一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统的制作方法

本发明涉及交通信号控制的，特别是涉及一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统。

背景技术：

1、交通信号灯是城市交通组织与管理系统中，控制和调节路网中各关键节点的核心设备，是整个路网平稳运行的关键。随着信控路口数量增加，由于交通信号灯故障导致的交通异常拥堵也在逐步增加，并随之带来了一定的安全隐患。

2、交通信号灯的正常运行是路网交通正常运行的前提条件，及时发现并有效的修复故障的交通信号灯，是保证路网的正常运行的必要条件。城市交通信号灯的是否能正常稳定的运行直接关系到城市交通的安全。

3、目前信号灯运维主要有几种方法：

4、(1)人工巡检/市民上报；

5、(2)信号机板卡自带的故障检测功能；

6、(3)复用已有的电警监控进行视频识别；

7、(4)独立安装于信号灯外部的故障检测器。

8、人工巡检/市民上报的方式往往存在排查率低、成本高昂，而且效率低下的问题。信号机板卡自带的故障检测功能一般都基于专网，不便于快速将故障信息反馈至交警和抢修单位。复用电警进行视觉识别巡检的方案准确率难以保证，受电警角度、信号机受控等因素影响，很容易出现误报。安装独立于已有产品的信号灯故障检测器有两种方案，一种是单元级信号故障检测器，该设备通过将故障检测设备接入每一个信号灯，从而实现所有故障全覆盖。另一种是信号机级信号灯故障检测设备，该设备安装在信号机和信号灯之间，通过检测每个信号灯的电流、电压来判断信号灯有无故障。这种设备目前仅仅通过简单的阈值设定的方式来进行判断，在外场常因配时方案变动等原因出现误报，检测的准确度不高，需要进一步提升。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种旨在提高信号灯故障检测的准确率，丰富信号灯故障检测的范围，确保信号灯的高可用性的基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统。

2、本发明的一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统，包括：

3、(1)、算力机，用于接收来自计量机的数据，并通过无线通信与中心平台交互，报告故障信息；

4、(2)、计量机，安装在各信号灯灯具上，用于采集信号灯的电压参数、电流参数及姿态角参数，并通过无线方式发送给算力机；

5、(3)、中心平台，用于接收算力机传来的故障信息，并通过网络向运维人员pda发送维修指令，pda指个人数字助理，是一种电子设备。

6、优选的，所述算力机包括：

7、(1)、第一微控制器(mcu)，用于通过第一无线模块接收各计量机上报的信息，整合汇总后将其传输至算力芯片进行模型运算；

8、(2)、算力芯片，用于运行多套算法，以进行信号灯有无故障的判断。

9、优选的，所述计量机包括：

10、(1)、第二微控制器(mcu)，用于通过各计量模块测量驱动信号灯的电压和电流，计量机包括多个计量模块；

11、(2)、陀螺仪，用于检测信号灯姿态角；

12、(3)、第二无线模块，用于将汇总后的信息上报至算力机。

13、优选的，所述中心平台能够通过网络发送抢修指令至运维人员pda，并且能够接收运维人员的反馈信息，以便于快速响应和处理信号灯故障。

14、一种基于智能故障诊断的信号灯故障检测方法，应用所述的一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统实施该方法，具体包括以下步骤：

15、s1：通过计量机检测各信号灯的电压、电流以及姿态角的信息；

16、s2：将检测到的信息无线上传至算力机；

17、s3：算力机接收并整合计量机上报的信息，通过算力芯片进行模型运算，判别信号灯的故障状态；

18、s4：将判别出的故障信息上报至中心平台；

19、s5：中心平台接收故障信息，通过网络发送抢修指令至运维人员pda。

20、优选的，运行基于智能故障诊断的算法，以自动识别信号灯的健康状态。

21、优选的，所述智能故障诊断算法包括：

22、人工神经网络(ann)、支持向量机(svm)、深度神经网络(dnn)等机器学习理论。

23、优选的，计量机和算力机之间采用低功耗蓝牙或wi-fi进行数据传输。

24、优选的，中心平台与运维人员pda之间的通信采用移动通信网络，以保证信息传输的实时性。

25、优选的，算力机能够根据不同的应用场景动态调整所使用的故障诊断算法，以提高故障检测的灵活性和准确性。

26、与现有技术相比本发明的有益效果为：

27、本发明通过基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统，显著提高了故障检测的准确性和可靠性。具体而言：

28、提高检测精度：通过使用智能故障诊断算法(如ann、svm、dnn)，系统能够自动识别信号灯的健康状态，减少了误报和漏报。

29、扩展检测范围：计量机不仅检测电压、电流，还检测姿态角等多维度数据，能够发现更多类型的故障，如信号灯倾斜或损坏。

30、提高系统可靠性：分布式架构确保了即使某一计量机故障，也不影响其他信号灯的检测。系统支持动态调整算法，适应不同场景，易于升级和维护。

31、降低成本：系统采用低功耗通信，按需配置计量机，减少了不必要的成本和复杂度。

32、提升运维效率：中心平台实时接收故障信息并通过移动通信网络发送抢修指令，实现了快速响应。自动化诊断减少了人工巡检的工作量，提高了故障处理的效率。

33、通过这些改进，本发明在城市交通管理中具有重要的应用价值，有效保障了城市交通的安全和畅通。

技术特征：

1.一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统，其特征在于，所述算力机包括：

3.如权利要求2所述的一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统，其特征在于，所述计量机包括：

4.如权利要求1所述的一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统，其特征在于，所述中心平台能够通过网络发送抢修指令至运维人员pda，并且能够接收运维人员的反馈信息，以便于快速响应和处理信号灯故障。

5.如权利要求1所述的一种基于智能故障诊断的信号灯故障检测方法，其特征在于，计量机和算力机之间采用低功耗蓝牙或wi-fi进行数据传输。

6.如权利要求4所述的一种基于智能故障诊断的信号灯故障检测方法，其特征在于，中心平台与运维人员pda之间的通信采用移动通信网络，以保证信息传输的实时性。

7.一种基于智能故障诊断的信号灯故障检测方法，其特征在于，应用如权利要求1-6任一项所述的一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统实施该方法，具体包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的一种基于智能故障诊断的信号灯故障检测方法，其特征在于，运行基于智能故障诊断的模型运算，以自动识别信号灯的健康状态。

9.如权利要求8所述的一种基于智能故障诊断的信号灯故障检测方法，其特征在于，所述智能故障诊断算法包括：

10.如权利要求9所述的一种基于智能故障诊断的信号灯故障检测方法，其特征在于，算力机根据不同的应用场景动态调整所使用的故障诊断算法，以提高故障检测的灵活性和准确性。

技术总结
本发明涉及一种基于智能故障诊断的分布式信号灯故障检测系统。系统包括算力机、计量机和中心平台。算力机接收来自计量机的数据，并通过无线通信与中心平台交互，报告故障信息。计量机安装在信号灯上，采集电压、电流及姿态角参数，并通过低功耗蓝牙或Wi‑Fi发送给算力机。算力机包括第一微控制器和算力芯片，用于接收并整合计量机上报的信息，通过多种智能故障诊断算法进行模型运算。中心平台接收算力机传来的故障信息，并通过移动通信网络向运维人员PDA发送维修指令。算力机能够根据不同的应用场景动态调整所使用的故障诊断算法。本发明显著提高了故障检测的准确性和可靠性，降低了运维成本，提升了运维效率，确保了城市交通的安全和畅通。

技术研发人员：曹丁睿,管青
受保护的技术使用者：上海宝康电子控制工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/6