CN110047309A - 一种信号机控制方法及装置 - Google Patents

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李冬亮
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Abstract

本发明公开了一种信号机控制方法及装置，属于智能交通的信号控制领域，包括检测信号机内部设备的工作信号是否正常，该信号至少包括PWM信号，若异常，则执行S2；若正常，则执行S3；关闭异常设备的电源；检测信号机内部设备的工作电流是否在设定范围内，若是，则执行S1；若否，则执行S4；关闭异常设备的电源，记录并发送异常信息。本发明解决了现有技术中无法及时发现信号机内部工作异常的设备，从而影响路口交通安全的问题。

Description

一种信号机控制方法及装置
技术领域
本发明涉及智能交通的信号控制领域，特别涉及一种信号机控制方法及装置。
背景技术
随着科技的发展，信号机的智能化程度也越来越高，信号机内和交通信号控制机连接的设备也越来越多，和交通信号控制机连接的任一设备出现故障都有可能对信号机的运行造成影响，从而影响路口的交通安全。目前的信号机只对自身的运行状况进行检测，不能对信号机内部设备进行统一管理。信号机内部设备一旦出现问题，由于设备过多，维护人员排查故障困难，给信号机的维护带来不便。同时，目前信号机对自身工作运行时的环境检测比较欠缺，恶劣的环境会影响信号机的稳定运行，给路口带来安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提出一种信号机控制方法及装置，解决现有技术中无法及时发现信号机内部工作异常的设备，从而影响路口交通安全的问题。
为实现以上目的，第一方面，本发明采用一种信号机控制方法，包括如下步骤：
S1、检测信号机内部设备的工作信号是否正常，该信号至少包括PWM信号，若异常，则执行S2；若正常，则执行S3；
S2、关闭异常设备的电源；
S3、检测信号机内部设备的工作电流是否在设定范围内，若是，则执行S1；若否，则执行S4；
S4、关闭异常设备的电源，记录并发送异常信息。
优选地，在所述关闭异常设备的电源后，还包括：
重启后再次检测异常设备的工作信号是否异常，若仍然异常，则执行S4；若正常，则执行S3。
优选地，所述方法还包括：
检测信号机内部环境参数是否正常；
若异常，则关闭信号机电源，记录并发送异常信息。
优选地，所述环境参数包括：温湿度参数、浸水参数、烟雾参数、信号机的输入电压参数和信号机的输入电流参数中的至少一项。
优选地，在检测出信号机内部的所述浸水参数或/和烟雾参数异常时，还包括：
关闭信号机电源和所有信号机内部设备的电源，记录并发送异常信息。
第二方面，本发明采用一种信号机控制装置，包括处理器，所述处理器连接有检测单元、控制输出单元和设置端口；
所述检测单元包括分别与所述处理器连接的温湿度传感器、浸水传感器、烟雾传感器、内部设备检测端口和电压电流采集芯片；
所述控制输出单元包括分别与所述处理器连接的供电控制电路、可控电源输出电路和报警输出端口。
优选地，所述信号机控制装置还包括电平转换电路组；所述浸水传感器、烟雾传感器和设置端口与电平转换电路组输入端连接，所述电平转换电路组输出端与所述处理器连接。
优选地，所述信号机控制装置还包括光耦隔离电路和隔离电源电路；所述内部设备检测端口与第一光耦隔离电路输入端连接，所述第一光耦隔离电路输出端与所述处理器连接；所述处理器与第二光耦隔离电路输入端连接，所述第二光耦隔离电路输出端与所述报警输出端口连接；所述光耦隔离电路与所述隔离电源电路连接。
优选地，所述供电控制电路包括第一电源通断电路和第一驱动电路；所述第一驱动电路输入端连接所述处理器，所述第一驱动电路输出端连接所述第一电源通断电路输入端，所述第一电源通断电路输出端连接所述电压电流采集芯片和信号机；
所述可控电源输出电路包括第二电源通断电路、第二驱动电路和电流采样电路；所述第二驱动电路输入端连接所述处理器，所述第二驱动电路输出端连接所述第二电源通断电路输入端，所述第二电源通断电路输出端连接所述电流采样电路输入端和信号机内部设备，所述电流采样电路输出端连接所述处理器。
优选地，所述信号机控制装置还包括隔离芯片和CAN收发芯片；所述电压电流采集芯片与所述隔离芯片一端连接，所述隔离芯片另一端与所述处理器连接；所述CAN收发芯片一端与所述处理器连接，所述CAN收发芯片另一端与信号机连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过检测单元检测信号机内部设备的工作状态，当信号机内部某个设备的工作状态异常时，控制输出单元关闭该设备的电源，及时保护信号机。
此外，检测单元还可检测信号机内部环境参数，当内部温度、信号机的输入电压和信号机的工作电流至少一个异常时，控制输出单元关闭信号机电源；当内部有浸水或/和有烟雾时，控制输出单元关闭信号机电源和所有信号机内部设备的电源，及时保护信号机。
在出现异常情况时，处理器记录并发送异常信息。一方面，交通信号控制机接收到异常信息后，将异常信息上传到交通信号控制中心，交通信号控制中心可及时组织维护人员进行维护，不需要去现场就可了解信号机的工作情况，从而减轻了维护人员的工作负担。同时，根据不同的异常信息，使维护人员能够准确了解信号机出现异常的原因，不需要对异常情况进行排查，从而有效地提高了维护效率。
另一方面，处理器接收到交通信号控制中心发出的报警信息，报警信息通过报警输出端口发送到与信号机连接的路口设备，使维护人员能够及时发现问题设备并维护，从而减小了路口的安全隐患。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1为信号机控制装置检测信号机内部设备流程示意图；
图2为信号机控制装置连接信号机内部设备示意图；
图3为信号机控制装置连接交通信号控制机示意图；
图4为信号机控制装置内部硬件连接示意图；
图5为信号机内部设备输出自身检测的PWM信号示意图；
图6为电平转换电路组与部分传感器和处理器的连接关系示意图；
图7为光耦隔离电路的电路图；
图8为隔离电源电路的电路图；
图9为可控电源输出电路的电路图；
图10为信号机控制装置部分结构的分布示意图。
符号说明
10-处理器；20-检测单元；21-温湿度传感器；22-浸水传感器；22a-第一浸水传感器；22b-第二浸水传感器；23-烟雾传感器；24-内部设备检测端口；25-电压电流采集芯片；30-控制输出单元；31-供电控制电路；32-可控电源输出电路；33-报警输出端口；40-设置端口；50-电平转换电路组；60-光耦隔离电路；60a-第一光耦隔离电路；60b-第二光耦隔离电路；70-隔离电源电路；70a-第一隔离电源电路；70b-第二隔离电源电路；80a-第一电源通断电路；80b-第二电源通断电路；90a-第一驱动电路；90b-第二驱动电路；100-电流采样电路；110-隔离芯片；120-CAN收发芯片。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
第一方面，如图1所示，本发明采用一种信号机控制方法，包括如下步骤：
S1、检测信号机内部设备的工作信号是否正常，该信号至少包括PWM信号，若异常，则执行S2；若正常，则执行S3；
S2、关闭异常设备的电源；
S3、检测信号机内部设备的工作电流是否在设定范围内，若是，则执行S1；若否，则执行S4；
S4、关闭异常设备的电源，记录并发送异常信息。
具体地说，当检测到信号机内部某个设备的PWM信号异常时，关闭该设备的电源；若PWM信号正常，则检测信号机内部设备的工作电流，若检测到某个设备的工作电流大于该设备的最大工作电流并持续10秒，则关闭该设备的电源，记录并发送异常信息，交通信号控制机接收到异常信息后，将异常信息上传到交通信号控制中心，交通信号控制中心根据异常信息通知相关人员及时去路口处理，并根据异常信息的内容发出报警信息，交通信号控制机接收到报警信息后，通过信号机控制装置将报警信息发送到与信号机连接的路口设备，路口设备报警，使维护人员能能够快速找到问题设备，设备维修好后报警信息自动解除。
优选地，在关闭异常设备的电源后，还包括：
重启后再次检测异常设备的工作信号是否异常，若仍然异常，则执行S4；若正常，则执行S3。
具体地说，在第一次检测到信号机内部设备的PWM信号异常时，关闭该设备的电源，30秒后再打开该设备的电源，等设备启动完成后再次检测PWM信号，以防止因为信号机内部设备PWM信号偶尔受到干扰出现波动而导致检测误差。
此外，如图5所示，信号机内部设备也可以将自身检测到的故障以不同的PWM信号通过交通信号控制机上传到交通信号控制中心。
优选地，本方法还包括：
检测信号机内部环境参数是否正常；
若异常，则关闭信号机电源，记录并发送异常信息。
优选地，环境参数包括：温湿度参数、浸水参数、烟雾参数、信号机的输入电压参数和信号机的输入电流参数中的至少一项。
优选地，在检测出信号机内部的浸水参数或/和烟雾参数异常时，还包括：
关闭信号机电源和所有信号机内部设备的电源，记录并发送异常信息。
需要说明的是，当检测到上述任何一种环境参数出现异常时，都会关闭信号机电源，记录并发送异常信息。但各种情况下，具体的处理方法有所不同：
当检测到信号机内部温度异常时，交通信号控制机接收到异常信息后，将异常信息上传到交通信号控制中心，若上传成功，则关闭信号机电源；若连续上传10次不成功，5秒后关闭信号机电源。当温度恢复正常并持续半小时，打开信号机电源，信号机恢复工作。
当信号机的输入电压或/和信号机的输入电流异常时，交通信号控制机接收到异常信息后，将异常信息上传到交通信号控制中心。
当检测到信号机内距离信号机底部10厘米处出现浸水时，交通信号控制机接收到异常信息后，将异常信息上传到交通信号控制中心；当检测到信号机内距离有电气层下方5厘米处有浸水时，交通信号控制机接收到异常信息后，将异常信息上传到交通信号控制中心，同时关闭所有信号机内部设备的电源。
当检测到信号机内部有烟雾时，交通信号控制机接收到异常信息后，将异常信息上传到交通信号控制中心，同时关闭所有信号机内部设备的电源。
此外，当检测到上述任何一种环境参数出现异常时，交通信号控制中心会发出报警信息，交通信号控制机接收到报警信息后，通过信号机内的报警模块将报警信息发送到与信号机连接的路口设备，路口设备报警，使维护人员能够及时发现问题设备并进行维护。
第二方面，如图2和图3所示，本发明采用一种信号机控制装置，包括处理器10，处理器10连接有检测单元20、控制输出单元30和设置端口40；
检测单元20包括分别与处理器10连接的温湿度传感器21、浸水传感器22、烟雾传感器23、内部设备检测端口24和电压电流采集芯片25；
控制输出单元30包括分别与处理器10连接的供电控制电路31、可控电源输出电路32和报警输出端口33。
具体地说，如图10所示，第一浸水传感器22a安装在信号机内距离信号机底部10厘米处，第二浸水传感器22b安装在信号机内距离有电气层下方5厘米处，其余传感器、单元和电路均安装在信号机内部顶端的信号机控制装置主体内，防止内部出现浸水导致信号机控制装置故障。
处理器10处理检测的参数，并且能发出报警信息；温湿度传感器21检测温湿度参数、浸水传感器22和烟雾传感器23分别检测信号机内部的温湿度参数、浸水参数、烟雾参数；内部设备与内部设备检测端口24连接，将设备自身的PWM信号传输给处理器10；电压电流采集芯片25检测信号机的输入电压参数和输入电流参数；控制输出单元30控制信号机电源和内部设备电源，并且能将报警信息传输给与信号机连接的路口设备；计算机可接入设置端口40，设置每个单元的正常工作电流范围。
处理器10通过CAN总线与交通信号控制机进行通讯，温湿度传感器21通过I2C接口与处理器10进行通讯；浸水传感器22、烟雾传感器23、内部设备检测端口24、控制输出单元30通过IO接口与处理器10进行通讯；电压电流采集芯片25通过SPI接口与处理器10进行通讯；设置端口40通过UART接口与处理器10进行通讯。
需要说明的是，本实施例中处理器10的型号为STM32F103，电压电流采集芯片25不限于某个特定的型号，只要能采集信号机的输入电压和输入电流即可。
供电控制电路31控制信号机电源；可控电源输出电路32控制信号机内部设备的电源；报警输出端口33与路口设备连接，将报警信息传输给路口设备。
供电控制电路31、可控电源输出电路32和报警输出端口33均通过IO接口与处理器10进行通讯。
优选地，信号机控制装置还包括电平转换电路组50；浸水传感器22、烟雾传感器23和设置端口40与电平转换电路组50输入端连接，电平转换电路组50输出端与处理器10连接。
具体地说，如图4所示，浸水传感器22、烟雾传感器23均通过IO接口将检测的参数传输给电平转换电路组50，电平转换电路组50通过IO接口将检测的参数传输给处理器10；设置端口40通过RS232接口将计算机输入的信号传输给电平转换电路组50，电平转换电路组50通过UART接口将输入的信号传输给处理器10。
其中，电平转换电路的作用是将输入的电平转换成与输出一致的电平。浸水传感器22、烟雾传感器23和电平转换电路组50的连接关系如图6所示。
优选地，信号机控制装置还包括光耦隔离电路60和隔离电源电路70；内部设备检测端口24与第一光耦隔离电路60a输入端连接，第一光耦隔离电路60a输出端与处理器10连接；处理器10与第二光耦隔离电路60b输入端连接，第二光耦隔离电路60b输出端与报警输出端口33连接；光耦隔离电路60与隔离电源电路70连接。
具体地说，内部设备检测端口24通过IO接口将内部设备的工作信号传输给第一光耦隔离电路60a，第一光耦隔离电路60a通过IO接口将内部设备的工作信号传输给处理器10；处理器10通过IO接口将报警信息传输给第二光耦隔离电路60b，第二光耦隔离电路60b将报警信息传输给报警输出端口33。
其中，光耦隔离电路60的作用是对输入或输出信号进行隔离，在前端单元损坏的情况下，不会影响后端单元工作，其结构如图7所示。
隔离电源电路70的作用是给每个单元单独供电，防止一个单元因受高压放电或其他原因导致损坏后影响其他单元工作，这样做的目的可以保证每个单元独立工作，不受干扰，其结构如图8所示。
优选地，供电控制电路31包括第一电源通断电路80a和第一驱动电路90a；第一驱动电路90a输入端连接处理器10，第一驱动电路90a输出端连接第一电源通断电路80a输入端，第一电源通断电路80a输出端连接电压电流采集芯片25和信号机；
可控电源输出电路32包括第二电源通断电路80b、第二驱动电路90b和电流采样电路100；第二驱动电路90b输入端连接处理器10，第二驱动电路90b输出端连接第二电源通断电路80b输入端，第二电源通断电路80b输出端连接电流采样电路100输入端和信号机内部设备，电流采样电路100输出端连接处理器10。
具体地说，处理器10通过IO接口将传输给第一驱动电路90a，第一驱动电路90a将执行信号传输给第一电源通断电路80a，第一电源通断电路80a接收到执行信号后控制信号机电源的通断。
电流采样电路100通过ADC接口将采集的信号机内部设备电流参数传输给处理器10，处理器10通过IO接口将执行信号传输给第二驱动电路90b，第二驱动电路90b将执行信号传输给第二电源通断电路80b，第二电源通断电路80b接收到执行信号后控制信号机内部设备电源的通断。
其中，电源通断电路的作用是控制信号机和信号机内部设备的电源；驱动电路的作用是增加端口输出的驱动能力，可控电源输出电路32的结构如图9所示。
优选地，信号机控制装置还包括隔离芯片110和CAN收发芯片120；电压电流采集芯片25与隔离芯片110一端连接，隔离芯片110另一端与处理器10连接；CAN收发芯片120一端与处理器10连接，CAN收发芯片120另一端与信号机连接。
具体地说，电压电流采集芯片25将采集的信号机的输入电压和输入电流参数传输给隔离芯片110，隔离芯片110通过SPI接口将采集的信号机的输入电压和输入电流参数传输给处理器10。
其中，隔离芯片110的作用是对SPI信号进行隔离。
处理器10通过CAN TX/RX接口与CAN收发芯片120进行通讯，CAN收发芯片120通过CAN总线与信号机进行通讯。
本发明通过采用一种信号机控制方法及装置，当检测到信号机内部设备工作异常时，关闭异常设备的电源，记录并发送异常信息，交通信号控制中心在接收到异常信息后可及时对工作异常的信号机进行维护；同时，根据不同的异常信息，交通信号控制中心能够准确了解信号机出现异常的原因，不需要对异常情况进行排查，从而有效地提高了维护效率。综上所述，本发明解决了现有技术中无法及时发现信号机内部工作异常的设备，从而影响路口交通安全的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、检测信号机内部设备的工作信号是否正常，该信号至少包括PWM信号，若异常，则执行S2；若正常，则执行S3；
S2、关闭异常设备的电源；
S3、检测信号机内部设备的工作电流是否在设定范围内，若是，则执行S1；若否，则执行S4；
S4、关闭异常设备的电源，记录并发送异常信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述关闭异常设备的电源后，还包括：
重启后再次检测异常设备的工作信号是否异常，若仍然异常，则执行S4；若正常，则执行S3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
检测信号机内部环境参数是否正常；
若异常，则关闭信号机电源，记录并发送异常信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环境参数包括：温湿度参数、浸水参数、烟雾参数、信号机的输入电压参数和信号机的输入电流参数中的至少一项。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在检测出信号机内部的所述浸水参数或/和烟雾参数异常时，还包括：
关闭信号机电源和所有信号机内部设备的电源，记录并发送异常信息。
6.一种信号机控制装置，其特征在于，包括处理器(10)，所述处理器(10)连接有检测单元(20)、控制输出单元(30)和设置端口(40)；
所述检测单元(20)包括分别与所述处理器(10)连接的温湿度传感器(21)、浸水传感器(22)、烟雾传感器(23)、内部设备检测端口(24)和电压电流采集芯片(25)；
所述控制输出单元(30)包括分别与所述处理器(10)连接的供电控制电路(31)、可控电源输出电路(32)和报警输出端口(33)。
7.根据权利要求6所述的信号机控制装置，其特征在于，还包括电平转换电路组(50)；所述浸水传感器(22)、烟雾传感器(23)和设置端口(40)与电平转换电路组(50)输入端连接，所述电平转换电路组(50)输出端与所述处理器(10)连接。
8.根据权利要求6所述的信号机控制装置，其特征在于，还包括光耦隔离电路(60)和隔离电源电路(70)；所述内部设备检测端口(24)与第一光耦隔离电路(60a)输入端连接，所述第一光耦隔离电路(60a)输出端与所述处理器(10)连接；所述处理器(10)与第二光耦隔离电路(60b)输入端连接，所述第二光耦隔离电路(60b)输出端与所述报警输出端口(33)连接；所述光耦隔离电路(60)与所述隔离电源电路(70)连接。
9.根据权利要求6所述的信号机控制装置，其特征在于，所述供电控制电路(31)包括第一电源通断电路(80a)和第一驱动电路(90a)；所述第一驱动电路(90a)输入端连接所述处理器(10)，所述第一驱动电路(90a)输出端连接所述第一电源通断电路(80a)输入端，所述第一电源通断电路(80a)输出端连接所述电压电流采集芯片(25)和信号机；
所述可控电源输出电路(32)包括第二电源通断电路(80b)、第二驱动电路(90b)和电流采样电路(100)；所述第二驱动电路(90b)输入端连接所述处理器(10)，所述第二驱动电路(90b)输出端连接所述第二电源通断电路(80b)输入端，所述第二电源通断电路(80b)输出端连接所述电流采样电路(100)输入端和信号机内部设备，所述电流采样电路(100)输出端连接所述处理器(10)。
10.根据权利要求6所述的信号机控制装置，其特征在于，还包括隔离芯片(110)和CAN收发芯片(120)；所述电压电流采集芯片(25)与所述隔离芯片(110)一端连接，所述隔离芯片(110)另一端与所述处理器(10)连接；所述CAN收发芯片(120)一端与所述处理器(10)连接，所述CAN收发芯片(120)另一端与信号机连接。
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