多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對(duì)多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)方法，用于解決多個(gè)箭頭信號(hào)燈并聯(lián)后接到信號(hào)機(jī)的一個(gè)輸出端時(shí)部分信號(hào)燈故障的檢測(cè)問(wèn)題。技術(shù)方案是通過(guò)采集信號(hào)機(jī)每一路輸出端的電壓信息、電流信息、充電時(shí)間信息，對(duì)采集到的信息進(jìn)行邏輯處理和前后對(duì)比，來(lái)判斷信號(hào)燈的故障信息；該技術(shù)方案通過(guò)電容充電時(shí)間模擬負(fù)載端功率，避免使用功率轉(zhuǎn)電壓電路和AD電路，簡(jiǎn)化了一個(gè)輸出端驅(qū)動(dòng)多個(gè)信號(hào)燈故障檢測(cè)的電路結(jié)構(gòu)和檢測(cè)流程。
【專利說(shuō)明】多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通信息控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種交通信號(hào)燈故障檢測(cè)與無(wú)線報(bào)警的方法與技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]交通信號(hào)燈作為控制疏導(dǎo)交通的基本工具，對(duì)協(xié)調(diào)城市交通路口不同方向交通流發(fā)揮了巨大的作用。交通信號(hào)燈大多數(shù)是安裝于交通路口的現(xiàn)場(chǎng)，由于沒(méi)有像其他用電設(shè)備有機(jī)箱保護(hù)，信號(hào)燈很容易受到雷擊、淋雨等自然因素的影響，導(dǎo)致信號(hào)燈出現(xiàn)故障的概率較大，當(dāng)作為交通指示作用的交通信號(hào)燈出現(xiàn)故障時(shí)容易造成交通路口出現(xiàn)交通堵塞，甚至造成交通事故。因此，盡快獲取交通路口信號(hào)燈的故障信息并對(duì)其快速的維護(hù)，對(duì)減少交通堵塞避免交通事故有很大意義。
[0003]由于實(shí)際使用中交通信號(hào)燈安裝到信號(hào)機(jī)的接法很復(fù)雜，導(dǎo)致交通信號(hào)燈的檢測(cè)很困難；南北方向的信號(hào)燈并聯(lián)后接到信號(hào)機(jī)方向南或方向北的輸出端，多個(gè)人行道的信號(hào)燈可能并聯(lián)后接到信號(hào)機(jī)的某一個(gè)人行輸出端，導(dǎo)致一個(gè)負(fù)載端接有多個(gè)信號(hào)燈，而不是一個(gè)信號(hào)機(jī)的輸出端對(duì)應(yīng)一個(gè)信號(hào)燈，當(dāng)一個(gè)輸出端的部分信號(hào)燈故障時(shí)，不能只通過(guò)有沒(méi)有電流、電壓來(lái)判別?，F(xiàn)有的交通信號(hào)控制器很少有針對(duì)信號(hào)燈的故障診斷功能，而現(xiàn)有的獨(dú)立于信號(hào)機(jī)的信號(hào)燈故障的檢測(cè)裝置對(duì)不同種類信號(hào)燈、一個(gè)輸出端安裝交通信號(hào)燈數(shù)量不同的情況適應(yīng)性不好，同時(shí)由于現(xiàn)有的檢測(cè)結(jié)構(gòu)裝置復(fù)雜、昂貴，其結(jié)構(gòu)甚至比交通信號(hào)控制器復(fù)雜很多，導(dǎo)致信號(hào)燈故障檢測(cè)仍沒(méi)有一個(gè)實(shí)用可靠的檢測(cè)方法。
[0004]現(xiàn)有獨(dú)立于交通控制信號(hào)機(jī)的交通燈故障檢測(cè)系統(tǒng)有的是根據(jù)交通燈兩端的電壓信息進(jìn)行故障判斷，也有系統(tǒng)是通過(guò)多次采集交通燈的電流狀態(tài)信息，再通過(guò)一定的自學(xué)習(xí)算法去判斷交通燈的故障信息；“交通信號(hào)燈檢測(cè)裝置”(申請(qǐng)?zhí)?201020281558.9， 申請(qǐng)人::吳海東)是通過(guò)一定的電路將燈兩端220V交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為5V的TTL電平信號(hào)，再將該交通燈的電壓信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控室由人來(lái)判斷交通燈的故障信息，該技術(shù)的缺陷在于只能檢測(cè)出部分故障狀態(tài)，在眾多故障狀態(tài)中交通燈兩端有電壓而燈出現(xiàn)故障的情況有很多；“一種具有自學(xué)習(xí)功能的交通信號(hào)故障檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法”(申請(qǐng)?zhí)?201010594973.4， 申請(qǐng)人::王競(jìng))通過(guò)AD等采集交通燈的電流狀態(tài)信息，將該信息送到ARM處理器中通過(guò)自學(xué)習(xí)算法來(lái)判斷燈的故障狀態(tài)，該技術(shù)用到了 AD變換電路、濾波電路導(dǎo)致電路的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且自學(xué)習(xí)的算法計(jì)算量大，檢測(cè)周期較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、檢測(cè)速度快的針對(duì)一個(gè)信號(hào)機(jī)輸出端驅(qū)動(dòng)多個(gè)箭頭信號(hào)燈的故障檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)能及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)箭頭信號(hào)燈的常見故障。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)系統(tǒng)，其包括以下特征:
[0007]1、多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)系統(tǒng)包含電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、主控電路、通信電路；電壓檢測(cè)電路采集信號(hào)燈兩端的工頻220V電壓信息將其轉(zhuǎn)換成高低電平信息，并將該電平信息傳遞給主控電路，電流檢測(cè)電路用于采集交通燈的電流信息將其轉(zhuǎn)換成高低電平信息，并將高低電平信息傳遞給主控電路，電流檢測(cè)電路與主控電路結(jié)合采集輸出端信號(hào)燈對(duì)應(yīng)的充電時(shí)間，主控電路對(duì)得到的電壓信息、電流信息、充電時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并判斷信號(hào)燈的故障狀態(tài)，通信電路將信號(hào)燈的狀態(tài)信息上傳到交通監(jiān)控中心；
[0008]2、多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)系統(tǒng)還包括基于電容充電時(shí)間的功率檢測(cè)方法、最小分辨率確定方法、一個(gè)輸出端最多驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈數(shù)量的確定方法、系統(tǒng)故障檢測(cè)流程、充電時(shí)間數(shù)據(jù)采集與處理方法；基于電容充電時(shí)間的功率檢測(cè)方法給出了負(fù)載功率與充電時(shí)間的關(guān)系，最小分辨率確定方法給出了決定檢測(cè)系統(tǒng)能夠有效檢測(cè)到的最小時(shí)間波動(dòng)的三個(gè)因素，一個(gè)輸出端最多驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈數(shù)量的確定方法給出了檢測(cè)系統(tǒng)允許的一個(gè)輸出端驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈最大數(shù)量的確定方法，系統(tǒng)故障檢測(cè)流程給出了本系統(tǒng)的故障檢測(cè)步驟，充電時(shí)間數(shù)據(jù)采集與處理方法給出了充電時(shí)間采集的過(guò)程和數(shù)據(jù)處理的方法；
[0009]3、電壓檢測(cè)電路包含限流電阻、壓敏電阻、單向?qū)ǘO管、隔離光耦、用于濾波的電阻和電容；如圖2所示，交通信號(hào)燈的220V電源線中的火線經(jīng)過(guò)限流電阻接入到電路，限流電阻的另一端接單向?qū)ǘO管的正向輸入端，單向?qū)ǘO管的另一端接入光耦的陽(yáng)極輸入端，光耦的陰極輸入端接到零線上，濾波電容并聯(lián)到光耦的輸入端，壓敏電阻串接到零線與火線之間，光耦的漏極輸出端接到電源的正極，柵極輸出端串接由濾波電容和電阻并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，濾波電路的另一端接地，光耦的柵極輸出端即高低電平輸出端，接到處理器的IO 口上；
[0010]4、電流檢測(cè)電路包括電流互感器、壓敏電阻、電流電壓轉(zhuǎn)換電阻、單向?qū)ǘO管、限流電阻、充電電容、穩(wěn)壓管、放電電阻、放電開關(guān)；如圖3所示，信號(hào)燈供電的電源線穿過(guò)電流互感器作為電路的輸入，壓敏電阻和電流電壓轉(zhuǎn)換電阻并聯(lián)到互感器的輸出端，互感器的一個(gè)輸出端串接一個(gè)單向?qū)ǘO管，二極管的另一端再串接一個(gè)限流電阻，限流電阻的另一端接到充電電容的一端，充電電容的另一端接到電流互感器的另一個(gè)輸出端，穩(wěn)壓管和單向?qū)ǘO管以一致的電氣方向并接到電容兩端，穩(wěn)壓管的兩端并聯(lián)由放電電阻和放電開關(guān)串聯(lián)組成的放電電路，穩(wěn)壓管的正向輸出端為高低電平，連接到主控處理器的 IO 口；
[0011]5、基于電容充電時(shí)間的功率檢測(cè)，主要是根據(jù)不同功率下，對(duì)電容充到某一電平的時(shí)間不同來(lái)模擬輸入端功率的變化；如圖3所示，電容兩端的電壓以及對(duì)電容的充電電流滿足以下三個(gè)式子:
【權(quán)利要求】
1.多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)系統(tǒng)包含以下特征: 1)多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)系統(tǒng)包含電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、主控電路、通信電路；電壓檢測(cè)電路采集信號(hào)燈兩端的工頻220V電壓信息將其轉(zhuǎn)換成高低電平信息，并將該電平信息傳遞給主控電路，電流檢測(cè)電路用于采集交通燈的電流信息將其轉(zhuǎn)換成高低電平信息，并將高低電平信息傳遞給主控電路，電流檢測(cè)電路與主控電路結(jié)合采集輸出端信號(hào)燈對(duì)應(yīng)的充電時(shí)間，主控電路對(duì)得到的電壓信息、電流信息、充電時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并判斷信號(hào)燈的故障狀態(tài)，通信電路將信號(hào)燈的狀態(tài)信息上傳到交通監(jiān)控中心； 2)多負(fù)載同驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈故障檢測(cè)系統(tǒng)還包括基于電容充電時(shí)間的功率檢測(cè)方法、最小分辨率確定方法、一個(gè)輸出端最多驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈數(shù)量的確定方法、系統(tǒng)故障檢測(cè)流程、充電時(shí)間數(shù)據(jù)采集與處理方法；基于電容充電時(shí)間的功率檢測(cè)方法給出了負(fù)載功率與充電時(shí)間的關(guān)系，最小分辨率確定方法給出了決定檢測(cè)系統(tǒng)能夠有效檢測(cè)到的最小時(shí)間波動(dòng)的三個(gè)因素，一個(gè)輸出端最多驅(qū)動(dòng)箭頭信號(hào)燈數(shù)量的確定方法給出了檢測(cè)系統(tǒng)允許的一個(gè)輸出端驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈最大數(shù)量的確定方法，系統(tǒng)故障檢測(cè)流程給出了本系統(tǒng)的故障檢測(cè)步驟，充電時(shí)間數(shù)據(jù)采集與處理方法給出了充電時(shí)間采集的過(guò)程和數(shù)據(jù)處理的方法； 3)電壓檢測(cè)電路包含限流電阻、壓敏電阻、單向?qū)ǘO管、隔離光耦、用于濾波的電阻和電容；交通信號(hào)燈的220V電源線中的火線經(jīng)過(guò)限流電阻接入到電路，限流電阻的另一端接單向?qū)ǘO管的正向輸入端，單向?qū)ǘO管的另一端接入光耦的陽(yáng)極輸入端，光耦的陰極輸入端接到零線上，濾波電容并聯(lián)到光耦的輸入端，壓敏電阻串接到零線與火線之間，光耦的漏極輸出端接 到電源的正極，柵極輸出端串接由濾波電容和電阻并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，濾波電路的另一端接地，光耦的柵極輸出端即高低電平輸出端，接到處理器的IO口上； 4)電流檢測(cè)電路包括電流互感器、壓敏電阻、電流電壓轉(zhuǎn)換電阻、單向?qū)ǘO管、限流電阻、充電電容、穩(wěn)壓管、放電電阻、放電開關(guān)；信號(hào)燈供電的電源線穿過(guò)電流互感器作為電路的輸入，壓敏電阻和電流電壓轉(zhuǎn)換電阻并聯(lián)到互感器的輸出端，互感器的一個(gè)輸出端串接一個(gè)單向?qū)ǘO管，二極管的另一端再串接一個(gè)限流電阻，限流電阻的另一端接到充電電容的一端，充電電容的另一端接到電流互感器的另一個(gè)輸出端，穩(wěn)壓管和單向?qū)ǘO管以一致的電氣方向并接到電容兩端，穩(wěn)壓管的兩端并聯(lián)由放電電阻和放電開關(guān)串聯(lián)組成的放電電路，穩(wěn)壓管的正向輸出端為高低電平，連接到主控處理器的IO 口 ； 5)基于電容充電時(shí)間的功率檢測(cè)，主要是根據(jù)不同功率下，對(duì)電容充到某一電平的時(shí)間不同來(lái)模擬輸入端功率的變化；電容兩端的電壓以及對(duì)電容的充電電流滿足以下三個(gè)式子: Uc=Uim
C ο
UjizU^ ' Rw
η * W U0=(-—^Rv-AUy-U(t)
V傘k 其中U。為電容C兩端電壓，C為電容Cl到Cn中當(dāng)前線路電容的容值，i(t)為對(duì)電容充電的電流，t為充電時(shí)間，/為積分符號(hào)，dt為積分算子、表不對(duì)t進(jìn)行積分，U0為單向?qū)ǘO管陰極輸出的電壓，Rw為電阻Rw_l到Rw_n中當(dāng)前線路電阻的阻值，Rv為電阻Rv_l到Rv_n中當(dāng)前線路電阻的阻值，U (t)為頻率為50Hz的單位方波函數(shù)，U (t)使得U0只有正弦波的正半周期對(duì)電容充電，η為當(dāng)前輸出端驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈的數(shù)量，W為當(dāng)前輸出端一個(gè)信號(hào)燈的功率，V為信號(hào)燈供電電壓，k為電流互感器的匝比，AU為單向?qū)ǘO管導(dǎo)通時(shí)的壓降；由以上三個(gè)公式得到電容兩端的電壓U。與充電時(shí)間t的關(guān)系如下:
【文檔編號(hào)】G08G1/097GK103559803SQ201310574569
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】史忠科, 孔領(lǐng)領(lǐng), 任立新 申請(qǐng)人:西安費(fèi)斯達(dá)自動(dòng)化工程有限公司