，需要建立【车辆信息管理】【车主信息管理】【监测站信息管理】3 个数据表的逻辑结构。

根据各数据表的逻辑结构创建数据表，然后创建各数据表的窗体。

建立好各数据表后，需要建立各数据表之间的关系，以将各数据表信息组合到一起，方便数据的修改和查询。

4.2 数据库操作

本系统借助LabVIEW 数据库链接工具包Database Connectivity Toolkit 对已建立的Access 车载监测数据库进行操作，实现数据库车辆数据信息的添加、删除、修改、保存和查询等功能。

由于LabVIEW 程序不包含任何文字代码，仅由前面板和程序框图两部分组成，因此，所有对数据库的操作均通过设计程序框图来实现，最终的结果通过前面板进行显示。具体操作如下：

第一步，数据库连接。数据库的连接有两种方法，一种是通过数据源名(DSN)连接，另一种是通过通用数据链接文件(UDL)连接。这里采用数据源名进行数据库连接，因此，需要首先建立数据源名。在ODBC 数据源管理器窗口中找到User DSN 选项，点击添加按钮，在弹出数据源驱动选择对话框中，选择Microsoft Access Driver(*.mdb)，完成数据源驱动的建立，此时，可以对已经建立好的Access 数据库文件进行访问。然后，前面板上的“Connection Method”选择“ODBC System DSN”，在“DSN Names”文本框中键入自己所要连接的数据库名字“车载监测数据库”，在“UDL File”中点击打开文件图标，从中选择“车载监测数据库.mdb”，其他参数保持不变，完成设置。数据库连接的前面板和程序框图如图3 和图4所示。

第二步，对数据库进行操作，如添加数据信息、删除数据信息、查询数据信息、建立表格、关闭窗体等操作。

5 结语

本文本着节约空间、节省经费的原则，利用TMS320F28335 和Access 数据库结合沙盘，进行基于智能交通专业的车辆监控实训系统的开发，可以实现车辆信息的采集、传输、监控，满足学生实训要求。