CN208208105U - 一种交通信号灯故障智能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交通信号灯故障智能检测装置，包括：路口检测终端，接收路口检测终端的信息的故障检测报警服务器；路口检测终端包括：输入端连接交通信号控制系统和路口交通信号机，输出端连接路口信号灯的交通信号检测模块，检测系统电压的电压传感器，检测系统电流的电流传感器，检测信号机状态的信号机状态检测模块，接收并处理所述交通信号检测模块、电压传感器、电流传感器、信号机状态检测模块的信息的控制器，将处理后的信息传输到服务器的通讯模块；故障检测报警服务器包括：信息通知模块，接收信息通知的客户端；本实用新型的检测装置检测全面，方便多方面人员监控。

Description

一种交通信号灯故障智能检测装置

技术领域

本实用新型涉及信号检测领域，特别是一种交通信号灯故障智能检测装置。

背景技术

随着目前城市交通流量猛增，交通信号灯在城市中被广泛采用而导致其维护困难，业界各大公司都在寻找合适的解决方案完成信号控制设备实施后维护工作巨大的困境。现有处理技术基本集中在基于互感模式和分压模式两种处理方式进行单一处理，实施效果不理想，误报率和漏报率难以实现有效的平衡。

现有解决方案涉及的故障检测系统仅仅关注交通信号灯故障，而忽略交通信号机及供电系统的异常处理引起的关联系统故障。于是，智能交通此领域中出现一个怪圈，故障检测设备需求量大，新产品推出层出不穷，然而实际能使用的信号灯故障系统几乎不存在。一方面大力采用检测设备和系统，另一面是市民的投诉、主管领导的斥责、维护人员的工作量大而无法有效解决信号灯故障时严重影响交通流的问题。目前的技术方案存在以下问题：1)当前在用大部分交通信号机并没有交通信号灯故障检测模块；2)部分信号机已配置信号灯检测模块却因误报率高而无法启用；3)独立设计和安装的现有信号故障检测模块因采用电压、电流分立检测，导致设备误报率高而收效甚微无法正常使用；4)信号机所在区域停电，信号机设备无通知功能；5)信号机箱门被无故开启无报警功能；6)太阳能信号灯路口信号灯异常只有通过巡查得知；7)故障报警位置不清晰，无法实时定位；8)没有联动地理信息的功能，只能手动输入故障位置信息进行导航，容易出现去往非故障点；本实用新型解决这样的问题。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种交通信号灯故障智能检测装置，本实用新型的检测装置不仅检测交通信号灯的故障，而且检测交通信号机及供电系统的故障；检测出故障后将故障信息和位置信息发送到客户端上，方便多方面人员监控。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种交通信号灯故障智能检测装置，包括：路口检测终端，接收路口检测终端的信息的故障检测报警服务器；路口检测终端包括：输入端连接交通信号控制系统和路口交通信号机，输出端连接路口信号灯的交通信号检测模块，检测系统电压的电压传感器，检测系统电流的电流传感器，检测信号机状态的信号机状态检测模块，接收并处理所述交通信号检测模块、电压传感器、电流传感器、信号机状态检测模块的信息的控制器，将处理后的信息传输到服务器的通讯模块；所述故障检测报警服务器包括：信息通知模块，接收信息通知的客户端。

前述的一种交通信号灯故障智能检测装置，还包括：状态指示模块；状态指示模块包括：模拟路口指示灯，故障状态指示灯，液晶显示屏状态接口。

前述的一种交通信号灯故障智能检测装置，单路的交通信号检测模块组成有：检测信号电压并将检测信号传送到控制器的采集光耦U1，连接于所述采集光耦U1的U1保护电路，采集电流信号将检测信号传送到控制器的采集光耦U2，连接于所述采集光耦U2的U2保护电路。

前述的一种交通信号灯故障智能检测装置，U1保护电路组成有：限流采集光耦U1的电阻R1，保护采集光耦U1不被击穿的二极管D1。

前述的一种交通信号灯故障智能检测装置，U2保护电路组成有：限流采集光耦U₂的电阻R3，有电流经过时采集正半周信号并相互串联连接的二极管D2、二极管D3、二极管D4，有电流经过时采集负半周信号并相互串联连接的二极管D5、二极管D6、二极管D7；所述二极管D2、二极管D3、二极管D4与二极管D5、二极管D6、二极管D7并联。

前述的一种交通信号灯故障智能检测装置，信号机状态检测模块包括：设置于信号机的机箱内的行程开关，设置于信号机内并用于检测撞击的常闭型振动传感器，设置于信号机内并用于检测人为移动的安装有北斗地理信息系统的GPS。

前述的一种交通信号灯故障智能检测装置，信息通知模块包括：有线网络，3G/4G无线通信设备；通信协议中封装2个字节故障信息和4个字节的位置信息。

前述的一种交通信号灯故障智能检测装置，一台服务器最大支持64260台交通信号检测模块。

本实用新型的有益之处在于：

交通信号检测模块同时连接交通信号控制系统和路口交通信号机，装置还设置有检测信号机箱门是否开启、是否有撞击、是否人为移动的信号机状态检测模块，使得检测装置不仅检测交通信号灯的故障，而且可以检测交通信号机的故障；

装置通过电压传感器和电流传感器，检测供电系统的故障，提高检测的全面性；

装置设置有故障检测报警服务器，检测出故障后将故障信息和位置信息发送到客户端上，方便多方面人员监控；

检测方法充分考虑系统电压的波动对系统影响，引入系统电压参考修正算子，采用自适应算法保证检测的准确性，进一步减小误报率和漏报率；

本实用新型从根本上解决系统电压波动导致信号灯故障检测不准确和信号机状态异常无反馈的问题，为交通管理部门在信号控制方面巡检提供便利，为保障交通信号系统正常运行提供有效辅助检测手段。

附图说明

图1是本实用新型装置的一种实施例的结构示意图；

图2是本实用新型交通信号检测模块的一种实施例的电路图；

图3是本实用新型的检测方法的一种实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

一种交通信号灯故障智能检测装置，包括：路口检测终端，接收路口检测终端的信息的故障检测报警服务器，状态指示模块；路口检测终端包括：输入端连接交通信号控制系统和路口交通信号机，输出端连接路口信号灯的交通信号检测模块，检测系统电压的电压传感器，检测系统电流的电流传感器，检测信号机状态的信号机状态检测模块，接收并处理所述交通信号检测模块、电压传感器、电流传感器、信号机状态检测模块的信息的控制器，将处理后的信息传输到服务器的通讯模块；故障检测报警服务器包括：信息通知模块，接收信息通知的客户端。

状态指示模块包括：模拟路口指示灯，故障状态指示灯，液晶显示屏状态接口。这样的模块设置方便工作人员直观的观察交通信号灯状态。

故障检测报警服务器包括：信息通知模块，接收信息通知的客户端。客户端可以是通用客户端，比如钉钉和微信，也可以是专用客户端，在这里不受限制，只要是能够接受信息的客户端都适用于本发明；作为一种优选，电压传感器为高精度霍尔电压传感器；电流传感器为高精度霍尔IC 95B/95A电流传感器；控制器为单片机IAP15W413S。

信号机状态检测模块包括：设置于信号机的机箱内的行程开关，设置于信号机内并用于检测撞击的常闭型振动传感器，设置于信号机内并用于检测人为移动的安装有北斗地理信息系统的GPS。当机箱被开启时，开关动作电路导通，IO口1检测到电平信号；当受到撞击时，常闭型振动传感器模块，当振动强度大于其阈值，电路断开，IO口2检测到电平信号；当机箱被人为移动时，安装有北斗地理信息系统的经纬度信息的GPS，精度可达亚米级。

通讯模块包括：串行RS485，以太网络接口。待检测出信号灯绿冲突、信号灯缺失、系统电流异常变化、系统电压异常变化等，控制器会将这些信息通过串行RS485、以太网络接口接入指挥中心与后台管理软件进行通信，上报信号灯状态和异常数据，同时接收来自后台管理软件的指令。

信息通知模块包括：有线网络，3G/4G无线通信设备；通信协议中封装2个字节故障信息和4个字节的位置信息。

交通信号检测模块的输入端连接交通信号控制系统和路口交通信号机，输出端连接路口信号灯，从输出的交通信号控制路口信号灯。系统电压检测模块完成系统电压监控工作，实时获取系统电压信息提供给交通信号调度模块，作为信号灯状态检测的参考基础电压信息；系统电流检测模块主要检测系统电流的异常变化，如果突变超限时长超过1s，设备向指挥中心服务器报警并给指定终端APP发送告警信息，待系统电流恢复，立即发送系统电流恢复正常提示信息；信号机状态检测模块检测信号机箱门是否开启、是否有撞击、是否人为移动，一旦异常发生实时上报；交通信号检测模块针对信号灯进行实时检测，该模块支持每一路信号灯实时状态检测，异常超时5s即报警。

需要说明的是：本装置涉及的系统中一台服务器可支持若干台前端交通信号故障检测装置，最大支持255*252＝64260台(255表示255个区域；252表示每个区域可支持252台故障检测装置)。

单路的交通信号检测模块组成有：检测信号电压并将检测信号传送到控制器的采集光耦U1，连接于所述采集光耦U1的U1保护电路，采集电流信号将检测信号传送到控制器的采集光耦U2，连接于所述采集光耦U2的U2保护电路。

U1保护电路组成有：限流采集光耦U1的电阻R1，保护采集光耦U1不被击穿的二极管D1；电阻R1取值56K。作为一种优选，D1为S2M整流二极管；采集光耦U1将检测信号传送至单片机IAP15W413S的IO端口R-SLDV1。

U2保护电路组成有：限流采集光耦U₂的电阻R3，有电流经过时采集正半周信号并相互串联连接的二极管D2、二极管D3、二极管D4，有电流经过时采集负半周信号并相互串联连接的二极管D5、二极管D6、二极管D7；所述二极管D2、二极管D3、二极管D4与二极管D5、二极管D6、二极管D7并联；电阻R3取值1.5K-1.9K，电阻误差控制在1％。采集光耦U2将检测信号传送至单片机IAP15W413S的IO端口R-SLDA1。

一种交通信号灯故障智能检测装置的检测方法，

检测方法包括如下内容：

△系统初始化时，启动电压传感器、电流传感器、交通信号检测模块、信号机状态检测模块、通信模块、控制器；

△电压传感器检测系统电压，如果系统电压超压欠压产生异常报警处理，则提交给通信模块后，再继续检测；如果没有出现异常，继续检测；

△电流传感器检测系统电流，如果系统电流过载产生异常报警处理，则提交给通信模块后，再继续检测；如果没有出现异常，继续检测；

△检测信号机状态，如果信号机状态门控异常、移动异常，产生异常报警处理，则提交给通信模块后，再继续检测；如果没有出现异常，则继续检测；

△采用自适用控制算法并行检测96路信号状态，如果出现信号灯状态异常，产生异常报警处理，则提交给通信模块后，再继续检测；如果没有出现异常，检测是否有载波通信信号接入后；再根据载波数据判断是否有信号灯异常，若有异常产生异常报警处理，提交给通信模块后，再继续检测；如果没有出现异常，则继续检测。

一种交通信号灯故障智能检测装置的检测方法，自适用控制算法的具体操作方式如下：

a，检测系统电压，根据交通信号控制国标规定的正常信号控制系统电压范围，将电压从90V～270V分为9个电压区间，每个电压区间20V；

b，确定系统电压区间后，选择合适的自适应算子求出对应区间的系数[-0.8,-0.6,-0.4,-0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.8]，在系统电压变动时，进行合理平衡，计算出修正算子；

c，检测每组信号灯的电流变化,将变化分为8个级别，8个级别包括：[0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.08,0.10]，级别单位为安培A，若变化波动超过1个级别，且持续时间超过500ms，计算这段时间内平均电流I_Avg＝∑灯组电流/N(N是测量次数，测量周期：50ms/次)，将系统电压修正算子作为参考范围，计算电流波动率δ＝|I_Avg-I_sys|/I_sys，I_sys＝(P_sys/220)(1+自适用算子/m),其中，I_sys灯组正常系统电流，P_sys系统总功率，m为灯组数，220为市电正常电压220V，根据δ值是否超出参考范围，若δ>0.2，电流波动超出范围，则判断信号灯出现异常，若δ≤0.20，电流波动在范围内，则判断信号灯正常。

需要说明的是：本装置的外框架可采用镀锌钢或铝材质结构，可以作为独立设备使用，也可以通过更换信号灯低压检测模块后即可应用于太阳能信号灯系统中。本系统供电支持高压220V、太阳能24V二种系统供电模式，支持信号机集中检测模式和信号灯分布式检测模式两种模式，这几种模式的主要运行参数和开关状态如表1所示：

表1供电模式及检测模式下系统运行参数及开关状态

本实用新型提供一种交通信号灯故障智能检测装置及其检测方法，本实用新型的检测装置不仅检测交通信号灯的故障，而且检测交通信号机及供电系统的故障；检测出故障后将故障信息和位置信息发送到客户端上，方便多方面人员监控；检测方法充分考虑系统电压的波动对系统影响，引入系统电压参考修正算子，采用自适应算法保证检测的准确性，进一步减小误报率和漏报率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种交通信号灯故障智能检测装置，其特征在于，包括：路口检测终端，接收路口检测终端的信息的故障检测报警服务器；所述路口检测终端包括：输入端连接交通信号控制系统和路口交通信号机，输出端连接路口信号灯的交通信号检测模块，检测系统电压的电压传感器，检测系统电流的电流传感器，检测信号机状态的信号机状态检测模块，接收并处理所述交通信号检测模块、电压传感器、电流传感器、信号机状态检测模块的信息的控制器，将处理后的信息传输到服务器的通讯模块；所述故障检测报警服务器包括：信息通知模块，接收信息通知的客户端。

2.根据权利要求1所述的一种交通信号灯故障智能检测装置，其特征在于，还包括：状态指示模块；所述状态指示模块包括：模拟路口指示灯，故障状态指示灯，液晶显示屏状态接口。

3.根据权利要求1所述的一种交通信号灯故障智能检测装置，其特征在于，单路的交通信号检测模块组成有：检测信号电压并将检测信号传送到控制器的采集光耦U1，连接于所述采集光耦U1的U1保护电路，采集电流信号将检测信号传送到控制器的采集光耦U2，连接于所述采集光耦U2的U2保护电路。

4.根据权利要求3所述的一种交通信号灯故障智能检测装置，其特征在于，所述U1保护电路组成有：限流采集光耦U1的电阻R1，保护采集光耦U1不被击穿的二极管D1。

5.根据权利要求3所述的一种交通信号灯故障智能检测装置，其特征在于，所述U2保护电路组成有：限流采集光耦U₂的电阻R3，有电流经过时采集正半周信号并相互串联连接的二极管D2、二极管D3、二极管D4，有电流经过时采集负半周信号并相互串联连接的二极管D5、二极管D6、二极管D7；所述二极管D2、二极管D3、二极管D4与二极管D5、二极管D6、二极管D7并联。

6.根据权利要求1所述的一种交通信号灯故障智能检测装置，其特征在于，所述信号机状态检测模块包括：设置于信号机的机箱内的行程开关，设置于信号机内并用于检测撞击的常闭型振动传感器，设置于信号机内并用于检测人为移动的安装有北斗地理信息系统的GPS。

7.根据权利要求1所述的一种交通信号灯故障智能检测装置，其特征在于，所述信息通知模块包括：有线网络，3G/4G无线通信设备；通信协议中封装2个字节故障信息和4个字节的位置信息。

8.根据权利要求1所述的一种交通信号灯故障智能检测装置，其特征在于，一台服务器最大支持64260台交通信号检测模块。