专利名称：基于电力线载波的led交通信号灯自动检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低压电力线载波和自动控制技术在ITS (智能交通系统)中的应用, 具体涉及LED交通信号灯实时工作状况的在线自动检测装置。
背景技术：
随着我国经济的迅速发展，加快了城市化、汽车化的进程，ITS在城市的交通管理 中发挥着越来越重要的作用。LED交通信号灯作为ITS中重要的道路通行指示工具，它 的好坏直接影响了道路交通的通行质量。如何对它进行及时、准确地检测是一个急待解 决的关键问题。目前，LED交通信号灯的故障检测， 一般都采用人工判别(如肉眼识别、 交通障碍申告等)LED损坏的多少，是否能显示一个完整的道路交通示意图形？是否影 响正常使用来进行维护？这种依靠人工判别的方法不仅准确性差，而且实时性达不到要 求，使得道路的通行质量受到了极大的影响。常规的交通示意图形是由每组多只(3 5只)LED串联，再由多组并联来组成一个完 整的道路交通示意图形，图形主要有以下几种圆盘、箭头、人形、叉、掉头等形状的 道路交通标识符。 .LED交通信号灯分红、黄、绿三种颜色，在12V工作电压下，限流电阻上的电压分 别为1.6V、 1.7V、 l.OV。如何对检测信号实时、准确地传输是一个关键问题，通常有以下几种方案1. 基于GPRS/CDMA无线传输技术实现数据发送，其不足之处是成本较高；2. 通过电话线进行传输，其缺点是传输速度慢、维护困难；3. 通过专用数据线传输，但需要重新布线，费时、费力，且维修不便。 电力线载波技术出现于上世纪二十年代的初期，应用电力线传输信号的实例最早是电力线电话。载波通信技术在10KV以上的高压电力线上的技术已经比较成熟，但在低压 电力线上的信息传输技术尚在研究发展中。低压电力线载波通信是指利用已有的低压电 力线作为传输媒介实现数据传递和信息交换。低压电力线是为传输50Hz的工频电能而铺设的。由于不是为通信铺设的，故其特性 往往难以满足载波通信的要求。这直接体现在两方面第一、电力网络的阻抗特性及其衰减，制约了信号的传输距离；第二、低压电力线上的噪音干扰，制约了信号的传输质 量。由于在低压电力线上存在诸多使载波信号的信噪比急剧下降的因素，使得载波信号 难以在一个供电区域内有效地传输，这就必须选取合适的低压电力线M0DEM。本实用新 型专利基于电力线载波技术的LED交通信号灯自动检测装置，选用了BW10电力载波MODEM 与MCU组成了 LED交通信号灯自动检测装置。发明内容本实用新型的目的在于设计一种基于低压电力线载波传输数据的LED交通信号灯实 时工作状况的在线自动检测装置，并能将所检测的信号通过受控的脉冲载波到220V的低 压电力线上，实现LED交通信号灯与交通信号控制机进行数据传输的在线自动检测系统。本实用新型的技术方案如下本实用新型提出的基于电力线传输的LED交通信号灯自动检测装置由信号采集部 分、控制与处理部分和数据传输部分组成。所述信号采集部分包括LED交通信号灯和模拟开关，LED交通信号灯是由多只LED 与一个限流电阻串联形成一组，再由多组并联而成，限流电阻上的电压通过模拟开关接 入微控制单元即MCU;所述控制与处理部分采用一个微控制单元即MCU ，写入有控制与处理软件，由MCU 控制模拟开关循环、定时地采集限流电阻上的电压信号，完成信号地获取；检测信号经 微控制单元即MCU处理后，再通过接口连接数据传输部分，控制数据传输部分向交通信 号控制机发送检测结果；所述数据传输部分采用BW10电力线载波模块搭载在低压电力线上，实现LED交通 信号灯与交通信号控制机的数据传输。本装置采用了低压电力线载波和自动控制相接合的应用技术，利用LED交通信号灯 上现有的220V低压供电线，对LED交通信号灯实施在线自动检测，无需重新布线，而 且检测精度高，满足了实时自动报警和及时维修的需求，使交通信号灯有效、正常运行， 发挥它应有的功能。本装置传输信号传输距离远，通信速度快，检测准确，传输可靠， 抗干扰能力强，稳定性好，实时性及兼容性强。经实际应用，表明了该系统在数据采集、 处理及数据通信工作稳定、可靠。基于BWIO的电力线MODEM电路简单、性能可靠，完 全能达到对LED交通信号灯的在线实时检测、自动报警的功能。同时，对一些数据传输 量较小、速率要求不高的场合，也具有很好的应用前景。
图1为LED交通信号灯原理图图2为本实用新型的LED交通信号灯自动检测装置硬件框图图3为本实用新型的信号检测原理图图4为本实用新型的数据传输原理图图5为本实用新型的控制与处理软件流程图具体实施方式本装置由硬件和软件两部分组成。1、硬件部分本装置由信号采集部分、控制与处理部分和数据传输部分组成。参见图2、图3和 图4，信号采集部分包括LED交通信号灯和模拟开关。结合图1可见LED交通信号灯是 由4只LED与一个限流电阻串联形成一组，再由多组并联而成，限流电阻上的电压通过 模拟开关4051接入控制与处理部分的微控制单元即MCU。MCU采用ATMEL公司的MEGA8 , 由MCU控制模拟开关4051循环、定时地采集限流电阻上的电压信号，完成信号地获取。 MCU内A/D转换器带有一个8路模拟开关，信号采集部分的多片模拟开关4051的输出接 入8路模拟开关中，完成信号地获取；经过内部地址译码后，选中多片模拟开关4051中 的1片，再经过外部地址译码，选中此片.4051的一个通道，然后对此通道检测的电压信 号进行A/D转换;将采集到的信号经MCU处理后，控制数据传输部分通过低压电力线MODEM 向交通信号控制机发送检测数据。数据传输部分采用两个BWP10嵌入式低压电力线载波 调制解调器即MODEM,搭载在低压电力线上，发送端一个直接与MCU的RXD、 TXD连接， 接收端另一个通过RS232串口与交通信号控制机连接，实现LED交通信号灯与交通信号 控制机的数据传输。BWP10嵌入式低压电力线MODEM模块采用+12V供电，波特率300bps，具有标准RS232 接口及TTL电平接口，可以直接与计算机串口 (C0M1，C0M2)连接，并收/发数据；也可 以直接与MCU的RXD、 TXD连接，它提供半双工通信功能，可以在220/110V， 50/60Hz电 力线上实现局域通信；实现LED交通信号灯与交通信号控制机的数据传输。它为数据传 输提供透明的传输通道，数据传输与用户协议无关，由用户数据传输协议验证数据传输 的正可靠性；在同一台变压器下，多个BWP10模块可以连接在同一条低压电力线上；在主从通信模式下，模块分别单独工作，不会相互影响。 2.软件部分参见图5，检测信号的数据传输发送端首先发送通知信号，以通知接收端有数据要 传输；然后再发送同步码，接着发送数据。当接收端接收到通知信号后就转入同步码检 测，在检测到三个同步码后，开始接收数据。考虑到载波稳定时间，发送程序开始时需 延时5ms。接收端对接收到的数据进行检测，如有故障则向道路交通监控中心报警，并发 送此组LED序号，便于及时的维修。本装置的工作过程如下参见图2， LED交通信号灯中的每组LED限流电阻上的电压信号通过MCU控制的模拟开 关实现检测信号的采集；由MCU的A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，并与预先设置 好的阈值比较，检测每组LED的工作状况；经MCU处理后，控制BW10电力线载波模块完成 滤波(其滤波中心频率为115KHZ)、调制后加载到电力线上进行传输；接收端的BW10电力 线载波模块将接收到的检测信号进行滤波、解调，送入交通信号控制机。由交通信号控 制机向道路交通监控中心报警，并传输损坏LED组的序号，实现对LED交通信号灯的在线 实时检测、自动报警。
权利要求1、基于电力线传输的LED交通信号灯自动检测装置，其特征在于装置由信号采集部分、控制与处理部分和数据传输部分组成所述信号采集部分包括LED交通信号灯和模拟开关，LED交通信号灯是由多只LED与一个限流电阻串联形成一组，再由多组并联而成，限流电阻上的电压通过模拟开关接入微控制单元即MCU；所述控制与处理部分采用一个微控制单元即MCU，写入有控制与处理软件，由MCU控制模拟开关循环、定时地采集限流电阻上的电压信号，完成信号的获取；检测信号经微控制单元即MCU处理后，通过接口与数据传输部分连接，控制数据传输部分向交通信号控制机发送检测结果；所述数据传输部分采用BW10电力线载波模块，搭载在低压电力线上，实现LED交通信号灯与交通信号控制机的数据传输。
2、 如权利要求1所述的基于电力线传输的LED交通信号灯自动检测装置，其特征在 于，所述信号采集部分的LED交通信号灯是由3-5个LED与一个限流电阻串联成一组， 然后多组并联而组成一个道路交通示意图形。
3、 如权利要求1或2所述的基于电力线传输的LED交通信号灯自动检测装置，其特 征在于，所述控制与处理部分的MCU内A/D转换器带有一个多路模拟开关，信号采集部 分的多片模拟开关的输出接入多路模拟开关中，完成信号的获取；经过内部地址译码后， 选中多片模拟开关中的1片，fl经过外部地址译码，选中此片模拟开关的一个通道，然 后对此通道检测的电压信号进行A/D转换；将采集到的信号经处理后，控制数据传输部 分通过低压电力线MODEM向交通信号控制机发送检测数据。
4、 如权利要求3所述的基于电力线传输的LED交通信号灯自动检测装置，其特征在 于所述数据传输部分的BW10电力线载波模块采用两个BWP10嵌入式低压电力线载波调制 解调器即MODEM, —个直接与MCU的RXD、 TXD连接，另一个通过RS232串口与交通信号 控制机连接，BWPIO嵌入式低压电力线MODEM模块采用+12V供电，波特率300bps,具有 标准RS232接口及TTL电平接口 。
专利摘要本实用新型专利涉及一种基于电力线传输的LED交通信号灯自动检测装置，由信号采集部分、控制与处理部分和数据传输部分组成。信号采集部分包括LED交通信号灯和模拟开关，LED交通信号灯通过限流电阻上的电压通过模拟开关接入控制与处理部分的MCU，由MCU控制模拟开关循环、定时地采集限流电阻上的电压信号，完成信号地获取，检测信号经微控制单元即MCU处理后，再控制数据传输部分向交通信号控制机发送检测结果；数据传输部分采用BW10电力线载波模块搭载在低压电力线上，实现LED交通信号灯与交通信号控制机的数据传输。本装置传输信号传输距离远，通信速度快，可靠、稳定，实时性及兼容性强。
文档编号F21W111/02GK201119081SQ200720187928
公开日2008年9月17日 申请日期2007年10月10日 优先权日2007年10月10日
发明者永 尤, 熹 左, 然 汪, 平 薛 申请人:重庆市易博数字技术有限公司