一种带有故障实时监测装置的交通灯的制作方法

1.本实用新型涉及一种交通灯，尤其涉及一种能够实时监测故障、并发送报警的交通灯。


背景技术：

2.交通灯是交通管理必不可少的基础设施，通常由红、黄、绿三种颜色灯组成，是用于指挥交通通行的信号灯，包括出台的很多交通相关法律、法规中，都明确规定了交通灯不同工作状态下对行人、车辆动作或不动作的相关要求，可见交通灯正常工作对于交通管理具有极为重要的作用。
3.交通灯如果出现故障，一方面行人和车辆可能会因为得不到正确的指示而产生违章，更重要的是，还可能造成交通事故。因此，交通灯的故障需要进行实时监控。
4.目前主要的监控是通过交通灯本身的供电的电路进行，例如，灯亮时电流/电压为1，灯灭时电流/电压为0，从而形成二进制表达逻辑，供电电路即可获得电流输出表达式。
5.但是，这种判断电路存在的问题是，如果电流正常供电，但是因为老化或其他故障导致光线不能射出或者光线很暗，则可能无法正常判断是否存在故障，电路仍然在正常工作，但是行人和车辆已经受到电路故障的影响。


技术实现要素：

6.本实用新型提供了一种交通灯置，通过实施监测交通灯的亮度，从而判断交通灯是否存在故障。
7.本技术提供一种带有故障实时监测装置的交通灯，包括：灯体、灯体罩、灯体控制电路、交通灯驱动器、交通灯故障实时监测装置；灯体位于灯体罩内，灯体罩设有透明板供灯体光线射出；在透明板与灯体之间，设置有网，网上对应灯体的位置，阵列布设有光线感应器；
8.交通灯故障实时监测装置包括交通灯连接插口、单片机、以及交通灯驱动器连接插口；其中，光线感应器连接到所述单片机；交通灯连接插口与灯体控制电路连接，交通灯驱动器连接插口与交通灯驱动器连接。
9.在一种优选实施例中，交通灯故障实时监测装置还包括交通灯驱动信号接收单元，单片机通过交通灯驱动信号接收单元接收交通灯驱动器发出的信号。
10.在一种优选实施例中，所述灯体可以是构成箭头、数字、圆盘形状中的任意一种或更多种（至少一种），所述光线感应器布设区域，形成的形状与灯体形状相同。
11.在一种优选实施例中，所述灯体可以是数码管。
12.在一种优选实施例中，对应每一个发光二极管，设置一个所述光线感应器，用于采集所对应的发光二极管的光线亮度。
13.在一种优选实施例中，所述交通灯故障实时监测装置，还包括光电传感器、电阻采样单元，交通灯连接插口串联一电阻；其中：交通灯连接插口串联电阻后，与交通灯驱动器
连接插口一起并联到光电传感器，光电传感器连接至单片机；交通灯连接插口串联的电阻均连接一个所述电阻采样单元，以监测所述电阻工作状态，每一个电阻采样单元连接到单片机。
14.在一种优选实施例中，所述交通灯故障实时监测装置包括连接单片机或位于单片机内的信号放大/调理模块，电阻采样单元和/或光电传感器连接至信号放大/调理模块。
15.在一种优选实施例中，所述交通灯故障实时监测装置包括连接单片机或位于单片机内的电流检测和故障判断模块，电阻采样单元和/或光电传感器连接至电流检测和故障判断模块。
16.更优选地，电阻采样单元和/或光电传感器通过信号放大/调理模块连接至电流检测和故障判断模块。
17.在一种优选实施例中，所述所述交通灯故障实时监测装置包括连接单片机或位于单片机内的定位模块。
18.在一种优选实施例中，所述交通灯故障实时监测装置包括连接单片机或位于单片机内的姿态传感器，用于监测交通灯姿态。
19.在一种优选实施例中，所述交通灯连接插口、交通灯驱动器连接插口分别独立的包括二针脚插口和/或四针脚插口。
20.在一种优选实施例中，所述二针脚插口中，其中一个针脚接地，另一个针脚连接到光电传感器。
21.更优选地，所述二针脚插口的交通灯连接插口、交通灯驱动器连接插口分别为两个，第一个交通灯连接插口、交通灯驱动器连接插口通过光电传感器连接到红灯单片机红灯故障监测引脚；第二个交通灯连接插口、交通灯驱动器连接插口通过光电传感器连接到红灯单片机绿灯故障监测引脚。
22.在一种优选实施例中，所述四针脚插口中，其中一个针脚接地，另外三个针脚中，交通灯连接插口、交通灯驱动器连接插口的第一针脚直接并联至第一光电传感器，第一光电传感器连接至单片机的红灯数码管监测引脚；交通灯连接插口、交通灯驱动器连接插口的第二针脚直接并联至第二光电传感器，第二光电传感器连接至单片机的绿灯数码管监测引脚；交通灯连接插口的第一针脚串联电阻后、与交通灯驱动器连接插口的第一针脚并联至第三光电传感器，第三光电传感器连接至单片机的黄灯监测引脚。
23.在一种优选实施例中，所述交通灯连接插口、交通灯驱动器连接插口分别独立的包括七针脚插口（可以是一个或两个、或更多个七针脚插口），分别用于连接数字交通灯数码管和交通灯交通灯驱动器；两个七针脚插口之间，针脚一一连接，针脚之间还串联一个第二电阻，每个第二电阻连接一个电阻采样单元，每一个电阻采样单元连接到单片机。
24.在一种优选实施例中，所述交通灯故障实时监测装置，还包括交通灯驱动器信号接收单元，用于接收交通灯驱动器向交通灯发送的工作信号。从而，交通灯驱动器向交通灯发送信号时，同时将信号发送给交通灯驱动器信号接收单元，单片机对比监测到的交通灯工作信息是否与交通灯驱动器发送的信息匹配。
25.在一种优选实施例中，每一个电阻采样单元串联一个信号放大器，然后连接至单片机。
26.在一种优选实施例中，每一个电阻采样单元连接至亮度判断芯片，亮度判断芯片
连接至单片机的亮度判断引脚。
27.更优选地，每一个电阻采样单元串联一个信号放大器后，信号放大器连接至亮度判断芯片。
28.在一种优选实施例中，所述交通灯故障实时监测装置还包括通讯模块，通讯模块连接或集成于单片机内。
29.在一种优选实施例中，所述交通灯故障实时监测装置还包括定位模块，定位模块连接或集成于单片机内。
30.在一种优选实施例中，所述交通灯故障实时监测装置包括无限电模块，用于多个（至少二个）交通灯故障实时监测装置组成局域网。
31.本技术交通灯只需要简单的电路结构，通过网格化采集亮度来采集区域亮度，可以实现交通灯故障的主动监测和实时监测，第一时间判断测试目标状态，并可以智能监测交通灯笔画缺失和信号灯衰减情况。
附图说明
32.图1是本技术交通灯的光线感应器阵列布设示意图；
33.图2是本技术交通灯故障实时监测装置安装结构原理图；
34.图3是本技术交通灯故障实时监测装置工作原理图；
35.图4是本技术交通灯故障实施监测装置工作流程示意图；
36.图5是本技术一种实施例中二针脚插口的交通灯连接电路示意图；
37.图6是本技术一种实施例中电阻采样单元电路结构示意图；
38.图7是本技术一种实施例中四针脚插口的交通灯连接电路示意图；
39.图8是本技术一种实施例中七针脚插口电路示意图；
40.图9a-图9d是光线感应器布设形状举例示意图。
具体实施方式
41.实施例1
42.本技术交通灯，灯体、灯体罩、灯体控制电路、交通灯驱动器、交通灯故障实时监测装置；灯体位于灯体罩内，灯体罩设有透明板供灯体光线射出；在透明板与灯体之间，设置有网，参照图1，网上对应灯体的位置，阵列布设有光线感应器（黑色点）。光线传感器在网上设置，网孔可以透过光线，光线经过网线后也能够衍射，从而不影响行人或司机视觉观察。交通灯故障实时监测装置包括交通灯连接插口、单片机、以及交通灯驱动器连接插口；其中：
43.光线感应器连接到所述单片机；交通灯连接插口与灯体控制电路连接，交通灯驱动器连接插口与交通灯驱动器连接。交通灯驱动器与灯体之间的连接电路可以采用现有技术中的电路结构。
44.交通灯驱动器发送工作信号给灯体，灯体亮起，此时，灯体罩外阵列布设的光线感应器，能够感知到灯体亮度，从而将亮度发送给单片机，单片机判断亮度是否符合预设值范围，如果不在该范围（如亮度低于阈值），则发出故障报警。例如，单片机可以是通过网络（如现有或已知的通讯网络）发送，从而实时判断故障是否存在。并且，单片机可以利用导航系
统或定位模块，将具体位置发送给后台，从而判断交通灯故障位置。
45.实施例2
46.在实施例1基础上，交通灯故障实时监测装置还包括交通灯驱动信号接收单元；单片机通过交通灯驱动信号接收单元接收交通灯驱动器发出的信号。
47.参照图2，本技术中，交通灯驱动器有两路数据线连接到交通灯故障实时监测装置，交通灯驱动器通过其中一路向交通灯发送信号（该部分可以采用现有技术中的连接方式和电路结构，用于驱动交通灯灯体的工作），同时通过另一路将信号发送给交通灯驱动器信号接收单元。当交通灯驱动器发送信号给灯体时，同时，将信号发送给单片机。
48.交通灯驱动器发送工作信号给灯体，灯体罩外阵列布设的光线感应器，能够感知到灯体亮度，单片机会根据交通灯驱动器发送的信号，对比相应的光线传感器采集的数据是否匹配，如果灯体未工作，光线传感器采集的数据无法与交通灯驱动器的信号匹配，则发出报警信息。
49.或者，灯体工作，光线传感器能够感知到该灯体工作，单片机判断光电传感器感知的信息能够匹配交通灯驱动器的信号，此时光电传感器将亮度信息发送给单片机，单片机判断亮度是否符合预设值范围，如果不在该范围（如亮度低于阈值），则发出故障报警。
50.实施例3
51.本技术交通灯中，交通灯故障实时监测装置包括交通灯连接插口、单片机、交通灯驱动信号接收单元、以及交通灯驱动器连接插口；其中：光线感应器连接到所述单片机；交通灯连接插口与灯体控制电路连接，交通灯驱动器连接插口与交通灯驱动器连接，单片机通过交通灯驱动信号接收单元接收交通灯驱动器发出的信号。
52.参照图2和图3，以只有红灯和绿灯的交通灯为例，对本技术进行详细介绍。本技术交通灯故障实时监测装置，包括：两个交通灯连接插口，分别用于连接红灯和绿灯，参照图5，以红灯故障监测为例，交通灯连接插口p2为二针脚插口，其中一个针脚接地，另一个针脚串联一个电阻r1。
53.另外，交通灯驱动驱动器连接插口p1也是二针脚插口，其中一个针脚接地，另一个针脚与交通灯连接插口p2/电阻r1组成的电路并联，然后（可以通过电阻r2后）连接到光电传感器u1，光电传感器u1连接到单片机。
54.电阻采样单元连接与电阻r1两端，采集电阻r1的参数，参照图6，电阻采样单元设有信号放大器u5（或称为信号放大调理器、或信号放大调理网络），信号放大器u5连接到一个亮度判断芯片，亮度判断芯片连接到单片机或集成于单片机内。
55.参照图2，本技术安装时，本技术交通灯驱动驱动器连接插口p1连接到交通灯驱动驱动器，交通灯连接插口p2连接到灯体。
56.参照图3和图4，当交通灯驱动驱动器向红灯发送工作信号时，正常情况下，红灯亮起，光线感应器能够感知到红灯工作和亮度；同时，r1有电流通过，电阻采样单元采集电流、电压等信号，发送给信号放大器u1，然后发送给亮度判断芯片，亮度判断芯片通过电流大小与亮度关系，可以判断红灯亮度，单片机判断光线感应器采集亮度与亮度判断芯片计算的亮度是否一致，如果不一致，则线路存在故障，需要进行检修。如果判断一致，则判断亮度是否处于阈值范围，并将结果通过单片机对外发送。
57.同样，绿灯也可以采用同样的方式进行判断。
58.实施例4
59.参照图3和图7，红灯、黄灯和绿灯同时存在为例，对本技术进行详细介绍。同时，很多情况下，交通灯还存在一个数字提示灯，红色和绿色提示灯在同一个数码管灯上，这个时候就需要判断红灯、绿灯、黄灯与提示灯的颜色是否一直。
60.本技术交通灯故障实时监测装置，包括三组交通灯连接插口、交通灯驱动器连接插口，参照图7和图5，两个二针脚交通灯连接插口p2，分别连接红灯和绿灯，具体可参照实施例1。
61.第三个交通灯连接插口p4、交通灯驱动器连接插口p3均为四针脚插口，其中一个针脚接地，另外三个针脚一一对应并联后，各自连接一个光电传感器，如红灯re线路为光电传感器u2，红灯gr线路为光电传感器u4，黄灯ye线路为光电传感器u3。
62.安装方式可以参考实施例1，本实施例中不再赘述。
63.以黄灯ye线路为例，参照实施例6和图7，交通灯连接插口p4的第二针脚串联一个电阻r3，电阻采样单元连接与电阻r3两端，采集电阻r3的参数，信号放大器u5连接到一个亮度判断芯片，亮度判断芯片连接到单片机或集成于单片机内。
64.参照图7，本技术还设置红色数码管监测电路和绿色数码管监测电路，分别直接连接在四针脚的交通灯连接插口p4、交通灯驱动器连接插口p3之间的第三针脚连接线路、第四针脚连接线路上。数码管灯的接口插入到交通灯连接插口p4，原控制板发送红色提示工作信号时，数码管灯为红色，此时红色数码管监测电路的光电传感器u2监测到电流。
65.参照实施例3，单片机判断光线感应器采集亮度与亮度判断芯片计算的亮度是否一致，如果不一致，则线路存在故障，需要进行检修。如果判断一致，则判断亮度是否处于阈值范围，并将结果通过单片机对外发送。
66.同样，绿色数码管亮时，绿色数码管监测电路的光电传感器u4监测到电流，从而判断绿色数码管的工作。
67.实施例5
68.所述灯体构成箭头、数字、圆盘、人体卡通形象、车辆形象形状中的任意一种或更多种，所述光线感应器布设区域，形成的形状与灯体形状相同，参照图9a-9d，分别为人体卡通形象、直型箭头、数字、弯曲箭头等常见交通灯指示形状。
69.对于数码管组成的数字字形的红色和绿色信号灯（如图3中的数码管1和数码管2），所述灯体为数码管包括发光二极管，对应每一个发光二极管，设置一个所述光线感应器，用于采集所对应的发光二极管的光线亮度。以图9c的中的数字形状为例，每个数字均由7个笔画（每个笔画为一组发光二极管）组成，为此，本技术还设计了七针脚插口（交通灯连接插口p6和交通灯驱动器连接插口p5）的交通灯和交通灯驱动器；参照图7两个七针脚插口之间，针脚一一连接，针脚之间还串联一个第二电阻，每个第二电阻连接一个电阻采样单元（参照实施例3和图6）。每一个笔画对应一个针脚。
70.工作时，扫描所有数码管（发光二极管）点亮信息，并获得每一个数码管的电流信息，参照实施例3，单片机判断每组发光二极管的光线感应器采集亮度与亮度判断芯片计算的亮度是否一致，如果不一致，则线路存在故障，需要进行检修。如果判断一致，则判断亮度是否处于阈值范围，并将结果通过单片机对外发送。
71.例如，根据电流信息、亮度信息判断是否有数码管存在故障。或者，设置一个软件，
可以根据字形码规则，以及所得电流信息、亮度信息，判断字形是否缺少笔画，同时，也可以结合实施例2的方式，判断各个灯是否亮度正常。
72.实施例6
73.在以上实施例的基础上，本实施例中，还增加了姿态传感器，姿态传感器可以监测交通灯是否存在倾斜等问题，并连接单片机，将姿态信息发送给单片机进行处理，以便于即使维护。
74.实施例7
75.在以上实施例的基础上，本实施例中，还增加了远距离无线电模块，将一个区域内的多个路口的交通灯组成一个无线局域网，当其中一个路口的交通灯故障实时监测装置的通讯模块存在故障不能对外发送信号、或因为客观原因不能对外发送信号时，单片机可以将信号发送给其他路口的交通灯的交通灯故障实时监测装置，通过其他路口交通灯的交通灯故障实时监测装置继续发送信号。
76.以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。