CN210181805U - 一种交通信号灯火线开路监控装置、监控电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种交通信号灯火线开路监控装置、监控电路及监控方法，在交通信号灯正常工作情况下，监控装置处于低功耗的实时监测状态，不会干交通信号灯的正常工作，一旦发生线路故障，监控装置及时定位到开路线路，并采用备用电源为发生线路开路故障的交通信号灯供电，避免由此所带来的交通混乱、拥堵甚至引发交通事故。因为采用无线通信技术，在交通信号灯火线开路后无需临时外接线路，就能保障交通灯信号灯正常工作。此外，监控装置还能将线路故障信息实时上传监控平台，实现远程监控。
Description
技术领域
本实用新型涉及交通信号灯监控领域，具体涉及一种交通信号灯火线开路监控装置、监控电路。
背景技术
当前的交通信号灯均采用信号机集中控制的方式运行，信号机与信号灯之间有之间的线路可能会出现因道路损坏、虫鼠之类动物咬断电线、电线老化等原因导致交通信号灯不亮或失灵等非正常现象，不仅会造成交通瘫痪，而且故障排查也非常困难。当前解决该类问题需要在信号机和信号灯同时安排工作人员进行检测排查，费时费力。
由此可见，如何实时监测交通信号灯的状态，并且在交通信号灯的线路发生故障后及时解决信号灯线路故障问题，避免由此所带来的交通混乱、拥堵甚至引发交通事故是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本实用新型为了解决上述技术问题提供了一种交通信号灯火线开路监控装置、监控电路，实现了对交通信号灯的实时监测、故障判断、线路定位、及时处理、远程上报，进一步提高了交通信号灯工作的可靠性。
本实用新型的技术方案如下：
一种交通信号灯火线开路监控装置，包括：检测终端、监控终端；所述检测终端与所述监控终端之间无线连接，还包括备用电源；所述检测终端实时检测信号机输出的交通信号灯的控制信号，所述监控终端同步监测对应的交通信号灯的状态信号，若所述检测终端实时检测到的控制信号与监控终端同步监测到的状态信号不一致，则监控终端判断有交通信号灯发生线路故障，并控制所述备用电源给发生故障的交通信号灯供电。
所述线路故障包括交通信号灯的火线开路故障。
所述备用电源包括充电器、蓄电池、逆变器；
其中，一组交通信号灯共用一个备用电源，所述一组交通信号灯包括红、绿、黄色交通信号灯。
所述蓄电池由没有发生火线开路的交通信号灯的火线进行充电。
所述装置还包括监控平台，所述监控平台与监控终端之间无线连接，所述监控终端将线路故障信息上传至监控平台。
所述检测终端包括第一无线通信模块、信号检测模块、数据处理模块，所述监控终端包括第二无线通信模块、信号监测模块、控制处理模块。
所述检测终端的第一无线通信模块和所述监控终端的第二无线通信模块为4G或5G无线通信模块。
在交通信号灯正常工作期间，所述装置处于低功耗状态。
本实用新型还提供一种交通信号灯火线开路监控装置的监控方法，包括以下步骤：
(1)实时监测信号机输出的交通信号灯的控制信号；
(2)同步监测对应的交通信号灯的状态信号；
(3)判断实时监测到的控制信号与同步监测到的状态信号是否一致；若一致，则返回步骤(1)；若不一致，则执行步骤(4)；
(4)找到发生火线开路故障的交通信号灯，并使用备用电源给发生火线开路故障的交通信号灯供电。
(5)将火线开路故障信息上传至监控平台。
本实用新型还提供了一种交通信号灯火线开路监控电路，包括检测端电路和控制端电路，所述检测端电路包括单片机ATMEGA128A，所述控制端电路包括单片机ATMEGA16-16AI；所述检测端电路还包括控制信号检测电路，所述控制信号检测电路包括芯片M74HC165M1R；其中，单片机ATMEGA128A的一个I/O引脚芯片M74HC165M1R的引脚1连接，单片机ATMEGA128A的一个I/O引脚与芯片M74HC165M1R的引脚2连接，M74HC165M1R的引脚3-6、11-14的任一引脚与信号机的交通信号灯的控制信号输出端连接，M74HC165M1R的引脚9与单片机 ATMEGA128A的一个I/O引脚连接；
所述控制端电路还包括包括蓄电池、充电电路、逆变电路，所述充电电流为蓄电池充电，所述逆变电路将蓄电池的直流电压转换为交流电压，所逆变电路具有火线输出端；
所述控制端电路还包括至少一路状态信号检测电路，每一路火线开路检测电路均包括：霍尔传感器、芯片LM339D、芯片LM339D；其中，霍尔传感器输入端与交通信号灯的火线输入端连接，霍尔传感器的输出端与芯片LM339D的同相输入端连接，芯片LM339D的反向输入端接参考电压Vref，芯片LM339D的输出端与芯片MC74HC595AD的输入端连接，芯片MC74HC595AD的输出端与ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚连接；每一路火线开路检测电路的芯片MC74HC595AD的输出端与芯片CD4072BCND的输入端连接，芯片CD4072BCND的输出端与ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚连接；
所述控制端电路还包括可控硅驱动电路，所述可控硅驱动电路包括芯片MC74HC595AD、光电耦合器MOC3041、双向可控硅；其中，单片机ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚与芯片 MC74HC595AD的引脚11连接，ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚芯片MC74HC595AD的引脚12 连接，芯片MC74HC595AD的引脚1-7的任一引脚与光电耦合器MOC3041的引脚3连接，光电耦合器MOC3041的引脚4分别与双向可控硅的G极、T1极连接，光电耦合器MOC3041的引脚 6与双向可控硅的T2极连接，双向可控硅的T1极与交通信号灯的火线输入端连接，双向可控硅的T2极与所述逆变电路的火线输出端连接；
所述检测端电路和所述控制端电路均还包括无线通信电路，所述检测端电路和所述控制端电路通过无线连接。
所述控制信号检测电路包括多个芯片M74HC165M1R，每个芯片M74HC165M1R依次级联。
所述控制端电路包括多路所述可控硅驱动电路。
本实用新型的有益技术效果在于：在交通信号灯正常工作情况下，监控装置处于低功耗的实时监测状态，不会干交通信号灯的正常工作，一旦发生交通信号灯的火线发生开路故障，监控装置及时定位到开路线路，并采用备用电源为发生火路开路故障的交通信号灯供电，避免由此所带来的交通混乱、拥堵甚至引发交通事故。因为采用无线通信技术，在交通信号灯线路故障后不需临时外接线路，就能保障交通灯信号灯正常工作。此外，监控装置还能将线路故障信息实时上传监控平台，实现远程监控。
附图说明
图1为本实用新型的交通信号灯火线开路监控装置的示意图。
图2为本实用新型的交通信号灯火线开路监控装置的监控方法的流程图。
图3为本实用新型的交通信号灯火线开路监控电路的检测端电路的单片机ATMEGA128A电路示意图。
图4为本实用新型的交通信号灯火线开路监控电路的控制信号检测电路示意图。
图5为本实用新型的交通信号灯火线开路监控电路的控制端电路的单片机ATMEGA16-16AI电路示意图。
图6为本实用新型的交通信号灯火线开路监控电路的状态信号检测电路示意图。
图7为本实用新型的交通信号灯火线开路监控电路的双向可控硅驱动电路示意图。
图8为本实用新型的交通信号灯火线开路监控电路的检测端电路的无线通信电路示意图。
图9为本实用新型的交通信号灯火线开路监控电路的控制端电路的无线通信电路示意图。
图10为本实用新型的交通信号灯火线开路监控电路的控制端电路的电池充电电路示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种交通信号灯火线开路监控装置，包括：检测终端(1)、监控终端(2)；所述检测终端(1)与所述监控终端(2)之间无线连接，其特征在于，还包括备用电源(3)；所述检测终端(1)实时检测信号机输出的交通信号灯的控制信号，所述监控终端(2)同步监测对应的交通信号灯的状态信号，若所述检测终端(1)实时检测到的控制信号与监控终端(2)同步监测到的状态信号不一致，则监控终端(2)判断有交通信号灯发生线路故障，并控制所述备用电源(3)给发生故障的交通信号灯供电；
所述线路故障包括交通信号灯的火线开路故障。
所述备用电源(3)包括充电器(31)、蓄电池(32)、逆变器(33)。
其中，一组交通信号灯共用一个备用电源(3)，所述一组交通信号灯包括红、绿、黄色交通信号灯。
所述蓄电池(32)由没有发生火线开路的交通信号灯的火线进行充电。
所述装置还包括监控平台(4)，所述监控平台(4)与监控终端(2)之间无线连接，所述监控终端(2)将线路故障信息上传至监控平台(4)。
所述检测终端(1)包括第一无线通信模块(11)、信号检测模块(12)、数据处理模块(13)，所述监控终端(2)包括第二无线通信模块(21)、信号监测模块(22)、控制处理模块(23)
所述检测终端(1)的第一无线通信模块(11)和所述监控终端(2)的第二无线通信模块(21)为4G或5G无线通信模块。
在交通信号灯正常工作期间，所述装置处于低功耗状态。
以一组信号灯(红、黄、绿信号灯)为例，所述监控装置的工作原理如下：当信号灯无故障时，监控装置处于低功耗状态，不干预交通信号灯的正常工作；当至少一个信号灯火线开路，所述监控装置的监控终端(2)准确检测某根火线开路，在此亮灯周期中，监控终端(2)的控制处理模块(23)控制逆变器(33)，蓄电池(32)通过逆变器(33)将直流12V 转交流220V，给开路的某个信号灯供电，供电周期由信号机的输出决定。
其中，所述备用电源的工作原理如下：当信号灯无线路开路时，3个信号灯的任一信号灯的火线均可以通过充电器(31)给蓄电池(32)进行充电，所述蓄电池(32)设置有过充保护；当信号灯其中1路火线开路时，由其他2路正常火线交替充电，充电时间则与该2 路信号灯亮灯周期一致；当信号灯断开其中2路时，由其中1路正常火线充电，充电时间则与该路信号灯亮灯周期一致。
备用电源采用大容量锂电池，在同时断3路信号的情况下至少可正常工作5小时以上。
如图2所示，一种交通信号灯火线开路监控装置的监控方法，包括以下步骤：
(1)实时监测信号机输出的交通信号灯的控制信号；
(2)同步监测对应的交通信号灯的状态信号；
(3)判断实时监测到的控制信号与同步监测到的状态信号是否一致；若一致，则返回步骤(1)；若不一致，则执行步骤(4)；
(4)找到发生火线开路故障的交通信号灯，并使用备用电源给发生火线开路故障的交通信号灯供电。
(5)将火线开路故障信息上传至监控平台。
如图3-7所示，交通信号灯火线开路监控电路，包括检测端电路和控制端电路，所述检测端电路包括单片机ATMEGA128A，所述控制端电路包括单片机ATMEGA16-16AI；
所述检测端电路还包括控制信号检测电路，所述控制信号检测电路包括芯片M74HC165M1R；其中，单片机ATMEGA128A的一个I/O引脚芯片M74HC165M1R的引脚1连接，单片机ATMEGA128A的一个I/O引脚与芯片M74HC165M1R的引脚2连接，M74HC165M1R的引脚 3-6、11-14的任一引脚与信号机的交通信号灯的控制信号输出端连接，M74HC165M1R的引脚 9与单片机ATMEGA128A的一个I/O引脚连接。
所述控制端电路还包括包括蓄电池、充电电路、逆变电路，所述充电电流为蓄电池充电，所述逆变电路将蓄电池的直流电压转换为交流电压，所逆变电路具有火线输出端；
所述控制端电路还包括至少一路状态信号检测电路，每一路火线开路检测电路均包括：霍尔传感器、芯片LM339D、芯片LM339D；其中，霍尔传感器输入端与交通信号灯的火线输入端连接，霍尔传感器的输出端与芯片LM339D的同相输入端连接，芯片LM339D的反向输入端接参考电压Vref，芯片LM339D的输出端与芯片MC74HC595AD的输入端连接，芯片MC74HC595AD的输出端与ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚连接；每一路火线开路检测电路的芯片MC74HC595AD的输出端与芯片CD4072BCND的输入端连接，芯片CD4072BCND的输出端与ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚连接。
所述控制端电路还包括可控硅驱动电路，所述可控硅驱动电路包括芯片MC74HC595AD、光电耦合器MOC3041、双向可控硅；其中，单片机ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚与芯片 MC74HC595AD的引脚11连接，ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚芯片MC74HC595AD的引脚12 连接，芯片MC74HC595AD的引脚1-7的任一引脚与光电耦合器MOC3041的引脚3连接，光电耦合器MOC3041的引脚4分别与双向可控硅的G极、T1极连接，光电耦合器MOC3041的引脚 6与双向可控硅的T2极连接，双向可控硅的T1极与交通信号灯的火线输入端连接，双向可控硅的T2极与所述逆变电路的火线输出端连接。
所述检测端电路和所述控制端电路均还包括无线通信电路，所述检测端电路和所述控制端电路通过无线连接，所述无线通信电路为4G。
所述检测端电路的无线通信电路包括4G芯片EC20。
所述检测端电路的无线通信电路还可以采用5G芯片。
所述控制信号检测电路包括多个芯片M74HC165M1R，每个芯片M74HC165M1R依次级联。
所述控制端电路包括多路所述可控硅驱动电路。
根据上述实施例，本领域技术人员可以对上述实施例进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述实施例，对实用新型的等同替换、修改等，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种交通信号灯火线开路监控装置，包括：检测终端(1)、监控终端(2)；所述检测终端(1)与所述监控终端(2)之间无线连接，其特征在于，还包括备用电源(3)；所述检测终端(1)实时检测信号机输出的交通信号灯的控制信号，所述监控终端(2)同步监测对应的交通信号灯的状态信号，若所述检测终端(1)实时检测到的控制信号与监控终端(2)同步监测到的状态信号不一致，则监控终端(2)判断有交通信号灯的火线开路，并控制所述备用电源(3)给火线开路的交通信号灯供电。
2.根据权利要求1所述的交通信号灯火线开路监控装置，其特征在于，所述备用电源(3)包括充电器(31)、蓄电池(32)、逆变器(33)。
3.根据权利要求2所述的交通信号灯火线开路监控装置，其特征在于，一组交通信号灯共用一个备用电源(3)，所述一组交通信号灯包括红、绿、黄色交通信号灯。
4.根据权利要求3所述的交通信号灯火线开路监控装置，其特征在于，所述蓄电池(32)由没有发生火线开路的交通信号灯的火线进行充电。
5.根据权利要求1-3任一所述的交通信号灯火线开路监控装置，其特征在于，所述装置还包括监控平台(4)，所述监控平台(4)与监控终端(2)之间无线连接，所述监控终端(2)将线路故障信息上传至监控平台(4)。
6.根据权利要求1-3任一所述的交通信号灯火线开路监控装置，其特征在于，所述检测终端(1)包括第一无线通信模块(11)、信号检测模块(12)、数据处理模块(13)，所述监控终端(2)包括第二无线通信模块(21)、信号监测模块(22)、控制处理模块(23)。
7.根据权利要求1-3任一所述的交通信号灯火线开路监控装置，其特征在于，所述检测终端(1)的第一无线通信模块(11)和所述监控终端(2)的第二无线通信模块(21)为4G或5G无线通信模块。
8.一种交通信号灯火线开路监控电路，包括检测端电路和控制端电路，所述检测端电路包括单片机ATMEGA128A，所述控制端电路包括单片机ATMEGA16-16AI；其特征在于，所述检测端电路还包括控制信号检测电路，所述控制信号检测电路包括芯片M74HC165M1R；单片机ATMEGA128A的一个I/O引脚芯片M74HC165M1R的引脚1连接，单片机ATMEGA128A的一个I/O引脚与芯片M74HC165M1R的引脚2连接，M74HC165M1R的引脚3-6、11-14的任一引脚与信号机的交通信号灯的控制信号输出端连接，M74HC165M1R的引脚9与单片机ATMEGA128A的一个I/O引脚连接；
所述控制端电路还包括蓄电池、充电电路、逆变电路，所述充电电路为蓄电池充电，所述逆变电路将蓄电池的直流电压转换为交流电压，所逆变电路具有火线输出端；
所述控制端电路还包括至少一路状态信号检测电路，每一路火线开路检测电路均包括：霍尔传感器、芯片LM339D；霍尔传感器输入端与交通信号灯的火线输入端连接，霍尔传感器的输出端与芯片LM339D的同相输入端连接，芯片LM339D的反向输入端接参考电压Vref，芯片LM339D的输出端与芯片MC74HC595AD的输入端连接，芯片MC74HC595AD的输出端与ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚连接；每一路火线开路检测电路的芯片MC74HC595AD的输出端与芯片CD4072BCND的输入端连接，芯片CD4072BCND的输出端与ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚连接；
所述控制端电路还包括可控硅驱动电路，所述可控硅驱动电路包括芯片MC74HC595AD、光电耦合器MOC3041、双向可控硅；单片机ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚与芯片MC74HC595AD的引脚11连接，ATMEGA16-16AI的一个I/O引脚芯片MC74HC595AD的引脚12连接，芯片MC74HC595AD的引脚1-7的任一引脚与光电耦合器MOC3041的引脚3连接，光电耦合器MOC3041的引脚4分别与双向可控硅的G极、T1极连接，光电耦合器MOC3041的引脚6与双向可控硅的T2极连接，双向可控硅的T1极与交通信号灯的火线输入端连接，双向可控硅的T2极与所述逆变电路的火线输出端连接。
9.根据权利要求8所述的交通信号灯火线开路监控电路，其特征在于，所述检测端电路和所述控制端电路均还包括无线通信电路，所述检测端电路和所述控制端电路通过无线连接。
10.根据权利要求9所述的交通信号灯火线开路监控电路，其特征在于，所述控制信号检测电路包括多个芯片M74HC165M1R，每个芯片M74HC165M1R依次级联；所述控制端电路包括多路所述可控硅驱动电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211230 Address after: 518054 Room 501, unit C, building 7, Nanguang garden, Haide Erdao, Nanshan street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Patentee after: Shenzhen zhizunbao Automobile Technology Co.,Ltd. Address before: 412000 No. 476, Hongqi North Road, Zhuzhou City, Hunan Province Patentee before: HUNAN AUTOMOTIVE ENGINEERING VOCATIONAL College |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200324 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |