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物联网智能交通实训沙盘

武汉创维特信息技术有限公司

中国物联网科教行业领导者 --- 物联中国科教兴邦


一、智能交通实训系统

产品概述：

智能交通实训沙盘系统以城市道路交通为原型，综合运用嵌入式系统、RFID

射频识别、WSN无线传感、移动互联网、智能识别等技术，依托部署在实景交通

沙盘中的智能网关、无线传感节点、智能小车、控制节点、工业摄像机等设备实

现模拟交通的智能控制与管理，包含城市道路交通控制、智能公交、智能停车场、

ETC不停车收费、视频监控、道路环境监管等功能，帮助学生熟悉智能交通系统相

关项目的开发，完成从具体基础知识点到综合应用的提高，同时也为解决现代城

市交通拥堵、交通事故、违规逃逸、停车难等一系列问题提供了技术路线。

整个实训系统具有标准接口，可供师生进行二次开发，从而提高实训的可扩

展性。另外还可满足学校相关科研项目的成果应用实施与展示。


一、智能交通实训系统

系统架构：

本系统以嵌入式中控平台为核心，构建智能化

交通管理和远程控制体系。共分为感知层、网

络层和应用层三层架构，通过道路监测系统采

集车辆运行数据、停车数据等信息，通过多种

通信方式传送给嵌入式中控平台，通过大屏幕

或计算机显示交通运行数据信息，并进行分析

处理，自动控制交通灯、道闸、车辆等设备的

工作状态。


二、智能交通实训系统

【实训系统模型】

沙盘大小：长3m，宽2m（可按实际需求定制）

综合布置：城市道路、公交站点、停车场、收费站，清晰显示城市交通道路、交叉口、收费站、公交站台、停车场、绿化带、

标志标线、交通信号灯等交通基础道路和设施。

沙盘基座：用硬质防火板制作龙骨架并装成一个长方形的底板构架；沙盘底板面板平面铺板采用国产硬质防火板20MM厚；

道路及护拦用18MM厚国产硬质防火板制作；底板基座外围贴铝塑板；沙盘平面及道路路面及护拦铺贴ASB胶板。

道路沙盘具有可扩充性，可以在沙盘上安装各类传感器、执行机构等电气设备，用于模拟实现智能交通的相关功能。



【系统功能】

★交通指示灯控制

沙盘提供了多路交通指示灯，模拟实际的交通状况。根据系统配置，各路口指示灯自动工作；系统可查询、远程无线切换交通指示灯的工作状态。



【系统功能】

★智能小车系统

系统提供标准的智能小车，智能小车模型遵循真实车辆比例所制作，

采用模块化设计，内嵌了多路智能控制系统，可以实现无线通信、自动

循迹、智能停车、智能定位、车辆避让、智能识别等功能，软硬件资源

开放，可对小车功能进行二次扩展开发, 从而提高实训的可扩展性。

自动循迹：智能车辆系统根据道路信息和行驶路线安排在道路上自动

循迹行驶；在路口识别交通指示灯信息并按照交通指示灯信息要求行驶。

智能停车：在路口如遇红灯，则自动循章停车，待绿灯显示或延时后

再自动起动行驶。

智能定位：报告车辆当前位置。小车在沙盘上运行时，小车车载的

RFID读卡器采集RFID信息，然后通过无线的方式将RFID相关信息像传递给

服务器进行分析，最终将小车位置区域，小车编号等信息传递给应用层。



【系统功能】

★智能公交

公交站台电子屏显示下一趟公交距离本站的距离或

相隔站数，公交小车到站时，实现自动停靠站台并语音

播报到站等信息。



【系统功能】

★智能停车场

智能停车系统模拟区域停车信息系统及停车场管理系统。

区域停车信息系统包括区域停车场信息实时发布、停车场位置导航等。

停车场管理系统包括停车引导、道闸及控制器、视频监控、停车场收费系统等。

停车引导：停车场下方铺设RFID卡片，根据停车位上的车辆读卡信息判断车位

状态，根据不同的停车位卡号信息，指引车辆进场停车，根据读卡和离开读卡

的时间来进行计费，利用语音播报系统来完成自动收取费用。

道闸及控制器：控制道闸的开启/关闭，控制器信息接入无线智能网关，可以

实现自动控制或远程网络控制。

视频监控：由RFID读卡器/前车辆感知传感器触发视频监控或车牌识别，并将

数据存入数据库。

停车场收费信息显示：显示车牌、进场时间、停车时间、停车费等信息。



【系统功能】

★ ETC不停车收费

ETC系统模拟高速公路不停车收费系统。主要硬件包括RFID读卡器、RFID卡、道闸

及控制器、摄像头、显示器等。

RFID读卡器及配套RFID卡：包括RFID读卡器、RFID卡片。识读距离控制在20厘米以

内。RFID读卡器信息传输至无线智能网关。

道闸及控制器：包括自动栏杆和控制器，控制道闸的通/关。控制器信息接入无线

智能网关，可以实现自动控制或远程网络控制。

摄像头：采用无线摄像头，根据RFID读卡器的读卡数据，自动触发拍摄，记录进

出道闸的车辆图像。

显示器：显示车型、车牌、入口地点、里程、费用等信息。



【系统功能】

★图像抓拍

违章记录：通过在交叉路口铺设的RFID标签及测速装置，感知车辆经过

道路路口的违章情况，自动记录违章车辆的违章信息。

道路视频监控：通过联网摄像头，视频监控指定道路。

车辆速度测量：通过测速模块，测量指定位置的车辆速度，或指定路段

的区间车速。



【系统功能】

★道路环境监管

路灯控制

系统可对沙盘上各种照明设备进行查询和控制，包括小区、

停车场、所有路灯等进行开、关智能控制。实现的方式可以采

用直流低电压（如9V）小灯泡模型模拟，控制器接入无线智能

网关，通过本地/远程网络控制路灯，配合光照传感器，实现智

能控制。

路灯位置和状态显示在智能交通系统显示屏上，并能通过

智能终端控制路灯亮/灭。

环境监测

交通环境监测系统将实现对沙盘的各种环境传感器的监测。

系统自动监测实训环境的温湿度数据并显示在中心界面中，系统

可查询分析环境数据的历史数据，提供环境数据的报警阈值设置，

环境信息报警查询等。



【软件资源】

嵌入式控制终端部分Bootloader：U-boot，内核版本：.9 文件系统yaffs2，交叉编译

器 arm-linux-gcc。

车辆传感器采集

主要利用STC系列单片机的接口总线，驱动红外反射、超声波等传感器采集

信息，经过处理，驱动直流伺服电机带动万向轮转动，实现小车的自动循迹、

避障、行驶方式的改变等功能。同时小车上的阅读器和天线会自动识别道路

上铺设的射频卡，实现小车地图定位。

无线网络传感器数据

透明传输

实现ZigBee网络的建立、节点的自动入网、节点休眠与唤醒、节点之间数

据的透明传输、传感器节点的采样与传输、以及执行节点驱动设备的功能。

智能交通管理

智能网关采用嵌入式Android操作系统，软件包括系统设置、交通管理主界

面等。用户可以在网关上直接浏览智能小车的运行状态，控制小车的运行方

式，浏览关键路口（高速出入口或停车场出入口）的视频图像，也可手动控

制出入口闸机。

远程查询终端 PC/Android终端



【部分软件界面】


三、智能交通实训系统支撑课程及实验例程

【支撑学校】

中职：体验、安装、调试、简单网络编程

大专：体验、安装调试、软硬件设计、综合设计实训

本科：安装调试、硬件设计、软件设计、系统设计、综合实训、毕业设计

【支撑课程】

物联网技术导论、物联网概论

计算机网络、无线局域网技术、网络系统工程、网络与通信技术

RFID技术及应用、单片机与接口技术、传感器应用与检测技术、无线传感网技术

计算机软件编程技术、数据库设计及应用、嵌入式编程技术

智能交通工程应用、城市照明系统工程应用、智能交通系统概论、

综合布线工程设计与施工、城市智能交通系统项目综合实训、城市停车管理系统集成


三、智能交通实训系统支撑课程及实验例程

【支持实验】

第一章智能交通沙盘介绍

1.1 概述

1.2 沙盘展示

1.3 功能介绍

第二章 STM32开发环境搭建

2.1 RVMDK 软件入门

2.2 RVMDK安装

2.3 ST-LINK驱动安装

2.4 新建RVMDK工程

2.5 MDK下的程序下载与调试

第三章小车控制实验

3.1 小车前后灯控制实验

3.2 小车前进后退运动实验

3.3 小车循迹实验

3.4 小车循迹实验--交叉路口左右转弯

3.5 小车与沙盘控制器ZigBee通信实验

3.6 小车读RFID卡号数据实验

第四章沙盘控制器实验

4.1 蜂鸣器实验

4.2 900M模块数据接收转发实验

4.3 红绿灯点亮实验

4.4 语音播报实验

4.5 信息屏TFT-LCD实验

4.6 信息屏显示字符串实验

第五章 c#实验

5.1 VisualStudio开发环境的安装与配置

5.2 Access数据库操作

5.3 控制小车启停实验

5.4 小车定位系统

5.5 小车停车系统

5.6 红绿灯控制实验

5.7 停车付费系统实验

附录：智能交通通信协议V1.0

一、通信规程

二、通信协议

三、通信协议详解(举例)

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