专利名称：一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种信号灯故障检测辅助装置。
背景技术：
交通信号灯是城市道路交叉口不同交通流放行与禁止的重要指示标志，灯色 的正确点亮与否关系到各股交通流的生命财产安全，因此需要交通管理者密切知 道其是否处于正常状态， 一旦异常，如绿冲突、红灯坏，则必须通过精确可靠的 检测装置检测到信号灯状态，然后通知给信号机处理器做相应的降级处理并远程 回报给交警指挥中心。信号灯的故障主要分3种开路、断路、搭线或碰线，涉 及的信号灯故障状态就是"该亮的不亮，不该亮的亮了"。由于工程施工的原因， 信号机驱动各灯组通常把零线并接后回到机柜，各路灯组由信号机内不同的强电 单元如可控硅、继电器输出火线，所以检测电路通常放在信号机柜里，则信号灯 回路可能很多而且拉得很远，就会出现开路、断路、搭线和碰线的情况。检测办 法主要有两种，一种是在信号灯强电单元输出回路上串接电流互感器通过检测电
流阈值来判断通断与异常；另一种是检测强电单元输出线上的电压，通过电压阈 值来判断是否异常。前种检测应用最广泛，可以判断开路和断路故障，但是有些 地方信号机机柜下常有老鼠出入，老鼠喜欢咬电线，结果造成碰线和搭线，还有 工程施工人员接线不当和环境变化引起电线皲裂造成的搭线，那都会造成严重的 信号灯故障影响交通安全。
国内信号灯故障检测电路大部分不可靠，不可靠的原因主要是检测电路不成 熟以及单一的检测电路弱电线路可能受到周围电磁环境干扰，造成处理器误判 断，同时许多信号机处理器同时处理控制、通讯、故障监督和计算任务，没有把 运行与监督有效分开，本身也是误判断的根源。所以许多商家在卖给用户产品时 常屏蔽掉故障检测功能。可参见最新出版的《2008第三届中国国际交通安全论 坛论文集》中的论文《我国道路交通信号控制机认证体系研究》，论文作者陆海峰先生是公安部交通安全产品检测中心的工作人员，因工作关系他经常检测国内 信号机，文中他提到国内许多信号机厂商无故障监控功能。所以国内相当一部分 信号机处于无故障检测无法远程监控无故障报警的"三无"状态，或者故障检测 不可靠乱报警并降级为黄闪熄灯工作，给交警职能部门的维护带来极大地麻烦， 使得国内道路交通安全存在严重隐患。关键原因是信号机工作于外场，工作环境 较为恶劣，而且常年不间断工作，那么一般的故障检测电路就难以可靠的实现故 障检测。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，设计一种可以简单可靠地检测信号灯开路、 断路和搭线故障，然后发送给信号机处理器判断是否绿冲突和红灯坏，实行降级 处理并通过通信网络发送给远程监控终端，以提高道路交通信号机的质量和十字 交叉口安全性，并降低维护工作量的道路交通信号灯故障检测辅助装置。 本发明是通过以下技术方案实现的
一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置，包括有故障检测单元和与其 相连接的信号机处理器，所述的故障检测单元分别为电流检测模块和电压检测模 块；电压检测模块输出的TTL电平信号与电流检测模块输出的TTL电平信号通过 与门与嵌入式处理器的检测10 口相连；嵌入式处理器信号输出端与所述信号机 处理器信号输入端连接。
一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置，所述的嵌入式处理器信号输 出端通过串口转换器件与所述信号机处理器信号输入端连接。
一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置，所述的嵌入式处理器为8 位或16位MCU。
一种用于道路交通信号灯故障监督检测装置的检测方法，嵌入式处理器检测 每路信号灯电压检测单元和电流检测单元逻辑与后的TTL电平信号，与信号机处 理器实际输出该路信号灯的正常灯色作比较，如果一切正常，则继续下一路信号 灯单元的检测，否则在单位时间内，经软件滤波后开始循环统计检测的故障次数， 只要达到总数的半数以上异常，则判定为故障。
相对于现有技术的有益效果是，其一，每路信号灯的故障检测不再单纯地依 赖电压检测或电流检测，而是由电压检测和电流检测逻辑与的结果，无论电流检测单元和电压检测单元，只有两路检测单元同时正确才为正常，否则即可知道该 路信号灯出现故障，这样可提高故障检测的可靠性；其二，独立的嵌入式处理器 单独处理每路信号灯故障情况，可减少信号机处理器的负担，实现运行权与监督 权的有效分离，可大大提高运行可靠性；其三，通过概率统计方法判断异常情况 具备更高的可靠性和故障检测自修复功能。
图l为硬件连接结构示意图。
图2为本发明检测方法的流程图。
具体实施例方式
参见附图1所示。信号灯故障检测单元(1)包括电流检测模块(2)电压 检测模块(3)，通过与门(4)与嵌入式处理器(5)依次电电连接，嵌入式处理 器(5)通过串口转换模块(6)与信号机处理器(7)连接，工作时，嵌入式处 理器(5)首先获得信号机处理器(7)上的正确灯色信息，然后开始依次检测每 个I0口，若出现异常则上报给信号机处理器。其中故障检测单元(1)中的电流 检测模块(2)串接在信号机驱动火线L后电压检测模块(3)前。故障检测单元 (1)的电压检测模块(3)并接在电流检测模块(2)后信号灯输入回路前。当 与门(4)的A端或B端同时为高电平时才表示灯灭，反之只要有一个低电平， 则与门(4)的P端将输出低电平，则嵌入式处理器(5)的10口即可对比正确 灯色信息判断是否异常。依次类推，信号灯故障检测(1)其他单元情况与此相 同。
参见图2，道路交通信号灯故障检测辅助装置的检测方法和工作流程如下 该装置上电后(步骤100)，首先进行初始化，包括串口、时钟、中断等一 系列参数进行自动设置(步骤110)。然后等待信号机发过来正确的灯色信息(步 骤120)，收到信息后就开始循环检测各10 口状态，每读一个10口状态与正确 灯色进行比对(步骤130)，判断该路IO 口是否异常(步骤140)。若正常则判断 是否所有10口检测完毕(步骤150)，若异常则进行概率统计在单位时间里循环 检测100次(步骤190)，判断100次中是否62次异常(步骤200)，若连续62次异常则判断该路信号灯故障，存储对应的故障标志(步骤210)，然后返回IO 循环检测(步骤i50)。若连续100次检测中小于62次是异常的，则不判断为故 障，返回到循环检测(步骤150)。若所有IO检测完毕，则进行所有灯组的故障 整理分类，以区分正常工作、红灯坏还是绿冲突(步骤160)。整理完毕后通过 串口上传给信号机处理器(步骤170)，发送完，本次检测结束(步骤180)，再 回到步骤120继续等待信号下发新的灯色信息。
权利要求
1、一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置，包括有故障检测单元和与其相连接的信号机处理器，其特征在于所述的故障检测单元分别为电流检测模块和电压检测模块；电压检测模块输出的TTL电平信号与电流检测模块输出的TTL电平信号通过与门与嵌入式处理器的检测IO口相连；嵌入式处理器信号输出端与所述信号机处理器信号输入端连接。
2、 根据权利要求1所述的一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置，其特 征在于所述的嵌入式处理器信号输出端通过串口转换器件与所述信号机处理器 信号输入端连接。
3、 根据权利要求l所述的一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置，其特 征在于所述的嵌入式处理器为8位或16位MCU。
4、 根据权利要求1所述的一种用于道路交通信号灯故障监督检测装置的检测方 法，其特征在于嵌入式处理器检测每路信号灯电压检测单元和电流检测单元逻辑 与后的TTL电平信号，与信号机处理器实际输出该路信号灯的正常灯色作比较， 如果一切正常,则继续下一路信号灯单元的检测，否则在单位时间内，经软件滤波 后开始循环统计检测的故障次数，只要达到总数的半数以上异常，则判定为故障。
全文摘要
本发明涉及一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置及其检测方法，包括有故障检测单元和与其相连接的信号机处理器，所述的故障检测单元分别为电流检测模块和电压检测模块；电压检测模块输出的TTL电平信号与电流检测模块输出的TTL电平信号通过与门与嵌入式处理器的检测IO口相连；嵌入式处理器信号输出端与所述信号机处理器信号输入端连接。本发明通过概率统计方法判断异常情况。本发明可以简单可靠地检测信号灯开路、断路和搭线故障，以提高道路交通信号机的质量和十字交叉口安全性，并降低了维护的工作量。
文档编号G01R31/44GK101515025SQ200910116348
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者朱晓光, 李志勇 申请人:安徽科力信息产业有限责任公司