无线交通信号灯管理系统的制作方法

本发明属于交通信号灯管理领域，具体涉及一种能够通过无线通信方式安全可靠传输交通控制信号的无线交通信号灯管理系统。

背景技术：

交通信号灯作为指挥交通运行的信号灯，被广泛应用在有交叉路口的道路上。它一般由红灯、绿灯、黄灯组成，是国际统一的交通信号灯。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。为了保证车辆行人的交通秩序，交通信号灯的重要性不言而喻，这就决定了施工前对交通信号灯的安装位置要做好严密的勘测，以保证交通信号灯在施工完成后的运行过程中避免被干扰而出故障。

一般，一个路口的交通信号灯通过一个总控制器来控制，该路口的每个灯杆上都设有一个子控制器来控制该灯杆上的所有信号灯；而总控制器与子控制器之间的交通控制信号传输，一般都是通过有线连接的方式进行的，而通信线缆都需要挖地埋在地下。然而这种有线通信方式，当通信出现故障需要检查线路时，只能将地面挖开再进行检查，或者当需要对信号灯进行改建时，也只能将地面挖开再进行改建，耗费人力物力，对道路交通也造成干扰，耗时很长。

针对以上问题，现在也出现了采用wifi通信方式替代原先有线通信方式的交通信号灯，很好地解决了传统有线通信方式的不足。然而由于个人热点的不断增多以及基站信号干扰等原因，wifi无线通信极容易被干扰而造成子控制器接收不到总控制器发来的交通控制信号，对应的信号灯也将无法继续工作，需要维修人员维修重启才能重新工作，给道路交通带来很大压力，很容易导致交通秩序混乱。

综上所述，交通信号灯管理领域缺乏一种既能通过无线通信方式进行信号传输又能保证传输过程安全可靠的管理装置。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够通过无线通信方式安全可靠传输交通控制信号的无线交通信号灯管理系统。

本发明提供了一种无线交通信号灯管理系统，用于对任意一个交叉路口设置的所有交通信号灯进行运营管理，具有这样的特征，包括：用于发出交通控制信号的总控制装置；一一对应设置在交叉路口的所有信号灯杆上的复数个子控制装置；以及用于在总控制装置与子控制装置之间进行信号传输的信号传输装置，包含：与总控制装置相连接的通信网关、一一对应连接通信网关与所有的子控制装置的复数个通信节点，其中，通信网关与复数个通信节点之间基于无线通信方式以及跳频通信机制和时间同步通信机制进行通信。

在本发明提供的无线交通信号灯管理系统中，还可以具有这样的特征：其中，通信网关包含：网关本体、中心节点单元以及网络管理单元，网关本体的一端与总控制装置相连接，另一端与中心节点单元相连接，中心节点单元与所有的通信节点中均设有无线hart通信模块，使得中心节点单元与每个通信节点可无线通信，网络管理单元用于对中心节点单元与所有的通信节点之间组成的通信网络进行网络管理。

在本发明提供的无线交通信号灯管理系统中，还可以具有这样的特征：其中，在通信网络中，通过网络管理单元为每个通信节点分配了多个通信信道，跳频通信机制为：中心节点单元与任意的通信节点之间或者两个通信节点之间，在进行通信时基于预先分配的多个通信信道切换使用。

在本发明提供的无线交通信号灯管理系统中，还可以具有这样的特征：其中，时间同步通信机制为：中心节点单元从网关本体处接收到总控制装置发来的交通控制信号后，将该交通控制信号以广播的方式发送给所有的通信节点，使得所有的通信节点同时接收到交通控制信号，进一步使得所有的子控制装置能够控制对应的信号灯杆上的信号灯组同时执行对应操作。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的无线交通信号灯管理系统，总控制装置发出的交通控制信号首先会发送给通信网关，通信网关基于时间同步通信机制同时发送给所有的通信节点，每个通信节点接收到交通控制信号后再发送给对应的子控制装置，从而控制所有的交通信号灯同步执行对应操作；另外，在通信网关与每个通信节点的通信中采用了跳频通信机制，这样，即便当前通信的信道受到干扰，而下次通信通过跳频通信机制能够选择其它信道进行通信，从而避免下次通信受到同样干扰，保证了交通控制信号通过无线通信方式安全可靠地传输。

附图说明

图1是本发明的实施例中十字路口交通信号灯分布示意图；以及图2是本发明的实施例中无线交通信号灯管理系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的无线交通信号灯管理系统作具体阐述。

图1是本发明的实施例中十字路口交通信号灯分布示意图。

如图1所示，在本实施例中，以十字路口10为例进行详细说明。该十字路口10形成了四个方向的车辆通行方向。在该十字路口10处设置了四个机动车信号灯杆11、八个行人信号灯杆12。

四个机动车信号灯杆11分别位于四条道路的右侧，所谓右侧是基于每条道路的通行方向来看的。在本实施例中，四个机动车信号灯杆11除了安装的位置不同，其它结构都是相同的，在此仅对其中一个进行详细说明，省略对其它三个的详细说明。

每个机动车信号灯杆11上安装有三个信号灯组，分别是：左转信号灯组11a、直行信号灯组11b、右转信号灯组11c，让该机动车信号灯杆11对应的方向驶来车辆根据对应目标方向的指示灯状态选择直接通行还是等待通行。每个信号灯组分别包含：一个红灯、一个绿灯和一个黄灯。

八个行人信号灯杆12分别位于四条道路的两侧路边并且靠近交叉口处。在本实施例中，八个行人信号灯杆12除了安装的位置不同，其它结构都是相同的，在此仅对其中一个进行详细说明，省略对其它七个的详细说明。

每个行人信号灯杆12上安装有一个信号灯组，即通行信号灯组12a，包含：一个红灯和一个绿灯。该通行信号灯组12a朝向道路设置，用于让道路对面的行人根据该信号灯的只是状态选择直接通行还是等待通行。

在本实施例中，为了让车辆和行人在该十字路口10处能够有序通行，提高通行效率，避免交通阻塞，在该十字路口10处设有图中未显示的无线交通信号灯管理系统20，通过交通信号灯管理系统来管理所有信号灯组按照既定顺序显示通行(绿灯亮起)或等待(红灯亮起)状态，指导车辆和行人的通行与否。

图2是本发明的实施例中交通信号灯管理系统的结构示意图。

如图2所示，无线交通信号灯管理系统20用于对图1中十字路口10处的车辆和行人的进行交通管理，保证其有序通行。

无线交通信号灯管理系统20包含：一个总控制装置21、十二个子控制装置22以及信号传输装置30。

总控制装置21内置了计算机程序，用于发出交通控制信号，通过该交通控制信号来控制八个行人信号灯杆10和四个机动车信号灯杆20上的所有信号灯组按设定好的规则亮起对应的灯，从而来指示该十字路口的车辆和行人通行或等待，保证通行秩序。

十二个子控制装置22一一对应地设置在四个机动车信号灯杆11上和八个行人信号灯杆12上，用来控制对应的信号灯杆上的信号灯组的显示状态，该显示状态包括：红灯亮起、绿灯亮起或黄灯亮起。在本实施例中，十二个子控制装置22除了安装的位置不同，其它结构都是相同的。每个子控制装置22的一端与对应的信号灯杆上的所有信号灯组相连接，另一端与交通信号无线通知装置30相连接，从而接收到总控制装置21发出的交通控制信号，进一步控制对应的信号灯组执行预定的显示状态。

信号传输装置30设置在总控制装置21与十二个子控制装置22之间，用于将总控制装置21发出的交通控制信号发送给每个子控制装置22，即用于进行交通控制信号的传输。

如图2所示，信号传输装置30包含：一个通信网关31和十二个通信节点32。

通信网关31的一端与总控制装置21相连接，另一端与十二个通信节点32相连接，用于将总控制装置21发出的交通控制信号传输给所有的通信节点32。

十二个通信节点32的另一端与十二个子控制装置22一一对应连接，用于将通信网关31传输来的交通控制信号发送给对应的子控制装置22。

又如图2所示，通信网关31包含：网关本体311、中心节点单元312以及网络管理单元313。

网关本体311的一端与总控制装置21相连接，另一端与中心节点单元312相连接，用于接收总控制装置21发出的交通控制信号并将该交通控制信号发送给中心节点单元312。在本实施例中，网关本体311的功能与现有技术中的网关是相同的，在此不再赘述。

中心节点单元312具有图中未显示的十三个端口，其中一个端口与网关本体311相连接，其它十二个端口与十二个通信节点32一一对应地相通信连接。中心节点单元312用于接收网关本体311发送来的交通控制信号并将其发送给所有的通信节点32。由描述可见，中心节点单元312与十二个通信节点32之间形成了星状网络，使得中心节点单元312能够与每个通信节点32直接进行通信。

网络管理单元313与网关本体311相连接，用于对中心节点单元312与所有的通信节点32之间组成的通信网络进行网络管理，例如增加新通信节点、删除已有通信节点、修改通信节点的参数信息(包括网络id、设备地址、频点等信息)等。本实施例中，在任意一个通信节点32与中心节点单元312成功建立通信后，网络管理单元313则对该通信节点32进行参数配置，其中包括预先分配多个通信信道供该通信节点32通信时使用；另外，在通信过程中，还可以通过网络管理单元313对整个通信网络进行优化，调整分配给每个通信节点32的通信信道。

在本实施例中，十二个通信节点32的结构完全相同，在此仅对其中一个通信节点32进行详细说明，省略对其它十一个通信节点32的说明。

通信节点32的一端与中心节点单元312相连接，另一端与对应的一个子控制装置22相连接，用于将中心节点单元312发送来的交通控制信号发送至对应的子控制装置22中。在本实施例中，中心节点单元312中和十二个通信节点32中均设有基于无线hart通信协议进行通信的无线hart通信模块，使得中心节点单元312与每个通信节点32之间都能够基于无线hart通信协议按照预定通信规则进行通信。这里，预定通信规则包含跳频通信机制和时间同步通信机制。

跳频通信机制为：

中心节点单元312与任意的通信节点32之间或者任意两个通信节点32之间，在进行通信时均基于被分配的多个通信信道逐次切换使用，即为跳频通信机制。这样，当正在进行的通信因信道故障而不能成功通信时，通过切换其它信道使用，可以避免下一次的通信因当前的信道故障而受到影响。

时间同步通信机制为：

总控制装置21发来的交通控制信号经由网关本体311发送给中心节点单元312后，中心节点单元312将该交通控制信号以广播的方式发送给所有的通信节点32，使得所有的通信节点32能够同时接收到该交通控制信号，从而保证所有的子控制装置22能够基于该交通控制信号同时控制对应的信号灯组执行相应的操作。

基于以上预定规则进行通信，使得通信节点32与中心节点单元312之间的无线通信更安全、更稳定、更快速、更可靠。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的无线交通信号灯管理系统，总控制装置发出的交通控制信号首先会发送给通信网关，通信网关基于时间同步通信机制同时发送给所有的通信节点，每个通信节点接收到交通控制信号后再发送给对应的子控制装置，从而控制所有的交通信号灯同步执行对应操作；另外，在通信网关与每个通信节点的通信中采用了跳频通信机制，这样，即便当前通信的信道受到干扰，而下次通信通过跳频通信机制能够选择其它信道进行通信，从而避免下次通信受到同样干扰，保证了交通控制信号通过无线通信方式安全可靠地传输。

在本实施例中，通信网关和所有的通信节点中均设有无线hart通信模块，而且通信网关在收到总控制装置发出的交通控制信号时，通过广播的方式将该交通控制信号发送给所有的通信节点，保证了所有的通信节点能够同时接收到该交通控制信号，进一步保证了所有的信号灯组能够被同时控制执行对应操作，这样就能够满足任意路口的交通信号灯的操作执行的同步性需求。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。