CN201527712U - 基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种交通信号灯，尤其是采用太阳能及风力供电技术的无线交通信号灯系统。所要解决的技术问题是提供的系统具有可靠性强、控制调节灵活方便的特点。本实用新型采用的技术方案是：基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统，包括设置在路口的至少三个交通信号灯组，每个交通信号灯组均在信号灯灯杆上安装着信号灯和控制箱；其特征在于每个信号灯灯杆上还设置有风力发电设备、太阳能接收板以及蓄电池，风力发电设备以及太阳能接收板的输出电源线与蓄电池接通，蓄电池的输出电源线则接通信号灯以及控制箱；所述的控制箱中含有Zigbee无线收发模块、电源模块和控制模块。

Description

基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统
技术领域
本实用新型涉及一种交通信号灯，尤其是采用太阳能及风力供电技术的无线交通信号灯系统。
背景技术
传统的交通信号灯系统的供电方式是采用市电，并以固定线缆来连接一组信号灯进行控制；因而存在着以下诸多的缺陷：一是在倡导绿色能源的今天，大量完全依赖于市电供电的交通信号灯势必增加城市电力负担，并且在市电供应出现问题时，整个系统将由于没有其它方式供电而瘫痪。二是有线方式的通信连接和市电接入，必须在架设信号灯的路面下铺设线缆，在架设信号灯的同时也就需要庞大的工程量，因而使得整个信号灯系统缺乏灵活性，无法满足临时路口的突发性应用以及根据路况需要的灯体位置调整。三是对信号灯的控制及配置方面，传统信号灯必须在灯柱上完成；在路口状况踊堵的情况下，使用者要对信号灯进行控制就会很不方便。总之此类交通信号灯系统存在着供电不绿色且单一，架设不灵活，控制不方便等诸多问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无线控制交通信号灯系统的改进，该系统应能克服上述背景技术的不足，具有可靠性强、控制调节灵活方便的特点。
本实用新型采用的技术方案是：基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统，包括设置在路口的至少三个交通信号灯组，每个交通信号灯组均在信号灯灯杆上安装着信号灯和控制箱；其特征在于每个信号灯灯杆上还设置有风力发电设备、太阳能接收板以及蓄电池，风力发电设备以及太阳能接收板的输出电源线与蓄电池接通，蓄电池的输出电源线则接通信号灯以及控制箱；所述的控制箱中含有Zigbee无线收发模块、电源模块和控制模块。
所述的风力发电设备包括风轮机以及由风轮机驱动的发电机。
该系统还配置有手持控制器，手持控制器中也设置有Zigbee无线收发模块。
本实用新型的工作原理是：太阳能接收板收集并转化太阳能为电能，并检测环境亮度；风力发电设备则利用风力产生电能；电源模块将由太阳能转化而来的电能、利用风力产生的电能以及市电(备用电源)接入时提供的电能存贮到蓄电池，并产生其它模块需要的各种压值供电；Zigbee无线收发模块负责通信数据的编解码以及接收和发送2.4G微波信号；控制模块负责控制信号灯的工作方式及状态，处理接收到的通信数据，产生需要发送的通信数据，与Zigbee无线收发模块进行数据交互并配置其运作，监控电源模块的运作。
本实用新型的有益效果是：由于对该系统交互的控制信号以及各个交通信号灯组之间的通信均采用了Zigbee无线通信技术，因而具有可靠性强、安全性高、功耗低、成本低的明显优势；加上太阳能供电以及风力发电所具有的无需线缆、调节灵活的特点，整个系统具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型各信号灯组的信号交互状况示意图。
图2是单个信号灯的结构示意图。
图3是信号灯组内各模块之间的连接关系示意图。
具体实施方式
Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“homeRF Life”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。Zigbee的基础是IEEE802.15.4，这是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network，PAN)工作组的一项标准。
Zigbee技术的主要特点包括以下几个部分：
●数据传输速率低：只有10k字节/秒到250k字节/秒，专注于低传输应用；
●功耗低：在工作模式下功耗为50mW，在低耗电待机模式下功耗为0.06mW；
●成本低：由于Zigbee数据传输速率低，协议简单，所以降低了成本，且Zigbee协议免收专利费；
●时延短：通常时延都在15毫秒至30毫秒之间；
●安全性强：Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时可以灵活确定其安全级别；
●网络容量大：每个Zigbee网络最多可支持255个设备；
●优良的网络拓扑能力：Zigbee可以应用于星状，树状，环状网络结构；
●有效范围适中：有效范围为80米左右，能保证相邻系统间不受干扰；
●有利工作频段：使用的2.4GHz频段为免执照频段。
如图2所示：该基于太阳能供电的绿色无线控制交通信号灯系统，包括设置在路口的至少三个交通信号灯组，每个交通信号灯组均在信号灯灯杆1上安装着信号灯2、太阳能接收板3、风力发电设备5(包括风轮机以及发电机)、控制箱11以及蓄电池4；每个交通信号灯组的控制箱11中还设置有Zigbee无线收发模块6、电源模块7和控制模块8。图3中显示了这三个模块之间的信号流向：Zigbee无线收发模块6通过SPI(串行外围设备接口)总线9把接收到的信号送至控制模块8处理，同时从控制模块接收需要发送的信号后进行发送。电源模块7对太阳能接收板3、蓄电池4、风力发电设备5以及市电12接入的电流进行统一管理，并向控制模块8及信号灯2提供工作电流，同时接受控制模块的电流控制指令以及向控制模块反映电源即时状况的信息。另外，控制模块8还向信号灯2输出灯控制信号，对信号灯的工作状况进行调节和调整；这些均可通过软件实现。
所述太阳能接收板、风力发电设备、控制箱以及蓄电池均可通过外购获得。
本实用新型的常规工作模式-主从工作模式说明如下(以四灯为例)：
交通信号灯组之间以四个一组的主从方式工作，主交通信号灯组(以下简称为主信号灯)根据已配置的工作序列控制自身的信号灯工作，并周期性地以同样的时间间隔发送同步控制数据包给其余三座从交通信号灯组(以下简称为从信号灯)；从信号灯接收到同步控制数据包后按指令对自身信号灯进行控制，并发送即时状态数据包给主信号灯。当从信号灯一段间隔没有接收到同步控制数据包，则自动进入黄灯闪烁的待机状态，而当主信号灯一段时间没有完全收到三个从信号灯反馈回来的即时状态数据包，则认为无线通信不正常，自动进入黄灯闪烁的待机状态，并发送控制数据包给从信号灯，命令从信号灯进入黄灯闪烁的待机状态。当系统处于黄灯闪烁待机状态时，主信号灯仍会周期性发送询问数据包，从信号灯也会在接收到询问数据包后发送即时状态数据包给主信号灯，一旦主信号灯接收到全部三个从信号灯的即时状态数据包，则认为无线通信恢复正常，主信号灯就恢复到正常工作状态，并开始发送同步控制数据包。
图1中显示了交通信号灯组之间以及与手持控制器之间的信号交互关系：手持控制器(即图中的手持终端)可与每一交通信号灯组进行信号交互；主信号灯(即图中的主机)可分别单独与从信号灯(即图中的从机)进行信号交互，而从信号灯之间却不能进行相互之间的信号联系。
本实用新型所述的各类模块及元器件可全部外购。

Claims (3)

1.基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统，包括设置在路口的至少三个交通信号灯组，每个交通信号灯组均在信号灯灯杆(1)上安装着信号灯(2)和控制箱(11)；其特征在于每个信号灯灯杆上还设置有风力发电设备(5)、太阳能接收板(3)以及蓄电池(4)，风力发电设备以及太阳能接收板的输出电源线与蓄电池接通，蓄电池的输出电源线则接通信号灯以及控制箱；所述的控制箱中含有Zigbee无线收发模块(6)、电源模块(7)和控制模块(8)。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统，其特征在于所述的风力发电设备(5)包括风轮机以及由风轮机驱动的发电机。
3.根据权利要求1或2所述的基于太阳能及风力供电的绿色无线控制交通信号灯系统，其特征在于该系统还配置有手持控制器，手持控制器中也设置有Zigbee无线收发模块(6)。
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