CN105632195A - 一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，包括安装于信号机柜体内的主控单元和用于供电的电源，主控单元包括主板和设置于主板上的处理器，处理器内置有时钟单元，处理器通过其通信接口连接有数据采集单元、车辆视频检测单元、交通信号灯控制单元、存储器、报警器，数据采集单元包括水位传感器、火花传感器、温度传感器以及灯丝完整性检测模块，通信接口包括一个无线通信单元一，处理器通过无线通信单元一无线连接于遥控器。本发明具有优异的性价比，结构简单、集成度高、运行时的功耗小，系统扩展和系统配置较规范，不仅降低了维修的工作量和工作难度，可通过电子方式进行检修，操作十分方便，系统可靠性大大提高。

Description

一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，尤其涉及一种信号机。

背景技术

随着社会的发展，交通问题尤其是城市交通问题成为经济和社会发展的重要因素，因而交通信号机是当代社会交通控制不可缺少的工具。交通信号机具体是作为控制系统中执行机构上的一个设备，主要安装在各个路口附近，根据检测到的交通流数据来实时改变信号绿灯时间。目前的交通信号机系统多数都存在体积庞大、可靠性不高、能量消耗多、信号机遥控电路误码率高、以及系统的扩展和配置不规范的缺点。而且信号机机柜存在被异常撬开、暴雨天气出现浸水、机柜内异常潮湿、机柜内出现火灾等异常情况时，维护人员无法及时获取以上信息，导致信号机开关状态、机柜内环境状态无法及时获取，存在不能及时维护的缺陷。而信号机属于公共安全设备，如被异常撬开或者环境异常时有可能导致交通事故。另外，现有技术中，信号机的灯丝完整性检测由灯丝表示继电器来完成。在这种结构下，继电器电路的维护和检修较为复杂，工作量较大。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，集成度高、性价比高、可靠性高且环保节能，又能够检测信号机机柜内的火花、水位等，解决了现有技术中信号机遥控电路误码率高、信号机机柜内的状态无法及时上报以及继电器电路的维护和检修较为复杂的缺陷，能够实现信号机故障的及时维护，保障信号机控制路口交通的可靠性和安全性。

本发明采用的技术方案如下：

一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，包括安装于信号机柜体内的主控单元和用于供电的电源，主控单元包括主板和设置于主板上的处理器，处理器内置有时钟单元，处理器通过其通信接口连接有数据采集单元、车辆视频检测单元、交通信号灯控制单元、存储器、报警器，数据采集单元包括水位传感器、火花传感器、温度传感器以及灯丝完整性检测模块，具体的，水位传感器、火花传感器和温度传感器通过信号调理电路连接于通信接口，灯丝完整性检测模块通过熔断器连接于电源，熔断器连接的信号灯也连接于灯丝完整性检测模块，熔断器还连接有串联在一起的降压稳压模块和光耦检测模块，降压稳压模块和光耦检测模块分别连接于灯丝完整性检测模块；通信接口包括一个无线通信单元一，处理器通过无线通信单元一无线连接于遥控器。

进一步的，光耦检测模块还连接有保护模块，保护模块即过电压保护模块。

进一步的，灯丝完整性检测模块包括电流取样模块、整流模块、稳压模块、动态检测模块和MCU，电流取样模块与信号灯串联，整流模块一端与电流取样模块相连，另一端通过稳压模块与动态检测模块相连，MCU与动态检测模块相连。

进一步的，遥控器的电路包括微处理器、用于供电的电池、按键输入单元和无线通信单元二，其中，所述微处理器连接所述按键输入单元以便输入遥控命令，所述微处理器连接所述无线通信单元二以便发送遥控命令和接受无线通信单元二发送的信号机状态信息，所述电池分别连接所述微处理器、所述按键输入单元和所述无线通信单元二以提供工作电源；

所述信号机接收端还设有接受遥控器的遥控命令和发送信号机状态信息的命令执行电路，命令执行电路包括两路信号机控制状态接口电路，所述信号机控制状态接口电路包括三极管、稳压二极管和继电器，所述三极管的发射极连接所述继电器的线圈一端，所述三极管的集电极接地，所述稳压二极管的正极连接所述继电器的线圈一端，所述稳压二极管的负极连接所述继电器的线圈另一端，所述继电器的线圈另一端用于连接电源，所述三极管的基极用于连接处理器。

进一步的，数据采集单元还包括烟雾传感器。

进一步的，处理器采用的是XeonE5-2600v3系列的CPU。

进一步的，主控单元通过设置于主板上的接口连接有显示器。

进一步的，显示器采用触摸屏。

进一步的，交通信号灯控制单元连接有倒计时显示单元。

进一步的，水位传感器为静压式液位传感器。

进一步的，火花传感器采用GRECON火花传感器。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明具有优异的性价比，结构简单、实施方便、集成度高、体积小、控制功能强、运行时的功耗小，系统扩展和系统配置较规范，不仅降低了维修的工作量和工作难度，可通过电子方式进行检修，操作十分方便，系统可靠性大大提高；遥控器的电路上电时查询信号机接收端电路状态，并在LED灯上显示出来；当有按键动作时，遥控器的微处理器解析后，向信号机接收端发送相应命令，信号机接收端的处理器在解析收到命令后，会做出相应动作，同时把状态返回给遥控器的微处理器进行相应处理，这样形成一个闭环反馈机制，有效减少误动作和不动作，降低误码率，保证了整个系统稳定；当数据采集单元采集到浸水信号、火花信号以及温度高于预置时，能够及时通过主控单元控制报警器进行报警，解决了现有技术中信号机机柜内的状态无法及时上报的缺陷，能够实现信号机故障的及时维护，保障信号机控制路口交通的可靠性和安全性。

本发明采用电流取样模块代替灯丝继电器，使得维修时仅仅采用电子方式即可进行检测，从而避免了因灯丝继电器结构复杂带来的维修难度大的问题，电流取样模块获取的交流电流经过整流模块变成直流电流，稳压模块平稳整流模块的输出电压，动态检测模块在MCU的控制下对输出电压进行检测，从而判断灯丝的完整性，一旦灯丝出现问题，动态检测模块将检测不到输出电压，维修人员可以通过动态检测模块的检测结果来判断灯丝是否完整，使得维修工作的难度大大降低，维修效率大大提高。光耦检测模块将监测电压转变成脉冲信号供MCU采样检测，而熔断器则对电路起到安全保障功能，在电路中电压超过工作电压时，降压稳压模块分担支路电压，使光耦检测电路所获电压在正常工作电压范围中，保护模块对光耦检测模块起到限压保护的作用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明各单元的连接关系示意图；

图2是本发明灯丝完整性检测模块的电路原理图；

图3是本发明遥控器的原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例1

如图1~图3所示：本实施例的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，包括信号机接收端和遥控器，信号机接收端安装于信号机柜体内的主控单元和用于供电的电源，主控单元内置有控制程序，主控单元包括主板和设置于主板上的处理器，主控单元通过设置于主板上的接口（包括通信接口一、通信接口二和通信接口三，均能与处理器进行通信）连接有采用了触摸屏的显示器，XeonE5-2600v3系列的CPU，处理器内置有时钟单元，处理器通过其通信接口连接有数据采集单元、车辆视频检测单元、交通信号灯控制单元、存储器、报警器，交通信号灯控制单元连接有倒计时显示单元，数据采集单元包括水位传感器、火花传感器、烟雾传感器、温度传感器以及灯丝完整性检测模块，信号灯灯丝的完整性对整个系统能够正常运作具有很大的影响，因此，专门设置的灯丝完整性检测电路主要用于检测灯丝是否完整，灯丝完整性检测模块通过熔断器连接于电源，熔断器连接的信号灯也连接于灯丝完整性检测模块，熔断器还连接有串联在一起的降压稳压模块和光耦检测模块，降压稳压模块和光耦检测模块分别连接于灯丝完整性检测模块，光耦检测模块还连接有过电压保护模块；过电压保护模块保护光耦检测模块正常工作，与降压稳压模块共同保证光耦检测模块始终工作在正常状态，为MCU持续提供检测电压灯丝完整性检测模块包括电流取样模块、整流模块、稳压模块、动态检测模块和MCU，电流取样模块与信号灯串联，整流模块一端与电流取样模块相连，另一端通过稳压模块与动态检测模块相连，MCU与动态检测模块相连；通信接口三采用的是RS485的通信方式，主控单元中主板的通信接口三通过信号调理电路与数据采集单元中的各个传感器进行通信，信号调理电路主要包括电压放大和滤波电路；通信接口包括一个无线通信单元一，处理器通过无线通信单元一无线连接于遥控器。

遥控器的电路包括微处理器、用于供电的电池、按键输入单元和无线通信单元二，其中，所述微处理器连接所述按键输入单元以便输入遥控命令，所述微处理器连接所述无线通信单元二以便发送遥控命令和接受无线通信单元二发送的信号机状态信息，所述电池分别连接所述微处理器、所述按键输入单元和所述无线通信单元二以提供工作电源；

所述信号机接收端还设有接受遥控器的遥控命令和发送信号机状态信息的命令执行电路，命令执行电路包括两路信号机控制状态接口电路，所述信号机控制状态接口电路包括三极管、稳压二极管和继电器，所述三极管的发射极连接所述继电器的线圈一端，所述三极管的集电极接地，所述稳压二极管的正极连接所述继电器的线圈一端，所述稳压二极管的负极连接所述继电器的线圈另一端，所述继电器的线圈另一端用于连接电源，所述三极管的基极用于连接处理器。

所述微处理器采用型号为STC12C5202PWM的超强抗干扰宏晶单片机，其正常工作模式功耗是2mA-7mA，电压是3.3V-5.5V，所以较适用于电池供电系统；它具有外部低压掉电检测电路，能有效防止电池过放；它内部集成高可靠复位电路，外部复位电路可彻底省掉，这样大大提高了电路的集成度；它在系统可编程，无需编程器、仿真器，可远程升级，大大提高了调试效率；其内部EEPROM功能，擦写次数10万以上，可用于保存ID号，给开发设计提供相应的便利条件；所述微处理器的单片机采用SOP-20封装，主要是通过端口读取键值信息，解析后会通过串口向接收端发送相应命令，并把相应状态在LED上显示出来。

所述无线通信单元一和无线通信单元二均采用型号为SWRF-501的微功率无线传输模块，其功耗低，最大功率10mw；ISM频段工作，无需申请频点；基于FSK的调制方式，采用高效前向纠错信道编码技术，抗突发干扰和随机干扰能力极强；透明的数据传输，并且距离可达800米；在本发明中，无线通讯模块就相当于一根看不见的RS-232串口线，它与单片机接口都是TTL电平，无需电平转换，可直接相连，使用方便。

所述处理器通过I/O端口控制两个PNP三极管的通断，而三极管串在继电器线圈回路中，当三极管导通时，则继电器吸合，否则断开；当需要手控信号机时，让继电器K1吸合，信号机便会处于手动状态，让继电器K2吸合50ms后断开，信号机便会单步一次；当需要信号机走定时时，让继电器K1断开即可。

遥控器上设有LED灯和按键，该遥控器的电路上电时查询信号机接收端电路状态，并在LED灯上显示出来；当有按键动作时，遥控器的微处理器解析后，向信号机接收端发送相应命令，信号机接收端的处理器在解析收到命令后，会做出相应动作，同时把状态返回给遥控器的微处理器进行相应处理，这样形成一个闭环反馈机制，有效减少误动作和不动作，降低误码率，保证了整个系统稳定。

主控单元是智能交通信号机的核心控制单元，智能交通信号机的其它单元就是在它的统一调配操控下有序的工作，实现智能交通信号机的所有功能；交通信灯控制单元通过通信接口二连接于主控单元的主板上，其上设有信号输出模块，交通信灯控制单元的主要功能就是将主控单元送来的灯控信号经信号输出模块输出到的处理器进行处理，处理后的经驱动电路驱动相应的信号灯；倒计时显示单元设有倒计时显示灯，其主要功能就是控制和显示交通灯的倒计时，按主控单元送来的控制信号每秒刷新一次数据（内置于主控单元的程序，可自定义设置），实现倒计时显示交通灯的剩余时间；带有触摸屏的显示器的主要功能就是方便用户直观的操控交通信号控制机，它主要由液晶显示模块TGl2864及键盘电路构成，LCM把当前的信息实时显示出来，操作键盘可对系统的参数进行查询修改；车辆视频检测单元通过通信接口一连接于主控单元的主板上，其主要功能就是检测当前路口的各种车况信息，并将信息依次送入主控单元，使处理器能够根据当前车况信息对交通灯进行实时控制。

水位传感器为静压式液位传感器，信号机柜体内安装有传感器支架，水位传感器安装于传感器支架上，数据采集单元通过水位传感器实时采集数据信息，若检测到有浸水的情况，报警器即可进行报警提醒，实现信号机柜体内是否浸水的远程监控。

火花传感器采用GRECON火花传感器，信号机柜体内的顶部安装有火花传感器支架，GRECON火花传感器安装于火花传感器支架上，数据采集单元通过GRECON火花传感器实时采集数据信息，若检测到有火花的情况，报警器即可进行报警提醒，实现信号机柜体内是否起火的远程监控。

若信号机柜体内的温度过高也会产生火灾，为避免这种情况的发生，本申请在信号机柜体内增加了一个温度传感器，通过在处理器内预置相应的报警阈值，即可实现对信号机柜体内的温度的监控，当温度达到阈值时，主控单元立即发出报警指令，控制报警器进行报警。

本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (10)

1.一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，包括安装于信号机柜体内的主控单元和用于供电的电源，主控单元包括主板和设置于主板上的处理器，处理器内置有时钟单元，处理器通过其通信接口连接有数据采集单元、车辆视频检测单元、交通信号灯控制单元、存储器、报警器，数据采集单元包括水位传感器、火花传感器、温度传感器以及灯丝完整性检测模块，具体的，水位传感器、火花传感器和温度传感器通过信号调理电路连接于通信接口，灯丝完整性检测模块通过熔断器连接于电源，熔断器连接的信号灯也连接于灯丝完整性检测模块，熔断器还连接有串联在一起的降压稳压模块和光耦检测模块，降压稳压模块和光耦检测模块分别连接于灯丝完整性检测模块；通信接口包括一个无线通信单元一，处理器通过无线通信单元一无线连接于遥控器。

2.如权利要求1所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，光耦检测模块还连接有保护模块。

3.如权利要求1或2任一项所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，灯丝完整性检测模块包括电流取样模块、整流模块、稳压模块、动态检测模块和MCU，电流取样模块与信号灯串联，整流模块一端与电流取样模块相连，另一端通过稳压模块与动态检测模块相连，MCU与动态检测模块相连。

4.如权利要求1所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，遥控器的电路包括微处理器、用于供电的电池、按键输入单元和无线通信单元二，其中，所述微处理器连接所述按键输入单元以便输入遥控命令，所述微处理器连接所述无线通信单元二以便发送遥控命令和接受无线通信单元二发送的信号机状态信息，所述电池分别连接所述微处理器、所述按键输入单元和所述无线通信单元二以提供工作电源；

所述信号机接收端还设有接受遥控器的遥控命令和发送信号机状态信息的命令执行电路，命令执行电路包括两路信号机控制状态接口电路，所述信号机控制状态接口电路包括三极管、稳压二极管和继电器，所述三极管的发射极连接所述继电器的线圈一端，所述三极管的集电极接地，所述稳压二极管的正极连接所述继电器的线圈一端，所述稳压二极管的负极连接所述继电器的线圈另一端，所述继电器的线圈另一端用于连接电源，所述三极管的基极用于连接处理器。

5.如权利要求1所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，数据采集单元还包括烟雾传感器。

6.如权利要求1所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，处理器采用的是XeonE5-2600v3系列的CPU。

7.如权利要求1所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，主控单元通过设置于主板上的接口连接有显示器。

8.如权利要求7所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，显示器采用触摸屏。

9.如权利要求1所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，水位传感器为静压式液位传感器。

10.如权利要求1所述的一种具有遥控功能的高可靠性智能交通信号机，其特征在于，火花传感器采用GRECON火花传感器。