CN217587545U - 信号灯工作态势监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种信号灯工作态势监测装置，包括多个互感检测单元，互感检测单元分别安装于信号灯组总电路上和各信号灯电路上，用于探测电流；各互感检测单元与AD检测电路相连，AD检测电路包括整流桥、滤波模块和NPN型三极管；NPN型三极管的基极与滤波模块相连，连接电路上设有电阻；NPN型三极管的发射极接地；NPN型三极管的集电极连接稳压电源，连接电路上设有电阻；NPN型三极管的集电极还与AD检测芯片信号输入端相连，连接电路上设有电阻；AD检测芯片输出端与通信接口相连，通信接口与边缘计算模块相连，边缘计算模块与云数据中心无线通信联接。本实用新型在本地完成部分计算，分担数据中心的运算负荷，有效对信号灯故障情况进行监测，准确判断信号灯是否为导致无法使用的故障，报警信号准确度高。

Description

信号灯工作态势监测装置

技术领域

本实用新型属于交通控制系统监测技术领域，尤其涉及一种信号灯工作态势监测装置。

背景技术

信号灯通常用于对状态或行为起指示作用。信号灯是否正常使用直接影响对与工作的判断。比如道路交通信号灯，他用以管理交通、指示行车方向以保证道路畅通与行车安全；交通信号灯主要包括若干信号灯以及用于控制每个信号灯亮灭时间及亮灭状态的信号控制机。现有技术中监测交通信号灯故障的装置有电路法和图像法。图像法即通过影像分析信号灯是否正常。电路法即检测信号灯的供电电路是否正常。

现有技术中电路检测装置通常根据电路信号波动判断异常信号。但是实际使用中，由于恶劣天气或受外部供电影响，也会出现电流电压波动的情况，虽然不会造成信号灯故障，但是现有检测装置的检测机制下，无法分辩供电不稳定波动与故障波动，会向控制中心发出伪故障信号，伪故障信号只能通过控制中心或维修人员复核来排除。对于控制中心来说增加了数据处理负担，对于管理人员来说，浪费人力资源。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述问题，从而提供一种能够准确判断故障信号的信号灯工作态势监测装置。

本实用新型解决所述问题，采用的技术方案是：

一种信号灯工作态势监测装置，包括态势感知模块，态势感知模块输出端与边缘计算模块相连，边缘计算模块与无线通信模块相连，无线通信模块通过无线网络与云数据中心联接，所述态势感知模块由信号调理电路和若干互感检测单元组成；各互感检测单元分别安装于信号灯组总电路上和各信号灯电路上，用于探测电流；

信号调理电路包括AD检测芯片、通信接口和若干AD检测电路；其中AD检测电路与互感检测单元一一对应，互感检测单元的输出端与AD检测电路输入接线端相连，输入接线端之后依次连接整流桥、滤波模块和NPN型三极管； NPN型三极管的基极与滤波模块相连，连接电路上设有电阻；NPN型三极管的发射极接地；NPN型三极管的集电极连接稳压电源，连接电路上设有电阻；

AD检测芯片上设有与AD检测电路一一对应的信号输入端，各信号输入端与各AD检测电路上NPN型三极管的集电极电路连接，且连接电路上设有电阻；AD检测芯片输出端与通信接口相连，通信接口与所述边缘计算模块相连。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：

本实用新型在本地完成部分计算，有效分担数据中心的运算负荷。本实用新型可有效对信号灯故障情况进行监测，准确判断信号灯是否为导致无法使用的故障，报警信号准确度高。

作为优选，本实用新型更进一步的技术方案是：

还设有若干芯片地址控制接口，芯片地址控制接口的①端接稳压电源、②端接AD检测芯片、③端接地。本方案中，地址接口用于对串连的各AD检测芯片进行分别标记。

芯片地址控制接口设有三个，AD检测芯片上还设有三个编码接线端；各AD检测芯片的三个编码接线端分别与三个芯片地址控制接口的②端相接；芯片地址控制接口的①端、②端用跳线帽连接。此实例中，能够将8个芯片同时连入一个接口，有效简化线路。

还包括GPS模块，GPS模块的输出端与边缘计算模块的输入端相连，GPS模块向边缘计算模块中发送本装置的实时位置，边缘计算模块上报至云数据中心的信息包含该装置实时位置。此方案中，故障信号中附带该故障信号灯的地理位置，方便控制中心调派维修人员，方便维修人员找到故障灯。

所述稳压电源内还设有超级电容，超级电容在电源异常供电时为本监测装置提供短暂电源。超级电容在电源异常时为监测装置提供最后一次电源，使装置发出最后的故障信号。

附图说明

图1 为本实用新型整体框架结构示意图；

图2为本实用新型AD检测电路示意图；

图3 为本实用新型AD检测芯片示意图；

图4 为本实用新型芯片地址控制接口示意图；

图5 为本实用新型通信接口示意图。

图中：1、边缘计算模块；2、态势感知模块；3、互感检测单元；4、信号灯；5、信号调理电路；6、无线通信模块；7、云数据中心；8、GPS模块；9、稳压电源；5-1、整流桥；5-2、滤波模块；5-3、NPN型三极管；5-4、电阻；5-5、AD检测芯片；5-6、通信接口；5-5-1、信号输入端；5-5-2、输出端；5-5-3、编码接线端；5-7、芯片地址控制接口。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，目的仅在于更好地理解本实用新型内容.因此，本说明中的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，包括边缘计算模块1和若干态势感知模块2，态势感知模块2的数量与路口交通信号灯组（红黄绿为一组）数量一致。态势感知模块2用于对信号灯4的电路进行检测。各态势感知模块2的输出端均与边缘计算模块1的输入端相连，用于发送检测信息。

本实用新型适用就地使用、远程控制的信号灯工程，如交通信号灯的故障监测。本实用新型的边缘计算模块用于对接收到的检测信息进行汇总、运算、判断，然后通过连接在边缘计算模块1输出端的无线通信模块6将判断完成的信号灯工作状态信息实时发送至云数据中心7。云数据中心7可以为指挥中心的指挥平台。实际安装中，每个路口配一个边缘计算模块1，相比于现有技术，边缘计算模块1完成了原中心控制系统进行的部分运算，分担了中心控制系统的运算工作量，降低了集中的大量数据运算造成的高负荷，同时也提高了单点数据的处理速度。信号灯4工作状态统一上传至云数据中心7可以使管理人员实时掌握路口信号灯4的工作状态，并在信号灯4出现故障时及时分配人力维修，从而有助于提高信号灯4故障时的处理效率。

如图1所示，态势感知模块2由信号调理电路5和若干互感检测单元3组成。互感检测单元3用于对线路参数进行检测，信号调理电路5对接收到的信息进行检波处理。互感检测单元3的输出端均与信号调理电路5的输入端相连，从而向信号调理电路发送检测信息。信号调理电路5对接收到的信息进行检波处理。

具体地，互感检测单元3可以是电流感应器。各互感检测单元3分别安装于信号灯组总电路上和各信号灯4电路上。各互感检测单元3用于探测电流。

信号调理电路5包括AD检测芯片5-5、通信接口5-6和若干AD检测电路。如图2所示，所述信号调理电路5包括AD检测芯片5-5，AD检测芯片5-5上设有若干AD检测电路。本实施例中，针对一个交通信号灯组，信号调理电路5包含AD0、AD1、AD2和AD3四条检测电路。每一条AD检测电路都对应着一个互感检测单元3。各AD检测电路的原理相同。AD检测电路中接收端口J1的输入接线端与相应的互感检测单元3的输出端相连；接收端口J1的输出端口与整流桥5-1 （D1）的输入端连接，用于将互感检测单元3输出的交流电转换成直流电；整流桥5-1（ D1）的输出端与滤波模块5-2 （C1）的输入端连接，用于将整流桥5-1 (D1)输出的直流电进行滤波，使输出模型更加平稳；滤波模块5-2 (C1)的输出端与NPN型三极管5-3 (Q1)的基极相连，连接电路上设有电阻5-4 (R1)。NPN型三极管5-3的发射极接地。NPN型三极管5-3的集电极接与稳压电源9相连，连接电路上设有电阻5-4(R2)。所述稳压电源9电压为5V。

稳压电源输出电压为5V。互感检测单元3有电流输出，传输至整流桥D1转换后通过滤波模块C1输出平稳电流，使NPN型三极管Q1的发射级和集电极导通，使5v电压通过互感器导入GND，短路AD检测电路。当AD检测电路为断开状态时，说明当前信号灯为点亮状态，反之则为或熄灭状态。

如图3、图5所示，AD检测芯片5-5 (U1)设置有AIN0、AIN1、AIN2和AIN3四个信号输入端，四个信号输入端分别对应于上述四个AD检测电路（AD0检测、AD1检测、AD2检测、AD3检测），各AD检测电路上NPN型三极管5-3的集电极电路连接，且连接电路上设有电阻R3。

电阻R1、电阻R2、电阻R3，用于进行限流对电路进行保护。

AD检测芯片5-5输出端5-5-2与通信接口5-6相连，通信接口5-6与所述边缘计算模块1相连。

信号调理电路5的输出端均与边缘计算模块1的输入端相连，使得态势感知模块2可以实时对信号灯4的电路数据进行检测。态势感知模块2将数据初步处理，然后发送至边缘计算模块1，边缘计算模块1进行信号灯4的工作状态判断，确认信号灯4为故障再向云数据中心7上报信息。由于电路数据波动过大，有些信号不是电路故障造成，边缘计算模块1起到信号初判断及过滤作用，过滤掉信号不稳定而产生的故障信号，从而提高故障状态信号的准确率。

本实用新型提供的监测装置电路构架根据各路口信号等的设置情况而定。通常十字路口有四个信号灯组，每组包括三个信号灯4。每个信号灯4是有一定点亮周期的，本装置结合三个信号灯的电路状态以及总线电路的状态判断是否为故障情况。故障信号以每信号灯组为一个单位发出。为使态势感知模块2能稳定的输出信号，为使边缘计算模块分辨各信号灯组，信号调理电路人个AD检测电路共同接入一个AD检测芯片5-5。结合图3、图4和图5，本实用新型设置了芯片地址控制接口5-7，芯片地址控制接口5-7一共三组，分别编号为J6、J7、J8。AD检测芯片5-5（U1）设有三个编码接线端A0、A1、A2，A0、A1、A2分别与芯片地址控制接口J6、芯片地址控制接口J7、芯片地址控制接口J8的②号端口连接。三组芯片地址控制接口5-7允许同时接入8个AD检测芯片5-5。芯片地址控制接口1pin和2pin使用跳线帽进行连接（即

端与

端跳线连接）。三组芯片地址控制接口5-7可以变换8个设备地址，也就是说，可以同时接8个AD检测芯片，它用于给各AD检测芯片U1设置唯一的信号地址编码。AD检测芯片U1的SCL、SDA分别与通信接口J5的2、3号口连接，通信接口J5向边缘计算模块1输出的数据带有该AD检测芯片的唯一地址码，从而在边缘计算模块1和云数据中心7能够识别故障信号来自具体哪个芯片，也就确定是哪个信号灯故障。本实用新型采用的芯片地址控制接口，信号稳定，避免基准电压波动造成的检测信号不准确的情况。

如图1所示，还包括GPS模块8，GPS模块8的输出端与边缘计算模块1的输入端相连，用于检测信号灯4工作态势监测装置的实时位置，使得在边缘计算模1块向云数据中心7上传数据时可以连同位置信息一同进行上传，以便于云数据中心7的工作人员在交通信号灯工作状态异常时按照相应的位置信息及时准确的分配维修，提高了交通信号灯故障时的处理效率。

还包括稳压电源9，稳压电源9用于为边缘计算模块1、态势感知模块2、GPS模块8以及无线通信模块6提供电能，使得供电电压平稳，提升了设备工作的稳定性。稳压电源9还设有超级电容，在供电异常的情况下，超级电容还可进行一次交通信号灯工作状态及位置信息的上传，解决了由供电电路故障造成的无法信息上报的情况，提升了对极端情况的处理能力。

本申请实施例的实施原理为：态势感知模块2会实时对信号灯4线路电流进行检测并输出检波后的检测信息，路口处各个交通信号灯4的线路检测信息检波后会被统一发送至一个边缘计算模块1，同时GPS模块8也会将信号灯工作态势监测装置的实时位置信息发送至此边缘计算模块1，边缘计算模块1会对接收到的检测信息进行汇总、运算、判断，继而通过无线通信模块6将交通信号灯工作状态信息和位置信息回传至云数据中心7，以便于云数据中心7的工作人员在交通信号灯工作状态异常时按照相应的位置信息及时准确的分配维修，有助于提高交通信号灯故障时的处理效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种信号灯工作态势监测装置，包括态势感知模块（2），态势感知模块（2）输出端与边缘计算模块（1）相连，边缘计算模块（1）与无线通信模块（6）相连，无线通信模块（6）通过无线网络与云数据中心（7）联接，其特征在于：所述态势感知模块（2）由信号调理电路（5）和若干互感检测单元（3）组成；各互感检测单元（3）分别安装于信号灯组总电路上和各信号灯（4）电路上，用于探测电流；

信号调理电路（5）包括AD检测芯片（5-5）、通信接口（5-6）和若干AD检测电路；其中AD检测电路与互感检测单元（3）一一对应，互感检测单元（3）的输出端与AD检测电路输入接线端相连，输入接线端之后依次连接整流桥（5-1）、滤波模块（5-2）和NPN型三极管（5-3）； NPN型三极管（5-3）的基极与滤波模块（5-2）相连，连接电路上设有电阻；NPN型三极管（5-3）的发射极接地；NPN型三极管（5-3）的集电极连接稳压电源（9），连接电路上设有电阻；

AD检测芯片（5-5）上设有与AD检测电路一一对应的信号输入端（5-5-1），各信号输入端与各AD检测电路上NPN型三极管（5-3）的集电极电路连接，且连接电路上设有电阻；AD检测芯片（5-5）输出端（5-5-2）与通信接口（5-6）相连，通信接口（5-6）与所述边缘计算模块（1）相连。

2.根据权利要求1所述信号灯工作态势监测装置，其特征在于：还设有若干芯片地址控制接口（5-7），芯片地址控制接口（5-7）的①端接稳压电源（9）、②端接AD检测芯片（5-5）、③端接地。

3.根据权利要求2所述信号灯工作态势监测装置，其特征在于：芯片地址控制接口（5-7）设有三个，AD检测芯片（5-5）上还设有三个编码接线端（5-5-3）；各AD检测芯片（5-5）的三个编码接线端（5-5-3）分别与三个芯片地址控制接口（5-7）的②端相接；芯片地址控制接口（5-7）的①端、②端用跳线帽连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述信号灯工作态势监测装置，其特征在于：还包括GPS模块（8），GPS模块（8）的输出端与边缘计算模块（1）的输入端相连，GPS模块（8）向边缘计算模块（1）中发送本装置的实时位置，边缘计算模块（1）上报至云数据中心的信息包含该装置实时位置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述信号灯工作态势监测装置，其特征在于：稳压电源（9）内还设有超级电容，超级电容在电源异常供电时为本监测装置提供短暂电源。

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