CN111223316A - 一种智能交通信号灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能交通信号灯系统。该技术方案在交通信号灯的基础结构中引入了针对路况信息的检测模块以及环境监测模块，主动获取行人、路况信息以及雾霾天气信息，并以此为依据形成智能化的控制方案；同时，本发明基于无线通信技术实现数据传输，并采用了新型的提示方式和复合型的供电方案。应用本发明，可根据路况信息主动调节信号灯灯态，对提高路口通过效率、缩短等待时间具有积极意义；同时，针对雾霾天气的主动响应机制，有助于减少事故发生。此外，本发明通过语音提示功能丰富了通行信息的传达方式；采用太阳能光伏板与锂电蓄电池相配合的供电模式，不仅降低了用电成本，而且无需铺设电缆，具有突出的技术优势。

Description

一种智能交通信号灯系统

技术领域

本发明涉及交通信号灯技术领域，具体涉及一种智能交通信号灯系统。

背景技术

交通信号灯，狭义上是指指挥交通运行的灯具，一般由红灯、绿灯、黄灯组成，还可能配备有用于倒计时的数字灯牌。广义上来看，凡是在路面是起到交通指示作用的灯具均可成为交通信号灯，除了上述典型的模式之外，人行横道信号灯、方向指示灯、车道信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯等也是道路交通工程中常用的信号灯具。

现有技术中，交通信号灯只能起到通行指引作用，而无法实现环境监测、路况信息收集等功能；而且，常规交通信号灯仅通过灯光色彩和图案的变化起到提示作用，信息传达手段较为单一，也无法根据环境条件智能调节工作状态；由此可见，目前交通信号灯的功能特征和智能化水平较为低下。在这种形式下，如果能开发对周边环境具有多样化监测、反馈功能的交通信号灯，并优化其工作模式、信息传达方式以及能源管理结构，则有望提升交通信号灯的智能化水平，进而促进交通管理向更高层次发展。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种智能交通信号灯系统，以解决现有技术中，常规交通信号灯无法监测环境信息和路况信息的技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是，常规交通信号灯无法根据周边的环境信息和路况信息实时控制自身工作状态。

本发明要解决的再一技术问题是，常规交通信号灯对通行信息的提示手段较为单一。

本发明要解决的又一技术问题是，常规交通信号灯由市政电网供电，其能源消耗和电缆铺设成本较高。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能交通信号灯系统，包括供电模块、备电模块、检测模块、统计模块、数据处理模块、定向语音模块、环境监测模块；

其中，供电模块将太阳能转化为电能；供电模块为备电模块充电；所述智能交通信号灯系统由所述供电模块或所述备电模块供电；

检测模块检测行人等待区内的行人信息，上传至数据处理模块；

统计模块收集过车信息及路口通过情况，同时检测路口实时路况，上传至数据处理模块；

环境监测模块监测周边环境是否为雾霾天气，将该信息上传至数据处理模块；

数据处理模块以来自检测模块、统计模块、环境监测模块的信息为依据，输出控制指令调节信号灯灯态，并将来自检测模块、统计模块、环境监测模块的信息上传至用户后台；

所述信号灯灯态包括定向语音模块的工作状态；定向语音模块以来自数据处理模块的控制指令为依据，播放语音。

作为优选，所述供电模块为太阳能光伏板；所述备电模块为锂电蓄电池；所述定向语音模块为定向语音提示器；所述环境监测模块为环境监测器。

作为优选，所述检测模块包括摄像头；该摄像头拍摄行人等待区图像，由所述检测模块根据该图像检测行人等待区内的人数，及行人等待区内第一个到达的行人等待时间，以此作为所述行人信息，上传至数据处理模块。

作为优选，所述统计模块包括摄像头；该摄像头处于录像状态，通过地下预埋线圈，在车辆经过预埋线圈时进行抓拍，由所述统计模块根据该摄像头获取的图像收集过车信息及路口通过情况，同时检测路口实时路况上传至数据处理模块。

作为优选，所述数据处理模块包括处理器，控制板，无线收发装置；处理器通过无线收发装置接收来自检测模块、统计模块、环境监测模块的信息，根据预设程序给控制板发出命令，进而控制信号灯灯态，并且将数据通过无线收发装置回传到用户后台。

作为优选，该智能交通信号灯系统包括灯箱，人行信号灯组，太阳能光伏板，锂电蓄电池，摄像头，处理器，定向语音提示器，环境监测器，其中，在灯箱的前端固定连接有人行信号灯组，在灯箱的顶端固定连接有太阳能光伏板，在灯箱的后端下部固定连接有锂电蓄电池，在灯箱的侧端固定连接有摄像头，在灯箱的后端还分别固定连接有处理器和环境监测器，在灯箱的前端下部固定连接有定向语音提示器。

作为优选，所述数据处理模块预设有行人等待区内的人数上限，同时预设有第一个到达行人等待区的行人等待时间上限。

作为优选，当一个时间周期内行人等待区的人数达到预设的人数上限时，数据处理模块输出控制指令调节信号灯灯态至以下状态：行车灯方向开始绿灯倒计时，人行灯方向开始红灯倒计时，倒计时结束后行车方开始红灯倒计时，行人方向开始绿灯倒计时，同时语音播报“行人请通行”语音信息。

作为优选，当一个时间周期内行人等待区的人数没有达到预设的人数上限时，将第一个到达行人等待区的行人的等待时间作为检测条件，达到时间上限后，数据处理模块输出控制指令调节信号灯灯态至以下状态：行车灯方向开始绿灯倒计时，人行灯方向开始红灯倒计时，倒计时结束后行车方开始红灯倒计时，行人方向开始绿灯倒计时，同时语音播报“行人请通行”语音信息。

作为优选，当一个时间周期内无人进入行人等待区，则所述信号灯灯态为以下状态：人行方向亮红灯，行车方向亮黄闪。

作为优选，所述上传和所述输出，均通过无线通信实现。

作为优选，当来自环境监测模块的信息显示当前为雾霾天气时，数据处理模块输出控制指令调节信号灯灯态至以下状态：所有信号灯均为黄闪状态。

本发明提供了一种智能交通信号灯系统。该技术方案在交通信号灯的基础结构中引入了针对路况信息的检测模块以及环境监测模块，主动获取行人、路况信息以及雾霾天气信息，并以此为依据形成智能化的控制方案；同时，本发明基于无线通信技术实现数据传输，并采用了新型的提示方式和复合型的供电方案。应用本发明，可根据路况信息主动调节信号灯灯态，对提高路口通过效率、缩短等待时间具有积极意义；同时，针对雾霾天气的主动响应机制，有助于减少事故发生。此外，本发明通过语音提示功能丰富了通行信息的传达方式，较单纯的信号灯颜色变化具有更好的传达效果。另外，本发明采用太阳能光伏板与锂电蓄电池相配合的供电模式，不仅降低了用电成本，而且无需铺设电缆，具有突出的技术优势。

附图说明

图1是本发明智能交通信号灯系统的主视图；

图2是本发明智能交通信号灯系统的左视图；

图3是本发明中，检测模块的工作原理图；

图4是本发明中，环境监测模块的工作原理图；

图中：

1、灯箱 2、人行信号灯组 3、太阳能光伏板 4、锂电蓄电池

5、摄像头 6、处理器 7、定向语音提示器 8、环境监测器。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

一种智能交通信号灯系统：

该系统用于有斑马线的路口，在斑马线两端分别设置两组人行倒计时信号灯，行车方向设置两组行车倒计时信号灯。

系统组成：

该系统由七大模块组成，分别为供电模块、备电模块、检测模块、统计模块、数据处理模块、定向语音模块及环境监测模块。

一、供电模块

供电模块为太阳能光伏板，通过将太阳能转化为电能，为整个系统供电，与传统的供电方式相比，太阳能供电更加环保、节能，在安装时不需要铺设电缆，可以有效避免施工造成断电等情况的发生，尽量减少对周边居民生活的影响。

二、备电模块

备电模块由大容量锂电蓄电池组成，供电模块在为整个系统供电的同时为备电模块充电，夜晚或天气情况不允许的情况下，由备电模块为系统供电，备电模块可为整个系统120小时不间断供电。在极端恶劣的天气状况下(如连续阴雨天)，也可保证系统的正常运行。

三、检测模块

行人方向信号灯内置摄像头，具有检测功能，可以检测行人等待区内的人数，及行人等待区内第一个到达的行人等待时间，并将检测情况通过数据处理模块传回用户后台。

四、统计模块

行车方向信号灯内置摄像头，正常处于录像状态，通过地下预埋线圈，在车辆经过预埋线圈时可进行抓拍，收集过车信息及路口通过情况，同时可以检测路口实时路况，并将统计信息通过数据处理模块传回用户后台。

五、数据处理模块

数据处理模块由处理器、控制板及无线收发装置组成，处理器通过接收到的检测信息，根据预设程序给控制板发出命令，进而控制信号灯灯态，并且将统计、搜集的数据(如过车照片)无线回传到用户后台。无线收发装置用来接收或发送指令。

六、定向语音模块

定向语音模块，即通过定向语音技术向即将过街的行人播放预设的语音信息，此语音信息只有在行人等待区内的行人可以听到，可大大降低闯红灯过街的现象。

七、环境监测模块

在重度雾霾的天气情况下，信号灯几乎已经失去作用，系统内置环境监测模块，在重度雾霾的情况下，环境监测模块可以给数据处理模块发送指令，调整灯态至黄闪状态。

工作方式：

一、在人行方向两端各划定一个行人等待区，并在数据处理模块预设行人等待区内的人数上限、第一个到达行人等待区的行人等待时间上限(可以根据人流量高峰、低峰、平峰分时段设计)。

二、人行信号灯的检测模块只是检测行人等待区内的信息，检测模块检测到行人进入行人等待区后，会将信息发送到数据处理模块，数据处理模块命令定向语音模块播放预设的语音信息，如“您已进入行人等待区，请耐心等待”。

三、待一个时间周期内行人等待区的人数达到预设的人数上限时，检测模块将信息发送到数据处理模块，数据处理模块命令控制板调整信号灯灯态，行车灯方向开始绿灯倒计时，人行灯方向开始红灯倒计时，倒计时结束后行车方开始红灯倒计时，行人方向开始绿灯倒计时，同时语音播报“行人请通行”语音信息。

四、如果一个时间周期内行人等待区的人数没有达到预设的人数上限，过街行人不会无限期等待，这时会将第一个到达行人等待区的行人的等待时间作为检测条件，达到时间上限后检测模块同样会将信息发送到数据处理模块，从而满足行人过街需求。

五、如果一个时间周期内无人进入行人等待区，则人行方向亮红灯，行车方向亮黄闪。

六、环境监测，内置环境监测装置用来监测极端雾霾天气，达到重度雾霾天气，环境监测装置将信息发送到数据处理模块，数据处理模块命令控制板将所有信号灯灯态调整至黄闪状态，提示行人及车辆路口减速慢行。

七、在行车方向，信号灯正常是黄闪状态，内置摄像头，可以拍照、录像，可以实时监测路口的过车状态。

八、数据的传输，该系统信号灯内的数据处理模块均设置无线收发装置，用来接收后台命令或者前端采集的信息，来控制信号灯灯态，同时将采集到的过车信息无线回传到用户后台。

九、四个信号灯内的数据处理模块互联互通，互为控制，即一个数据处理模块发出命令控制该信号灯灯态后，其他三个信号灯灯态均会作出相应的变化。

连接方式：

供电模块分别与备电模块、检测模块、统计模块、数据处理模块、定向语音模块连接，为整个系统提供电源；

备电模块分别于供电模块、检测模块、统计模块、数据处理模块、定向语音模块连接，其中，供电模块正常情况下为备电模块充电，在供电模块无法工作的情况下，备电模块为整个系统提供电源；

检测模块与供电模块、备电模块、数据处理模块、定向语音模块连接，检测模块将检测到的信息发送给数据处理模块，处理模块根据信息将作出相应的命令来控制信号灯灯态及定向语音播放的内容；

统计模块与供电模块、备电模块、数据处理模块连接，统计模块采集的信息通过数据处理模块传回后台查询备查；后台也可以通过数据处理模块向统计模块发送命令，查看路口实况；

数据处理模块分别与供电模块、备电模块、检测模块、统计模块、数据处理模块、定向语音模块连接，数据处理模块是系统的核心模块，任何数据的传输与处理、灯态控制均需经过数据处理模块控制；

定向语音模块分别与供电模块、备电模块、检测模块、数据处理模块连接，通过接收数据处理模块的命令来定向播报语音信息。

环境监测模块分别与供电模块、备电模块、数据处理模块连接，数据处理模块接收环境监测模块的指令来调整灯态。

优势：

1、整个系统的供电方式为太阳能供电，节能环保；即使有连续阴雨天气，大功率备电系统依然能够可以支持系统工作。

2、采用无线传输方式，无需架设或者预埋传输电缆，降低施工成本；无线传输受地理环境影响较小，减小了环境对传输系统的制约；无线传输具有良好的扩展性，整个传输网络内可以无限增加信号灯组的数量，信号灯组只需满足内置无线收发装置即可；相对于传统的有线传输来说，无线传输便于维护，只需维护无线收发装置即可。

3、智能检测可根据道路实际通行情况来控制信号灯灯态，提高了路口通过效率。

4、行车方向的统计模块集抓拍、录像于一体，可以避免重复建设施工。

5、语音播放可以提示行人等待通行，减少了事故的发生，语音定向播放可以实现只对范围内的人进行有效播放，对范围外的人来说与周围环境声音无异，不会造成额外的声音污染。

6、可智能检测雾霾天气状况，智能切换信号灯灯态，提示过往行人及车辆，减少事故发生。

在本发明的实体结构层面，主要包括光伏板、信号灯、内置式摄像头、锂电蓄电池、控制板、中继处理器等几部分。

工作原理：

1、光伏板为整个系统的供电电源，锂电蓄电池是备电电源，正常情况下由光伏板供电，天气不允许的情况下由蓄电池供电。

2、光伏板分别与信号灯(提供电源)、内置摄像头(提供电源)、控制板(提供电源)、处理器连接(提供电源)、蓄电池(充电)。

3、信号灯与光伏板、蓄电池、控制板连接，由控制板控制信号灯灯态，光伏板、蓄电池为信号灯提供电源。

4、内置摄像头具有检测、拍照、录像及布控功能，与光伏板、蓄电池、处理器连接，摄像头所采集数据通过处理器无线回传到系统后台供用户使用，光伏板、蓄电池为摄像头提供电源。

5、控制板与信号灯、处理器、光伏板、蓄电池连接，控制板接收处理器指令从而控制信号灯，光伏板、蓄电池为控制板提供电源。

6、处理器有无线收发功能，与光伏板、蓄电池、摄像头、控制板连接，光伏板、蓄电池为处理器提供电源，处理器向控制板发送后台指令从而控制信号灯灯态，同时处理器收集摄像头采集信息无线回传给后台。

优势：

1、由太阳能及蓄电池供电，无需外部布线，绿色环保，安装简单，同时能够避免因施工造成的大范围断电等情况的发生。

2、将控制系统集中在信号灯内部的处理器及控制板上，有效解决了干扰控制信号的问题。

3、信号灯集成内置摄像头，摄像头具有检测、拍照、录像及布控功能，可避免重复施工建设。

4、通过无线收发处理器进行无线传输及控制，无需传输电缆，减少施工成本。

实施例2

一种智能交通信号灯系统，如图1、图2所示，包括灯箱1，人行信号灯组2，太阳能光伏板3，锂电蓄电池4，摄像头5，处理器6，定向语音提示器7，环境监测器8，其中，在灯箱1的前端固定连接有人行信号灯组2，在灯箱1的顶端固定连接有太阳能光伏板3，在灯箱1的后端下部固定连接有锂电蓄电池4，在灯箱1的侧端固定连接有摄像头5，在灯箱1的后端还分别固定连接有处理器6和环境监测器8，在灯箱1的前端下部固定连接有定向语音提示器7。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能交通信号灯系统，其特征在于包括供电模块、备电模块、检测模块、统计模块、数据处理模块、定向语音模块、环境监测模块；

其中，供电模块将太阳能转化为电能；供电模块为备电模块充电；所述智能交通信号灯系统由所述供电模块或所述备电模块供电；

检测模块检测行人等待区内的行人信息，上传至数据处理模块；

统计模块收集过车信息及路口通过情况，同时检测路口实时路况，上传至数据处理模块；

环境监测模块监测周边环境是否为雾霾天气，将该信息上传至数据处理模块；

数据处理模块以来自检测模块、统计模块、环境监测模块的信息为依据，输出控制指令调节信号灯灯态，并将来自检测模块、统计模块、环境监测模块的信息上传至用户后台；

所述信号灯灯态包括定向语音模块的工作状态；定向语音模块以来自数据处理模块的控制指令为依据，播放语音。

2.根据权利要求1所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于所述供电模块为太阳能光伏板；所述备电模块为锂电蓄电池；所述定向语音模块为定向语音提示器；所述环境监测模块为环境监测器。

3.根据权利要求2所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于所述检测模块包括摄像头；该摄像头拍摄行人等待区图像，由所述检测模块根据该图像检测行人等待区内的人数，及行人等待区内第一个到达的行人等待时间，以此作为所述行人信息，上传至数据处理模块。

4.根据权利要求3所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于所述统计模块包括摄像头；该摄像头处于录像状态，通过地下预埋线圈，在车辆经过预埋线圈时进行抓拍，由所述统计模块根据该摄像头获取的图像收集过车信息及路口通过情况，同时检测路口实时路况上传至数据处理模块。

5.根据权利要求4所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于所述数据处理模块包括处理器，控制板，无线收发装置；处理器通过无线收发装置接收来自检测模块、统计模块、环境监测模块的信息，根据预设程序给控制板发出命令，进而控制信号灯灯态，并且将数据通过无线收发装置回传到用户后台。

6.根据权利要求5所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于包括灯箱(1)，人行信号灯组(2)，太阳能光伏板(3)，锂电蓄电池(4)，摄像头(5)，处理器(6)，定向语音提示器(7)，环境监测器(8)，其中，在灯箱(1)的前端固定连接有人行信号灯组(2)，在灯箱(1)的顶端固定连接有太阳能光伏板(3)，在灯箱(1)的后端下部固定连接有锂电蓄电池(4)，在灯箱(1)的侧端固定连接有摄像头(5)，在灯箱(1)的后端还分别固定连接有处理器(6)和环境监测器(8)，在灯箱(1)的前端下部固定连接有定向语音提示器(7)。

7.根据权利要求1所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于，所述数据处理模块预设有行人等待区内的人数上限，同时预设有第一个到达行人等待区的行人等待时间上限。

8.根据权利要求7所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于，当一个时间周期内行人等待区的人数达到预设的人数上限时，数据处理模块输出控制指令调节信号灯灯态至以下状态：行车灯方向开始绿灯倒计时，人行灯方向开始红灯倒计时，倒计时结束后行车方开始红灯倒计时，行人方向开始绿灯倒计时，同时语音播报“行人请通行”语音信息。

9.根据权利要求7所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于，当一个时间周期内行人等待区的人数没有达到预设的人数上限时，将第一个到达行人等待区的行人的等待时间作为检测条件，达到时间上限后，数据处理模块输出控制指令调节信号灯灯态至以下状态：行车灯方向开始绿灯倒计时，人行灯方向开始红灯倒计时，倒计时结束后行车方开始红灯倒计时，行人方向开始绿灯倒计时，同时语音播报“行人请通行”语音信息。

10.根据权利要求7所述的一种智能交通信号灯系统，其特征在于，当一个时间周期内无人进入行人等待区，则所述信号灯灯态为以下状态：人行方向亮红灯，行车方向亮黄闪。

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