CN211955770U - 可采集多种状态的信号灯状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可采集多种状态的信号灯状态检测装置，包括：AC‑DC电路、MCU、通信模块、掉电存储模块、电压电流采集电路、操作面板；所述AC‑DC电路中包括AC转DC供电电路和三路断电检测电路；AC转DC供电电路的输入端分别接红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G，AC转DC供电电路的输出端输出直流供电电压，且AC转DC供电电路的输出端连接有储能元件；每一路断电检测电路的输入端分别接相应色灯的信号线，输出端连接MCU的相应I/O端口；红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G分别通过各路电压电流采集子电路连接信号灯组中的红灯、黄灯和绿灯；本实用新型能够检测出信号灯的多种状态信息和相位断电故障。

Description

可采集多种状态的信号灯状态检测装置

技术领域

本实用新型属于智能交通控制领域，尤其是一种信号灯状态检测装置。

背景技术

目前，交通信号灯故障检测主要有视频检测和电气参数检测。视频检测更直观和可靠，可通过人工观察信号灯状态，相对比较精确，但是成本相对较高，遇到特殊天气观察范围受到影响。

电气参数检测是目前信号灯智能检测的一个发展方向。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种可采集多种状态的信号灯状态检测装置，能够检测出信号灯的多种状态信息和相位断电故障。本实用新型采用的技术方案是：

一种可采集多种状态的信号灯状态检测装置，包括：

AC-DC电路、MCU、通信模块、掉电存储模块、电压电流采集电路、操作面板；

所述AC-DC电路中包括AC转DC供电电路和三路断电检测电路；AC转DC供电电路的输入端分别接红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G，AC转DC供电电路的输出端输出直流供电电压，且AC转DC供电电路的输出端连接有储能元件；

每一路断电检测电路的输入端分别接相应色灯的信号线，输出端连接MCU的相应I/O端口；

电压电流采集电路中包括三路电压电流采集子电路；红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G分别通过各路电压电流采集子电路连接信号灯组中的红灯、黄灯和绿灯；各路电压电流采集子电路的输出分别接MCU相应的ADC端口；

MCU连接通信模块，通过通信模块与上位机通信；

MCU连接掉电存储模块；掉电存储模块用于保存设置的参数、信号灯状态信息和相位断电信息；

MCU连接操作面板，操作面板用于显示检测装置的运行情况，进行参数设置。

进一步地，MCU还连接扩展接口，通过扩展接口连接扩展模块。

更进一步地，扩展模块采用温湿度传感器。

进一步地，AC转DC供电电路包括全桥整流电路、AC/DC降压电路和储能电容C1；全桥整流电路的输入端接红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G，输出端接AC/DC降压电路的输入端，AC/DC降压电路的正输出端与负输出端之间接储能电容C1。

进一步地，断电检测电路包括电阻R1、R2、双向TVS管DT1、光耦U1、电容C2；

电阻R1一端接相应色灯的信号线，另一端接双向TVS管DT1一端，双向TVS管DT1另一端接光耦U1的一个输入端，光耦U1的另一个输入端接零线N；光耦U1的输出端集电极接供电电压VCC，光耦U1的输出端发射极接电阻R2和电容C2一端，并向MCU反馈断电信号，电阻R2的另一端和电容C2的另一端接地。

本实用新型的优点在于：

1）信号灯状态检测装置采用物联网模块NB-IoT模块与远程监控平台进行信息交互，检测装置可以主动上传信息，远程监控平台也可以下发信息，从而实现双向控制。

2）信号灯状态检测装置可以设置多处，配合远程监控平台可以对路口各信号灯实现更全面的把控。

3）增加了LED管芯失效比例这个信号灯状态信息，管理人员可以提前预知信号灯的故障变化趋势，及早更换存在隐患的信号灯。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的AC转DC供电电路原理框图。

图3为本实用新型的断电检测电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

在一个实施例中，可采集多种状态的信号灯状态检测装置包括：

AC-DC电路、MCU、通信模块、掉电存储模块、电压电流采集电路、操作面板；还可以进一步包括扩展接口；

所述AC-DC电路中包括AC转DC供电电路和三路断电检测电路；AC转DC供电电路的输入端分别接红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G，AC转DC供电电路的输出端输出直流供电电压，用于为信号灯状态检测装置中其余各部分供电；

AC转DC供电电路的输出端连接有储能元件，以便在出现相位断电故障时，能够维持2～3秒的供电，在此时间内能够将相位断电信息保存至掉电存储模块中；

每一路断电检测电路的输入端分别接相应色灯的信号线，输出端连接MCU的相应I/O端口；断电检测电路能够向MCU反馈信号灯的断电信号；

红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G从交通信号控制机接出，电压电流采集电路中包括三路电压电流采集子电路；红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G分别通过各路电压电流采集子电路连接信号灯组中的红灯、黄灯和绿灯；各路电压电流采集子电路的输出分别接MCU相应的ADC端口；

MCU连接通信模块，通过通信模块与上位机通信，能够向上位机发送信号灯的故障信息；本实施例中，通信模块采用NB-IoT模块，采用CoAP协议接入到远程监控平台；

MCU连接掉电存储模块；掉电存储模块中可保存设置的灯组ID、基准功率值等参数信息，还可以保存信号灯状态信息和相位断电信息；

MCU连接操作面板，操作面板可采用触摸屏；操作面板用于显示检测装置的运行情况，进行参数设置，例如设置灯组ID、基准功率值；设置的参数保存至掉电存储模块中；

MCU连接扩展接口，扩展接口可采用IIC模块接口，以便连接各种扩展模块，例如连接设置在信号灯组处的温湿度传感器，可获得信号灯组工作时的温度和环境湿度；扩展模块不限于温湿度传感器，可以根据需要而定；

如图2所示，在一个实施例中，AC转DC供电电路包括全桥整流电路、AC/DC降压电路和一个储能电容C1；全桥整流电路的输入端接红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G，输出端接AC/DC降压电路的输入端，AC/DC降压电路的正输出端与负输出端之间接储能电容C1；

如图3所示，在一个实施例中，一路断电检测电路包括电阻R1、R2、双向TVS管DT1、光耦U1、电容C2；

电阻R1一端接相应色灯的信号线，另一端接双向TVS管DT1一端，双向TVS管DT1另一端接光耦U1的一个输入端，光耦U1的另一个输入端接零线N；光耦U1的输出端集电极接供电电压VCC，光耦U1的输出端发射极接电阻R2和电容C2一端，并向MCU反馈断电信号（图3例子中是红灯的断电信号R_OFF），电阻R2的另一端和电容C2的另一端接地。

相位断电检测原理：当交通信号控制机的某一路不能输出220v电压，会导致信号灯组某一相位和信号灯状态检测装置在该相位均处于断电状态；储能电容C1的存在，MCU能够通过相应的断电检测电路得到断电信号，然后记录相位断电信息至掉电存储模块中，等待下一个相位供电正常时，上电初始化过程中读取相位断电信息，然后将该相位断电故障上报给远程监控平台；

信号灯状态检测原理：通过电压电流采集电路中的三路电压电流采集子电路，可以分别得到信号灯组中各色灯（红灯、黄灯或绿灯）的工作电压、工作电流；从而可以计算得到实时功率值，将实时功率值与基准功率值相比，就可以得出各色灯中LED管芯的失效比例；

MCU通过三路断电检测电路的输出信号和三路电压电流采集子电路的输出信号，就可以得到信号灯状态信息，包括：欠压、过压、欠流、过流、信号灯LED管芯失效比例、状态冲突等；这些信号灯状态信息可上报给远程监控平台；

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种可采集多种状态的信号灯状态检测装置，其特征在于，包括：

AC-DC电路、MCU、通信模块、掉电存储模块、电压电流采集电路、操作面板；

所述AC-DC电路中包括AC转DC供电电路和三路断电检测电路；AC转DC供电电路的输入端分别接红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G，AC转DC供电电路的输出端输出直流供电电压，且AC转DC供电电路的输出端连接有储能元件；

每一路断电检测电路的输入端分别接相应色灯的信号线，输出端连接MCU的相应I/O端口；

电压电流采集电路中包括三路电压电流采集子电路；红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G分别通过各路电压电流采集子电路连接信号灯组中的红灯、黄灯和绿灯；各路电压电流采集子电路的输出分别接MCU相应的ADC端口；

MCU连接通信模块，通过通信模块与上位机通信；

MCU连接掉电存储模块；掉电存储模块用于保存设置的参数、信号灯状态信息和相位断电信息；

MCU连接操作面板，操作面板用于显示检测装置的运行情况，进行参数设置。

2.如权利要求1所述的可采集多种状态的信号灯状态检测装置，其特征在于，

MCU还连接扩展接口，通过扩展接口连接扩展模块。

3.如权利要求2所述的可采集多种状态的信号灯状态检测装置，其特征在于，

扩展模块采用温湿度传感器。

4.如权利要求1所述的可采集多种状态的信号灯状态检测装置，其特征在于，

AC转DC供电电路包括全桥整流电路、AC/DC降压电路和储能电容C1；全桥整流电路的输入端接红灯信号线R、黄灯信号线Y、绿灯信号线G，输出端接AC/DC降压电路的输入端，AC/DC降压电路的正输出端与负输出端之间接储能电容C1。

5.如权利要求1所述的可采集多种状态的信号灯状态检测装置，其特征在于，

断电检测电路包括电阻R1、R2、双向TVS管DT1、光耦U1、电容C2；

电阻R1一端接相应色灯的信号线，另一端接双向TVS管DT1一端，双向TVS管DT1另一端接光耦U1的一个输入端，光耦U1的另一个输入端接零线N；光耦U1的输出端集电极接供电电压VCC，光耦U1的输出端发射极接电阻R2和电容C2一端，并向MCU反馈断电信号，电阻R2的另一端和电容C2的另一端接地。

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