CN213399996U - 交通信号灯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种交通信号灯系统，包括控制网关和交通信号灯，所述控制网关与远程控制中心进行通信连接，并与所述交通信号灯进行无线通信连接，所述控制网关用于接收所述远程控制中心发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述交通信号灯，所述交通信号灯用于根据所述控制信号进行工作状态的切换。本实用新型能够在交通建设或改建时减少不必要电缆线铺，结构简单，安装方便。

Description

交通信号灯系统

技术领域

本实用新型涉及交通信号灯控制技术领域，具体涉及一种交通信号灯系统。

背景技术

随着城市基础设施建设的不断完善，在改善人们出行的同时，给城市交通也带来了很多挑战，交通信号灯自发明以来，有效地解决了路口交通秩序混乱及安全的问题。目前市场上的交通信号灯系统一般由交通灯信号机柜和交通灯组成，交通灯信号机柜的信号线通过地下管线铺设与每个交通灯相连，用于集中控制每个路口交通灯亮灭。按照上述连接方式需要大量线缆和管线采用地下铺线方式，工程量大、施工难度大，实施费高且维护成本大。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种交通信号灯系统，能够在交通建设或改建时减少不必要电缆线铺，结构简单，安装方便。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种交通信号灯系统，包括控制网关和交通信号灯，所述控制网关与远程控制中心进行通信连接，并与所述交通信号灯进行无线通信连接，所述控制网关用于接收所述远程控制中心发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述交通信号灯，所述交通信号灯用于根据所述控制信号进行工作状态的切换。

所述控制网关包括：第一通信模块，所述第一通信模块用于与所述远程控制中心进行通信连接，以接收所述控制信号；第二通信模块，所述第二通信模块用于与交通信号灯进行无线通信连接，以将所述控制信号发送至所述交通信号灯；主控模块，所述主控模块分别与所述第一通信模块和所述第二通信模块相连，所述主控模块用于对所述第一通信模块和所述第二通信模块进行控制；电源模块，所述电源模块与所述主控模块相连以进行供电。

所述控制网关为多个，包括一个主控制网关和至少一个副控制网关，所述交通信号灯系统还包括：切换装置，所述切换装置用于切换所述主控制网关或所述副控制网关接入主电源，以切换所述主控制网关工作，或所述副控制网关工作。

所述主控模块包括STM32系列单片机。

所述切换装置包括切换控制模块和切换电路。

所述切换控制模块包括STM8S系列单片机，所述切换电路包括继电器。

所述第二通信模块为ZigBee模块。

所述ZigBee模块采用868MHz或780MHz通信频段。

所述控制网关还包括：备用接口，所述备用接口用于连接交通信号灯机柜。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型通过设置控制网关与交通信号灯进行无线通信连接，能够在交通建设或改建时减少不必要电缆线铺，结构简单，安装方便。

(2)本实用新型提供的交通信号灯系统，可以实现主控制网关故障时，副控制网关自动切换的功能，维持交通信号灯的正常使用，避免交通事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型实施例的交通信号灯系统的方框示意图；

图2为本实用新型一个实施例的控制网关的方框示意图；

图3为本实用新型一个实施例的交通信号灯系统的方框示意图；

图4为本实用新型一个实施例的交通信号灯系统中主副控制网关的切换示意图；

图5为本实用新型另一个实施例的交通信号灯系统中主副控制网关的切换示意图；

图6为本实用新型一个具体实施例的主控模块的单片机管脚图；

图7为本实用新型一个具体实施例的交通信号灯系统主电源的保护电路拓扑图；

图8为本实用新型一个具体实施例的电源模块的一部分电路示意图；

图9为本实用新型一个具体实施例的电源模块的另一部分电路示意图；

图10为本实用新型一个具体实施例的ZigBee模块的电路示意图；

图11为本实用新型一个具体实施例的切换控制模块的单片机管脚图；

图12为本实用新型一个具体实施例的切换电路的拓扑图；

图13为本实用新型一个具体实施例的灯控制模块的单片机管脚图；

图14为本实用新型一个具体实施例的电流采集电路的拓扑图；

图15为本实用新型一个具体实施例的红绿黄LED控制电路的拓扑图；

图16为本实用新型一个实施例的主干道交通信号灯布设示意图；

图17为本实用新型一个实施例的行人交通信号灯布设示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例的交通信号灯系统包括控制网关10和交通信号灯20，控制网关10与远程控制中心进行通信连接，并与交通信号灯20进行无线通信连接，控制网关10用于接收远程控制中心发送的控制信号，并将控制信号发送至交通信号灯，交通信号灯20用于根据控制信号进行工作状态的切换。

根据本实用新型的交通信号灯系统，通过设置控制网关与交通信号灯进行无线通信连接，能够在交通建设或改建时减少不必要电缆线铺，结构简单，安装方便。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，控制网关10包括第一通信模块11、第二通信模块12、主控模块13和电源模块14。其中，第一通信模块11用于与远程控制中心进行通信连接，以接收控制信号；第二通信模块12用于与交通信号灯20进行无线通信连接，以将控制信号发送至交通信号灯20；主控模块13分别与第一通信模块11和第二通信模块12相连，主控模块13用于对第一通信模块11和第二通信模块12进行控制；电源模块14与主控模块13相连以进行供电。

在本实用新型的一个具体实施例中，第一通信模块11可为2G/4G无线通信模块，以与包括PC机或服务器的远程控制中心进行无线通信。第二通信模块12可为ZigBee模块，具体可为Sub-GHz(即频率为1GHz以下，27MHz～960MHz的无线通信)的ZigBee模块，例如可采用868MHz或780MHz通信频段，具有通信距离远、信号稳定可靠等优点。主控模块13可包括STM32系列单片机。电源模块14可包括AC/DC转换器，将交流电源转换为5V直流电，电源模块14还可包括三端稳压器，可将5V直流电转换为3.3V直流电，从而能够为整个控制网关10的电路中不同用电器件提供不同的直流电源。

在本实用新型的一个实施例中，控制网关10可为多个，包括一个主控制网关和至少一个副控制网关。如图3所示，交通信号灯系统还可包括切换装置30，切换装置30用于切换主控制网关或副控制网关接入主电源，以切换主控制网关工作，或副控制网关工作。其中，切换装置30包括切换控制模块和切换电路。在本实用新型的一个具体实施例中，切换控制模块包括STM8S系列单片机，切换电路包括继电器。

以一个主控制网关和一个副控制网关为例，一种切换方式如图4所示，在交通信号灯系统运行时，副控制网关的第二通信模块监听主控制网关的第二通信模块发送的心跳信息(图4中步①)，当副控制网关的第二通信模块连续2-3个周期没有收到主控制网关发送的心跳信息时，可判定主控制网关出现异常。此时副控制网关可通过其主控模块与切换控制模块之间的有线连接将异常情况发送至切换装置(图4中步②)，然后切换控制模块通过继电器控制端口(图4中步③)控制继电器切断主控制网关的电源(图4中步④)，切换控制模块通过上述有线连接通知副控制网关开始接替主控制网关工作(图4中步⑤)。

另一种切换方式如图5所示，主控制网关可通过其主控模块与切换控制模块之间的有线连接定时向切换装置的切换控制模块发送心跳信息(图5中步①)，当切换控制模块连续3-5个周期没有收到主控制网关发送的心跳信息时，可判定主控制网关出现异常。此时切换控制模块通过继电器控制端口(图5中步②)控制继电器切断主控制网关的电源(图5中步③)，切换控制模块通过与副控制网关的主控模块之间的有线连接通知副控制网关开始接替主控制网关工作(图5中步④)。

需要说明的是，各控制网关可共用一组电源模块，也可分别对应设置电源模块。应当理解的是，切换装置也具有为其供电的电源模块，同样地，切换装置可与控制网关共用电源模块，也可单独对应设置一组电源模块。

在本实用新型的一个具体实施例中，主控模块13的单片机型号可为STM32F207VCT6，其部分管脚图如图6所示。交通信号灯系统接入的主电源可为交流市电，如图7所示，交流市电通过LI和N1端接入保护电路，保护电路包括多个热敏电阻R1～R4和熔断器F1～F3，如图8所示，AD/DC转换器型号可为LH10-10B，如图9所示，三端稳压器型号可为REG1117-3.3。2G/4G无线通信模块可包括2G/4G天线，连接到STM32F207VCT6的一组串口引脚。如图10所示，ZigBee模块的核心芯片为AT86RF212。

在本实用新型的一个具体实施例中，切换控制模块的单片机型号可为STM8S003K3T6C，其管脚图如图11所示。切换电路如图12所示，主要包括继电器和三极管。

本实用新型实施例中的交通信号灯20的基础结构可同现有的交通信号灯，例如可包括灯控制模块、电流采集模块、红绿黄LED、灯电源等，或可进一步包括太阳能充电板、蓄电池、光照检测器等。本实用新型实施例的交通信号灯20主要还包括ZigBee模块，从而实现与控制网关10的无线通信。

在本实用新型的一个具体实施例中，交通信号灯20的灯控制模块可包括型号为STM32F103C8的单片机，其管脚图如图13所示。交通信号灯20的电流采集电路如图14所示，红绿黄LED控制电路如图15所示，灯电源等电路均为现有技术中的常规电路，在此不作示出。

本领域技术人员理解，本实用新型实施例中的电路图，即图6至图15中，相同的引脚标注表示引脚间的相互连接关系，在此不一一详述。

本实用新型的交通信号灯系统，除了能够受远程控制中心的控制外，还可受现场交通信号灯机柜的控制。

一种应用场景是，在原交通信号灯系统的基础上新增交通信号灯时，例如在图16所示的有主干道交通信号灯的情况下，新增图17所示的行人交通信号灯，新增的交通信号灯可受原交通信号灯系统中交通信号灯机柜的控制。

具体地，如图2所示，本实用新型实施例的控制网关10还可包括备用接口15，备用接口15用于连接交通信号灯机柜。其中，备用接口15可连接到主控模块13的单片机的任一组闲置串口。

在本实用新型的一个实施例中，控制网关10的备用接口15可与现有交通信号灯机柜通过有线通信器如RS232等串行通信接口进行有线连接，以接收现有交通信号灯机柜的控制信号，从而控制网关10可将控制信号发送至新增的交通信号灯，实现对新增的交通信号灯工作状态的切换控制。

在本实用新型的另一个实施例中，控制网关10的备用接口15可与现有交通信号灯机柜通过多路电源检测器进行连接，多路电源检测器中每一路电源电测电路可同图14所示的电路，当检测到红绿黄LED任一路有电流信号时，控制网关10可生成相应的控制信号以控制新增的交通信号灯中相应的LED点亮。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种交通信号灯系统，其特征在于，包括控制网关和交通信号灯，所述控制网关与远程控制中心进行通信连接，并与所述交通信号灯进行无线通信连接，所述控制网关用于接收所述远程控制中心发送的控制信号，并将所述控制信号发送至所述交通信号灯，所述交通信号灯用于根据所述控制信号进行工作状态的切换。

2.根据权利要求1所述的交通信号灯系统，其特征在于，所述控制网关包括：

第一通信模块，所述第一通信模块用于与所述远程控制中心进行通信连接，以接收所述控制信号；

第二通信模块，所述第二通信模块用于与交通信号灯进行无线通信连接，以将所述控制信号发送至所述交通信号灯；

主控模块，所述主控模块分别与所述第一通信模块和所述第二通信模块相连，所述主控模块用于对所述第一通信模块和所述第二通信模块进行控制；

电源模块，所述电源模块与所述主控模块相连以进行供电。

3.根据权利要求2所述的交通信号灯系统，其特征在于，所述控制网关为多个，包括一个主控制网关和至少一个副控制网关，所述交通信号灯系统还包括：

切换装置，所述切换装置用于切换所述主控制网关或所述副控制网关接入主电源，以切换所述主控制网关工作，或所述副控制网关工作。

4.根据权利要求3所述的交通信号灯系统，其特征在于，所述主控模块包括STM32系列单片机。

5.根据权利要求3所述的交通信号灯系统，其特征在于，所述切换装置包括切换控制模块和切换电路。

6.根据权利要求5所述的交通信号灯系统，其特征在于，所述切换控制模块包括STM8S系列单片机，所述切换电路包括继电器。

7.根据权利要求2或3所述的交通信号灯系统，其特征在于，所述第二通信模块为ZigBee模块。

8.根据权利要求7所述的交通信号灯系统，其特征在于，所述ZigBee模块采用868MHz或780MHz通信频段。

9.根据权利要求2所述的交通信号灯系统，其特征在于，所述控制网关还包括：

备用接口，所述备用接口用于连接交通信号灯机柜。

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