交通信号灯故障检测系统的制作方法

本发明属于城市交通管理系统技术领域，具体地涉及交通信号灯故障检测系统。

背景技术：

交通信号灯作为城市交通管理系统的末端，对城市交通起着直接调节的作用。信号灯大多安装于路口的灯杆上，不像其他电气设备位于室内，在雷雨、炎热、酷寒天气容易受到破坏。信号灯故障时容易引起交通堵塞，甚至造成交通事故，有必要对其进行快速维护。通过感光元件检测信号灯发出的光信号是故障检测最直接的方法，但成本较高。

目前常见的检测方法是通过信号灯两端的电压电流信息分析信号灯的故障。一种检测方法是：将信号灯两端220V交流电转化为TTL电平信号，并传输到监控室由人来判断其故障状态，该技术的缺陷在于只能检测出部分故障，而实际中经常出现电压正常但信号灯故障的情况。另一种检测方法是：用A／D采集交通灯的电流信息并送到ARM处理器，采用自学习算法来判断灯的故障信息，该技术用到了A/D变换电路、滤波电路，电路复杂且自学习算法计算量大、检测周期较长。

技术实现要素：

本发明就是针对上述现有信号灯故障检测装置功能不足且结构复杂的问题，提供一种交通信号灯故障检测系统；本发明能有效检测信号机和信号灯的常见故障,简化了电路结构。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明交通信号灯故障检测系统，包括电流检测电路、电压检测电路、主控电路、通信电路、监控终端、GPRS通信模块；其结构要点是：所述电流检测电路、电压检测电路的信号输出端连接主控电路，所述主控电路与通信电路相互连接，通信电路通过GPRS通信模块与监控终端相连；所述主控电路内部包括电压信息采集单元、数据处理单元、电流信息采集单元、故障分析单元，所述电压信息采集单元和电流信息采集单元的信号输出传送给数据处理单元，数据处理单元的信号输出传送给故障分析单元，故障分析单元与通信电路相互连接。

作为本发明的一种优选方案，所述GPRS通信模块与监控终端通过GSM网络相互通信。

作为本发明的另一种优选方案，所述数据处理单元采用STCl2C5A60S2单片机；所述STCl2C5A60S2单片机外部连接有看门狗电路、同相驱动器、光耦电路、电流巡回检测电路、电压巡回检测电路；所述STCl2C5A60S2单片机的信号输出端连接同相驱动器，同相驱动器的信号输出端连接光耦电路，光耦电路的信号输出端连接电压巡回检测电路，电压巡回检测电路再通过连接光耦电路连接到STCl2C5A60S2单片机的信号输入端。

本发明的有益效果是。

1、本发明交通信号灯故障检测系统，采用电流巡回检测电路、电压巡回检测电路的方法采集信号机输出端的电压和电流信息，对信息进行逻辑运算以分析信号灯和信号机的故障，分析充电时间与信号机输出端负载功率的关系，避免使用A／D功率采集电路，简化了电路结构。本发明已作为样机应用于市面，本发明系统能有效检测信号机和信号灯的常见故障。

2、本发明简化了电路结构，提高了系统稳定性；通过信号灯多个周期内的电压、电流信息变化来分析信号灯故障，既能避免电压信息与电流信息直接对比，又能在更长的时间段内分析信号灯的故障，降低误报的概率。

附图说明

图1 是本发明交通信号灯故障检测系统的结构框图。

图2是本发明交通信号灯故障检测系统的主控电路的数据处理单元连接框图。

图3 是本发明交通信号灯故障检测系统的故障检测流程图。

具体实施方式

参见图 1 所示，为本发明交通信号灯故障检测系统的结构框图。图中，包括电流检测电路、电压检测电路、主控电路、通信电路、监控终端、GPRS通信模块；其结构要点是：所述电流检测电路、电压检测电路的信号输出端连接主控电路，所述主控电路与通信电路相互连接，通信电路通过GPRS通信模块与监控终端相连；所述主控电路内部包括电压信息采集单元、数据处理单元、电流信息采集单元、故障分析单元，所述电压信息采集单元和电流信息采集单元的信号输出传送给数据处理单元，数据处理单元的信号输出传送给故障分析单元，故障分析单元与通信电路相互连接。

所述GPRS通信模块与监控终端通过GSM网络相互通信。

参见图2所示，为本发明交通信号灯故障检测系统的主控电路的数据处理单元连接框图。所述数据处理单元采用STCl2C5A60S2单片机；所述STCl2C5A60S2单片机外部连接有看门狗电路、同相驱动器、光耦电路、电流巡回检测电路、电压巡回检测电路；所述STCl2C5A60S2单片机的信号输出端连接同相驱动器，同相驱动器的信号输出端连接光耦电路，光耦电路的信号输出端连接电压巡回检测电路，电压巡回检测电路再通过连接光耦电路连接到STCl2C5A60S2单片机的信号输入端。所述STCl2C5A60S2单片机内嵌60KB Flash存储器和1280B的RAMHl，60KB的Flash用于存放源程序以及与上位机通信的ASCII码，1280B的RAM用于状态存储。

绿冲突、信号机死机、信号灯故障、同一相位红绿灯一起亮是路口常出现的故障。绿冲突时极易导致路口出现交通事故；信号机死机时路口不再红绿切换，司机将不再遵循交通灯的指示，此时很容易造成交通拥堵；信号灯故障和同一相位红绿灯一起亮故障会对某一相位的交通流产生延时，造成交通资源的浪费。因此设定故障检测的优先级由高到低依次为绿冲突、信号机死机、同一相位红绿灯一起亮、信号灯故障。

本发明交通信号灯故障检测系统的故障检测流程图，如图2所示，包括处理器初始化，信号灯数量、位置、充放电识别模块，绿冲突故障检测模块，信号机死机故障检测模块，同一相位红灯绿灯一起亮故障检测模块，信号灯故障检测模块；(1) 绿冲突故障检测模块。根据机动车辆信号转换顺序：红一绿一黄一红，系统以黄灯为识别信号周期的标志位，采集4个方向直行、左转相位绿灯的电压信息；南北方向的直行、左转绿灯信息相或，东西方向的直行、左转绿灯信息相或，两次或的结果相与；结果为假，路口未出现绿冲突，结果为真，等待1s再次读取4个方向的电压数据，再次判断路口是否出现绿冲突。若两次都得出绿冲突，则认为路口出现绿冲突。(2) 信号机死机故障检测模块。通过两种方法检测信号机死机：①在绿冲突和同一相位红绿灯一起亮检测环节有等待黄灯的过程，若超过上一个信号周期3倍的时间没有等到黄灯，则认为信号机死机；②在信号灯故障检测环节中，同时检测到多个信号灯的状态3个周期保持不变，则认为信号机死机。(3)同一相位红绿灯一起亮检测。其检测流程与绿冲突检测相似，主要是将同一相位的红绿灯电流信息进行两次对比，若两次都得出红绿灯一起亮，则认为出现一起亮故障。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。