CN102768806A - 一种交通信号显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交通信号显示装置，属于交通信号显示技术领域。该交通信号显示装置包括多个点阵光源模块的组合式发光盘、多个驱动电路模块、故障检测模块、中央控制电路模块以及通信模块；每个点阵光源分别由其相应的驱动电路模块所控制，每个点阵光源分别可以显示代表交通指示信息的颜色和/或图案，可靠性得到大大提高；并且，每个点阵光源及其相应回路可以通过其相应的故障检测模块来及时反馈故障信息至中央控制电路模块，进而中央控制电路模块可以控制通信模块发送信息至相应管控中心，故障信息能得到及时报告，交通信号显示装置的故障问题也容易得到及时解决，避免由此导致的交通事故。

Description

一种交通信号显示装置

技术领域

本发明属于交通信号显示技术领域，具体涉及一种交通信号显示装置。

背景技术

近些年，地面道路普遍设置了交通信号灯(即交通信号显示装置)，交通信号灯是交通指挥系统的重要组成部分，是道路交通规则表达的基本语言，对道路交通秩序的建立起到了非常重要的作用。

目前，交通信号灯由红灯(表示禁止通行)、绿灯(表示允许通行)、黄灯(表示警示)组成。红灯、绿灯或者黄灯分别均是由单个光源形成，这样的光源受一个电路系统控制，在红灯、绿灯或者黄灯的控制电路系统出现故障时，便不能正常指示交通信号。而交通信号灯的正常显示对保持道路畅通非常重要，特别是在交通繁忙的时段及道路，由于交通信号灯的故障问题所诱发的交替拥堵现象或者交通事故时有发生，因此，要求交通信号灯必须具有相当高的可靠性。

同时，现有的交通信号灯的故障问题处理过程也相对较慢。一般地，一旦发生故障灭灯，无法自动向管控中心报警，只能依靠交通设施管理人员报告或行人报警，然后，由管控中心通知交警赶到现场指挥交通。在交警未赶到时，道路交错口通行秩序混乱，若发生在早晚高峰时刻更易造成大面积拥堵。因此，对交通信号灯的可靠性问题的处理必须及时迅速。

鉴于此，有必要提出一种新型的交通信号显示装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提高交通信号显示装置的可靠性并及时自动报告该交通信号显示装置的故障信息。

为解决以上技术问题，按照本发明提供一种交通信号显示装置，其包括：

包括多个点阵光源模块的组合式发光盘；

多个驱动电路模块；

故障检测模块；

中央控制电路模块；以及

通信模块；

其中，所述组合式发光盘中的每个点阵光源模块由相应的驱动电路模块独立控制，每个点阵光源模块及相应的驱动电路模块由所述故障检测模块监测其故障信息、并由所述故障检测模块将故障信息反馈至所述中央控制电路模块，所述中央控制电路模块通过所述通信模块将所述故障信息发送至所述交通信号显示装置的相应管控中心。

按照本发明提供的交通信号显示装置的一实施例，其中，所述组合式发光盘包括第一点阵光源模块和第二点阵光源模块，所述第一点阵光源模块和第二点阵光源模块分别由驱动电路模块中的第一驱动电路模块和第二驱动电路模块驱动控制。

较佳地，所述第一点阵光源模块的点状光源按行和列的形式排列，所述第二点阵光源模块的点状光源按行和列的形式排列，所述第一点阵光源模块的点状光源和所述第二点阵光源模块的点状光源在所述发光盘上相互交错设置。

在一实例中，所述第一点阵光源模块和第二点阵光源模块设置于所述发光盘的同一发光面上；在又一实例中，所述第一点阵光源模块和第二点阵光源模块设置于所述发光盘的不同发光面上。

优选地，所述交通信号显示装置还包括分别为所述第一点阵光源模块和第二点阵光源模块供电的第一电源和第二电源。

优选地，所述故障检测模块包括第一故障检测模块和第二故障检测模块，所述第一故障检测模块用于监测所述第一点阵光源模块及相应的第一驱动电路模块的故障信息，所述第二故障检测模块用于监测所述第二点阵光源模块及相应的第二驱动电路模块的故障信息。

优选地，每个所述故障检测模块包括检测电阻，通过测量所述检测电阻的相应电流和/或电压信号来检测故障信息。

优选地，所述交通信号显示装置包括用于检测环境光强的光强检测模块，所述中央控制电路模块通过所述光强检测模块的输入信息控制所述驱动电路模块以调整所述组合式发光盘的亮度。

优选地，所述故障检测模块检测出相应的点阵光源模块和/或驱动电路模块出现故障时，所述中央控制电路模块控制其它驱动电路模块以增强正常显示的点阵光源模块的亮度。

优选地，所述组合式发光盘通过所述点阵光源所显示的图案形状来表示交通指示信息。

优选地，所述交通信号显示装置包括多个分别显示不同交通信号灯所述组合式发光盘。

本发明的技术效果是，在该交通信号显示装置中，采用由多个点阵光源所组成的组合式法光盘，并且，每个点阵光源分别由其相应的驱动电路模块所控制，每个点阵光源分别可以显示代表交通信号的颜色和/或图案，可靠性得到大大提高；并且，每个点阵光源及其相应回路可以通过其相应的故障检测模块来及时反馈故障信息之中央控制电路模块，进而中央控制电路模块可以控制通信模块发送信息至管控中心，故障信息能得到及时报告，交通信号显示装置的故障问题也容易得到及时解决，避免由此导致的交通事故。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是按照本发明一实施例提供的交通信号显示装置；

图2是图1所示交通信号显示装的发光盘的点阵光源结构示意图；

图3是图1所示交通信号显示装的发光盘的外部结构示意图；

图4是图1所示交通信号显示装的发光盘的组合式点状光源的排列布局结构实例示意图；

图5是图1所示交通信号显示装置的驱动控制回路的结构示意图；

图6是图1所示交通信号显示装置的故障检测模块的结构示意图；

图7是图1所示交通信号显示装置的光强检测模块的结构示意图；

图8是图1所示交通信号显示装置的GSM无线通信模块的结构示意图；

图9是图1所示交通信号显示装置的中央控制电路模块的结构示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不为在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

图1所示为按照本发明一实施例提供的交通信号显示装置。同样地，该交通信号显示装置包括发光盘以及发光盘的控制部分。图2至图9示意说明了图1所示交通信号显示装置的各个组件的具体结构。

图2所示为图1所示交通信号显示装的发光盘的点阵光源结构示意图。结合图1和图2所示，该交通信号显示装置的发光盘120是由多个点状光源构成，多个点状光源排列形成点阵光源，这样，相比于现有的单点式的光源，避免了单光源发生故障即导致灭灯的问题，可以提高信号显示的可靠性。在该实例中，点状光源采用了发光二极管(LED)，根据点状光源的数量及其排布方式，可以排列出不同大小或形状(例如方形)的发光盘。图2中示意性地给出了36个点状光源，其先以6支LED光源串联、然后再多组并联以拼接成点阵光源。

图2所示为图1所示交通信号显示装的发光盘的外部结构示意图。在该实施例中，包括三个发光盘120A、120B、120C，其分别为红色信号灯、黄色信号灯和白色信号灯。发光盘120A、120B、120C不但分别可以显示不同的颜色以示意交通指示信息，在优选实例中，发光盘120A、120B、120C还可以分别显示不同的图案，以便于色盲人群通过图案形状识别交通指示信息。例如，发光盘120A在显示出一个圆环图案以及该圆环图案中的叉形(“×”)图案，两个图案显示为红色，从而，不管是否为色盲，均可以读出其交通信号为“禁止通行”；发光盘120B在显示出一个圆环图案以及该圆环图案中的又一个圆环(“○”)图案，两个图案显示为黄色，从而，不管是否为色盲，均可以读出其交通信号为“警示”；发光盘120C在显示出一个圆环图案以及该圆环图案中的又一个箭头(“↑”)图案，两个图案显示为绿色，从而，不管是否为色盲，均可以读出其交通信号为“允许通行”。在发光盘由点阵光源构成时，以上显示图案能方便地实现并易于控制。因此，该交通信号显示装置可以通过色形结合的显示方式来显示交通指示信息。需要说明的是，发光盘的具体形状、数量等不是限制性的；例如，可以通过一个发光盘来同时指示三种或三种以上交通指示信息；在交通指示信息大于三个以上时，还可以增加发光盘的数量。还需要说明的是，发光盘中的图案显示部分的具体图案形状也不是限制性的。

继续参阅图1所示，在该发明中，发光盘120中是采用组合式点阵光源，在该实例中，组合式点阵光源包括A点阵光源模块121和B点阵光源模块123；相应地，在本发明中，发光盘120的驱动电路也是多路驱动电路的结构，每个点阵光源对应一个驱动电路来实现驱动控制，在该实施例中，A点阵光源模块121和B点阵光源模块123分别通过A路驱动电路模块来独立地驱动控制。

图4所示为图1所示交通信号显示装的发光盘的组合式点状光源的排列布局结构实例示意图。在该实施例中，A点阵光源模块121由多个点状光源按行和列排列成正方形，B点阵光源模块123也按行和排列成方形，A点阵光源模块121和B点状光源模块在同一发光平面上交错设置，也即A点阵光源模块121的点状光源与B点阵光源模块123的点状光源交错设置。如图4所示，B点阵光源模块123的每个点状光源基本置于A点阵光源模块121的同行(或同列)的两个相邻点状光源之间，同样地，A点阵光源模块121的每个点状光源基本置于B点阵光源模块123的同行(或同列)的两个相邻点状光源之间。由于，A点阵光源模块121和B点阵光源模块123均可以分别受其所对应的驱动电路模块控制独自显示其图案(如图3中所示的图案)和颜色，因此，在两个点阵光源模块中的任意一个出现故障时，或者任意一个所对应的驱动电路模块出现故障时，发光盘还能够通过另一个正常的点阵光源模块来显示如图3所示的交通信号，大大提高其可靠性。

需要说明的是，图4所示的发光盘的每个点状光源可以是相同的，其是否属于A点阵光源模块121还是B点阵光源模块123，可以通过判断其是受A路驱动电路模块131控制还是受B路驱动电路模块133控制来判断。点状光源的具体数量不受图示实例限制。

需要说明的是，组合式结构的点阵光源不限于仅包括两个独立控制的交错设置的点阵光源，其也可以包括三个或三个以上分别被独立控制的交错设置的点阵光源，其分别可以独立显示其图案和颜色。但是，这样会大大增加控制电路的复杂程度，因此，图4所示仅为优选实例。本领域技术人员还将理解到，两个独立的点阵光源之间的交错排列方式也不受以上所示实例限制。

在又一实施例中，组合式结构的点阵光源可以在不同发光平面上重叠地设置，也即A点阵光源模块121和B点阵光源模块123重叠地对应设置置于不同发光面上，例如，A点阵光源模块121置于外层发光面，B点阵光源模块123置于内层发光面，从垂直于发光面的方向来看，A点阵光源模块121的点状光源与B光源模块的点状光源是相互交错设置的。因此，在其中任意一个点阵光源因故障不能显示时，另一个还点阵光源能独立地显示图案。

图5所示为图1所示交通信号显示装置的驱动控制回路的结构示意图。如图5所示，示意性地给出了点状光源的驱动控制回路，开关电源A和开关电源B分别即为图1所示的A路电源151和B路电源153，其分别用来给A点阵光源模块121的点状光源和B点阵光源模块123的点状光源供电，A路电源151、A点阵光源模块121和A路驱动电路模块131可以组成A路回路，B路电源153、B点阵光源模决123和B路驱动电路模块133可以组成B路回路。不管是在红灯、绿灯或者黄灯中，A点阵光源模块121的点状光源和B点阵光源模块123的点状光源分别通过不同的三极管放大电流来驱动，因此，每个发光盘中，在两个点阵光源模块中的任意一个出现故障时，或者任意一个所对应的驱动控制回路出现故障时，发光盘可以实现双重保障，其还能够显示如图3所示的交通信号，可靠性得到大大提高。本领域技术人员将理解到，在独立的点阵光源模块数量增加时，相应地增加其驱动控制回路。

继续参阅图1，该交通信号显示装置还包括中央控制电路模块110，A路驱动电路模块131和B路驱动电路模块133均与中央控制电路模块110数据通信连接并受其控制。

继续参阅图1，该交通信号显示装置还包括多个故障检测模块，在该实施例中，包括对应于A点阵光源模块121和A路驱动电路模块131的A路故障检测模块141、以及对应于B点阵光源模块123和B路驱动电路模块133的B路故障检测模块143，在A路回路或者B路回路出现故障时，其分别可以通过其相应的故障检测模块141或143检测出来。A路故障检测模块141和B路故障检测模块143均与中央控制电路模块110数据通信连接，因此，故障检测模块143所检测到的故障信息可以输入至中央控制电路模块110以使中央控制电路模块110作出进一步处理(在以下说明)。

图6所示为图1所示交通信号显示装置的故障检测模块的结构示意图。A路故障检测模块141和B路故障检测模块143的结构可以相同，以A路故障检测模块141为例，发光盘(A点阵光源模块12)的亮灯电流流经检测电阻1411，检测电阻1411产生分压，该分压信号被送入CPU(即中央控制电路模块110)的AN1管脚，经过CPU(即中央控制电路模块)的模拟-数字转换，生成一个数字信号，该数字信号反映了发光盘的工作电流大小。发光盘正常电流约100～200mA，流过检测电阻1411产生1～2V电压。若发光盘A路回路发生开路故障，亮灯电流小于或等于100mA，检测电阻1411产生的电压小于或等于1V，可认为A路回路存在开路故障。若发光盘A路回路产生短路故障，点灯电流大于或等于200mA，检测电阻1411产生的电压大于或等于2V，可认为A路回路存在短路故障。

继续参阅图1，在一优选实例中，该交通信号显示装置还包括光强检测模块160，光强检测模块160与中央控制电路模块110数据通信连接。图7所示为图1所示交通信号显示装置的光强检测模块的结构示意图。如图7所示，光强检测模块160中使用光敏电阻1601来检测环境的光线强度。由于光敏电阻1601是利用半导体的光电效应制成的电阻，其电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。因此，光强检测模块160输出端的信号反馈至CPU(中央控制电路模块110)的PHS接口时，其可以线性地反映处其环境光强，进一步，中央控制电路模块110可以根据环境光强，控制A路故障检测模块141和/或B路故障检测模块143，进而控制发光盘的亮度。因此，该交通信号显示装置还可以实现其显示亮度自动调节以适应环境的变化。

继续参阅图1，为实现远程故障报警，该交通信号显示装置还包括GSM(全球移动通讯系统)无线通信模块170，GSM无线通信模块170与中央控制电路模块110数据通信连接并受其控制。图8所示为图1所示交通信号显示装置的GSM无线通信模块的结构示意图。如图8所示，在该实例中，GSM无线通信模块170采用18接口的MAX232芯片，MAX232是TTL-RS232电平转换芯片，仅需外接4个电容，就能实现从TTL电平和RS232电平转换；MAX232芯片提供串口信号TXD(数据发送)、RXD(数据接收)与中央控制电路模块110连接(如图9所示接口3和4)。在故障检测模块141和143检测到故障信号时，通过中央控制电路模块110向GSM无线通信模块170发出指令，远程地向交通信号装置的管控中心发出故障报警信息，从而使管控中心可以很快地掌握交通信号显示装置的故障情况，以便及时安排人力来维修，并对交通信号显示装置完全不能显示的地方，安排新的交通管理策略(例如增加交通警察)。这样能使交通信号显示装置的故障能得到及时排除，避免因交通信号装置故障导致的交通事故。

本领域技术人员应当理解，管控中心与交通信号显示装置之间的信息传输不仅可以通过以上实施例的无线通信方式实现，也可以通过其它通信方式实现，例如，有线通信方式。

图9所示为图1所示交通信号显示装置的中央控制电路模块的结构示意图。在该实例中，中央控制电路模块110用于控制3个组合式发光盘(例如红灯、黄灯和绿灯)，其可以采用ATMEGA162的CPU芯片，ATMEGA162是美国ATMEL公司出品的8位单片机，内置16K字节的FLASH程序存储器和1K字节SRAM，通过PA、PB、PC、PD、PE等5个端口提供35根I/O口线，时钟频率可达16MHz。该CPU的18、19引脚分别连接C1、C2陶瓷电容和Y1晶体振荡器，组成CPU工作需要的时钟振荡电路，产生11.0592MHz矩形波作为系统时钟。该CPU的MOSI、MISO、SCK和RST信号组成程序下载端口，连接到ISP16针双排针，通过下载工具，可以将编译好的程序直接下载到CPU执行，方便调试。PB0(PHS)用来连接光强检测模块(如图7所示)，探测当前环境光线强弱。AN0、AN1是一个信号灯(其可以在不同时间显示红灯、黄灯、绿灯)2个点阵光源的故障检测输入，CPU通过判断AN0、AN1的电平状态分析点阵光源的回路工作是否正常，决定是否发出故障报警。PA0～PA5提供各点阵光源的控制信号，其输出电流约5mA，在每个如图5所示的驱动控制回路中，经过晶体管的电流放大，点阵光源点灯。

在又一优选实施例中，在一个发光盘的其中一路点阵光源模块或者该点阵光源模块所在回路发生故障时，通过其相应的故障检测模块检测出来并发生至中央控制电路模块110，进一步，中央控制电路模块110调整其输出电流至未发生故障的点阵光源模块的驱动控制电路模块，以使未发生故障的点阵光源模块的亮度增强，因此，可以尽量弥补另一点阵光源模块发生故障对交通信号显示所造成的损失，交通信号显示装置可以接近于正常状态继续显示。例如，当A点阵光源模块121发生故障时，通过A路故障检测模块141检测出故障信号并发送至中央控制电路模块110，中央控制电路模块110进一步控制B路故障检测模块133，以使B点阵光源模块123的显示亮度增强。

以上例子主要说明了本发明的交通信号显示装置。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种交通信号显示装置，其特征在于，包括：

包括多个点阵光源模块的组合式发光盘；

多个驱动电路模块；

故障检测模块；

中央控制电路模块；以及

通信模块；

其中，所述组合式发光盘中的每个点阵光源模块由相应的驱动电路模块独立控制，每个点阵光源模块及相应的驱动电路模块由所述故障检测模块监测其故障信息、并由所述故障检测模块将故障信息反馈至所述中央控制电路模块，所述中央控制电路模块通过所述通信模块将所述故障信息发送至所述交通信号显示装置的相应管控中心。

2.如权利要求1所述的交通信号显示装置，其特征在于，所述组合式发光盘包括第一点阵光源模块和第二点阵光源模块，所述第一点阵光源模块和第二点阵光源模块分别由驱动电路模块中的第一驱动电路模块和第二驱动电路模块驱动控制。

3.如权利要求2所述的交通信号显示装置，其特征在于，所述第一点阵光源模块的点状光源按行和列的形式排列，所述第二点阵光源模块的点状光源按行和列的形式排列，所述第一点阵光源模块的点状光源和所述第二点阵光源模块的点状光源在所述发光盘上相互交错设置。

4.如权利要求3所述的交通信号显示装置，其特征在于，所述第一点阵光源模块和第二点阵光源模块设置于所述发光盘的同一发光面或不同发光面上。

5.如权利要求2所述的交通信号显示装置，其特征在于，所述交通信号显示装置还包括分别为所述第一点阵光源模块和第二点阵光源模块供电的第一电源和第二电源。

6.如权利要求2所述的交通信号显示装置，其特征在于，所述故障检测模块包括第一故障检测模块和第二故障检测模块，所述第一故障检测模块用于监测所述第一点阵光源模块及相应的第一驱动电路模块的故障信息，所述第二故障检测模块用于监测所述第二点阵光源模块及相应的第二驱动电路模块的故障信息。

7.如权利要求6所述的交通信号显示装置，其特征在于，每个所述故障检测模块包括检测电阻。

8.如权利要求1或2所述的交通信号显示装置，其特征在于，所述交通信号显示装置包括用于检测环境光强的光强检测模块，所述中央控制电路模块通过所述光强检测模块的输入信息控制所述驱动电路模块以调整所述组合式发光盘的亮度。

9.如权利要求1所述的交通信号显示装置，其特征在于，所述故障检测模块检测出相应的点阵光源模块和/或驱动电路模块出现故障时，所述中央控制电路模块控制其它驱动电路模块以增强正常显示的点阵光源模块的亮度。

10.如权利要求1或2所述的交通信号显示装置，其特征在于，所述组合式发光盘通过所述点阵光源所显示的图案形状来表示交通指示信息。

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