CN101567130B - 一种交通信号控制器的远程故障检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种交通信号控制器的远程故障检测方法与系统，包括安装在交通信号控制器箱体内的故障检测模块和安装在交管中心的服务器所构成的系统，还包括模块运行的程序，故障检测模块通过内部总线和交通信号控制器主控制器相连，实时接收并处理主控器采集的状态消息，如检测到控制器运行正常，则定期将状态信息按格式发送给远程服务器，同时检测状态参数偏差进行事故预先报警；如检测到控制器异常状态，则自动通过网络向远程服务器报警，同时提交详细故障信息，并提供远程连接与状态查询服务；本发明在交通信号控制器受损的情况下，能及时自动通知有关部门进行处理，支持信号控制器实时状态检测与远程故障诊断，可广泛用于保障交通安全。
Description
技术领域
本发明属于交通信息控制技术领域，涉及一种交通信号控制器的远程故障检测方法及系统。
背景技术
由于交通信号控制器安装在城市路口，工作环境恶劣，因而在实际工作中会受到各种的干扰，容易出现故障，如信号灯故障、双向晶闸管故障、程序存储器故障以及绿信号冲突故障等。重要路口的交通信号控制器如出现故障容易造成交通堵塞甚至严重交通事故。在交通信号控制器遭受不可预料或不可逆转的自然灾害时(如雷击、断电、水淹)，交管部门能及时得到报警，并能获取交通信号控制器故障详细信息，有针对性派遣维修人员进行抢修。此外，在交通信号控制器运行期间也需要专业人员对交通信号控制器进行状态查询，并对交通信号控制器进行状态评估。
现有的交通信号控制器故障诊断一般不作为单独模块来实现，而是在交通信号控制器的主控模块上通过电路模块加以实现，包括块故障检测电路模块，驱动电路的电压电流检测电路模块。
现有的交通信号控制器的故障诊断通常采用检测的方法是：通过定时检测交通信号控制器驱动部分的电压和电流信息，并根据预先定义的规则，进行绿冲突等交通信号控制器的故障判断；在发生异常情况时，并通过前面板指示灯显示具体故障类型；在发生严重故障时，现有的故障检测还可以提供一个交流继电器输出信号，可控制交通信号控制器的输出，将其切换到黄闪状态。
传统的交通信号控制器故障诊断方法存在以下几个问题：
(1)监测诊断方式和手段受地域条件限制，一般要在交通信号控制器现场才能进行；
(2)交通信号控制器状态监测与故障诊断系统作为一个孤立封闭系统存在，诊断信息难以共享，需要管理部门、诊断专家和制造商进行会诊，耽误交通信号控制器恢复运行时间。
(3)交通信号控制器在出现故障时不能及时自动报警，在运行老化过程中，不能对故障提前预警；
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是要解决现有技术手段的受时间和地域空间限制，在交通信号控制器出现故障时不能及时自动报警等问题，为此本发明一种远程的交通信号控制器故障检测方法。
(二)解决问题的技术方案
为了实现所述的目的，本发明的第一方面，提供一种交通信号控制器的远程故障检测系统的技术方案如下：
含有交通信号控制器、其特征在于：还有远程服务器，所述交通信号控制器还有故障检测模块和主控制器；
一故障检测模块安装在交通信号控制器的箱体内部；故障检测模块与主控制器通过主控制器的内部总线相连，故障检测模块用于接收并处理主控制器发送的交通信号控制器状态消息，生成主控制器的定期状态信息或突发报警信息，再通过故障检测模块的无线通讯模块发送定期状态信息或突发报警信息；
一远程服务器安装在交管中心，通过网络与无线通讯模块相连，用于接收故障检测模块发送的定期状态信息或突发报警信息，与故障检测模块进行交互，查询交通信号控制器的状态；远程服务器获取交通信号控制器状态信息，供专家和行业人员进行诊断。
根据本发明的实施例，所述故障检测模块包括：
一微处理器通过第二总线接口与主控制器连接，按照设定的总线协议进行通讯，实时获取主控制器采集的交通信号控制器故障信息，故障信息包括交通信号控制器驱动部分的电压和电流，交通信号控制器主控制器的程序存储器的状态，交通信号控制器绿信号冲突状态；
一微处理器通过第一总线接口与电平转换器相连，电平转换器与无线通讯模块连接，微处理器通过命令来控制无线通讯模块与远程服务器连网，并进行交通信号控制器定期状态信息和故障信息的传送；
一微处理器通过第一存储接口与易挥发性存储模块连接，通过第二存储接口与非易挥发性存储模块连接，并将信息数据按照设定格式备份存储在易挥发性存储模块上。
为了实现所述的目的，本发明的第二方面，提供一种交通信号控制器的远程故障检测方法的技术方案包括以下步骤：
步骤S1：在交通信号控制器箱体内部安装故障检测模块，通过内部总线和主控制器相连，故障检测模块运行诊断程序；
步骤S2：故障检测模块如果检测到主控制器正常运行，则定时连接远程服务器，将主控制器正常运行的状态信息按格式打包提交给远程服务器，并等待远程服务器的连接请求和交通信号控制状态查询请求；
步骤S3：故障检测模块如果检测到信号控制器异常状态，则自动向远程服务器报警，同时提交主控制器详细故障信息，并等待远程连接和交通信号控制状态查询请求；
步骤S4：安装在交管中心的远程服务器每次接到信息后进行判断，如果交通信号控制器运行正常，则判断是否需要连接进行状态查询；如果是交通信号控制器报警信息，则对报警信息的事故进行辨识，并将事故通知相关人员，对交通信号控制器进行的远程连接诊断。
所述步骤S2中，故障检测模块是通过总线接口与主控制器相连，故障检测模块实时地采集主控制器发送的状态信息，并故障检测模块对状态信息进行特征提取，将提取的特征与主控制器状态进行匹配，确定主控制器是否处于故障状态；并根据主控制器状态参数的偏差，根据经验对将要出现的故障进行预估，对预估故障进行预先报警。
所述步骤S3中，故障检测模块是通过对主控制器状态进行判断，判断出主控制器运行异常，则立即启动无线通讯模块连接远程服务器，对主控制器的异常状态进行报警与异常信息的传送，等待远程的连接与状态查询请求。
所述步骤S4中，远程服务器接收到交通信号控制器的状态信息数据后存入大型数据库中，供专家系统按推理策略给出故障分析并做出处理意见。
本发明的有益效果：本发明不受传统手段的时间空间限制，能够在交通信号控制器出现故障时自动连接远程服务器进行自动进行故障预警和报警，并且提供详细故障信息以利于相关人员进行故障诊断。此外，本发明在平时还能对交通信号控制器的性能状态做出评估和预测，进而做出事故预警。提供一个基于网络的远程诊断平台供专家会诊，由远程服务器提供一个信息发布平台，有利于相关技术人员进行会诊，并给相关人员提供交通信号控制器状态查询。本发明可对交通信号控制器进行状态查询与维护，可在交通信号控制器出现故障时自动报警，并对其进行实时故障诊断，有利于相关部门开展针对性抢修，确保交通安全。该系统可以用于交通信号控制等场合。
附图说明
图1是本发明实施例中交通信号控制器远程故障检测系统框图。
图2是本发明实施例中交通信号控制器的故障检测模块框图。
图3是本发明实施例中交通信号控制器的故障检测模块原理图。
图4是本发明实施例中交通信号控制器的故障检测模块所用处理器管脚信息图。
图5是本发明实施例图3中的FLASH存储芯片接口图。
图6是本发明实施例图3中的SDRAM存储芯片接口图。
图7是本发明实施例图3中SP3234转换芯片的接口原理图。
图8是本发明实施例中的信号控制器故障诊断程序流程图。
具体实施方式
下面将结合附图说明和具体实施方式对本发明方法作进一步详细描述，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
请参见附图1本发明实施例中交通信号控制器远程故障检测方法框图，实施例中故障检测模块14安装在交通信号控制器11的箱体内部，故障检测模块14与主控制器13通过主控制器13的内部总线相连，故障检测模块14用于接收并处理主控制器13发送的交通信号控制器11状态消息，生成主控制器13的定期状态信息或突发报警信息，再通过故障检测模块14的无线通讯模块发送定期状态信息或突发报警信息；
一远程服务器12安装在交管中心，通过网络与无线通讯模块13相连，用于接收故障检测模块14发送的定期状态信息或突发报警信息，与故障检测模块14进行交互，查询交通信号控制器11的状态；远程服务器12获取交通信号控制器11状态信息，供专家和行业人员进行诊断。图1中示出的其他模块不属于本发明所要保护的内容，在此不详细描述。
附图2是本发明交通信号控制器的故障检测模块框图，交通信号控制器的故障检测模块14包括微处理器141、电平转换器142、无线通讯模块143、第一存储模块144、第二存储模块145；其中：
微处理器141还包括：第一存储接口A1411、第二存储接口B1412、第一总线接口1413和第二总线接口1414；
一微处理器141通过第二总线接口1414与主控制器13连接，按照设定的总线协议进行通讯，实时获取主控制器13采集的交通信号控制器11故障信息，故障信息包括交通信号控制器11驱动部分的电压和电流，交通信号控制器11主控制器13的程序存储器的状态，交通信号控制器11绿信号冲突状态；
一微处理器141通过第一总线接口1413与电平转换器142相连，电平转换器142与无线通讯模块143连接，微处理器141通过命令来控制无线通讯模块143与远程服务器12连网，并进行交通信号控制器11定期状态信息和故障信息的传送；
一微处理器141通过第一存储接口1411与易挥发性存储模块144连接，通过第二存储接口1412与非易挥发性存储模块145连接，并将信息数据按照设定格式备份存储在存储模块144上。
附图3是附图2一种具体实施例的原理图。参见附图3对实施例中的交通信号控制器11的故障检测模块14的具体形式进行详细描述如下：
微处理器141的第一存储接口1411采用SDRAM控制接口，第二存储接口1412采用FLASHS控制接口；第一总线接口1413采用UART总线接口，第二总线接口1414采用SDLC总线接口；电平转换器142采用EIA-232电平转换器；无线通讯模块143采用GPRS Modem，易挥发存储模块144采用FLASH存储芯片，非易挥发存储存储模块145采用SDRAM存储芯片，图3示出了与图2故障检测模块14中相同标记所对应具体实施例器件的结构，下面对图3故障检测模块14中相同标记所对应具体实施例器件间的具体工作过程进行详细描述：
微处理器141通过SDRAM控制接口1411与SDRAM存储芯片145相连。微处理器141通过FLASH控制接口1412与FLASH存储芯片144相连。微处理器141通过标准SDLC总线1414与主控制器13通讯，按照设定的总线协议进行实时信息采集。将信息数据按照设定格式备份存储在FLASH存储芯片144上。微处理器141通过UART总线1413，使用EIA-232电平转换器142将信号转换成RS-232电平，与GPRS Modem143连接，进行全双工通信。
如附图4所示，本发明实施例中的微处理器141采用了EP7312通用32位高速微处理器。微处理器141的第99管脚到第148管脚，第163管脚到第179管脚是处理器数据总线和地址总线，用于连接FLASH存储芯片144和SDRAM存储芯片145。微处理器141的第32管脚和第35管脚到第38管脚是串行总线管脚，用于连接EIA-232电平转换器142。
如附图5所示，本发明实施例中的FLASH存储芯片144，选用两片AM29LV320存储芯片，2M×16-bit的TSOP封装FLASH存储芯片，共8MB存储空间。将两片AM29LV32存储芯片并联拼接成32位FLASH存储芯片144系统，用来存放采集数据。FLASH存储芯片144的A0管脚到A20管脚是地址总线，DQ0管脚到DQ15管脚是数据总线，FLASH存储芯片144地址总线和数据总线与微处理器141的地址总线和数据总线相连。
如附图6所示，本发明实施例中的SDRAM存储芯片145，选用两片HY57V281620，4Banks×2Mbits×16的TSOP封装的SDRAM存储芯片。两片HY57V281620并联构成32位的SDRAM存储器系统，共32MB的SDRAM空间。一片为高16位，一片为低16位。SDRAM存储芯片145的A0管脚到A11管脚为地址总线，DQ0管脚到DQ15管脚为数据输入/输出复用总线，SDRAM存储芯片145地址总线和数据总线与微处理器141的地址总线和数据总线相连。
如附图7所示，本发明实施例中的EIA-232电平转换器142使用SP3234转换芯片，其TXD，RXD，DTR，CTS，RTS和GND管脚连接微处理器141串行总线管脚，将微处理器141输出的电平信号转换成RS-232电平。本发明实施例中EIA-232电平转换器142连接GPRSModem143，GPRS Modem143选用CMS91模块，该GPRS Modem143提供了标准RS-232接口，使用TXD，RXD，DTR，CTS，RTS和GND管脚与EIA-232电平转换器142相应管脚相连。其通讯波特率范围为2400-115200bit/s。
在交通信号控制器箱体内部安装故障检测模块，通过内部总线和主控制器相连，故障检测模块运行诊断程序；故障检测模块如果检测到主控制器正常运行，则定时连接远程服务器，将主控制器正常运行的状态信息按格式打包提交给远程服务器，并等待远程服务器的连接请求和交通信号控制状态查询请求；故障检测模块如果检测到信号控制器异常状态，则自动向远程服务器报警，同时提交主控制器详细故障信息，并等待远程连接和交通信号控制状态查询请求；安装在交管中心的远程服务器每次接到信息后进行判断，如果交通信号控制器运行正常，则判断是否需要连接进行状态查询；如果是交通信号控制器报警信息，则对报警信息的事故进行辨识，并将事故通知相关人员，对交通信号控制器进行的远程连接诊断。
请参见附图8，实施例中的交通信号控制器故障检测模块程序执行流程如图所示，具体运行流程如下：
步骤1：初始化
上电复位后，执行完系统级初始化、协议栈初始化之后，进行微处理器141，EIA-232电平转换器142，GPRS Modem143，FLASH存储芯片144，SDRAM存储芯片145，SDLC总线1414的初始化。在建立网络连接之前需要对GPRS Modem143进行参数设置。设置微处理器141的串口通讯波特率与GPRS Modem143之间通过AT指令集来进行交互，启动GPRS Modem143进行拨号，建立PPP链接，IP层之上选择面向连接的TCP完成GPRS Modem143的Internet接入；
步骤2：数据采集
故障检测模块14通过总线接口与主控制器13相连，故障检测模块14通过主控制器13的总线接口取得数据，对交通信号控制器11的状态信息进行处理，将状态信息以一定格式备份在FLASH存储芯片144上。
步骤3：数据处理
所述故障检测模块14实时地采集主控制器13发送的状态信息，并故障检测模块14对状态信息进行特征提取，将提取的特征与主控制器13状态进行匹配，确定主控制器13是否处于故障状态；并根据主控制器13状态参数的偏差，根据经验对将要出现的故障进行预估，对预估故障进行预先报警。
所述故障检测模块14通过对主控制器13状态进行判断，判断出主控制器13运行异常，则立即启动GPRS Modem143连接远程服务器12，对主控制器13的异常状态进行报警与异常信息的传送，等待远程的连接与状态查询请求。
故障检测模块14读取FLASH存储芯片144上、预设的主控制器13的故障状态、预警状态、正常状态的状态信息。故障检测模块14获取主控制器13发送的状态信息，进行状态信息比较，判断主控制器13是处于故障状态、预警状态还是正常状态。如果状态信息在预设故障状态范围内，则立即进入步骤4故障处理流程；当状态信息在预警状态和正常状态范围内，则执行步骤5将信息传送到远程服务中心器12，如果不是预警状态和正常状态则判断是否定时发送状态；如果是定时发送则执行步骤5将信息传送到远程服务中心器12，如果为否，则将信息传送到返回步骤2。
步骤4：故障处理流程
故障处理流程先启动拨号程序链接远程服务器12，链接之后将故障信息按格式打包，通过传输服务传送到远程服务器12，最后确认传输完毕。所述远程服务器12接收到交通信号控制器11的状态信息数据后存入大型数据库中，供专家系统按推理策略给出故障分析并做出处理意见。
步骤5：等待远程连接
在处理完故障处理流程、状态预警、定时发送状态等事件之后，故障检测模块14需要启动一个连接服务，等待远程服务器12的连接、状态查询。
故障检测模块14检测远程服务器12是否已经连接，如已经连接则转入步骤6状态信息服务程序；否则判断是否超时，如没有超时则继续等待，否则返回步骤2，继续根据所获取数据报告新的交通信号控制器的状态信息。
步骤6：提供状态信息查询
故障检测模块14提供详细状态信息，以供远程连接查询，实现远程诊断功能。
步骤7：确认关闭
如果交通信号控制器11故障已被诊断为无法继续工作，则执行步骤7关闭诊断程序；如果可继续工作则系统继续执行步骤2提供状态服务。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种交通信号控制器的远程故障检测系统，含有交通信号控制器、其特征在于：还有远程服务器，所述交通信号控制器还有故障检测模块和主控制器；
一故障检测模块安装在交通信号控制器的箱体内部；故障检测模块与主控制器通过主控制器的内部总线相连，故障检测模块用于接收并处理主控制器发送的交通信号控制器状态消息，生成主控制器的定期状态信息或突发报警信息，再通过故障检测模块的无线通讯模块发送定期状态信息或突发报警信息；故障检测模块如果检测到主控制器正常运行，则定时连接远程服务器，将主控制器正常运行的状态信息按格式打包提交给远程服务器，并等待远程服务器的连接请求和交通信号控制状态查询请求；故障检测模块如果检测到信号控制器异常状态，则自动向远程服务器报警，同时提交主控制器详细故障信息，并等待远程连接和交通信号控制状态查询请求；
一远程服务器安装在交管中心，通过网络与无线通讯模块相连，用于接收故障检测模块发送的定期状态信息或突发报警信息，与故障检测模块进行交互，查询交通信号控制器的状态；远程服务器获取交通信号控制器状态信息，远程服务器每次接到信息后进行判断，如果交通信号控制器运行正常，则判断是否需要连接进行状态查询；如果是交通信号控制器报警信息，则对报警信息的事故进行辨识，并将事故通知相关人员，对交通信号控制器进行的远程连接诊断。
2.如权利要求1所述的交通信号控制器的远程故障检测系统，其特征在于：故障检测模块包括：
一微处理器通过第二总线接口与主控制器连接，按照设定的总线协议进行通讯，实时获取主控制器采集的交通信号控制器故障信息，故障信息包括交通信号控制器驱动部分的电压和电流，交通信号控制器主控制器的程序存储器的状态，交通信号控制器绿信号冲突状态；
一微处理器通过第一总线接口与电平转换器相连，电平转换器与无线通讯模块连接，微处理器通过命令来控制无线通讯模块与远程服务器连网，并进行交通信号控制器定期状态信息和故障信息的传送；
一微处理器通过第一存储接口与易挥发性存储模块连接，通过第二存储接口与非易挥发性存储模块连接，并将信息数据按照设定格式备份存储在易挥发性存储模块上。
3.一种交通信号控制器的远程故障检测方法，包括以下步骤：
步骤S1：在交通信号控制器箱体内部安装故障检测模块，通过内部总线和主控制器相连，故障检测模块运行诊断程序；
步骤S2：故障检测模块如果检测到主控制器正常运行，则定时连接远程服务器，将主控制器正常运行的状态信息按格式打包提交给远程服务器，并等待远程服务器的连接请求和交通信号控制状态查询请求；
步骤S3：故障检测模块如果检测到信号控制器异常状态，则自动向远程服务器报警，同时提交主控制器详细故障信息，并等待远程连接和交通信号控制状态查询请求；
步骤S4：安装在交管中心的远程服务器每次接到信息后进行判断，如果交通信号控制器运行正常，则判断是否需要连接进行状态查询；如果是交通信号控制器报警信息，则对报警信息的事故进行辨识，并将事故通知相关人员，对交通信号控制器进行的远程连接诊断。
4.如权利要求3所述的交通信号控制器的远程故障检测方法，其特征在于：步骤S2中所述故障检测模块通过总线接口与主控制器相连，故障检测模块实时地采集主控制器发送的状态信息，并故障检测模块对状态信息进行特征提取，将提取的特征与主控制器状态进行匹配，确定主控制器是否处于故障状态；并根据主控制器状态参数的偏差，根据经验对将要出现的故障进行预估，对预估故障进行预先报警。
5.如权利要求3所述的交通信号控制器的远程故障检测方法，其特征在于：步骤S3中所述故障检测模块通过对主控制器状态进行判断，判断出主控制器运行异常，则立即启动无线通讯模块连接远程服务器，对主控制器的异常状态进行报警与异常信息的传送，等待远程的连接与状态查询请求。
6.如权利要求3所述的交通信号控制器的远程故障检测方法，其特征在于：步骤S4中所述远程服务器接收到交通信号控制器的状态信息数据后存入大型数据库中，供专家系统按推理策略给出故障分析并做出处理意见。
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