CN204856917U - 一种交通信号灯故障智能检测、报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种交通信号灯智能检测、报警系统，包括信号灯工作状态采集器、信号灯控制器工作状态采集器、中央服务器/无线移动数据发送器，信号灯工作状态采集器和信号灯连接，采集信号灯当前工作状态，并传给信号灯控制器工作状态采集器；信号灯控制器工作状态采集器设在信号灯和信号灯控制器连接线路之间，采集信号灯控制器输出信号，并和接收到的信号灯当前工作状态比较；信号灯控制器工作状态采集器通过数据通信网络和中央服务器连接，处理后将故障信息发送至用户或信号灯控制器工作状态采集器和无线移动数据发送器连接，将故障信息发送至用户。提高了信号灯故障检测、报警的准确性、实时性；增强检测手段，报告信号灯故障更加全面。

Description

一种交通信号灯故障智能检测、报警系统

技术领域

本实用新型涉及交通信息控制技术领域，具体涉及一种交通信号灯故障智能检测、报警系统。

背景技术

现今交通信号灯故障发生后，维护单位一般通过以下几种途径获取到故障信息：

1、交通信号灯控制器自检

交通信号灯控制器的发展一般经历以下几个阶段：单点定周期阶段-单点自适应阶段-联网控制阶段-联网协调阶段。功能也从单一的对单个路口的各个方向信号灯绿灯时间的时段性定时配时到区域性信号机相互协调控制交通流量，与之相适应的附加功能也日新月异，就如信号灯故障检测上报功能来说，目前联网性的交通信号灯控制器都具备此项功能，该功能是通过对交通信号灯控制器输出信号电压、电流信号的检测来判断当前信号灯是否发生故障，然后通过数据传输网络将检测到的信号灯故障信息上传至中央数据库或者中央处理机，再由相关数据上报设备将故障信息传送至相关人员，相关人员再通知维护单位出车至现场进行维修。

2、维护单位通过日常巡查

由于信号灯工作关系到社会方方面面的问题，某些地区对此问题的关注程度较高，也会安排以一周一次或者一月一次的排查区域内信号灯工作情况这种相对来说较耗时耗力的检查方法，但工作效果也相对较好。

3、群众举报

某些社会责任感较强的老百姓在发现路口信号灯发生故障后会以各种途径如市长热线、交通广播热线等方式反映情况，各种中介媒体再通知交通信号灯维护单位负责人后再出车至现场进行维修。

4、视频监控观察发现

在某些条件允许的地区，路口安装监控设备，中央监控室人员在日常工作中也可以从监控显示中发现某处信号灯发生故障的现象，该人员也可以通过各种途径将信号灯故障发生地点告知维护单位前去维修。

上述四种途径几乎涵盖了当今社会上主流信号灯故障发现处理的方式，从上述四种方式的流程来看，除去第一种方式，其它三种方式都是以信号灯以被动的方式被发现故障的，被动方式发现的故障由于受各种因素的影响，使得信号灯故障现象发生以后，故障被排除的时间会增长，而由此引发的交通通行效率将降低，道路一旦遭受拥堵后各种安全隐患发生的几率将成倍增加！譬如环境问题，大家都知道汽车尾气对环境和人体健康的危害是很严重的，某区域如果因信号灯的故障造成了交通拥堵以后，这种拥堵现象如不及时排除，在短短时间内这种拥堵现象将影响该区域内所有交通通行状况，大范围的交通拥堵一旦形成，在该区域上方就能形成一个由于汽车尾气集中排放而产生的一个尾气气团，大自然对污染有一定的降解能力，但是这种能力也是有一定限制的，当污染源的污染程度超出其降解能力时，随之而来的必然是环境的受损和人类自身健康的伤害。

而上述第一种对信号灯故障的上报方式是一种主动的方式，但是该方式发现的信号灯故障类型有限，且受技术检测手段的限制，造成误报的几率很大。因为通过信号灯控制器对自身输出的信号灯信号线的检测未能检测到信号灯实际工作状态，从交通信号灯控制器至交通信号灯发光单元中间需要经过的环节有或者可能有这些：电缆线、信号灯发光单元电源控制电路(包括变压设备、电源输出分配单元等)、LED排列成型的PCB板发光单元。而信号灯控制器的检测仅仅能检测到电缆线上有无电压、电流的情况，而无法对信号灯上的信号灯发光单元电源控制电路和LED排列成型的发光单元故障的检测。户外工作的交通信号灯受环境因素和电子零件质量的优劣影响很大，各种问题也是层出不穷，仅靠控制器对输出电路上电缆上电信号的检测手段还不足以很正确的反应现场信号灯工作的实际情况，所以信号灯控制器自主检测手段效果也是差强人意。

发明内容

本实用新型目的是提供一种交通信号灯故障智能检测、报警系统，以解决现有技术的不足。

本实用新型采用以下技术方案：

一种交通信号灯智能检测、报警系统，包括信号灯工作状态采集器、信号灯控制器工作状态采集器、中央服务器/无线移动数据发送器，所述信号灯工作状态采集器和信号灯连接，用于采集信号灯当前工作状态，并传送给信号灯控制器工作状态采集器；信号灯控制器工作状态采集器设置在信号灯和信号灯控制器连接线路之间，用于采集信号灯控制器输出信号，并和接收到的信号灯当前工作状态进行比较，结果一致，判断信号灯处于正常工作状态，结果不一致，判断信号灯处于非正常工作状态；信号灯控制器工作状态采集器通过数据通信网络和中央服务器连接，将信号灯当前工作状态和比较结果发送给中央服务器，处理后中央服务器将故障信息发送至用户或者信号灯控制器工作状态采集器直接和无线移动数据发送器连接，由无线移动数据发送器将故障信息发送至用户。

进一步地，所述信号灯工作状态采集器包括电压检测电路，主控电路、无线信号发射模块，所述电压检测电路的输入端和信号灯连接，输出端和主控电路连接；主控电路输出端和无线信号发射模块连接。

进一步地，所述交通信号灯为LED交通信号灯，所述电压检测电路的输入端设置在交通信号灯的电源处理模块和LED模组的连接线上。

进一步地，所述电压检测电路包括二极管D1、D2、D3、稳压二极管Z1、电阻R1、R2、R3、R4，光耦U1，CPU芯片，其中，二极管D1阳极、电阻R1一端、电阻R2一端均和LED交通信号灯的电源处理模块和LED模组的连接线连接，二极管D1阴极和二极管D2阳极连接，二极管D2通过电阻R3接地；电阻R1另一端和二极管D3阳极连接，二极管D3阴极和光耦U1的二极管的阳极连接，光耦U1的二极管的阴极通过电阻R3接地，光耦U1的光敏器件的集电极接CPU芯片的一个I/O管脚，光耦U1的光敏器件的发射极接地，电阻R2的另一端分别接电阻R4一端、稳压二极管Z1的阴极、CPU芯片的另一个I/O管脚，电阻R4另一端和稳压二极管Z1的阳极均接地。

进一步地，所述信号灯控制器工作状态采集器包括电压/电流检测电路、主控电路、无线信号接收模块，所述电压/电流检测电路设置在信号灯和信号灯控制器连接线路之间，主控电路输入端分别和电压/电流检测电路输出端、无线信号接收模块连接，主控电路输出端和数据通信网络或无线移动数据发送器连接。

进一步地，所述数据通信网络包括光纤网络；所述中央服务器包括信息接收模块、信息处理模块、故障信息发送模块，信息接收模块用于接收数据通信网络传送的区域内各个路口信号灯当前的工作状态和故障信息；信息处理模块用于实时分类、汇总、显示区域内各个路口信号灯的工作状态和故障信息，若有故障信息，发送指令给故障信息发送模块；故障信息发送模块是根据信息处理模块的指令通过包括GPRS、GSM、CDMA、3G或4G网络将信号灯故障信息发送至用户；所述无线移动数据发送器是通过包括GPRS、GSM、CDMA、3G或4G网络将信号灯故障信息发送给用户。

进一步地，中央服务器将故障信息发送至1个或多个用户；无线移动数据发送器将故障信息发送至1个或多个用户。

本实用新型的有益效果：

1、提高信号灯故障检测、报警的准确性、实时性。本实用新型通过对交通信号灯控制器输出信号与信号灯实际工作状态相比较而得出的检测结果相比较现今市场上多数检测手段，如交通信号灯控制器本身对输出信号进行检测而出的检测结果，两者相比较，前者更能反应当前信号灯实际工作情况。而且由于交通信号灯控制器本身对输出信号进行检测的手段的局限性，如检测到输出信号为有信号输出，但是实际上信号灯相对应的发光单元可能是处于不工作的状态的，或者说信号灯实际工作的状态与信号灯控制器输出信号状态是不一致的，但是信号灯控制器却只能对自身输出信号与自身发出指令信号相比较，所以在某种故障发生以后，这种检测手段未必能将故障实时、准确地报告给相关人员。预计应用本实用新型检测、报警系统后路口信号灯故障的报告准确性将提高70％及以上。

2、增强检测手段，报告信号灯故障更加全面。由于从交通信号灯控制器输出电气信号开始至信号灯发光单元这段电气线路上存在各种电子元件、电源开关等零件，而信号灯控制的最终目的是将交通信号灯控制器输出的指令与信号灯状态完全一致，所以现有市场上有信号灯控制器自行检测控制器输出线路信号是不能全面的检测出信号灯故障。把信号灯当前工作状态与信号灯控制器输出信号相比较得出的报告，将明显减少信号灯故障的误报率，各种故障类型也能较全面地被报告。目前市场上信号灯控制器能够检测出的信号灯故障大致分以下几个方面：信号灯控制器输出信号线有断路、信号灯控制器输出信号线上有短路、控制器指令与输出信号线输出状态不一致。而本实用新型能报告的信号灯故障为：信号灯控制器输出信号线有断路、信号灯控制器输出信号线上有短路，信号灯电源变压设备故障，信号灯电源电路故障，由信号灯自身原因引起的信号灯该亮不亮，由信号灯自身原因引起的该灭不灭故障。由此可将故障报告效率提升50％以上，能将报告故障的类型提升100％。

3、设备技术全面，使市场上多数信号灯能匹配本实用新型相关设备的使用要求。本实用新型是经过广泛的市场调查和实际使用经验创造而出，使得本实用新型在实施过程中遇到不同使用环境的使用要求时能随机应变，具备广泛的应用条件和市场。自上世纪90年代LED应用于交通信号灯作发光单元以来至现在，几乎所有交通信号灯的发光源都以LED作为材料，而LED工作时使用的是直流电，本实用新型检测信号灯部分的电路就是根据信号灯发光单元对电压需求的特殊性而研发，使其应用面不受特殊条件的限制。

4、故障信息发送及时，途径多样，能将信息迅速、广泛地传达到相关负责人，使得维修人员能迅速反应并解决信号灯故障成为了可能。本实用新型具备两种信息发送方式，方式一是在路口能实现光纤接入的条件下，信号灯控制器工作状态采集器将故障信息通过光纤数据网络传送至中央服务器，中央服务器将各个路口传送来的信息进行分类、汇总、显示和报告，该模式下信息接收者可以是一个也可以是多个，避免信息发送后却不能被响应的情况。方式二是在路口没条件实现光纤数据网络的建设的条件下，可直接在路口安装GPRS、GSM、CDMA、3G或4G等移动数据发送器，将故障信息直接发送至相关负责人，该模式下也可将信息接收者的数量增至5位以上。

5、信息报告及时，维护人员维修迅速，缩短信号灯故障时间，从而能减少因信号灯故障带来的各种社会问题。交叉路口的交通信号灯是否能够正常的工作关系到区域内交通秩序是否顺畅、人民通行是否安全、环境问题是否能改善的诸多社会问题，信号灯故障发生以后，排除故障的响应时间成为了能解决诸多问题的关键所在。目前城市化进程的脚步加快，人民生活水平的提高，人均汽车占有率在不断上升，而与此相背的城市道路建设的缓慢，和相应配套的交通安全设施管理设备、手段和技术似乎成为了横在现在化进程道路上的一个障碍。目前，道路上出现的机动车占领非机动车道、非机动车占领人行道、人挤车、车挤人的现象屡禁不止，这当然与驾驶人和行人的素养相关，但也从侧面反映出当今社会道路资源与人民日益增长的对道路资源需求的矛盾日益突出，道路资源的奇缺，如果再没有更好的交通安全设施与之相配套，交通安全问题将是未来威胁人类生命财产安全的重要问题。所以配备一款能够使维护单位迅速而准确地到达故障信号灯现场，快速地恢复信号灯的正常使用的交通安全设备，能使人民生命财产安全得到保障，道路资源能够被充分利用。应用本实用新型后预计维护单位平均出车时间缩短50％以上，出车有用功提升100％以上。

附图说明

图1为本实用新型系统结构示意图。

图2为本实用新型系统另一结构示意图。

图3为信号灯工作状态采集器结构示意图。

图4为电压检测电路的结构示意图。

图5为信号灯控制器工作状态采集器结构示意图。

图6为本实用新型应用流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本实用新型，但并不用来限定本实用新型的实施范围。

一种交通信号灯智能检测、报警系统，如图1和图2所示，包括信号灯工作状态采集器1、信号灯控制器工作状态采集器5、中央服务器/无线移动数据发送器，所述信号灯工作状态采集器1用于信号灯当前工作状态采集并将数据发送至信号灯控制器工作状态采集器5，如图3所示，包括电压检测电路2，主控电路3、无线信号发射模块4，所述电压检测电路2的输入端和信号灯连接，输出端和主控电路3连接，主控电路3输出端和无线信号发射模块4连接。所述交通信号灯为LED交通信号灯时，电压检测电路的输入端设置在交通信号灯的电源处理模块和LED模组的连接线上，可实现对多数LED信号灯工作状态的检测。所述电压检测电路如图4所示，包括二极管D1、D2、D3、稳压二极管Z1、电阻R1、R2、R3、R4，光耦U1，CPU芯片，其中，二极管D1阳极、电阻R1一端、电阻R2一端均和LED交通信号灯的电源处理模块和LED模组的连接线连接，二极管D1阴极和二极管D2阳极连接，二极管D2通过电阻R3接地；电阻R1另一端和二极管D3阳极连接，二极管D3阴极和光耦U1的二极管的阳极连接，光耦U1的二极管的阴极通过电阻R3接地，光耦U1的光敏器件的集电极接CPU芯片的一个I/O管脚，为电平取样点，光耦U1的光敏器件的发射极接地，电阻R2的另一端分别接电阻R4一端、稳压二极管Z1的阴极、CPU芯片的另一个I/O管脚，为电压取样点，电阻R4另一端和稳压二极管Z1的阳极均接地。所述信号灯控制器工作状态采集器5用于将当前信号灯控制器输出信号进行采集，并和接收的当前信号灯工作状态相比较，结果一致，判断信号灯处于正常工作状态，结果不一致，判断信号灯处于非正常工作状态，并将当前信号灯工作状态、比较后的结果上传至数据通信网络或者本地GPRS、GSM、CDMA、3G、4G等无线移动数据发送器上，如图5所示，包括电压/电流检测电路6、主控电路7、无线信号接收模块8，所述电压/电流检测电路6设置在信号灯和信号灯控制器10连接线路之间，主控电路7输入端分别和电压/电流检测电路6输出端、无线信号接收模块8连接，主控电路7输出端和数据通信网络如光纤网络连接，数据通信网络和中央服务器连接，中央服务器包括信息接收模块、信息处理模块、故障信息发送模块，信息接收模块用于接收数据通信网络传送的区域内各个路口信号灯当前的工作状态和故障信息；信息处理模块用于实时分类、汇总、显示区域内各个路口信号灯的工作状态和故障信息，若有故障信息，发送指令给故障信息发送模块；故障信息发送模块利用GPRS、GSM、CDMA、3G、4G等移动通讯网络根据信息处理模块的指令将故障信号灯发生处地点、故障信号灯发生大致原因、发生故障时间等信号灯故障信息以短信息形式发送至相关责任人手机上，实现了故障信号灯主动、准确、及时的将信息反馈于相关部门相关人员，使工作人员能在最短时间内了解和及时排除信号灯故障。以一个路口为一个单元，每个路口四个方向的信号灯均设置一个信号灯工作状态采集器1，四个方向的信号灯和一个信号灯控制器10连接，连接线上设置一个信号灯控制器工作状态采集器5。信号灯控制器工作状态采集器5将该单元的数据发送给中央服务器。中央服务器将每个单元送达的数据处理后，将各个单元内信号灯当前工作状态显示于客户端，如发现故障信息则将故障信息显示于客户端，并将故障信息以短信息方式发送至相关人员的手机上。在某些地区或者某些地区的部分区域内由于受到各种因素影响，或经济条件或地理条件不允许等，在区域内未必能在每个信号灯工作路口安装上数据传输网络，本实用新型考虑到这种实际需求和能将本实用新型的应用程度能最大限度的符合实际工作的需要，则可以在每个路口处直接安装无线移动数据发送器。主控电路7输出端和和无线移动数据发送器连接，无线移动数据发送器通过包括GPRS、GSM、CDMA、3G或4G等移动通讯网络将信号灯故障信息直接发送至1个或多个相关责任人手机上。

本实用新型应用时，包括如下步骤，如图6所示：

步骤一、利用信号灯工作状态采集器1采集信号灯当前工作状态即信号灯工作电压，并将采集的信息发送至信号灯控制器工作状态采集器5；利用信号灯控制器工作状态采集器5采集信号灯控制器输出信号即信号灯控制器输出电流或电压，并将采集的输出信号和信号灯当前工作状态相比较，比较结果一致，则判断信号灯为正常工作状态，比较结果不一致，则判断信号灯处于非正常工作状态；

步骤二、信号灯控制器工作状态采集器5将信号灯当前工作状态、比较结果通过数据通信网络如光纤网络发送至中央服务器，中央服务器实时分类、汇总、显示区域内各个路口信号灯的工作状态和故障信息，若有故障信息将信号灯故障信息通过包括GPRS、GSM、CDMA、3G或4G等移动通讯网络发送至用户或者将信号灯故障信息直接发送至无线移动数据发送器，由无线移动数据发送器直接通过包括GPRS、GSM、CDMA、3G或4G等移动通讯网络将信号灯故障信息发送至用户。

Claims (7)

1.一种交通信号灯智能检测、报警系统，其特征在于，包括信号灯工作状态采集器、信号灯控制器工作状态采集器、中央服务器/无线移动数据发送器，所述信号灯工作状态采集器和信号灯连接，用于采集信号灯当前工作状态，并传送给信号灯控制器工作状态采集器；信号灯控制器工作状态采集器设置在信号灯和信号灯控制器连接线路之间，用于采集信号灯控制器输出信号，并和接收到的信号灯当前工作状态进行比较，结果一致，判断信号灯处于正常工作状态，结果不一致，判断信号灯处于非正常工作状态；信号灯控制器工作状态采集器通过数据通信网络和中央服务器连接，将信号灯当前工作状态和比较结果发送给中央服务器，处理后中央服务器将故障信息发送至用户或者信号灯控制器工作状态采集器直接和无线移动数据发送器连接，由无线移动数据发送器将故障信息发送至用户。

2.根据权利要求1所述的交通信号灯智能检测、报警系统，其特征在于，所述信号灯工作状态采集器包括电压检测电路，主控电路、无线信号发射模块，所述电压检测电路的输入端和信号灯连接，输出端和主控电路连接；主控电路输出端和无线信号发射模块连接。

3.根据权利要求2所述的交通信号灯智能检测、报警系统，其特征在于，所述交通信号灯为LED交通信号灯，所述电压检测电路的输入端设置在交通信号灯的电源处理模块和LED模组的连接线上。

4.根据权利要求3所述的交通信号灯智能检测、报警系统，其特征在于，所述电压检测电路包括二极管D1、D2、D3、稳压二极管Z1、电阻R1、R2、R3、R4，光耦U1，CPU芯片，其中，二极管D1阳极、电阻R1一端、电阻R2一端均和LED交通信号灯的电源处理模块和LED模组的连接线连接，二极管D1阴极和二极管D2阳极连接，二极管D2通过电阻R3接地；电阻R1另一端和二极管D3阳极连接，二极管D3阴极和光耦U1的二极管的阳极连接，光耦U1的二极管的阴极通过电阻R3接地，光耦U1的光敏器件的集电极接CPU芯片的一个I/O管脚，光耦U1的光敏器件的发射极接地，电阻R2的另一端分别接电阻R4一端、稳压二极管Z1的阴极、CPU芯片的另一个I/O管脚，电阻R4另一端和稳压二极管Z1的阳极均接地。

5.根据权利要求1所述的交通信号灯智能检测、报警系统，其特征在于，所述信号灯控制器工作状态采集器包括电压/电流检测电路、主控电路、无线信号接收模块，所述电压/电流检测电路设置在信号灯和信号灯控制器连接线路之间，主控电路输入端分别和电压/电流检测电路输出端、无线信号接收模块连接，主控电路输出端和数据通信网络或无线移动数据发送器连接。

6.根据权利要求1所述的交通信号灯智能检测、报警系统，其特征在于，所述数据通信网络包括光纤网络；所述中央服务器包括信息接收模块、信息处理模块、故障信息发送模块，信息接收模块用于接收数据通信网络传送的区域内各个路口信号灯当前的工作状态和故障信息；信息处理模块用于实时分类、汇总、显示区域内各个路口信号灯的工作状态和故障信息，若有故障信息，发送指令给故障信息发送模块；故障信息发送模块是根据信息处理模块的指令通过包括GPRS、GSM、CDMA、3G或4G网络将信号灯故障信息发送至用户；所述无线移动数据发送器是通过包括GPRS、GSM、CDMA、3G或4G网络将信号灯故障信息发送给用户。

7.根据权利要求1所述的交通信号灯智能检测、报警系统，其特征在于，中央服务器将故障信息发送至1个或多个用户；无线移动数据发送器将故障信息发送至1个或多个用户。