多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測方法，用于解決多個數(shù)顯信號燈并聯(lián)后接到信號機(jī)的一個輸出端時部分信號燈故障的檢測問題。技術(shù)方案是通過采集信號機(jī)每一路輸出端的電壓信息、電流信息、充電時間信息，對采集到的信息進(jìn)行邏輯處理和前后對比，來判斷信號燈的故障信息；該技術(shù)方案通過電容充電時間模擬負(fù)載端功率，避免使用功率轉(zhuǎn)電壓電路和AD電路，簡化了一個輸出端驅(qū)動多個信號燈故障檢測的電路結(jié)構(gòu)和檢測流程。
【專利說明】多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通信息控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種交通信號燈故障檢測與無線報警的方法與技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]交通信號燈作為控制疏導(dǎo)交通的基本工具，對協(xié)調(diào)城市交通路口不同方向交通流發(fā)揮了巨大的作用。交通信號燈大多數(shù)是安裝于交通路口的現(xiàn)場，由于沒有像其他用電設(shè)備那樣有機(jī)箱保護(hù)，信號燈很容易受到雷擊、淋雨等自然因素的影響，導(dǎo)致信號燈出現(xiàn)故障的概率較大，當(dāng)作為交通指示作用的交通信號燈出現(xiàn)故障時容易造成交通路口出現(xiàn)交通堵塞，甚至造成交通事故。因此，盡快獲取交通路口信號燈的故障信息并對其快速的維護(hù)，對減少交通堵塞避免交通事故有很大意義。
[0003]由于實際使用中交通信號燈安裝到信號機(jī)的接法很復(fù)雜導(dǎo)致交通信號燈的檢測很困難；南北方向的數(shù)顯指示燈并聯(lián)后接到信號機(jī)方向南或方向北的輸出端，多個人行道的數(shù)顯指示燈可能并聯(lián)后接到信號機(jī)的某一個人行輸出端，導(dǎo)致一個負(fù)載端接有多個數(shù)顯信號燈，而不是一個信號機(jī)的輸出端對應(yīng)一個信號燈，當(dāng)一個輸出端的部分信號燈故障時，不能只通過一個輸出端有沒有電流、電壓來判別。現(xiàn)有的交通信號控制器很少有針對信號燈的故障診斷功能，而現(xiàn)有獨立于信號機(jī)的信號燈故障的檢測裝置對不同種類信號燈、一個輸出端安裝交通信號燈數(shù)量不同的情況適應(yīng)性不好，同時由于現(xiàn)有的檢測結(jié)構(gòu)裝置復(fù)雜、昂貴，其結(jié)構(gòu)甚至比交通信號控制器復(fù)雜很多，導(dǎo)致信號燈故障檢測仍沒有一個實用可靠的檢測方法。
[0004]現(xiàn)有獨立于交通控制信號機(jī)的交通燈故障檢測系統(tǒng)有的是根據(jù)交通燈兩端的電壓信息進(jìn)行故障判斷，也有系統(tǒng)是通過多次采集交通燈的電流狀態(tài)信息，再通過一定的自學(xué)習(xí)算法去判斷交通燈的故障信息；“交通信號燈檢測裝置”(申請?zhí)?201020281558.9， 申請人::吳海東)是通過一定的電路將燈兩端220V交流信號轉(zhuǎn)化為5V的TTL電平信號，再將該交通燈的電壓信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控室由人來判斷交通燈的故障信息，該技術(shù)的缺陷在于只能檢測出部分故障狀態(tài)，在眾多故障狀態(tài)中交通燈兩端有電壓而燈出現(xiàn)故障的情況有很多；“一種具有自學(xué)習(xí)功能的交通信號故障檢測裝置及其檢測方法”(申請?zhí)?201010594973.4， 申請人::王競)通過AD等采集交通燈的電流狀態(tài)信息，將該信息送到ARM處理器中通過自學(xué)習(xí)算法來判斷燈的故障狀態(tài)，該技術(shù)用到了 AD變換電路、濾波電路導(dǎo)致電路的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且自學(xué)習(xí)的算法計算量大，檢測周期較長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種電路結(jié)構(gòu)簡單、實用、檢測速度快的針對信號機(jī)一個輸出端驅(qū)動多個倒計時數(shù)顯信號燈的故障檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)能及時準(zhǔn)確的檢測數(shù)顯信號燈的常見故障。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測系統(tǒng)，其包括以下特征:
[0007]1、多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測系統(tǒng)包含電壓檢測電路、電流檢測電路、主控電路、通信電路；電壓檢測電路用于采集信號燈兩端的工頻220V電壓信息將其轉(zhuǎn)換成高低電平信息，并將該電平信息傳遞給主控電路，電流檢測電路用于采集交通燈的電流信息將其轉(zhuǎn)換成高低電平信息，并將高低電平信息傳遞給主控電路，電流檢測電路與主控電路結(jié)合采集輸出端信號燈對應(yīng)的充電時間，主控電路對得到的電壓信息、電流信息、充電時間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并判斷信號燈的故障狀態(tài)，通信電路將信號燈的狀態(tài)信息上傳到交通監(jiān)控中心；
[0008]2、多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測系統(tǒng)還包括基于電容充電時間的功率檢測、最小分辨率確定方法、一個輸出端最多驅(qū)動數(shù)顯信號燈數(shù)量的確定方法、系統(tǒng)故障檢測流程、充電時間數(shù)據(jù)采集與處理方法；基于電容充電時間的功率檢測給出了負(fù)載功率與充電時間的關(guān)系，最小分辨率確定方法給出了決定檢測系統(tǒng)能夠有效檢測到的最小時間波動的三個因素，一個輸出端最多驅(qū)動數(shù)顯信號燈數(shù)量的確定方法給出了檢測系統(tǒng)允許的一個輸出端驅(qū)動信號燈最大數(shù)量的確定方法，系統(tǒng)故障檢測流程給出了本系統(tǒng)的故障檢測步驟，充電時間數(shù)據(jù)采集與處理方法給出了充電時間采集的過程和數(shù)據(jù)處理的方法；
[0009]3、電壓檢測電路包含限流電阻、壓敏電阻、單向?qū)ǘO管、隔離光耦、用于濾波的電阻和電容；如圖2所示，交通信號燈的220V電源線中的火線經(jīng)過限流電阻接入到電路，限流電阻的另一端接單向?qū)ǘO管的正向輸入端，單向?qū)ǘO管的另一端接入光耦的陽極輸入端，光耦的陰極輸入端接到零線上，濾波電容并聯(lián)到光耦的輸入端，壓敏電阻串接到零線與火線之間，光耦的漏極輸出端接到電源的正極，柵極輸出端串接由濾波電容和電阻并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，濾波電路的另一端接地，光耦的柵極輸出端即高低電平輸出端，接到處理器的IO 口上；
[0010]4、電流檢測電路包括電流互感器、壓敏電阻、電流電壓轉(zhuǎn)換電阻、單向?qū)ǘO管、限流電阻、充電電容、穩(wěn)壓管、放電電阻、放電開關(guān)；如圖3所示，信號燈供電的電源線穿過電流互感器作為電路的輸入`，壓敏電阻和電流電壓轉(zhuǎn)換電阻并聯(lián)到互感器的輸出端，互感器的一個輸出端串接一個單向?qū)ǘO管，二極管的另一端再串接一個限流電阻，限流電阻的另一端接到充電電容的一端，充電電容的另一端接到電流互感器的另一個輸出端，穩(wěn)壓管和單向?qū)ǘO管以一致的電氣方向并接到電容兩端，穩(wěn)壓管的兩端并聯(lián)由放電電阻和放電開關(guān)串聯(lián)組成的放電電路，穩(wěn)壓管的正向輸出端為高低電平，連接到主控處理器的 IO 口；
[0011]5、基于電容充電時間的功率檢測，主要是根據(jù)不同功率下，對電容充到某一電平的時間不同來模擬輸入端功率的變化；如圖3所示，電容兩端的電壓以及對電容的充電電流滿足以下三個式子:
[0012]Uc = ^idyit

0
[0013]i(l) = —~—
Rw[0014]
【權(quán)利要求】
1.多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測系統(tǒng)包含以下特征: 1)多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測系統(tǒng)包含電壓檢測電路、電流檢測電路、主控電路、通信電路；電壓檢測電路用于采集信號燈兩端的工頻220V電壓信息將其轉(zhuǎn)換成高低電平信息，并將該電平信息傳遞給主控電路，電流檢測電路用于采集交通燈的電流信息將其轉(zhuǎn)換成高低電平信息，并將高低電平信息傳遞給主控電路，電流檢測電路與主控電路結(jié)合采集輸出端信號燈對應(yīng)的充電時間，主控電路對得到的電壓信息、電流信息、充電時間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并判斷信號燈的故障狀態(tài)，通信電路將信號燈的狀態(tài)信息上傳到交通監(jiān)控中心； 2)多負(fù)載同驅(qū)動倒計時數(shù)顯信號燈故障檢測系統(tǒng)還包括基于電容充電時間的功率檢測、最小分辨率確定方法、一個輸出端最多驅(qū)動數(shù)顯信號燈數(shù)量的確定方法、系統(tǒng)故障檢測流程、充電時間數(shù)據(jù)采集與處理方法；基于電容充電時間的功率檢測給出了負(fù)載功率與充電時間的關(guān)系，最小分辨率確定方法給出了決定檢測系統(tǒng)能夠有效檢測到的最小時間波動的三個因素，一個輸出端最多驅(qū)動數(shù)顯信號燈數(shù)量的確定方法給出了檢測系統(tǒng)允許的一個輸出端驅(qū)動信號燈最大數(shù)量的確定方法，系統(tǒng)故障檢測流程給出了本系統(tǒng)的故障檢測步驟，充電時間數(shù)據(jù)采集與處理方法給出了充電時間采集的過程和數(shù)據(jù)處理的方法； 3)電壓檢測電路包含限流電阻、壓敏電阻、單向?qū)ǘO管、隔離光耦、用于濾波的電阻和電容；交通信號燈的220V電源線中的火線經(jīng)過限流電阻接入到電路，限流電阻的另一端接單向?qū)ǘO管的正向輸入端，單向?qū)ǘO管的另一端接入光耦的陽極輸入端，光耦的陰極輸入端接到零線上，濾波電容并聯(lián)到光耦的輸入端，壓敏電阻串接到零線與火線之間，光耦的漏極輸出端接到電源的正極，柵極輸出端串接由濾波電容和電阻并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，濾波電路的另一端接地，光耦的柵極輸出端即高低電平輸出端，接到處理器的IO口上； 4)電流檢測電路包括電流互感器、壓敏電阻、電流電壓轉(zhuǎn)換電阻、單向?qū)ǘO管、限流電阻、充電電容、穩(wěn)壓管、放 電電阻、放電開關(guān)；信號燈供電的電源線穿過電流互感器作為電路的輸入，壓敏電阻和電流電壓轉(zhuǎn)換電阻并聯(lián)到互感器的輸出端，互感器的一個輸出端串接一個單向?qū)ǘO管，二極管的另一端再串接一個限流電阻，限流電阻的另一端接到充電電容的一端，充電電容的另一端接到電流互感器的另一個輸出端，穩(wěn)壓管和單向?qū)ǘO管以一致的電氣方向并接到電容兩端，穩(wěn)壓管的兩端并聯(lián)由放電電阻和放電開關(guān)串聯(lián)組成的放電電路，穩(wěn)壓管的正向輸出端為高低電平，連接到主控處理器的IO 口 ； 5)基于電容充電時間的功率檢測，主要是根據(jù)不同功率下，對電容充到某一電平的時間不同來模擬輸入端功率的變化；電容兩端的電壓以及對電容的充電電流滿足以下三個式子:
0
Rw
n^'W U0=(—-^Rv-AU^U(r)
V Vc其中U。為電容C兩端電壓，C為電容Cl到Cn中當(dāng)前線路電容的容值，i(t)為對電容充電的電流，t為充電時間，/為積分符號，dt為積分算子、表不對t進(jìn)行積分，U0為單向?qū)ǘO管陰極輸出的電壓，Rw為電阻Rw_l到Rw_n中當(dāng)前線路電阻的阻值，Rv為電阻Rv_l到Rv_n中當(dāng)前線路電阻的阻值，U (t)為頻率為50Hz的單位方波函數(shù)，U (t)使得U0只有正弦波的正半周期對電容充電，n為當(dāng)前輸出端驅(qū)動信號燈的數(shù)量，W為當(dāng)前輸出端一個信號燈的功率，V為信號燈供電電壓，k為電流互感器的匝比，AU為單向?qū)ǘO管導(dǎo)通時的壓降；由以上三個公式得到電容兩端的電壓U。與充電時間t的關(guān)系如下:
【文檔編號】H05B37/03GK103559801SQ201310574103
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】史忠科, 孔領(lǐng)領(lǐng), 任立新 申請人:西安費斯達(dá)自動化工程有限公司