一种交通信号灯的信号检测采集器的制造方法
【专利摘要】一种交通信号灯的信号检测采集器，包括信号灯、供电电源和接线端子，安装在控制箱内的电源开关、PLC控制器、异步/通讯模块、GPRS模块、电压流检测开关、电流检测开关。它通过测量信号灯两端的电压和流过信号灯的电流的方法来检测信号灯的工作状态。被检测到的状态信息通过GPRS模块向控制中心传送数据。本实用新型具有结构简单、抗干扰能力强、控制灵活，且具有远程数据传送等功能，适合作为智能交通系统的数据采集单元。
【专利说明】一种交通信号灯的信号检测采集器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及交通信号灯控制，特别是一种路口交通信号的检测和采集器。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济的高速发展和城市化进程的不断加快，城市的汽车保有量正在不断上升之中并且还在持续，它一方面大大方便了我们的出行，另一方面却使道路拥堵日益加重。十字路口拥堵是城市畅通的瓶颈，特别是在交通信号灯出现故障时，致少造成交通秩序混乱，严重时造成长时间堵塞交通瘫痪。因此要保证城市路面通畅，防止突然拥堵导致事故，保证交通信号灯正常工作不仅是维持城市交通的基本措施之一，而且也是智能交通控制系统应用的基础之一。作为智能交通系统的一个基础部件，交通信号灯的信号采集器，在智能交通系统中起着关键性的作用。由于智能交通控制系统是一种自动化程度极高的自动控制系统，少有人工直接参与，因此交通路口信息的采集和可靠性就显得特别重要。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供一种通过GPRS模块连接的路口信号检测采集控制器，实时采集交叉路口的信号信息，同时检测出信号灯运行是否正常，当信号灯出现故障时，能及时报警并通知系统进行必要的维护。
[0004]本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案实现其功能的:
[0005]一种交通信号灯的信号检测采集器，包括信号灯、供电电源和接线端子，其特征还包括设在箱体内的电压和电流检测开关、PLC控制器、异步通讯模块和GPRS模块；电压检测开关的输入端并接在信号灯电路上，输出端连接到PLC控制器；电流检测开关输入端耦合在信号灯电路中，输出连接到PLC控制器；PLC控制器的一输出接口通过异步通讯模块与GPRS模块相连，PLC控制器的另一输出接口与显示单元连接，外接电源进出线通过接线端子转接。
[0006]PLC控制器通过异步通讯模块与GPRS模块连接，实现分组数据无线传送。
[0007]GPRS是一种分组交换的无线通讯方式，利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供分组数据的无线传递。
[0008]采用PLC控制器与GPRS模块组成硬件和软件的控制模式在充分利用信道资源的同时，还对GPRS模块设置特定波特率、密码设置和修改，以及接入网关设置、自动登录和持续连接设置，提高了在恶劣环境中的强抗干扰性能，提高工作状态稳定性和采取数据可靠性。
[0009]本实用新型的有益效果是:用PLC控制器为核心的数据采集检测器具有抗现场恶劣环境干扰和很好的电磁兼容性，大大增加了系统的稳定性和可靠性。该检测器不仅能实时检测信号灯的运行状态，当信号灯出现故障时能及时发出故障信息，以便通知系统进行维护。通过GPRS模块实现的无线信息分组传输，传输数据稳定，传送距离远，速度快成本低。本实用新型具有抗干扰性强，结构简单控制灵活，且具有远程数据传送等功能，适合作为智能交通系统的数据采集单元。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型结构方框图。
[0011]图2为电压检测开关电路图。
[0012]图3为电流检测开关电路图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本实用新型实施例进一步说明。
[0014]如附图1所示，GPRS模块连接的路口信号检测采集器，包括信号灯1...η、电源开关UPLC控制器2、和接线端子9，电源开关I连接PLC控制器2提供系统电源，通过接线端子9连接的电压检测开关7，其输入端接信号灯1...η两端测量电压，输出连PLC控制器2的信号输入端，信号灯电路穿过电流互感器10，通过接线端子9连接到电流检测开关8，其输出连接到PLC控制器2的信号输入端，PLC控制器2的输出连接显示单元6用来显示当前信号灯的状态。
[0015]PLC控制器2通过异步通讯模块3与GPRS模块4相连，采集到的数据通过GPRS模块构成网络传输到控制中心。PLC控制器2通过异步通讯模块3的另外一接口与RS485接口 5连接，可组成有线网或为其它设备提供接口。
[0016]PLC控制器2通过异步通讯模块3内设的RS232接口与GPRS模块4连接，实现分组数据无线传送。
[0017]PLC控制器2把采集到的信号灯信息通过RS232接口传送给GPRS模块4，同时也可以通过GPRS模块4接收来自控制中心的指令。
[0018]除了使用GPRS模块4进行分组传送无线数据外，通过控制软件还设置以下功能:
[0019]对GPRS模块4进行密码设定和修改功能，防止其它无授权系统对其进行操作；
[0020]对GPRS模块4设置一定的波特率，以便与PLC控制器2进行异步通讯；接入的网关设置成CMNRT或CMWAP网；连接类型设置为持续连接；登录设置为自动登录。
[0021 ] 由于信号检测采集器安装在路口，不但使用环境恶劣，而且电磁干扰严重，使电子设备时常出现故障。PLC控制器在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区，在转入执行用户程序和输出刷新阶段时，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中已存入的状态和数据不会变化，利用PLC这种抗干扰特性，采用PLC控制器的硬件特性和抗干扰的软件措施，加强抗干扰能力，使平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强电磁干扰的现场。
[0022]附图2所示为信号灯电压信号检测图，电压检测开关7由整流桥D21、电阻R21、电阻R22、光电耦合器Q21和继电器Κ21组成。电压检测开关7的输入端连接接线端子9的信号灯电路两端，由于信号灯使用的电源有交流和直流两种，以此，在图2中，整流桥D21把信号灯电压统一转换成直流电压。R21为限流电阻，Q21为光电耦合器，Κ21为继电器，R22为电耦合器的集电极限流电阻。
[0023]当信号灯点亮时，整流桥D21输出直流电压使光电耦合器Q21的二极管导通，通过耦合作用，使连接在Q21集电极上的继电器Κ21的线圈通电，其触点吸合并连接到PLC控制器的信号输入端。光电耦合器Q21的工作状态是由其输入的二极管的导通电流决定的，只有当其输入的二极管电流达到一定值时Q21的集电极才处于导通状态。因此，通过调整限流电阻R21的阻值就可以达到调整信号灯电压与继电器K21状态之间的对应关系。从而使检测电路具有更广的电压调整范围同时也能消除干扰电压对继电器K21状态的影响。
[0024]附图3所示为信号灯电流检测图，电流检测开关8由耦合线圈L31、电阻R31、整流桥D31、电阻R32、电阻R33、三极管Q31和继电器K31组成。测量原理与电压测量基本相同，不同之处是电流是通过电流互感器10耦合在信号灯电路上来测量的。电流检测开关8的输入端由与信号灯电路耦合的耦合线圈L31和并联在耦合线圈L31两端的电阻R31组成。当信号灯点亮时其支路中有电流通过，并联在电流互感器两端的电阻R31获得电压，调整R31可改变其电压。整流桥D31输出直流电压，R32是三极管Q31的基极电阻，调整R32就可调整其基极电流，当其电流达到一定值时，Q31的集电极导通，继电器K31触电吸合。
[0025]信号灯正常工作时，如信号灯是点亮状态的，则电压检测开关7和电流检测开关8都处于吸合状态；如信号灯是熄灭状态的，则电压检测开关7和电流检测开关8都处于断开状态；PLC控制器2根据以上信息，把信号灯的状态通过GPRS模块4发送给交通控制中心。
[0026]当检测器检测到电压检测开关7处于吸合状态而电流检测开关8都处于断开状态时，则表明信号灯已损坏，PLC控制器2会通过GPRS模块4向交通控制中心发送故障信息。
[0027]该检测器的基本配置为48路开关量输入和48路开关量输出，一个信号灯有电压和电流两个状态，因此最大可测量24个信号灯的状态，能满足一般路口信号灯的检测，当信号灯超过24个时，可安装扩展I/O模块。
[0028]具体工作过程如下:开机后进入系统设置，包括异步通讯口参数的设置。同时进行系统检测，包括信号灯的数量和状态。自检结束后，PLC控制器2定时读取其输入端的信号，一个信号灯点亮时其状态为(1，1)、熄灭时为(0，0)。PLC控制器2 —方面把该组信号状态显示在显示单元6中，同时通过GPRS模块4向控制中心发送。当信号灯出现故障时，会出现信号灯两端有电压但信号灯不亮的情况。此时，PLC控制器2读出的输入信息为(1，0)，会在显示单元6显示出该信号出现故障并向控制中心发送故障信息。
【权利要求】
1.一种交通信号灯的信号检测采集器，包括信号灯、供电电源和接线端子，其特征还包括设在箱体内的电压和电流检测开关、PLC控制器、异步通讯模块和GPRS模块；电压检测开关的输入端并接在信号灯电路上，输出端连接到PLC控制器；电流检测开关输入端耦合在信号灯电路中，输出连接到PLC控制器；PLC控制器的一输出接口通过异步通讯模块与GPRS模块相连，PLC控制器的另一输出接口与显示单元相连接，外接电源进出线通过接线端子转接。
2.根据权利要求1所述的一种交通信号灯的信号检测采集器，其特征是所述PLC控制器(2)通过异步通讯模块(3)内的RS232接口与GPRS模块(4)连接实现分组数据无线传送。
3.根据权利要求1所述的一种交通信号灯的信号检测采集器，其特征是所述PLC控制器(2 )通过异步通讯模块(3 )另一接口与RS458接口( 5 )连接为其他设备提供接口。
4.根据权利要求1所述的一种交通信号灯的信号检测采集器，其特征是所述电压检测开关(7)由整流桥D21、电阻R21、电阻R22、光电耦合器Q21和继电器K21组成。
5.根据权利要求1所述的一种交通信号灯的信号检测采集器，其特征是所述电压检测开关(7)的输入端连接接线端子(9)的信号灯电路两端。
6.根据权利要求1所述的一种交通信号灯的信号检测采集器，其特征是所述电流检测开关(8)由耦合线圈L31、电阻R31、整流桥D31、电阻R32、电阻R33、三极管Q31和继电器K31组成。
7.根据权利要求1所述的一种交通信号灯的信号检测采集器，其特征是所述电流检测开关(8)的输入端由与信号灯电路耦合的耦合线圈L31和并联在耦合线圈L31两端的电阻R31组成。
【文档编号】G08G1/097GK203630977SQ201320677895
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】施吉方, 李庆风 申请人:宁波工程学院