一种穿越不同信号控制器自动监测交通信号灯运行的方法
【专利摘要】本发明涉及一种穿越不同信号控制器自动监测交通信号灯运行状态的方法，属于物联网、智能交通领域。一些传统的自动监测方法无法应用于现实环境，导致大量信号灯故障检测方法无法适应智慧交通的发展。本发明通过物联网技术、通信技术及计算机技术，完全改变传统的故障自动监测方法，彻底摒弃现有技术存在的缺陷或不足，提供一种全新的方法，由传感器检测、控制器单元、通信单元三部分组成，能够穿越不同型号、不同规格的信号控制器，在信号控制器的下游（即信号控制器与信号灯之间）实现信号监测，将监测结果进行分析、计算，鉴定，并自动告诉信息接受者；广泛满足于智慧城市应用、交通诱导应用、交通信息采集应用、交通信号控制应用。
【专利说明】—种穿越不同信号控制器自动监测交通信号灯运行的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通信号灯故障自动检测方法，具体地涉及一种穿越不同信号控制器自动监测交通信号灯运行状态的方法，属于物联网、智能交通领域。
【背景技术】
[0002]在智慧城市(智能交通)领域，交通信号控制是一种广泛使用的装置，用于对交通信号的控制。交通信号灯作为一种交通指挥系统的显示系统，在智能交通系统中，起到了基础性、独一无二的作用。然而，用于一些传统的自动监测交通信号灯运行状态的方法由于种种原因无法应用于现实环境，导致大量的信号灯故障检测方法无法适应智慧交通的发展；
综合以往的巡检、电话报警、及信号控制器自主检测等监测方法，存在以下严重的不
足:
(O巡检的方法，主要依靠人工方法，依靠定期巡检，发现故障；这种方法无法实时监测故障，同时无法识别故障类型，耗资巨大，而且管理效率极低；
(2)电话报警的方法，主要是通过管理方公布的电话，例如110来实现故障信息采集；这种方法依靠交通参与者的主人翁意识，将获知的故障信息通过电话上报，无法确保故障的实时监测，无法识别故障类型，管理效率低；
(3)信号控制器自主检测的方法，主要是通过部分具有网络管理功能的信号机对信号灯的状态进行监测，从而判断故障类型，并上传数据；这种方法依赖的前提要素就是信号机必须是智能网络信号机，同时还需要不同品牌的网络信号机能够兼容或交互故障类型，这种方法在现实的应用中无法实现，究其原因主要有:①信号灯故障监测要求的是全覆盖，而一个区域的信号控制器既有智能机也有非智能机，而且多品牌共存；②信号控制器能监测的故障种类也非常单一，有些故障无法监测根据现有信号控制器的标准，故障监测的结果为系统内部数据，外部无法调用；④需要在信号控制系统的上游再建立一套数据采集及交互系统，并且需要各品牌、各规格的信号控制器开放硬件和软件接口 ；
实现穿越不同信号控制器自动监测交通信号灯运行故障的方法由三部分组成:①传感器检测；②控制器单元；③通信单元；
基本原理是:
通过在对供电电压与电流的感知、通过对控制器机箱门开/关的感知、通过对信号控制器输出灯组电压与电流的感知、通过对加载在“红灯、黄灯、绿灯”上的电压与电流的感知、通过对环境温度的感知，依靠故障鉴定单元及控制器单元的分析计算来判定故障是否产生及故障的类型，并通过通信单元将运行状态信息告之信息接受者。关于如何采集信号灯电压及电流值在文献资料CN201310233635:《交通信号灯故障智能巡回检测、网络报警系统》中已有描述，但是没有对故障的鉴定方法进行描述；尤其是鉴定信号灯组故障状态的方法更是没有任何阐述；
相关文献资料:
CN203299307U:一种电力设备故障检测装置 CN201310139879:基于嵌入式Web的远程监控装置
CN201110184092:一种基于平波电感元件性能方程测后模拟识别直流输电线路区内外故障的方法
CN201110144912: —种测后模拟识别直流输电线路区内外故障的方法 CN201320168668:一种道路交通信号机信号灯输出端口的电信号检测系统 CN201310233635:交通信号灯故障智能巡回检测、网络报警系统。
【发明内容】
[0003]本发明的目的，在于彻底摒弃现有技术存在的缺陷或不足，提供一种全新的方法，能够穿越不同型号、不同规格的信号控制器，在信号控制器的下游(即:信号控制器与信号灯之间)实现信号监测，并将监测结果进行分析、计算，鉴定，并自动告诉信息接受者；广泛满足于智慧城市应用、交通诱导应用、交通信息采集应用、交通信号控制应用；
本发明通过物联网技术、通信技术及计算机技术，完全改变传统的故障自动监测方法；如附图1所示，传统的故障自动检测路径为:Β1.Β2 + B4，故障监测装置无法直接从BI处获取故障信号；需经过信号控制器及信号系统的两级处理，才能从B3处将故障信息告诉故障监测装置。传统的故障自动监测方法依赖信号控制器及信号系统的数据采集及处理，无法穿越所有的信号控制器及信号系统；
本发明方法的故障自动检测路径为:Β1 -φ Α1(Α1-1,Α1-2) _B4，故障监测装置直接从BI处获取故障信号，无需经过信号控制器及信号系统的两级处理，从而实现了穿越不同信号控制器、不同信号系统的目的；
如附图1所示，在BI处获取绿灯、黄灯、红灯的电流及电压，通过电压感知③与电流感
知④，应用电压电流同步技术，分别传送至绿灯故障鉴定单元⑧、黄灯故障鉴定单元@、红灯故障鉴定单元⑩，鉴定单元⑧、@、⑩将鉴定后的数据传送给中央处理单元@ ;同时，鉴定单元⑧、@ SM将鉴定后的数据，在灯组同步单元m的参与下传送至灯组故障鉴定单元
iF|灯组故障鉴定单元鉴定后的数据传送给中央处理单元@ ；
同时，通过机柜门状态感知单元①获取机柜门的状态，通过环境温度感知单元②获取机柜内环境温度，以及通过供电电压单元③和电流感知单元④，并应用电压电流同步技术，
感知供电是否正常，并将以上数据传送给中央处理单元@ ;
中央处理单元6经过分析计算将信号灯运行故障信息通过通信单元传送给信息接收者。
【专利附图】
【附图说明】
图1是“一种穿越不同信号控制器自动监测交通信号灯运行方法”的电路原理框图，图中:①机柜门状态感知单元，②环境温度感知单元，③供电电压单元，④电流感知单元，⑤灯组故障鉴定单元，⑥中央处理单元，⑦灯组同步单元，⑧绿灯故障鉴定单元，⑨黄灯故障鉴定单元，⑩红灯故障鉴定单元。
图2是闪灯、倒计时灯的电气特性图，图中:周期是T，在周期T内，总会伴随着AT的间歇；闪烁周期是Tl，正常电压参考值Udef'工作电压U ;正常电压参考值Idef、工作电流I ;
保证信号的采样周期Tmax〈 I AT。
【权利要求】
1.一种穿越不同信号控制器自动监测交通信号灯运行故障的方法，其特征在于: (1)在信号控制器的输出端BI处(即信号控制器与红黄绿灯之间)获取红灯、黄灯、绿灯的电压及电流，确保监测方法与信号机及信号系统无关，从而可以穿越各类信号机及信号系统； (2)根据交通信号灯、交通信号灯组的具体特点分别提供了绿灯、黄灯、红灯及灯组(解释:每个灯组由一个绿灯、黄灯及红灯组成，用于指挥一个相位的交通通行；非机动车灯组、人行灯组则通常由一个绿灯和一个黄灯组成)的故障鉴定方法； (3)通过对机柜温度、机柜门状态、供电状态的感知，来研判并记录故障后的检修情况。
2.根据权利要求1所述的自动监测方法能穿越各类信号机及信号系统，其特征在于: (I)如附图1所示，本发明方法的故障自动检测路径为:B1 Al (Al-1, Al-2) B4,故障监测装置直接从BI处获取故障彳目号，无需经过彳目号控制器及信号系统的两级处理，从而实现了穿越不同信号控制器、不同信号系统的方法。
3.根据权利要求1所述的自动监测方法能鉴定绿灯、黄灯、红灯故障，其特征在于: (I)根据交通信号灯的 国家标准，信号灯主要有满屏灯、箭头灯、闪灯、倒计时灯；按照用途分，有机动车灯、非机动车灯、人行灯；具体判断灯故障的鉴定方法: 正常电压参考值Udef、工作电压U;正常电压参考值Idef、工作电流I;如果U 3 Udrf时，I〈Idef，则判定灯故障；如果U 3 Udef时，I 3 Idef,则判定灯正常；如果IKUdef时，I〈Idef，则灯状态不定； 根据闪灯、倒计时灯的电气特性，如附图2所示，周期T=ls，在周期T内，总会伴随着AT的间歇；具体判定方法如下: 闪烁周期Tl(如3s, 5s, 20s等)，正常电压参考值Udef、工作电压U;正常电压参考值Idef、工作电流I;保证信号的采样周期Τ_〈ΛΤ/2，在闪烁周期内记录以下工作表:
4.根据权利要求1所述的自动监测方法能鉴定灯组故障，其特征在于: 交通信号灯组由信号灯组合而成，其中机动车灯组一般由绿灯、黄灯、红灯组成；非机动车及人行灯组一般由红灯和绿灯组成的； 灯组的状态既反映出灯的状态，也反映出信号控制器输出的状态； 根据交通信号灯的工作原理，正常状态下，一个信号灯组在一固定周期内至少有个灯是正常的；因此，根据以下方法可以判定灯组是否正常: 确保根据权利要求1所述(3)供电状态正常，判定方法如权利要求3的(I)所述；如附图2所述，确保固定周期Tk> Λ T ; 在上述(I)和(2)的前置条件下，如果灯组中，任何一个灯的输出电流I兰Idef，即表明灯组正常，反之灯组故障。
5.根据权利要求1所述的自动监测方法能研判并记录故障后的检修情况，其特征在于: 交通信号灯工作异常的几个直接原因:一，灯故障；二，灯组故障(信号控制机输出故障);三，供电不正常；四，人为破坏； 在发生故障后中央处理单元⑧通过通信单元将故障信息传递给信息的接收者，要求对现场进行维修；
表2:
【文档编号】G08G1/097GK103996307SQ201410194950
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月11日 优先权日:2014年5月11日
【发明者】李定珍, 彭守斌 申请人:彭守斌