CN112345964A - 交通信号灯检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交通信号灯检测装置及方法，其中的交通信号灯检测装置包括集成于交通信号灯的每个灯上的防水气压计，防水气压计包括由基板和外壳组成的封装结构，在基板上设置有MEMS芯片，在封装结构内填充有覆盖MEMS芯片的灌封胶；其中，灌封胶为透明色灌封胶；并且，MEMS芯片为光敏MEMS芯片。本发明利用防水气压计的输出数据反应交通信号灯的光照信号，无需复杂的视频数据采集和处理即可获取交通信号灯的工作状态。

Description

交通信号灯检测装置及方法

技术领域

本发明涉及防水气压计应用领域，更为具体地，涉及一种交通信号灯检测装置及方法。

背景技术

在城市快速发展的今天，车辆保有量激增，城市道路交通网也越来月复杂，越来越多的路口设置了交通信号灯，以缓解交通压力。交通信号灯一般由红灯、绿灯、黄灯组成，三种灯的工作时间设置一般根据各个路口的路况和车流量决定。实时监控交通信号灯中红灯、绿灯、黄灯的工作状态并及时进行设备维护是保障交通安全的重要措施之一。

现有的交通信号灯监控方法，一般是基于所采集的交通信号灯的图片或者视频信息，通过图像分析技术判断交通信号灯的工作状态，处理过程中需要大量的图像采集、识别等数据处理工作，效率低而且准确率低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种方便快捷的交通信号灯检测检测方法，将特定的防水气压计与交通信号灯集成在一起，利用防水气压计中的光敏元件对不同光照的敏感程度的不同，进而对气压的感应不同，从而产生不同的气压输出值来确定交通信号灯的工作状态。

根据本发明的一个方面，提供了一种交通信号灯检测装置，包括集成于交通信号灯的每个信号灯上的防水气压计，其中的防水气压计由基板和外壳组成的封装结构，在所述基板上设置有MEMS芯片，在所述封装结构内填充有覆盖所述MEMS芯片的灌封胶；其中，所述灌封胶为透明色灌封胶；并且，所述MEMS芯片为光敏MEMS芯片。

根据本发明的另一方面，提供了一种交通信号灯检测方法，基于前述的交通信号灯检测装置进行交通信号灯工作状态的检测，所述方法包括：

将防水气压计分别集成到交通信号灯的三个信号灯上；

根据所述防水气压计的输出数据，确定所述交通信号灯的工作状态；其中，

△P1、△P2、△P3分别表示集成在红灯、黄灯、绿灯上的防水气压计的输出值；

若△P1≈△P2≈△P3≈0时，三个信号灯均未工作；

若△P1≈500Pa，△P2≈0，△P3≈0时，红灯工作；

若△P2≈300Pa，△P1≈0，△P3≈0时，黄灯工作；

若△P3≈200Pa，△P1≈0，△P2≈0时，绿灯工作。

上述根据本发明的交通信号灯检测装置及方法，将防水气压计集成于交通信号灯的每个信号灯上，使交通信号灯的光照信号(包括照射出来光的颜色、各种颜色光照的时间等)通过防水气压计的输出数据反应出来，以便根据防水气压计的输出数据，判断出是哪种颜色的信号灯在工作，工作时间是多少，无需复杂的视频数据采集和处理即可获取交通信号灯的工作状态。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的防水气压计主视剖面结构；以及

图2示出了根据本发明实施例的交通信号灯检测方法流程。

其中的附图标记包括：PCB板11、外壳12、灌封胶13、导电粘接区14、绝缘粘接区15、MEMS芯片16、ASIC芯片17、粘片胶18、导线19。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

针对现有的交通信号灯检测需要对交通信号灯的图像、视频进行数据采集处理问题，本方案提出一种交通信号灯检测装置及基于该交通信号灯检测装置进行交通信号灯检测的方法。主要是基于如下原理：防水气压计是一种“上端面有开口，内部填充gel胶”的封装结构(如图1所示)。基于这种结构设计，若gel胶选取透明色，则外部光照会透过gel胶传递到MEMS芯片上。若MEMS芯片选择对光照比较敏感的芯片，这样，光线的照射会使得防水气压计的输出气压值会出现偏差，即不同的光照信号会通过防水气压计的输出数据反应出来，包括照射出来光的颜色、各种颜色光照的时间等。借助这种结构涉及，就可以将防水气压计集成在交通信号灯上，根据防水气压计的输出数据，判断出交通信号灯的工作状态。

本发明提供的交通信号灯检测装置，主要包括集成于交通信号灯的每个信号灯上的防水气压计以及用于收集并分析防水气压计的输出数据的中控单元，中控单元可以与防水气压计通过有线或者无线连接。中控单元在收集了防水气压计的输出数据后，会根据所收集的输出数据分析与对应防水气压计相连的信号灯的工作状态。

具体的，图1示出了根据本发明实施例的防水气压计的主视剖面结构。

如图1所示，本发明提供交通信号灯检测装置中的防水气压计包括由基板11和外壳12组成的封装结构，该封装结构能够对固定在基板11上的内部器件起保护作用。在基板11上设置有MEMS芯片16(Micro-Electro-Mechanical System，是指微机电技术，此处的MEMS芯片16是气压芯片组件中利用微机电技术制成的部分，主要用于气压信号的采集)，该MEMS芯片用于将获取外界的气压信号并将其转换为相应的电信号。

为实现气压计的防水功能，在封装结构内填充有覆盖MEMS芯片的灌封胶13。即灌封胶13填充在MEMS芯片与外壳12之间，以阻断外界的水分进入外壳12内部破坏气压计芯片组件。

由于本发明要用于检测交通信号灯的灯光变化，因此，灌封胶13为透明色灌封胶，优选为透明Gel胶，并且该MEMS芯片为光敏MEMS芯片。

在本发明的一个具体实施方式中，当交通信号灯的灯光照射到该防水气压计时，该灯光就会透过灌封胶直接照射在光敏MEMS芯片上，从而该防水气压计的使输出值变小。该光敏MEMS芯片为对光线照射反应敏感的MEMS芯片，在本发明的一个实施例中，该光敏MEMS芯片为电容型MEMS芯片，光线照射会透过透明的灌封胶使其中的电容发生变化，从而影响气压计的输出，反映出气压的变化。也可以根据需要选用电阻型的光敏MEMS芯片，只要能对光线照射产生明显气压变化即可。

其中，在本发明的一个具体实施方式中，该防水气压计对红灯、黄灯和绿灯三种颜色信号灯的敏感强度为：红灯敏感度＞黄灯敏感度＞绿灯敏感度。

基于上述原理，本发明将防水气压计集成到交通信号灯上。如图2所示，红灯、黄灯、绿灯各集成一个。同一时间段，在红灯、黄灯、绿灯均未工作时，三个防水气压计的输出数据基本一致。通过采集三个防水气压计的输出数据，能够实时确定获得出该时间(时间段内)是哪种颜色的信号灯在工作，工作时间是多少，并与设置的工作方案进行比较，判断出交通信号灯工作是否正常。

具体的，作为示例，图2示出了根据本发明实施例的交通信号灯检测方法流程。如图2所示，本发明提供的交通信号灯检测方法及其判断逻辑如下描述：在将防水气压计分别集成到交通信号灯的三个信号灯上(步骤S210)之后，首先采集分别集成在交通信号灯的三个信号灯(即红灯、黄灯和绿灯)上的三个防水气压计的输出数据(步骤S220)，然后进入步骤S230：根据防水气压计的输出数据，确定交通信号灯的三个信号灯的工作状态。

同一时间段，红灯、黄灯、绿灯均未工作时，三个防水气压计的输出数据基本一致。当某个信号灯工作时，其内部集成的防水气压计的输出数据会发生对应的改变。

由于防水气压计在受光照时，其输出值会变小，且对三种颜色信号灯的敏感强度为红灯敏感度＞黄灯敏感度＞绿灯敏感度。也就是说，如果以△P(单位：Pa)表示防水气压计的输出值，则在三种颜色信号灯照射下，△P红灯＞△P黄灯＞△P绿灯，其中△P＝P_{未受光照下的输出值}-P’_{某种光照下的输出值}。如在红灯照射下，△P1≈500Pa；在黄灯照射下，△P2≈300Pa，在绿灯照射下，△P3≈200Pa。

如此，如果分别以△P1、△P2、△P3表示集成在红灯、黄灯、绿灯上的防水气压计的输出值，即可以根据△P1、△P2、△P3数值，判断三种信号灯工作状态。

若△P1≈△P2≈△P3≈0时，表示三个信号灯均未工作；

若△P1≈500Pa，△P2≈0，△P3≈0时，表示红灯工作；

若△P2≈300Pa，△P1≈0，△P3≈0时，表示黄灯工作；

若△P3≈200Pa，△P1≈0，△P2≈0时，表示绿灯工作。

此外，还可以根据防水气压计的输出数据确定三个信号灯的工作持续时长，进而根据三个信号灯的工作持续时长和预设的信号灯工作时长，确定所述交通信号灯工作是否正常。

具体的，将三个信号灯的实际工作状态和设置的信号灯工作方案对比，判断信号灯工作是否正常。

具体的，作为示例，假设交通信号灯的工作方案设置为“红灯50s、黄灯3s、绿灯70s”，若从防水气压计的输出数据所获得的工作持续时长信息为“红灯持续50s，黄灯持续3s，绿灯持续70s”，则信号灯工作正常，否则异常。

在图1所示的具体实施方式中，防水气压计还可以包括设置在基板11上的ASIC芯片17(指专用集成电路，此处ASIC芯片17是指气压芯片组件中用于处理采集到的气压信息)，以及设置在ASIC芯片17上的MEMS芯片16，基板11采用PCB板，在外壳上设置有与外界连通的开口端，为使MEMS芯片16及时准确的采集到外界的气压信号，可以使MEMS芯片16与外壳12的开口端上下位置对应。

在图1所示的具体实施方式中，上述防水气压计还可以包括粘片胶18，ASIC芯片17通过粘片胶18粘接固定在基板11上，MEMS芯片16通过粘片胶18粘接固定在ASIC芯片17顶部。通过这种方式能够防止ASIC芯片17、MEMS芯片16以及基板11之间产生相对运动，从而避免灌封胶13中出现气泡而影响产品的精度。

进一步，上述防水气压计还可以包括与外壳12的底部横截面形状对应的连接层，连接层包括由绝缘粘接剂制成的绝缘粘接区15和由导电粘接剂制成的导电粘接区14，外壳12的底部通过连接层粘接固定在基板11上，并通过连接层的导电粘接区14与基板11上的接地层电连接，通过这种设计，能够在保证产品的机械可靠性的前提下，实现外壳12与PCB板11上的接地端连接，便于防水气压计的静电放电测试。

更为具体地，还可以包括导线19，ASIC芯片17与基板11之间以及MEMS芯片16与ASIC芯片17之间均通过导线19电连接；为了进一步提高的导线19的导电性，进而提高MEMS芯片16与ASIC芯片17之间的信息传递效果，导线19可以选用半导体键合金线(BondingWire)，半导体键合金线主要用于半导体封装工艺中的芯片键合，它的成分是纯度为99.999％的金，掺杂银、钯、镁、铁、铜、硅等元素，也可以通过掺杂不同的元素改变金线的硬度、刚性、延展度、电导率等参数，以满足不同环境的应用需求。

如上参照图1和图2以示例的方式描述根据本发明的交通信号灯检测方法及装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的交通信号灯检测方法及装置，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种交通信号灯检测装置，其特征在于，包括集成于交通信号灯的每个信号灯上的防水气压计，所述防水气压计包括由基板和外壳组成的封装结构，在所述基板上设置有MEMS芯片，在所述封装结构内填充有覆盖所述MEMS芯片的灌封胶；其中，

所述灌封胶为透明色灌封胶；并且，

所述MEMS芯片为光敏MEMS芯片。

2.如权利要求1所述的交通信号灯检测装置，其特征在于，

还包括中控单元，所述中控单元用于收集所述防水气压计的输出数据，并根据所述输出数据分析与所述防水气压计相连的信号灯的工作状态。

3.如权利要求2所述的交通信号灯检测装置，其特征在于，

所述防水气压计在受到交通信号灯的灯光照射时的输出值变小。

4.如权利要求3所述的交通信号灯检测装置，其特征在于，

所述防水气压计在红灯照射下的输出值△P1≈500Pa；

所述防水气压计在黄灯照射下的输出值△P2≈300Pa；

所述防水气压计在绿灯照射下的输出值△P3≈200Pa。

5.如权利要求1～4中任一项所述的交通信号灯检测装置，其特征在于，

在所述外壳上设置有开口端，所述MEMS芯片与所述开口端位置对应。

6.如权利要求1～4中任一项所述的交通信号灯检测装置，其特征在于，

所述基板为PCB板；

在所述PCB板上还设置有ASIC芯片，所述MEMS芯片设置在所述ASIC芯片上。

7.如权利要求6所述的交通信号灯检测装置，其特征在于，

还包括粘片胶，所述ASIC芯片通过所述粘片胶粘接固定在所述PCB板上，所述MEMS芯片通过所述粘片胶粘接固定在所述ASIC芯片顶部。

8.如权利要求6所述的交通信号灯检测装置，其特征在于，其特征在于，

还包括与所述外壳底部横截面形状对应的连接层，所述连接层包括绝缘粘接区和导电粘接区，所述外壳底部通过所述连接层粘接固定在所述PCB板上，并通过所述导电粘接区与所述PCB板电连接。

9.一种交通信号灯检测方法，基于如权利要求1～8所述的交通信号灯检测装置进行交通信号灯工作状态的检测，所述方法包括：

将防水气压计分别集成到交通信号灯的三个信号灯上；

根据所述防水气压计的输出数据，确定所述交通信号灯的三个信号灯的工作状态；其中，

△P1、△P2、△P3分别表示集成在红灯、黄灯、绿灯上的防水气压计的输出值；

若△P1≈△P2≈△P3≈0，三个信号灯均未工作；

若△P1≈500Pa，△P2≈0，△P3≈0时，红灯工作；

若△P2≈300Pa，△P1≈0，△P3≈0时，黄灯工作；

若△P3≈200Pa，△P1≈0，△P2≈0时，绿灯工作。

10.如权利要求9所述的交通信号灯检测方法，其特征在于，在根据所述防水气压计的输出数据确定所述交通信号灯的工作状态的过程中，还包括：

根据所述防水气压计的输出数据确定三个信号灯的工作持续时长；

根据所述三个信号灯的工作持续时长和预设的信号灯工作时长，确定所述交通信号灯工作是否正常。

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