专利名称：基于无线传输的交通信号灯状态采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到交通信号控制领域。电子警察抓拍系统及交通领域内和信号 状态相关的产品。涉及到模拟电子技术，无线通信技术。
背景技术：
随着城市的交通情况的发展，城市的交通自动化管理系统也曾出不穷，包 括智能交通信号控制、各种违章车辆的抓拍系统等等。其中信号灯控制机用于 安装在各种交通路口控制交通信号灯的状态切换，实现交通路口的无人值守。 违章车辆抓拍系统，用于按照在能够发生车辆违章的各种路段， 一般安装在路 口的违章车辆抓拍系统用于抓拍闯红灯、压线违章车辆的信息，这种违章车辆 抓拍系统需要监控将通信号灯的状态，尤其是红灯的状态。由于各种交通路口 的情况不一样，进行抓拍的角度、位置也都不相同，因此，违章车辆抓拍系统 在安装时需要根据具体路口的情况寻找合适的位置进行安装，其安装的位置往 往和信号灯、信号灯控制机的位置不相同、甚至相差比较远，但所述车辆违章 抓拍系统还需要采集路口所有信号灯的状态，尤其是红灯的状态，即需要从所 有交通信号灯或者交通信号控制机处采集红灯信号状态，才能够准确地实现抓 拍。现有车辆违章抓拍系统采集信号灯状态的方法一般是采用信号线与信号灯 控制机或者所有信号灯连接，所有信号线采用地下布线的方式，这种方法经常 需要破坏现有路面，并需要铺设很长的通信电缆，这样不但增加了现场施工的 工作量，还由于路面情况的复杂情况，使得通信电缆的铺设也比较复杂并且距 离比较长，既增加了成本又影响了通信质量。
发明内容
为了解决现有车辆违章抓拍系统采用信号线采集信号灯状态存在的现场 施工不方便、布线复杂以及通信质量不好的问题，本发明提出了一种基于无线 传输的交通信号灯状态采集装置。
基于无线传输的交通信号灯状态采集装置，它包括信号釆集发射模块和信
号接收模块；其中信号采集发射模块包括信号采集电路、发送微处理器和短距 离无线发送电路，信号采集电路用于采集信号灯两端的供电电源的电压信号， 当所述电压信号在220±20%VAC之间时输出高电平信号，所述信号采集电路
4的信号输出端连接发送微处理器的信号灯状态输入端，所述发送微处理器的信 号灯状态输出端连接短距离无线发送电路的信号输入端，所述信号接收模块包 括接收微处理器和短距离无线接收电路，所述短距离无线接收电路的信号输出 端连接接收微处理器的信号输入端。
本发明的基于无线传输的交通信号灯状态采集装置中的信号采集发送模 块可以安装在信号灯支架上，或者安装在信号灯控制机上，而信号接收模块可 以直接安装在违章抓拍系统上，避免了采用信号线传送信号带来的问题，减少 了现场施工量，还提高了通讯质量。
本发明采用短距离无线通信(ZigBee)的方法消除了通信设备之间的信号 线，更适合交通控制领域中的各种设备之间的通讯连接。
图1是具体实施方式
一所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集装置 的电路结构示意图；图2是具体实施方式
二所述的基于无线传输的交通信号灯 状态采集装置的电路结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集 装置，它包括信号采集发射模块和信号接收模块；其中信号采集发射模块包括 信号采集电路U1、发送微处理器U2和短距离无线发送电路U3，信号采集电 路Ul用于采集信号灯两端的供电电源的电压信号，当所述电压信号在220± 20n/。VAC之间时输出高电平信号，所述信号采集电路U1的信号输出端连接发 送微处理器U2的信号灯状态输入端，所述发送微处理器U2的信号灯状态输 出端连接短距离无线发送电路U3的信号输入端，所述信号接收模块包括接收 微处理器U4和短距离无线接收电路U5，所述短距离无线接收电路U5的信号 输出端连接接收微处理器U4的信号输入端。
目前，城市交通中使用的交通信号控制灯多为AC200V供电，判断交通 信号灯是否被点亮，只需要检测该信号灯负载的端电压是否处在正常的市电供 电范围内即可。按照交通信号控制机的相关标准规定，信号灯正常工作的范围 应该是AC220士20。/。，低于该范围下限时，认为信号灯为非正常点亮(非信号 机控制点亮的情况)，此时的信号灯的状态为非点亮状态不能作为执法依据， 当红色信号灯为非点亮状态时，不能对车辆的违章行为进行抓拍、检路U1由整流桥D1、限流电阻R2、光藕Ull 和电阻R1组成，整流桥D1的两个交流信号输入端连接信号灯的两个供电电 源端，所述整流桥D1的正极信号输出端连接限流电阻R2的一端，所述限流 电阻R2的另一端连接光藕U11的正信号输入端，所述光藕Ull的负信号输入 端连接整流桥D1的负极信号输出端，光藕Ull的正信号输出端连接直流电源 的正极V+，所述光藕Ull的负信号输出端是信号采集电路U1的信号输出端， 所述光藕Ull的负信号输出端连接电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端连 接直流电源的负极。
当信号采集电路U1的输入信号满足要求的时候，光藕Ull输入端的二极 管导通，进而触发输出端的光敏三极管导通输出高电平信号给发送微处理器 U2;当信号采集电路Ul的输入信号不满足要求的时候，光藕U11输入端的 二极管不导通，所述光藕Ull输出端的光敏三极管处于截止状态，输出低电 平信号给发送微处理器U2。
所述光藕Ull输出端的三极管的状态，由输入端的二极管的导通电流决 定，当所述输入端的二级管的导通电流达到一定数值的时候，输出端的三极管 处于导通状态，因此，通过调整限流电阻R2的阻值，就可以达到调整信号采 集发射模块输出信号与输入信号之间的对应关系的目的。
本实施方式中的发送微处理器U2和接收微处理器U4均采用飞思卡尔的 HCS08集成电路。
本实施方式中的短距离无线发送电路U3和短距离无线接收电路U5均采 用MC13213集成电路。
本实施方式中的光藕Ull采用4N35集成电路。
本实施方式所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集装置在应用的时 候，将信号釆集发射模块安装在信号灯附近，对信号灯的状态进行采集，将信 号接收模块安装在对信号灯状态进行处理的装置上，例如违章抓拍系统上， 这样，使信号灯状态的采集与信号处理部分之间没有电缆连接，不用布设通信 电缆，减少了现场的施工量，还避免了由于电缆的施工质量影响通信效果的问 题。
具体实施方式
二本实施方式所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集 装置，它包括信号采集发射模块和信号接收模块；其中信号采集发射模块包括多个信号采集电路U1、信号采集控制电路U6、发射端串行通讯电路U7、发 送微处理器U2和短距离无线发送电路U3，多个信号采集电路U1用于分别采 集多个信号灯两端的供电电源的电压信号，当所述电压信号在220±20%VAC 之间时输出高电平信号，多个信号采集电路U1的信号输出端分别连接信号采 集控制电路U6的多个信号灯状态输入端，所述信号采集控制电路U6的串行 信号输出端连接发射端串行通讯电路U7的信号输入端，所述发射端串行通讯 电路U7的串行信号输出端连接发送微处理器U2的串行信号输入端，所述发 送微处理器U2的信号灯状态输出端连接短距离无线发送电路U3的信号输入 端，所述信号接收模块包括接收微处理器U4和短距离无线接收电路U5，所 述短距离无线接收电路U5的信号输出端连接接收微处理器U4的信号输入端。 本实施方式中的信号采集电路U1与具体实施方式
一中所述的相同。 本实施方式中的发送微处理器U2和接收微处理器U4均采用飞思卡尔的 HCS08集成电路。
本实施方式中的短距离无线发送电路U3和短距离无线接收电路U5均采 用MC13213集成电路。
本实施方式中的光藕Ull采用4N35集成电路。
本实施方式中的发射端串行通讯电路U7采用现有的RS-232或者RS-485
串行通信电路。
本实施方式中的信号采集控制电路U6采用单片机控制的多路开关，实现 对多个信号灯状态的循环检测，并将采集到的信号灯的状态通过发射端串行通 讯电路U7发送给发送微处理器U2。
本实施方式中的信号采集发射模块中包括有多个信号采集电路Ul，能够 实现对多个信号灯状态的采集，更适用于安装在现有的信号灯控制装置上，便 于对同一个信号灯控制装置中所有信号灯状态的采集。
具体实施方式
三本实施方式是在具体实施方一或二所述的基于无线传输 的交通信号灯状态采集装置的基础之上，在信号接收模块中增加接收端串行通 讯模块U8，所述接收端串行通讯模块U8的信号输入端连接接收微处理器U4
的串行信号输出端。
本实施方式中增加的接收端串行通讯模块U8可以采用现有的RS-232或 者RS-485通信模块。它提供了通用数据接口，可以方便数据的传输，在实际应用时，可以采用串行通信方式与抓拍系统信号数据通讯，方便使用。
具体实施方式
四本实施方式是在具体实施方一、二或三所述的基于无线 传输的交通信号灯状态采集装置的基础之上，增加了多个信号接收模块，信号 采集发送模块中的短距离无线发送电路U3和多个信号接收模块中的多个短距
离无线接收电路U5形成ZigBee无线通讯网络。
本实施方式中，增加了信号接收模块，形成了 ZigBee无线通讯网络，使 信号采集发射模块采集到的信号灯状态信号能够被多个接收模块所接收、使用。
具体实施方式
五本实施方式是具体实施方式
四的一个实施例。信号采集
发射模块安装在16路信号灯控制机上用于检测16路红色信号灯的状态，并将
采集到的状态不停的轮流广播发送出去，多个信号接收模块分别安装在多个抓
拍系统中，用于接收信号采集发射模块发送的16路红色信号灯的状态，所述 抓拍系统可以根据接收模块接收到的红色信号灯的状态控制抓拍系统的工作， 及时对违章的车辆进行抓拍。
权利要求
1、基于无线传输的交通信号灯状态采集装置，其特征在于它包括信号采集发射模块和信号接收模块；其中信号采集发射模块包括信号采集电路(U1)、发送微处理器(U2)和短距离无线发送电路(U3)，信号采集电路(U1)用于采集信号灯两端的供电电源的电压信号，当所述电压信号在220±20％VAC之间时输出高电平信号，所述信号采集电路(U1)的信号输出端连接发送微处理器(U2)的信号灯状态输入端，所述发送微处理器(U2)的信号灯状态输出端连接短距离无线发送电路(U3)的信号输入端，所述信号接收模块包括接收微处理器(U4)和短距离无线接收电路(U5)，所述短距离无线接收电路(U5)的信号输出端连接接收微处理器(U4)的信号输入端。
2、 根据权利要求1所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集装置，其 特征在于，所述信号采集电路(Ul)由整流桥(Dl)、限流电阻(R2)、光藕(U11)和电阻(Rl)组成，整流桥(Dl)的两个交流信号输入端连接信号灯 的两个供电电源端，所述整流桥(Dl)的正极信号输出端连接限流电阻(R2) 的一端，所述限流电阻(R2)的另一端连接光藕(U11)的正信号输入端，所 述光藕(Ull)的负信号输入端连接整流桥(Dl)的负极信号输出端，光藕(U11) 的正信号输出端连接直流电源的正极V+，所述光藕(U11)的负信号输出端 是信号采集电路(Ul)的信号输出端，所述光藕(U11)的负信号输出端连接 电阻(Rl)的一端，所述电阻(Rl)的另一端连接直流电源的负极。
3、 根据权利要求1或2所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集装 置，其特征在于，所述信号接收模块还包括接收端串行通讯模块(U8)，所述 接收端串行通讯模块(U8)的信号输入端连接接收微处理器(U4)的串行信 号输出端。
4、 基于无线传输的交通信号灯状态采集装置，其特征在于它包括信号采 集发射模块和信号接收模块；其中信号采集发射模块包括多个信号采集电路(Ul)、信号采集控制电路(U6)、发射端串行通讯电路(U7)、发送微处理 器(U2)和短距离无线发送电路(U3),多个信号采集电路(Ul)用于分别 采集多个信号灯两端的供电电源的电压信号，当所述电压信号在220± 20%VAC之间时输出高电平信号，多个信号采集电路(Ul)的信号输出端分 别连接信号采集控制电路(U6)的多个信号灯状态输入端，所述信号采集控 制电路(U6)的串行信号输出端连接发射端串行通讯电路(U7)的信号输入端，所述发射端串行通讯电路(U7)的串行信号输出端连接发送微处理器(U2)的串行信号输入端，所述发送微处理器(U2)的信号灯状态输出端连接短距离无线发送电路(U3)的信号输入端，所述信号接收模块包括接收微处理器(U4)和短距离无线接收电路(U5)，所述短距离无线接收电路(U5)的信号输出端连接接收微处理器(U4)的信号输入端。
5、 根据权利要求4所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集装置，其特征在于，所述信号采集电路(Ul)由整流桥(Dl)、限流电阻(R2)、光藕(U11)和电阻(Rl)组成，整流桥(Dl)的两个交流信号输入端连接信号灯的两个供电电源端，所述整流桥(Dl)的正极信号输出端连接限流电阻(R2)的一端，所述限流电阻(R2)的另一端连接光藕(U11)的正信号输入端，所述光藕(Ull)的负信号输入端连接整流桥(Dl)的负极信号输出端，光藕(Ull)的正信号输出端连接直流电源的正极V+，所述光藕(U11)的负信号输出端是信号采集电路(Ul)的信号输出端，所述光藕(U11)的负信号输出端连接电阻(Rl)的一端，所述电阻(Rl)的另一端连接直流电源的负极。
6、 根据权利要求4或5所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集装置，其特征在于所述发射端串行通讯电路(U7)采用现有的RS-232串行通信电路或者RS-485串行通信电路。
7、 根据权利要求4或5所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集装置，其特征在于所述信号采集控制电路(U6)采用单片机控制的多路开关，实现对多个信号灯状态的循环检测，并将采集到的信号灯的状态通过发射端串行通讯电路(U7)发送给发送微处理器(U2)。
8、 根据权利要求4或5所述的基于无线传输的交通信号灯状态釆集装置，其特征在于，所述信号接收模块还包括接收端串行通讯模块(U8)，所述接收端串行通讯模块(U8)的信号输入端连接接收微处理器(U4)的串行信号输出端。
全文摘要
基于无线传输的交通信号灯状态采集装置，涉及到交通信号控制领域，它解决了现有车辆违章抓拍系统采用信号线采集信号灯状态存在的现场施工不方便、布线复杂以及通信质量不好的问题。本发明的信号采集电路用于采集信号灯两端的供电电源的电压信号，当所述电压信号在220±20％VAC之间时输出高电平信号，信号采集电路的信号输出端连接发送微处理器的信号灯状态输入端，发送微处理器的信号灯状态输出端连接短距离无线发送电路的信号输入端，信号接收模块包括接收微处理器和短距离无线接收电路，短距离无线接收电路的信号输出端连接接收微处理器的信号输入端。本发明的采集装置能够与现有的信号控制机以及违章抓拍、监控系统配套使用。
文档编号G08G1/01GK101488285SQ20091007149
公开日2009年7月22日 申请日期2009年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者付存伟, 姜永强, 姜永林, 孙国栋, 赖春林 申请人:上海新中新猎豹交通科技股份有限公司