CN211124381U - 交通信号机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交通信号机控制系统，包括信号发送手持机和信号接收器；信号发送手持机包括无线传输模块A、电源管理模块A、按键输入电路A和控制电路A；电源管理模块A包括电池充放电模块以及LED灯；信号接收器包括无线传输模块B、电源管理模块B、控制电路B和按键输入电路B；信号发送手持机和信号接收器通过无线传输模块A和无线传输模块B进行远距离无线通信，将各自的协议数据转发给对方。本实用新型的交通信号机控制系统适用范围广，可以实现有线控制及无线控制的转换；此外，信号发送手持机中的电源管理模块上设计了LED灯组，方便用户通过LED灯组的状态来了解目前电池电量及电池是否故障，保证无线方式干预控制的顺利进行。

Description

交通信号机控制系统

技术领域

本实用新型涉及城市智能交通信号控制领域，具体涉及交通信号机控制系统。

背景技术

交通信号机是现代城市交通系统的重要组成之一，主要用于城市道路交通信号的控制与管理。交警在路口指挥交通时，需要对交通信号机进行现场控制，使信号灯按照交警的指挥放行。在目前城市智能交通中，交警对早晚高峰和拥堵路段进行手动疏导时，往往采用有线方式对路口信号机进行干预控制，虽然这种方式可靠性高，但使用不便，交警在路口控制时必须要站在信号机前对信号机进行操作。而现阶段下，一般信号机都设置于路口绿化带旁，因此通过有线方式进行干预控制时，交警无法全面的观察当前路口各个方向的车辆积压情况，无法做出最有效的放行决策，只能凭靠经验或者与指挥中心的干警进行远程对话来对当前路口进行决策，导致路口交警的工作效率相对较低。

无线手控解决了这些不足，中国专利201110064316.3公开了一种信号机遥控电路，它包括相互通信的手持端遥控电路和信号机接收端电路；采用MCU+无线通讯模块的方式进行遥控命令传输和信号机动作状态反馈，并采用自定义的通讯协议，将控制命令的传输和信号机动作状态的反馈形成一个闭环反馈机制。然而，无线手控易受外部环境的干扰，可靠性不足；并且无线手控需要电池类的设备供电。上述专利提供的信号机遥控电路的电源模块采用充电管理芯片，但是当芯片为锂电池充电时或者为系统供电时，用户无法直观的了解其充放电是否正常以及目前电池电量多少，因此很容易存在电力不够的风险；一旦存在电力不够的情况，无线手控可能无法继续工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种交通信号机控制系统；该控制系统适用范围广，可以实现有线控制及无线控制的转换，并根据需要采用无线或者有线方式对信号机进行干预控制；当采用无线方式进行干预控制时，交警可以在路口任意位置进行远程信号干预，并且可以通过信号发送手持机中的电源管理模块上LED灯的状态来直观的了解目前电池电量，充放电是否正常，保证无线方式干预控制的顺利进行；当存在电力不够的情况或受干扰较大时，可以切换至有线手控方式。

本实用新型的技术方案：交通信号机控制系统，包括信号发送手持机和信号接收器；所述信号发送手持机包括无线传输模块A、电源管理模块A、按键输入电路A和控制电路A；所述控制电路A与所述按键输入电路A相连，并通过按键输入电路A输入遥控指令；所述无线传输模块A与所述控制电路相连，所述控制电路A将对应的按键转换成对应的协议数据，并通过无线传输模块A发送至无线传输模块B以及接收无线传输模块B发送的协议确认数据；所述电源管理模块A由锂电池充放电模块、充放电保护电路和LED灯组组成，用于为所述无线传输模块A、控制电路A和按键输入电路A提供工作电源；所述LED灯组用于显示电池电量及电池充电状态；所述信号接收器与信号机相连；所述信号接收器包括无线传输模块B、电源管理模块B、控制电路B和按键输入电路B；所述控制电路B与无线传输模块B相连，并通过无线传输模块B接收无线传输模块A发送的协议数据并发送至信号机控制信号机动作以及发送协议确认数据至无线传输模块A；所述控制电路B与所述按键输入电路B相连，并通过按键输入电路B输入遥控指令直接控制信号机动作；所述电源管理模块B用于为所述控制电路B、按键输入电路B和无线传输模块B提供工作电源。

与现有技术相比，本申请的交通信号机控制系统具有如下优点：

(1)适用范围广，可以实现有线控制及无线控制的转换，并根据需要采用无线或者有线方式对信号机进行干预控制，以便使用者方便地进行控制和指挥；

(2)当使用无线方式进行干预控制时，用户可以在路口任意位置进行远程信号干预，以便更好的观察当前路口车辆排队积压状况，做出高效的决策，让路口尽快的恢复通畅，防止造成相邻路口的严重拥堵；

(3)信号发送手持机中的电源管理模块A中设计了LED灯组，通过LED灯组来显示电池电量的多少及电池充电状态(充电是否发生异常即电池是否出现故障)，方便用户及时对电池进行充电或更换电池，进而保证无线干预控制的正常运行；

(4)当存在电力不够的情况或受干扰较大时，用户可以不使用信号发送手持机，并直接通过信号接收器输入指令控制信号机运行。

作为优化，所述控制电路A和所述控制电路B的主芯片为基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器。使用该微控制器作为主芯片易于开发，操作简便，使得电路容易实现且实时性强、功耗低。

作为优化，所述无线传输模块A和无线传输模块B为基于nRF24L01的无线串口模块。此时，通过串口来进行无线通信，用户无需关心其复杂的无线相关参数，只需要通过串口发送、接收需要处理的数据，大大降低无线通信的开发成本和周期；而且该无线模块采用2.4GHz的工作频率、20db的功率，抗干扰能力强，传输距离远。

优选的，所述电池充放电模块可以为2.1A 5V锂电池充放电模块。

作为优化，所述信号接收器设有外部接口；所述信号接收器通过外部接口与信号机相连；所述电源管理模块B通过外部接口接入5V直流电源供电；所述电源管理模块B中包含电源转换芯片，用于将接入的5V直流电源转换成3.3V，为控制电路B和无线传输模块B供电。

作为优化，所述信号发送手持机上设有与按键相对应的LED灯，所述LED灯由控制电路A控制其亮灭。此时，用户可以根据每一个按键旁的LED灯，更直观的了解目前信号机的工作状态。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的具体实施例中的工作流程图；

图3是本实用新型中的信号发送手持机的界面显示示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

参见图1至图3，本实用新型的交通信号机控制系统，包括信号发送手持机和信号接收器；所述信号发送手持机包括无线传输模块A、电源管理模块A、按键输入电路A和控制电路A；所述控制电路A与所述按键输入电路A相连，并通过按键输入电路A输入遥控指令；所述无线传输模块A与所述控制电路相连，所述控制电路A将对应的按键转换成对应的协议数据，并通过无线传输模块A发送至无线传输模块B以及接收无线传输模块B发送的协议确认数据；所述电源管理模块A由电池充放电模块、充放电保护电路(用于保护元器件和电池)和LED灯灯组组成，用于为所述无线传输模块A、控制电路A和按键输入电路A提供工作电源(可以在电源管理模块A中设置MICRO USB接口，方便用户对电池进行充电)；所述LED灯组用于显示电池电量及电池充电状态(LED灯组包括4个LED灯，分别用于显示电池高电量、中电量、低电量以及电池充电状态，若充电状态异常则LED灯闪烁)；所述信号接收器与信号机相连；所述信号接收器包括无线传输模块B、电源管理模块B、控制电路B和按键输入电路B；所述控制电路B与无线传输模块B相连，并通过无线传输模块B接收无线传输模块A发送的协议数据并发送至信号机控制信号机动作以及发送协议确认数据至无线传输模块A；所述控制电路B与所述按键输入电路B相连，并通过按键输入电路B输入遥控指令直接控制信号机动作；所述电源管理模块B用于为所述控制电路B、按键输入电路B和无线传输模块B提供工作电源；按键输入电路通过按下不同的按键输入控制指令。

作为一个具体实施例：所述控制电路A和所述控制电路B的主芯片为基于ARMCortex-M内核的32位微控制器，即stm32。使用stm32作为主芯片易于开发，操作简便，使得电路容易实现且实时性强、功耗低。

作为一个具体实施例：所述无线传输模块A和无线传输模块B为基于nRF24L01的无线串口模块。nRF24L01是一款高速低功耗的射频芯片，内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制等功能模块，其收发一体、透明传输，抗干扰能力强，可满足多点通信和调频通信的需要，通过nRF24L01串口来进行无线通信，用户无需关心其复杂的无线相关参数，只需要通过串口发送、接收需要处理的数据，大大降低无线通信的开发成本和周期；而且nRF24L01射频芯片采用2400MHz的工作频段，20db的功率，无干扰的情况下可以达到2.5KM的传输距离，大大增加了交警在使用的过程中与信号机之间的相对距离。此外，由stm32控制芯片nRF24L01，并通过无线方式进行数据双向远程传输，两端采用全双工方式通信，使得整个系统具有低成本、低功耗、电路设计简单、操作方便以及通信可靠等优点。

作为一个具体实施例：所述电池充放电模块为2.1A 5V锂电池充放电模块，可以将3.7V锂电池升压至5V输出。

作为一个具体实施例：所述信号接收器上设有外部接口；所述信号接收器通过外部接口与信号机相连；所述电源管理模块B通过外部接口接入5V直流电源供电；所述电源管理模块B中包含电源转换芯片，用于将5V供电转换为3.3V，为控制电路B和无线传输模块B供电。

作为一个具体实施例：所述信号发送手持机上设有与按键相对应的LED灯，所述LED灯由控制电路A控制其亮灭。此时，用户可以根据每一个按键旁的LED灯，更直观的了解目前信号机的工作状态。

工作流程：

信号发送手持机通过12个不同的按键来表示各个功能；信号接收器除了拥有信号发送手持机的所有按键功能外还设有一使能按键。当按下使能按键后，通过有线方式进行干预控制；用户按下信号接收器上的功能按键，控制电路B判断出按键对应的协议数据并发送到信号机且控制信号机工作。

当用户未按下使能按键时，通过无线方式进行干预控制；用户按下信号发送手持机上的按键，控制电路A判断出按键对应的协议数据，并通过无线传输模块A、无线传输模块B将对应的协议数据发送至控制电路B，控制电路B将收到的数据发送至信号机控制其工作；当数据发送至信号机后，控制电路B通过无线传输模块B、无线传输模块A将协议确认数据发送至控制电路A，表示信号机已经进行相应的工作模式；控制电路A接收到协议确认数据后控制对应按键旁的LED灯亮。

上述对本申请中涉及的实用新型的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该实用新型技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的实用新型构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。

Claims (6)

1.交通信号机控制系统，其特征在于：包括信号发送手持机和信号接收器；

所述信号发送手持机包括无线传输模块A、电源管理模块A、按键输入电路A和控制电路A；所述控制电路A与所述按键输入电路A相连，并通过按键输入电路A输入遥控指令；所述无线传输模块A与所述控制电路A相连，所述控制电路A将对应的按键转换成对应的协议数据，并通过无线传输模块A发送至无线传输模块B以及接收无线传输模块B发送的协议确认数据；所述电源管理模块A由电池充放电模块、充放电保护电路和LED灯组组成，用于为所述无线传输模块A、控制电路A和按键输入电路A提供工作电源；所述LED灯组用于显示电池电量及电池充电状态；

所述信号接收器与信号机相连；所述信号接收器包括无线传输模块B、电源管理模块B、控制电路B和按键输入电路B；所述控制电路B与无线传输模块B相连，并通过无线传输模块B接收无线传输模块A发送的协议数据并发送至信号机控制信号机动作以及发送协议确认数据至无线传输模块A；所述控制电路B与所述按键输入电路B相连，并通过按键输入电路B输入遥控指令直接控制信号机动作；所述电源管理模块B用于为所述控制电路B、按键输入电路B和无线传输模块B提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的交通信号机控制系统，其特征在于：所述控制电路A和所述控制电路B的主芯片为基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器。

3.根据权利要求1所述的交通信号机控制系统，其特征在于：所述无线传输模块A和无线传输模块B为基于NRF24L01的无线串口模块。

4.根据权利要求1所述的交通信号机控制系统，其特征在于：所述电池充放电模块为2.1A 5V锂电池充放电模块。

5.根据权利要求1所述的交通信号机控制系统，其特征在于：所述信号接收器上设有外部接口；所述信号接收器通过外部接口与信号机相连；所述电源管理模块B通过外部接口接入5V直流电源供电；所述电源管理模块B中包含电源转换芯片，用于将接入的5V直流电源转换成3.3V，为控制电路B和无线传输模块B供电。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的交通信号机控制系统，其特征在于：所述信号发送手持机上设有与按键相对应的LED灯，所述LED灯由控制电路A控制其亮灭。

Images