CN103280117B

CN103280117B - 交通信号灯故障智能巡回检测、网络报警系统

Info

Publication number: CN103280117B
Application number: CN201310233635.1A
Authority: CN
Inventors: 史忠科
Original assignee: Xian Feisida Automation Engineering Co Ltd
Current assignee: Xian Feisida Automation Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: CN103280117A

Abstract

本发明公开了一种交通信号灯故障智能巡回检测、无线报警系统，该系统在选定检测周期内通过多次巡回检测每一路交通信号灯的电压和电流，能够直接检测出交通信号灯该亮不亮、该灭不灭等故障信息，并将故障信息进行远程传播；该系统对电流检测回路采用直接连接检测方式，电压检测通过光电隔离方式；该系统在电压检测电路中采用了光电耦合隔离电路避免了主控电路与交通信号灯电源共地，保证了主控电路安全；同时该系统在电流检测电路中采用统一的取样检测电路，避免了使用多路取样检测电路，简化了系统结构、降低了成本，解决了现有交通信号灯故障检测系统使用元器件较多、可靠性差的技术问题。

Description

交通信号灯故障智能巡回检测、网络报警系统

技术领域

本发明属于交通信息控制技术领域，尤其涉及一种交通信号灯故障检测与无线报警的方法与技术。

背景技术

交通信号灯作为控制疏导交通的基本工具，对协调城市交通路口不同方向交通流发挥了巨大的作用。交通信号灯大多数是安装于交通路口的现场，由于没有机箱保护，交通信号灯很容易受到雷击、淋雨等自然因素的影响，导致交通信号灯出现故障的概率较大，当作为交通指示作用的交通信号灯出现故障时，容易致使交通路口出现交通堵塞，甚至造成交通事故。因此，尽快获取交通信号灯的故障信息并对其快速的维护，对减少交通堵塞避免交通事故有很大意义。

现有的交通信号控制器很少有针对交通信号灯的故障诊断功能，而现有的独立于交通信号控制器的故障的检测装置对不同种类、不同功率的交通信号灯以及安装交通信号灯数量不同的路口适应性不好，而且有的检测结构装置复杂、昂贵，其结构甚至比交通信号控制器复杂很多，导致交通信号灯故障检测与报警在国内仍处于起步阶段；针对交通灯故障检测的系统有的是根据交通灯两端的电压信息进行故障判断，也有系统通过多次采集交通灯的电流状态信息，再通过一定的自学习的算法去判断交通信号灯的故障信息；“交通信号灯检测装置”(申请号：201020281558.9 申请人：吴海东)是通过一定的电路将灯两端220V交流信号转化为5V的TTL电平信号，再将该交通灯的电压信息传输到网络监控室由人来判断交通灯的故障信息，该技术的缺陷在于只能检测出部分故障状态，在众多故障状态中交通灯两端有电压而灯出现故障的情况有很多；“一种具有自学习功能的交通信号故障检测装置及其检测方法”（申请号：201010594973.4 申请人：王竞）通过AD等采集交通灯的状态信息，将该信息送到ARM处理器中通过自学习算法来判断灯的故障状态，该技术用到了AD变换电路、滤波电路，而且自学习的算法计算量大，系统较为复杂，成本较高。

发明内容

为了克服现有交通信号灯故障检测系统使用元器件较多的技术缺陷，本发明公开了一种交通信号灯故障智能巡回检测、无线报警系统，该系统在选定检测周期内通过多次巡回检测每一路交通信号灯的电压和电流，能够直接检测出交通信号灯该亮不亮、该灭不灭等故障信息，并将故障信息进行远程传播；该系统对电流检测回路采用直接连接检测方式，电压检测通过光电隔离方式；该系统在电压检测电路中采用了光电耦合隔离电路避免了主控电路与交通信号灯电源共地，保证了主控电路安全；同时该系统在电流检测电路中采用统一的取样检测电路，避免了使用多路取样检测电路，简化了系统结构、降低了成本，解决了现有交通信号灯故障检测系统使用元器件较多、可靠性差的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种交通信号灯故障智能巡回检测、无线报警系统，其特征如下：

1、每一路交通信号灯两端电压和流经交通信号灯的电流分别按照高、低电平逻辑检测，经过主控电路处理后若发现故障则由主控电路的通讯接口和通讯模块通过有线或无线网络远程传输给交通监控中心和维修人员，连接方式参见图1；

2、每一路交通信号灯两端电压并联电压检测电路，每一个电压检测电路均先在火线端串接电阻、二极管后再与由电容和稳压管并联构成的电路串联接至地线，从电容两端电压作为取样信号接至可控逻辑选择开关芯片；当可控逻辑选择开关选通某一路电压检测电路时，该路信号经过光电耦合隔离后送至主控电路判断电容两端电压是高电平还是低电平，主控电路获取电容两端电压信号后通过光电耦合隔离后控制放电开关给该检测电路电容放电，然后通过光电耦合隔离后控制可控逻辑选择开关芯片选通下一路电压检测电路实现电压巡回检测；电压检测电路中的二极管正向连接，使得电容两端电压为正值，电压检测电路中的稳压管是为了保证电容两端电压最大值不超过光电耦合隔离电路输入端电压的限制值；检测电路电容放电是为了保证下一次该路电压检测信息得到更新；可控逻辑选择开关芯片与交通信号灯电源共地，光电耦合隔离电路避免了主控电路与交通信号灯电源共地；电路连接方式参照图2；

3、流经每一路交通信号灯的电流都采用电流互感器检测，每一路电流转换电路由电流互感器输出两端并联连接压敏电阻构成，电流转换电路接至可控逻辑选择开关芯片，当可控逻辑选择开关选通某一路电流转换电路时，该路信号送至统一的取样检测电路给取样电路中的电容单向定时充电，然后由主控电路采集并判断电容两端电压是高电平还是低电平；主控电路获取电容两端电压信号后控制放电开关给取样检测电路的电容放电，然后控制可控逻辑选择开关芯片选通下一路电流转换电路实现电流巡回检测；电流检测取样电路由一个二极管与由稳压管、电容和放电开关并联构成的电路串联接至地线，避免了使用多路取样检测电路；电路连接方式参照图2；

4、主控电路按照交通信号灯变化的最小周期控制巡回检测的周期进行多次巡回检测并记录检测结果；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯检测出有电压而无电流信号，则得到该路交通信号灯该亮不亮的故障信息；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯检测出无电压而有电流信号，则得到该路交通信号灯该灭不灭的故障信息；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯都检测出无电压也无电流信号，则得到该路交通信号灯的灯色控制信号有故障或该路交通信号灯已经停用。

本发明的有益效果：本发明通过对每一路交通信号灯两端电压和流经交通信号灯的电流分别按照高、低电平逻辑检测，经过主控电路处理后若发现故障则由主控电路的通讯接口和通讯模块通过网络远程传输给交通监控中心和维修人员，实现了交通信号灯故障智能巡回检测和网络远程报警；该系统在电压检测电路中采用了光电耦合隔离电路避免了主控电路与交通信号灯电源共地，保证了主控电路安全；同时该系统在电流检测电路中采用统一的取样检测电路，避免了使用多路取样检测电路，简化了系统结构、降低了成本，解决了现有交通信号灯故障检测系统使用元器件较高、可靠性差的技术问题。

附图说明

图1为本发明所述的交通灯故障智能检测、无线报警系统的结构示意图；

图2为本发明所述的电压检测电路的组成线路图；图2中，R1、D1、C1和W1分别为第1路电压检测电路中的电阻、二极管、电容和稳压管；Rn、Dn、Cn和Wn分别为第n路电压检测电路中的电阻、二极管、电容和稳压管；L表示交通信号灯火线，N表示交通信号灯地线；R为限流电阻，U1、U2和U3为光电耦合器件；

图3为本发明所述的电流检测电路的组成线路图；图3中，D、C和W分别为二极管、电容和稳压管。

具体实施方式

参照图1—图3。

1、每一路交通信号灯两端电压和流经交通信号灯的电流分别按照高、低电平逻辑检测，经过主控电路处理后若发现故障则由主控电路的通讯接口和通讯模块通过有线或无线网络远程传输给交通监控中心和维修人员，连接方式参见图1；实施例中主处理器只需做简单的逻辑操作选用80C51单片机，本地通信接口选用Max485，通信模块选用GPRS无线收发装置，通信网络是无线GPRS网络；

2、每一路交通信号灯两端电压并联电压检测电路，每一个电压检测电路均先在火线端串接电阻、二极管后再与由电容和稳压管并联构成的电路串联接至地线，从电容两端电压作为取样信号接至可控逻辑选择开关芯片；当可控逻辑选择开关选通某一路电压检测电路时，该路信号经过光电耦合隔离后送至主控电路判断电容两端电压是高电平还是低电平，主控电路获取电容两端电压信号后通过光电耦合隔离后控制放电开关给该检测电路中的电容放电，然后通过光电耦合隔离后控制可控逻辑选择开关芯片选通下一路电压检测电路实现电压巡回检测；电压检测电路中的二极管正向连接，使得电容两端电压为正值，电压检测电路中的稳压管是为了保证电容两端电压最大值不超过光电耦合隔离电路输入端电压的限制值；检测电路电容放电是为了保证下一次该路电压检测信息得到更新；可控逻辑选择开关芯片与交通信号灯电源共地，光电耦合隔离电路避免了主控电路与交通信号灯电源共地；电路连接方式参照图2；本实施例中，R1—Rn选用阻值20kΩ、1w的电阻，D1 —Dn选用1N4007，C1— Cn选用105独石电容，W1—Wn稳压管选用1N4731，可控逻辑选择开关可以选用74HCT4067，R选用1kΩ普通电阻，U1—U3光电耦合选用PCS17，放电开关可选用74HC4066；

3、流经每一路交通信号灯的电流都采用电流互感器检测，每一路电流转换电路由电流互感器输出两端并联连接压敏电阻构成，电流转换电路接至可控逻辑选择开关芯片，当可控逻辑选择开关选通某一路电流转换电路时，该路信号送至统一的取样检测电路给取样电路中的电容单向定时充电，然后由主控电路采集并判断电容两端电压是高电平还是低电平；主控电路获取电容两端电压信号后控制放电开关给取样检测电路的电容放电，然后控制可控逻辑选择开关芯片选通下一路电流转换电路实现电流巡回检测；电流检测取样电路由一个二极管与由稳压管、电容和放电开关并联构成的电路串联接至地线，避免了使用多路取样检测电路；电路连接方式参照图2；本实施实例中，电流互感器选用400：1的输入额定电流2A、额定电压为1000V的互感器，压敏电阻选用阻值为7kΩ，耐压值选用470V的压敏电阻，可控逻辑选择开关可以选用74HCT4067也可以选择满足参数的其它器件，二极管D可选用1N4001，电容选用105独石电容，稳压管选用1N4731，放电开关选用74HC4066；

4、主控电路按照交通信号灯变化的最小周期控制巡回检测的周期进行多次巡回检测并记录检测结果；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯检测出有电压而无电流信号，则得到该路交通信号灯该亮不亮的故障信息；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯检测出无电压而有电流信号，则得到该路交通信号灯该灭不灭的故障信息；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯都检测出无电压也无电流信号，则得到该路交通信号灯等色控制信号有故障或该路交通信号灯已经停用；本实施例中，假定交通信号灯中有6秒黄闪信号，即交通信号灯变化的最小周期6秒，主控电路每5秒对交通信号灯电压和电流巡回检测1次；如果该交叉路口红绿灯周期最大为200秒，主控电路对电压电流巡回检测80次后再进行故障判定，若有故障进行远程报警。

Claims

1.一种交通信号灯故障智能巡回检测、无线报警系统，其特征如下：

1) 每一路交通信号灯两端电压和流经交通信号灯的电流分别按照高、低电平逻辑检测，经过主控电路处理后若发现故障则由主控电路的通讯接口和通讯模块通过有线或无线网络远程传输给交通监控中心和维修人员；

2) 每一路交通信号灯两端电压并联电压检测电路，每一个电压检测电路均先在火线端串接电阻、二极管后再与由电容和稳压管并联构成的电路串联接至地线，从电容两端电压作为取样信号接至可控逻辑选择开关芯片；当可控逻辑选择开关选通某一路电压检测电路时，该路信号经过光电耦合隔离后送至主控电路判断电容两端电压是高电平还是低电平，主控电路获取电容两端电压信号后通过光电耦合隔离后控制放电开关给该检测电路电容放电，然后通过光电耦合隔离后控制可控逻辑选择开关芯片选通下一路电压检测电路实现电压巡回检测；电压检测电路中的二极管正向连接，使得电容两端电压为正值，电压检测电路中的稳压管是为了保证电容两端电压最大值不超过光电耦合隔离电路输入端电压的限制值；检测电路电容放电是为了保证下一次该路电压检测信息得到更新；可控逻辑选择开关芯片与交通信号灯电源共地，光电耦合隔离电路避免了主控电路与交通信号灯电源共地；

3) 流经每一路交通信号灯的电流都采用电流互感器检测，每一路电流转换电路由电流互感器输出两端并联连接压敏电阻构成，电流转换电路接至可控逻辑选择开关芯片，当可控逻辑选择开关选通某一路电流转换电路时，该路信号送至统一的取样检测电路给取样电路中的电容单向定时充电，然后由主控电路采集并判断电容两端电压是高电平还是低电平；主控电路获取电容两端电压信号后控制放电开关给取样检测电路的电容放电，然后控制可控逻辑选择开关芯片选通下一路电流转换电路实现电流巡回检测；电流检测取样电路由一个二极管与由稳压管、电容和放电开关并联构成的电路串联接至地线，避免了使用多路取样检测电路；

4) 主控电路按照交通信号灯变化的最小周期控制巡回检测的周期进行多次巡回检测并记录检测结果；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯检测出有电压而无电流信号，则得到该路交通信号灯该亮不亮的故障信息；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯检测出无电压而有电流信号，则得到该路交通信号灯该灭不灭的故障信息；如果两个或两个以上的交叉路口红绿灯周期内某个交通信号灯都检测出无电压也无电流信号，则得到该路交通信号灯的灯色控制信号有故障或该路交通信号灯已经停用。