基于直流信号的交通信号灯控制装置及方法与流程

本发明属于智能交通控制管理领域，具体涉及了一种基于直流信号的交通信号灯控制装置及方法。

背景技术：

交通信号控制器用于城市道路交叉口、行人过街和快速路入口的交通灯信号控制，对于疏导交通，保证车辆的安全有序行驶，具有重要的意义。现有的交通信号控制器一般直接输出交流信号，每个信号灯组的红、黄、绿灯都需要输出一个交流220v信号，该信号经过电缆连接到路口各方向的信号灯。目前所使用的交通信号灯均采用led灯，由直流信号驱动，而现有交通信号控制器输出的是交流信号，这就使每个信号灯都需要具有交流转直流电路，增加了成本。

220v交流电直接通过电缆连接信号灯，经常会由于雷击、线路老化、施工损坏等造成短路、漏电等故障，直接影响到交通信号控制器的安全稳定运行，并可能导致交通事故危及人生安全，存在安全隐患。

因此，需要一个更为安全可靠且节约成本的方法来实现交通信号灯的控制。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即现有交通信号灯控制成本高以及存在安全隐患的问题，本发明提供了一种基于直流信号的交通信号灯控制装置，该控制装置包括：

主控装置，用于运行交通信号控制算法，进行状态运算产生控制信号作为第一控制信号以及接收灯控装置传递的第二反馈信号；所述第一控制信号包括地址译码信号、输出驱动信号、继电器控制信号、方波信号；所述第二反馈信号包括电压检测信号、电流检测ad接口信号；

接口装置，用于信号的转换及传递：接收主控装置传递的第一控制信号，并转换获得第二控制信号，传递至灯控装置、风扇、加热器；将接收的灯控装置传递的信号灯状态信息作为第一反馈信号，并转换获得第二反馈信号，传递至主控装置；

灯控装置，用于将接口板传递过来的第二控制信号转换为信号灯直流驱动信号，用于控制信号灯；将检测电路获取的信号灯状态信号传递至接口装置。

在一些优选的实施例中，所述主控装置，还对灯控装置的运行状态进行监测，其方法为：

主控装置接收接口装置传递的第二反馈信号，根据预先设定的规则，对灯控装置的运行状态进行监测：

监测结果为“异常”，主控装置记录异常状态信息；

监测结果为“严重故障”，主控装置记录故障状态信息，并停止输出方波信号。

在一些优选的实施例中，所述接口装置，包括：

地址译码子装置，用于依据译码芯片和主控装置传递的地址译码信号生成锁存信号；

输出锁存子装置，用于依据所述锁存信号以及主控装置传递的输出驱动信号生成信号灯直流驱动信号；

黄灯闪烁控制子装置，用于在方波检测子装置监测到主控装置不再发出方波信号时，将所有黄灯控制信号切换为黄灯闪烁信号；

电压检测子装置，用于依据锁存信号以及数据缓冲芯片，生成电压检测信号并传递至主控装置；

电流检测子装置，用于依据地址译码信号以及选择器，生成电流检测信号并传递至主控装置；

继电器控制子装置，用于接收主控装置传递的继电器控制信号，并分别控制继电器；

电源子装置，用于为接口装置的各个子装置供电。

在一些优选的实施例中，所述接口装置，还包括独立的黄灯闪烁控制装置，配置为：

发生严重故障，主控装置停止输出方波信号至接口装置，接口装置将所有灯控装置切换至黄灯闪烁状态。

在一些优选的实施例中，所述信号灯直流驱动信号，包括：

红灯直流驱动信号、绿灯直流驱动信号、黄灯直流驱动信号。

在一些优选的实施例中，所述电源子装置还配置有各信号灯电压自动调整装置；

所述信号灯电压自动调整装置，配置为通过所述主控装置传递的电压检测信号，检测各信号灯电压衰减情况，获取各信号灯电压调节信号。

在一些优选的实施例中，所述信号灯电压调节信号为0-5v的模拟信号。

本发明的另一方面，提出了一种基于直流信号的交通信号灯控制方法，基于上述的基于直流信号的交通信号灯控制装置，交通信号灯控制方法为：

步骤s10，初始化主控装置，根据设定的控制模式和控制算法，进入状态运算状态；

步骤s20，经过状态运算，获得控制信号；所述控制信号包括地址译码信号、输出驱动信号、方波信号、继电器控制信号；

步骤s30，接口装置进行信号的转换及传递：接收主控装置传递的地址译码信号、输出驱动信号，由地址译码子装置、输出驱动子装置转换成信号灯直流驱动信号，并发送至灯控装置；接收灯控装置传递的接收电压检测信号、电流检测信号，由继电器控制信号控制继电器输出；

步骤s40，将接收的电压检测信号、电流检测信号传递至主控装置，判断信号灯运行状态：判断结果为“严重故障”，主控装置停止输出方波信号，接口装置将所有输出切换到黄灯闪烁状态，主控装置记录故障并等待故障解除；判断结果为“异常”，主控装置记录异常信息；

步骤s50，重复执行步骤s20-步骤s40。

本发明的第三方面，提出了一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的基于直流信号的交通信号灯控制方法。

本发明的第四方面，提出了一种处理装置，包括处理器、存储装置；所述处理器，适于执行各条程序；所述存储装置，适于存储多条程序；所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的基于直流信号的交通信号灯控制方法。

本发明的有益效果：

(1)本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置采用直流信号控制交通信号灯，弥补了现有交通信号控制器输出交流信号到信号灯，信号灯需增加交流转直流电路，将交流信号转换为直流信号的问题，节约成本、降低能耗。

(2)本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置，避免了交流220v直接通过电缆连接信号灯，会由于雷击、线路老化、施工损坏等造成短路、漏电等故障的安全隐患问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置的装置模块示意图；

图2是本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置的一种实施例的接口装置模块示意图；

图3是本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置的一种实施例的直流交通信号控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的一种基于直流信号的交通信号灯控制装置，该控制装置包括：

主控装置，用于运行交通信号控制算法，进行状态运算产生控制信号作为第一控制信号以及接收灯控装置传递的第二反馈信号；所述第一控制信号包括地址译码信号、输出驱动信号、继电器控制信号、方波信号；所述第二反馈信号包括电压检测信号、电流检测ad接口信号；

接口装置，用于信号的转换及传递：接收主控装置传递的第一控制信号，并转换获得第二控制信号，传递至灯控装置、风扇、加热器；将接收的灯控装置传递的信号灯状态信息作为第一反馈信号，并转换获得第二反馈信号，传递至主控装置；

灯控装置，用于将接口板传递过来的第二控制信号转换为信号灯直流驱动信号，用于控制信号灯；将检测电路获取的信号灯状态信号传递至接口装置。

为了更清晰地对本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各装置展开详述。

如图1所示，为本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置的装置模块示意图，包括主控装置1、接口装置2、多块灯控装置3(灯控装置由实际路口的信号灯组数决定)，主控装置1和接口装置2采用扁平电缆连接，接口装置2通过有线或无线方式与灯控装置连接。

本发明一种实施例的基于直流信号的交通信号灯控制装置，各装置详细描述如下：

主控装置，用于运行交通信号控制算法，进行状态运算产生控制信号作为第一控制信号以及接收灯控装置传递的第二反馈信号；所述第一控制信号包括地址译码信号、输出驱动信号、继电器控制信号、方波信号；所述第一反馈信号包括电压检测信号、电流检测ad接口信号。

所述主控装置，还对灯控装置的运行状态进行监测，其方法为：

主控装置接收接口装置传递的第二反馈信号，根据预先设定的规则，对灯控装置的运行状态进行监测：

监测结果为“异常”，主控装置记录异常状态信息；

监测结果为“严重故障”，主控装置记录故障状态信息，并停止输出方波信号。

主控装置1包含电压检测信号、地址译码信号、电流检测ad接口信号、输出驱动信号、继电器控制信号和方波信号；接口装置2通过电压检测信号和地址译码信号锁存得到各方向的信号灯直流控制信号，通过有线或无线方式发送给灯控装置3，灯控装置3的光耦隔离电路将直流控制信号转换为直流输出驱动led信号灯；灯控装置3的检测电路检测每个信号灯的电压和每个灯组的电流，并发送给接口装置2，经过接口板2的缓冲电路和选择电路得到电压检测信号和电流检测ad接口信号，发送给主控装置1；主控装置1据此得到各灯组的输出状态，根据预先设定的规则判断是否发生故障，当发生严重故障时，主控装置1停止输出方波信号给接口装置2，接口装置2的黄灯闪烁控制装置将所有输出切换到黄灯闪烁状态。

接口装置，用于信号的转换及传递：接收主控装置传递的第一控制信号，并转换获得第二控制信号，传递至灯控装置、风扇、加热器；将接收的灯控装置传递的信号灯状态信息作为第一反馈信息，并转换获得第二反馈信息，传递至主控装置。

如图2所示，为本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置的一种实施例的接口装置模块示意图，包括地址译码装置21、输出锁存装置22、黄灯闪烁控制装置23、电压检测装置24、电流检测装置25、继电器控制装置26、电源装置27。

地址译码子装置21，通过3片译码芯片和主控板1输出的5路地址译码信号产生24路锁存信号；

输出锁存子装置22，通过地址译码电路产生的1-12路锁存信号和8路输出驱动信号，由12片锁存芯片，产生96路直流控制信号，其中红、黄、绿灯控制信号各32路；

黄灯闪烁控制子装置23，通过振荡电路产生黄灯闪烁信号，通过主控装置输出的方波信号控制看门狗芯片输出黄灯闪烁切换信号，黄灯闪烁切换信号控制选择器将所有32路黄灯控制信号切换到黄灯闪烁信号；

电压检测子装置24，通过地址译码电路产生的13-24路锁存信号和12片数据缓冲芯片，将96路电压检测信号转换为8路电压检测信号，输出到主控装置；

电流检测子装置25，通过主控装置输出的2路地址译码信号和4片选择器将32路电流检测信号选择为8路电流检测信号接入1片8路输入的ad芯片，ad芯片通过ad接口信号与主控装置连接；

继电器控制子装置26，通过主控装置提供的2路继电器控制信号，分别控制2个继电器；

电源子装置27，用于为接口装置的各个子装置供电。

电源子装置还配置有各信号灯电压自动调整装置：

信号灯电压自动调整装置，配置为通过所述主控装置传递的电压检测信号，检测各信号灯电压衰减情况，获取各信号灯电压调节信号。

其中，信号灯电压调节信号为0-5v的模拟信号。

直流信号控制装置通过直流驱动信号来控制信号灯，直流信号控制装置为路口每个方向提供1路直流供电输出，由于直流信号控制装置安装位置距离各方向信号灯的距离不同，距离远端信号灯可达数百米，直流供电信号电压会产生衰减从而影响信号灯的输出亮度。为此直流信号控制装置的直流供电电源提供4路可调节的直流输出，调节信号由直流信号控制装置主控板通过da模块产生，为0-5v的模拟信号，直流信号控制装置主控板会根据每个方向的电压检测信号判断该方向的电压衰减情况，并据此产生调节信号给对应的直流输出，通过反馈调节，直至信号灯端的电压检测值稳定在正常范围之内。通过电压调整，可有效解决传输距离造成的直流电压衰减，按方向供电分别调整解决了各方向信号灯与直流信号控制装置安装位置距离不一样所造成的差异，可保证每个方向信号灯的供电电压均在正常范围之内。

所述接口装置，还包括独立的黄灯闪烁控制装置，配置为：

发生严重故障，主控装置停止输出方波信号至接口装置，接口装置将所有灯控装置切换至黄灯闪烁状态。

所述信号灯直流驱动信号，包括：

红灯直流驱动信号、绿灯直流驱动信号、黄灯直流驱动信号。

灯控装置，用于将接口板传递过来的第二控制信号转换为信号灯直流驱动信号，用于控制信号灯；将检测电路获取的信号灯状态信号传递至接口装置。

本发明第二实施例的基于直流信号的交通信号灯控制方法，包括步骤s10-步骤s40，如图3所示，为本发明基于直流信号的交通信号灯控制装置的一种实施例的直流交通信号控制方法流程示意图，基于上述的基于直流信号的交通信号灯控制装置，交通信号灯控制方法为：

步骤s10，初始化主控装置，根据设定的控制模式和控制算法，进入状态运算状态；

步骤s20，经过状态运算，获得控制信号；所述控制信号包括地址译码信号、输出驱动信号、方波信号、继电器控制信号；

步骤s30，接口装置进行信号的转换及传递：接收主控装置传递的地址译码信号、输出驱动信号，由地址译码子装置、输出驱动子装置转换成信号灯直流驱动信号，并发送至灯控装置；接收灯控装置传递的接收电压检测信号、电流检测信号，由继电器控制信号控制继电器输出；

步骤s40，将接收的电压检测信号、电流检测信号传递至主控装置，判断信号灯运行状态：判断结果为“严重故障”，主控装置停止输出方波信号，接口装置将所有输出切换到黄灯闪烁状态，主控装置记录故障并等待故障解除；判断结果为“异常”，主控装置记录异常信息；

步骤s50，重复执行步骤s20-步骤s40。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的基于直流信号的交通信号灯控制系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

本发明第三实施例的一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的基于直流信号的交通信号灯控制方法。

本发明第四实施例的一种处理装置，包括处理器、存储装置；处理器，适于执行各条程序；存储装置，适于存储多条程序；所述程序适于由处理器加载并执行以实现上述的基于直流信号的交通信号灯控制方法。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。