CN103415122B - 一种智能节能led交通信号灯处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能节能LED交通信号灯处理系统，它利用自身的太阳能电池板将太阳能光照能力转换成电能并存储在装置内部电池里，当夜幕降临或光线昏暗时，光照强度不足时，指示牌控制其发光二极管发光并闪烁，其闪烁的光线明亮、醒目、有强烈的标志指示及警示作用；可以用来指示道路的分叉、前方道路的路况，如施工地段、危险地段、山路地段；由于其自发光并具有闪烁特点，因此，LED道路标志指示牌可视距离及醒目程度是传统反射型指示牌的五倍。本发明配合交通信号控制灯内部硬件电路，可以实现交通信号灯的亮度自动控制，结合现有的硬件电路，本发明具有配置灵活，应用地域范围广，使用简单可靠的特点。

Description

一种智能节能LED交通信号灯处理系统

技术领域

本发明涉及交通设施，尤其涉及一种智能节能LED交通信号灯处理系统。

背景技术

交通信号灯是现代交通控制领域的最前端设备，其功能主要是完成交通信号控制系统的最末端信号指示功能。交通信号灯通常分为红黄绿三种颜色及圆饼形及各种箭头指示形状。交通信号灯通常设立于各种复杂的道路交叉路口、行人与机动车汇集的路口、各种交通管制的路口，交通信号灯的不同颜色显示及不同图像指示的功能组合可以使行驶在各种复杂交通路况的机动车、非机动车、行人形成一种有条不紊的通行状况，从而保证了车辆和行人的通行安全。

现有技术中，用于控制城市交通路口道路红绿的显示亮度功能。交通信号灯的显示亮度的强弱决定了机动车、行人对交通路况控制状态的识别程度，如果信号灯的亮度太强，容易给机动车驾驶者造成炫目效果，影响其视觉分辨力，容易导致交通事故隐患；信号灯亮度如果太弱，则不能很好的提示远方的车辆及行人预判交通状态，同样也容易埋下交通事故隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供了一种智能节能LED交通信号灯处理系统，该系统能够智能识别周边环境光线，控制LED交通信号灯的亮度及闪烁频度。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种智能节能LED交通信号灯系统，该系统包括地面下方的底座、与底座固定连接的位于地面上方的灯柱、以及设置在灯柱上端用于指示通行状态的LED道路标志指示牌，所述LED道路标志指示牌上设置有LED交通信号灯，所述LED道路标志指示牌内部设有单片机，与单片机连接的IO输入输出、AD转换器、定时器，所述AD转换器、定时器连接外部光强采集器；所述LED道路标志指示牌向阳面设置有太阳能电池板，该太阳能电池板与LED道路标志指示牌内的锂离子电池连接；

上述系统还包括置于LED道路标志指示牌内的控制软件、置于LED交通信号灯内的亮度控制软件；

所述置于LED道路标志指示牌内的控制软件设有光伏特性检测模块、光敏电阻的感光强度判断模块、蓄电池的充放电控制模块、太阳能转换模块，该控制软件通过判断外部光强特性，发出指示信息，并通过LED的发光强度及频闪变化显示在LED道路标志指示牌装置上；

所述置于LED交通信号灯内的亮度控制软件根据交通信号控制系统进行实时的串行通信，通过获取信号系统的实时时间来校准更新内部的RTC系统；并自动接受识别周边环境光线的强度，进行数位转换，通过与设定好的亮度节点匹配，自动控制LED交通信号灯的亮度；

上述系统包括以下步骤：

初始化步骤，初始化IO输入输出、AD转换器、定时器、串行通信；

等待开始步骤，所述光强采集器等待来自光伏特性检测模块的采集外部光强命令；

开始采集步骤，所述光强采集器接收命令后，采集外部光强；

处理步骤，外部光强采集后，通过AD转换器进行数位转换成数字信号，光敏电阻的感光强度判断模块判断该数字信号，并将该数字信号与设定的数据进行匹配，亮度控制软件通过控制电源的输出大小，进而控制LED交通信号灯的亮度。

进一步的，所述蓄电池的充放电控制模块判断锂离子电池的电压状况，光强采集器采集外部光强，通过光敏电阻的感光强度判断光照强度，光照强度足够、电池电压不足时，通过太阳能电池板对电池进行充电；光照强度不足，内部控制系统开启LED交通信号灯功能，按照预定显示方式进行指示显示工作。

进一步的，所述蓄电池的充放电控制模块根据电压的电量强弱判断该电池的续航时间，光照强度不足时，LED交通信号灯的亮度适当降低以匹配指示信号亮度。

进一步的，所述定时器校准当地的日期和时间，通过与交通信号控制系统通信获取的实时时间，通过所处的城市地点、季节日期，判定该城市的昼夜更替时间，并根据内部的RTC系统及内部数据记录系统，自动计算当前所处的地理位置的经纬度的日出日落时间，从而实现自动匹配昼夜的更替交通信号灯的亮度控制。

进一步的，所述单片机采用的是STC12C5A60S2单片机。

进一步的，所述置于LED道路标志指示牌内的控制软件分别对电池电压、外部光强采集和LED交通信号灯进行自检，当电池电量不足通过LED交通信号灯全亮全灭交替两次进行指示；当有LED缺失和损坏时也可很清楚的从显示屏上发现，便于维修更换。

本发明的有益效果是：本发明采用C语言编写，程序代码精练、简洁、实用，与交通道路标志系统配合使用。LED道路标志指示牌是新一代的道路安全设施，它利用自身的太阳能电池板将太阳能光照能力转换成电能并存储在装置内部电池里，当夜幕降临或光线昏暗时，光照强度不足时，指示牌控制其发光二极管发光并闪烁，其闪烁的光线明亮、醒目、有强烈的标志指示及警示作用；可以用来指示道路的分叉、前方道路的路况，如施工地段、危险地段、山路地段；由于其自发光并具有闪烁特点，因此，LED道路标志指示牌可视距离及醒目程度是传统反射型指示牌的五倍。本发明配合交通信号控制灯内部硬件电路，可以实现交通信号灯的亮度自动控制，结合现有的硬件电路，本发明具有配置灵活，应用地域范围广，使用简单可靠的特点。

附图说明

以下结合附图对本发明作详细说明。

图1为本发明智能节能LED交通信号灯处理系统连接框图；

图2为本发明智能节能LED交通信号灯处理系统交叉路口与LED交通信号灯匹配示意图；

图3为本发明智能节能LED交通信号灯处理系统LED道路标志指示牌工作流程示意图；

图4为本发明智能节能LED交通信号灯处理系统置于LED道路标志指示牌内的控制软件流程图。

具体实施方式

如图3、图4所示，一种智能节能LED交通信号灯处理系统，该系统包括地面下方的底座、与底座固定连接的位于地面上方的灯柱、以及设置在灯柱上端用于指示通行状态的LED道路标志指示牌，所述LED道路标志指示牌上设置有LED交通信号灯，所述LED道路标志指示牌内部设有单片机，与单片机连接的IO输入输出、AD转换器、定时器，所述AD转换器、定时器连接外部光强采集器；所述LED道路标志指示牌向阳面设置有太阳能电池板，该太阳能电池板与LED道路标志指示牌内的锂离子电池连接；

上述系统还包括置于LED道路标志指示牌内的控制软件、置于LED交通信号灯内的亮度控制软件；

所述置于LED道路标志指示牌内的控制软件设有光伏特性检测模块、光敏电阻的感光强度判断模块、蓄电池的充放电控制模块、太阳能转换模块，该控制软件通过判断外部光强特性，发出指示信息，并通过LED的发光强度及频闪变化显示在LED道路标志指示牌装置上；

所述置于LED交通信号灯内的亮度控制软件根据交通信号控制系统进行实时的串行通信，通过获取信号系统的实时时间来校准更新内部的RTC系统；并自动接受识别周边环境光线的强度，进行数位转换，通过与设定好的亮度节点匹配，自动控制LED交通信号灯的亮度；

上述系统包括以下步骤：

初始化步骤，初始化IO输入输出、AD转换器、定时器、串行通信；

等待开始步骤，所述光强采集器等待来自光伏特性检测模块的采集外部光强命令；

开始采集步骤，所述光强采集器接收命令后，采集外部光强；

处理步骤，外部光强采集后，通过AD转换器进行数位转换成数字信号，光敏电阻的感光强度判断模块判断该数字信号，并将该数字信号与设定的数据进行匹配，亮度控制软件通过控制电源的输出大小，进而控制LED交通信号灯的亮度。

所述蓄电池的充放电控制模块判断锂离子电池的电压状况，光强采集器采集外部光强，通过光敏电阻的感光强度判断光照强度，光照强度足够、电池电压不足时，通过太阳能电池板对电池进行充电；光照强度不足，内部控制系统开启LED交通信号灯功能，按照预定显示方式进行指示显示工作。

所述蓄电池的充放电控制模块根据电压的电量强弱判断该电池的续航时间，光照强度不足时，LED交通信号灯的亮度适当降低以匹配指示信号亮度。

所述定时器校准当地的日期和时间，通过与交通信号控制系统通信获取的实时时间，通过所处的城市地点、季节日期，判定该城市的昼夜更替时间，并根据内部的RTC系统及内部数据记录系统，自动计算当前所处的地理位置的经纬度的日出日落时间，从而实现自动匹配昼夜的更替交通信号灯的亮度控制。

所述置于LED道路标志指示牌内的控制软件分别对电池电压、外部光强采集和LED交通信号灯进行自检，当电池电量不足通过LED交通信号灯全亮全灭交替两次进行指示；当有LED缺失和损坏时也可很清楚的从显示屏上发现，便于维修更换。

LED道路标志指示牌装置，用于在城市交通路口、干线直线分叉路口、城市高架立交等复杂路况路口指示车辆行人交通通行。本软件实现的功能是管理LED道路标志指示牌的各部分硬件电路功能，使其在夜晚或者光线阴暗的阴雨天能够驱动LED发光二极管清晰的指示出道路的各项倒流通行情况；在阳光充足光线强度足够的天气下软件能够控制其太阳能电池为指示牌内部锂离子电池充电，为整个装置蓄积电能。通过软件自动判断工作状态，根据环境光强控制LED指示灯的亮度和闪烁频度，有效指示车辆通行，从而可以有效降低交通事故的发生。

在LED道路标志指示牌装置内设有一控制软件，该控制软件主要完成太阳能光电池的光伏特性检测、光敏电阻的感光强度判断、锂离子电池的充放电控制、并利用太阳能转换成的电池化学能，通过判断外部光强特性，发出指示信息，并通过LED的发光强度及频闪变化显示在LED道路标志指示牌装置上。

本发明主要功能及特征如下：

1.对电源系统进行优化和精细的管理，充分利用太阳能产生的每一点能量，对充电电池进行充放电管理，在保证电能的充分利用前提下，最大化的提高了可充电电池的使用寿命；

2.对光强的实时感知控制，可以将指示牌的开启时间控制的恰到好处，当环境光线变弱到指示牌需要开启进行无缝链接；

3.适应各种特殊情况，如需要特别提醒的路段的指示牌，则软件可以设置成更为醒目的闪烁和指示方式，以加强指示提醒功能；

4.自动匹配亮度和电池能量，持续阴雨天电池能量不足时，可以自适应的降低LED显示的亮度。

LED道路标志指示牌显示特点如下：

1.设备上电时，分别对电池电压、外部光强采集和LED显示进行自检，当电池电量不足通过LED显示全亮全灭交替两次进行指示；当有LED缺失和损坏时也可很清楚的从显示屏上发现，便于维修更换；

2.当进入指示工作模式后，设备处在白天露天情况下，光照强度足够时，指示牌的太阳能电池板对内部电池进行充电，蓄积电能；当指示牌处在夜晚或者天气光照强度不足时，内部控制系统开启LED显示功能，按照预定显示方式进行指示显示工作；

3.当指示牌在连续阴雨天光照不足的情况下工作后，内部电池电量降低，此时指示牌将自动识别电池电量情况，并根据电量计算续航时间，并将LED显示的亮度适当降低以匹配指示信号亮度。

实施例：

如图1、图2所示，如在某一分叉路口，指示牌装置可根据实际路口的形状，设计成如图2右方的LED显示点阵的LED交通信号灯，直观的显示出所在路口的形状。LED交通信号灯与其内部的单片机连接，并被其控制。

在LED交通信号指示中，会出现“一般指示”，“紧急提醒”，“特殊提醒”，的不同闪烁频率，

如“一般指示”，LED交通信号灯与正常的交通信号灯指示一致，其绿灯与黄灯、红灯相互变幻时，也是通过设定的闪烁进行。

如在LED交通信号灯的直行方向或转向方向出现事故，如道路下陷、汽车碰撞等，会在出现交通事故的LED交通信号灯使用“紧急提醒”，与LED交通信号灯通过交通控制网络连接的交通信号控制中心采取黄灯5次/秒的频率闪烁LED交通信号灯，用作“紧急提醒”过往车辆，减速慢行，或停车查看。

如果已确认该条道路不能通行，可使用红灯以5次/秒的闪烁频率，提醒司机绕道而行。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种智能节能LED交通信号灯处理系统，该系统包括地面下方的底座、与底座固定连接的位于地面上方的灯柱、以及设置在灯柱上端用于指示通行状态的LED道路标志指示牌，所述LED道路标志指示牌上设置有LED交通信号灯，其特征在于：所述LED道路标志指示牌内部设有单片机，与单片机连接的IO输入输出、AD转换器、定时器，所述AD转换器、定时器连接外部光强采集器；所述LED道路标志指示牌向阳面设置有太阳能电池板，该太阳能电池板与LED道路标志指示牌内的锂离子电池连接；

上述系统还包括置于LED道路标志指示牌内的控制软件、置于LED交通信号灯内的亮度控制软件；

所述置于LED道路标志指示牌内的控制软件设有光伏特性检测模块、光敏电阻的感光强度判断模块、蓄电池的充放电控制模块、太阳能转换模块，该控制软件通过判断外部光强特性，发出指示信息，并通过LED的发光强度及频闪变化显示在LED道路标志指示牌装置上；

所述置于LED交通信号灯内的亮度控制软件根据交通信号控制系统进行实时的串行通信，通过获取信号系统的实时时间来校准更新内部的RTC系统；并自动接受识别周边环境光线的强度，进行数位转换，通过与设定好的亮度节点匹配，自动控制LED交通信号灯的亮度；

上述系统包括以下步骤：

初始化步骤，初始化IO输入输出、AD转换器、定时器、串行通信；

等待开始步骤，所述光强采集器等待来自光伏特性检测模块的采集外部光强命令；

开始采集步骤，所述光强采集器接收命令后，采集外部光强；

处理步骤，外部光强采集后，通过AD转换器进行数位转换成数字信号，光敏电阻的感光强度判断模块判断该数字信号，并将该数字信号与设定的数据进行匹配，亮度控制软件通过控制电源的输出大小，进而控制LED交通信号灯的亮度；

所述蓄电池的充放电控制模块判断锂离子电池的电压状况，光强采集器采集外部光强，通过光敏电阻的感光强度判断光照强度，光照强度足够、电池电压不足时，通过太阳能电池板对电池进行充电；光照强度不足，内部控制系统开启LED交通信号灯功能，按照预定显示方式进行指示显示工作；

所述蓄电池的充放电控制模块根据电压的电量强弱判断该电池的续航时间，光照强度不足时，LED交通信号灯的亮度适当降低以匹配指示信号亮度；

所述定时器校准当地的日期和时间，通过与交通信号控制系统通信获取的实时时间，通过所处的城市地点、季节日期，判定该城市的昼夜更替时间，并根据内部的RTC系统及内部数据记录系统，自动计算当前所处的地理位置的经纬度的日出日落时间，从而实现自动匹配昼夜的更替交通信号灯的亮度控制；

所述单片机采用的是STC12C5A60S2单片机；

所述置于LED道路标志指示牌内的控制软件分别对电池电压、外部光强采集和LED交通信号灯进行自检，当电池电量不足通过LED交通信号灯全亮全灭交替两次进行指示；当有LED缺失和损坏时也可很清楚的从显示屏上发现，便于维修更换。