一种交通信号机相位采集发送方法及装置与流程

1.本发明是一种交通信号机相位采集发送方法及装置，属道路交通智能管控技术领域。


背景技术：

2.目前的道路交通信号灯系统，采用一灯一线的连接方式，施工和线材成本较高；当线损坏或交通信号机停电时，会导致交通陷入拥堵或瘫痪，或造成安全事故，且系统维护成本高。
3.本装置设计有交通信号机的信号灯信号接收模块、太阳能电池板、电池、卫星授时、无线电通信模块、总线通信接口，用于与交通信号机和自带电源的无线电通信信号灯组网为一个交通信号灯系统。
4.本装置可实时接收交通信号机的信号灯控制信号，并将接收的控制信号状态通过编码为数据帧以无线电通信方式，发送给无线电通信信号灯；当交通信号机停电时，本装置由太阳能电池板或电池继续供电，继续对无线电通信信号灯进行控制。


技术实现要素：

5.本发明是一种交通信号机相位采集发送方法及装置。
6.本发明的方法，具体是：在交通信号机供电正常时，接收交通信号机的交流220伏信号灯控制输出信号，获取信号灯相位控制信息，并通过无线电通信方式，将信号灯相位控制信息实时发送给无线电通信交通信号灯；记忆或存储交通信号机输出的信号灯相位周期信息及对应的时间信息；采用太阳能电池板和电池作为后备电源；所需时间采用导航卫星授时的时间；获取信号灯相位控制信息的方式包括通过与交通信号机进行数据通信的方式获取、通过网络数据通信的方式获取。
7.本发明的方法，在交通信号机停电时，自动转换到电池或太阳能电池板继续供电；依据导航卫星授时时间、已记忆或保存的信号灯相位周期信息及对应的时间信息进行计算，生成信号灯相位控制信息并通过无线电通信方式发送给无线电通信交通信号灯。
8.本发明的装置中，由信号转换单元、主控模块、电源单元、无线电通信模块、网络通信模块、总线通信模块、卫星授时模块组成。
9.本发明的装置中，信号转换单元将交通信号机的交流220伏信号灯控制信号转换为ttl电平信号送到主控模块；电源单元连接外部交流220伏电源，自带太阳能电池板、电池、电源转换模块、dc/dc模块、电池电源管理模块，为本装置提供电源；无线电通信模块通过有线通信口与主控模块通信，与外部进行无线电通信；网络通信模块与主控模块通信，与外部网络进行通信；总线通信模块与主控模块通信，与交通信号机进行通信；卫星授时模块接收导航卫星的信号，通过通信的方式将导航卫星时间传送到主控模块。
10.本发明的装置中，主控模块接收信号转换单元的ttl电平信号和导航卫星授时模块的时间，通过计算获得完整的信号灯相位周期，并实时将信号灯相位信息通过无线电通
信方式发送到无线电通信信号灯，同时主控模块记忆或存储交通信号机输出的信号灯相位周期信息及对应的时间信息；主控模块获取信号灯相位控制信息的方式包括通过总线通信模块与交通信号机进行数据通信的方式获取、通过网络数据通信的方式获取。
11.本发明的装置中，外部交流220v电源有电时，由电源转换模块输出电源供电，同时通过电池电源管理模块对电池充电；外部交流220v电源停电时，由太阳能电池板或电池供电，在阳光充足时太阳能电池板通过电池电源管理模块对电池充电。
12.本发明的装置，在交流220伏停电时，主控模块依据导航卫星时间、已记忆或存储的信号灯相位信息及对应的时间信息，通过计算生成信号灯相位信息，继续将信号灯相位信息通过无线电通信方式发送到无线电通信交通信号灯。
附图说明
13.图1是电路原理图。
14.图2是信号转换单元的电路原理图。
15.图3是电源单元的电路原理图。
16.图4是本发明的运用示意图。
实施例
17.见图1、图2、图3，实施例装置由信号转换单元u1、信号转换单元u2、信号转换单元u3、信号转换单元u4、信号转换单元u5、主控模块u6、电源单元u7、无线电通信模块u8、网络通信模块u9、总线通信模块u10、卫星授时模块u11组成；其中信号转换单元u1、信号转换单元u2、信号转换单元u3、信号转换单元u4、信号转换单元u5均由信号转换器a1、信号转换器a2、信号转换器a3、信号转换器a4、信号转换器a5、信号转换器a6、信号转换器a7、信号转换器a8、信号转换器a9组成；电源单元u7由太阳能电池板b1、电源转换模块b2、dc/dc模块b3、电池电源管理模块b4、电池b5、二极管d1、二极管d2组成。
18.实施例装置说明参见图1、图2、图3进行描述。
19.实施例装置中，信号转换单元u1的信号输入1口与外部信号n1连接、信号输入2口与外部信号n2连接、信号输入3口与外部信号n3连接、信号输入4口与外部信号n4连接、信号输入5口与外部信号n5连接、信号输入6口与外部信号n6连接、信号输入7口与外部信号n7连接、信号输入8口与外部信号n8连接、信号输入9口与外部信号n9连接。信号转换单元u1的信号输出1口与主控模块u6的i/o_1口连接、信号输出2口与主控模块u6的i/o_2口连接、信号输出3口与主控模块u6的i/o_3口连接、信号输出4口与主控模块u6的i/o_4口连接、信号输出5口与主控模块u6的i/o_5口连接、信号输出6口与主控模块u6的i/o_6口连接、信号输出7口与主控模块u6的i/o_7口连接、信号输出8口与主控模块u6的i/o_8口连接、信号输出9口与主控模块u6的i/o_9口连接，信号转换单元u1的零线输入口与外部交流220v零线连接。
20.实施例装置中，信号转换单元u2的信号输入1口与外部信号s1连接、信号输入2口与外部信号s2连接、信号输入3口与外部信号s3连接、信号输入4口与外部信号s4连接、信号输入5口与外部信号s5连接、信号输入6口与外部信号s6连接、信号输入7口与外部信号s7连接、信号输入8口与外部信号s8连接、信号输入9口与外部信号s9连接；信号转换单元u2的信号输出1口与主控模块u6的i/o_10口连接、信号输出2口与主控模块u6的i/o_11口连接、信
号输出3口与主控模块u6的i/o_12口连接、信号输出4口与主控模块u6的i/o_13口连接、信号输出5口与主控模块u6的i/o_14口连接、信号输出6口与主控模块u6的i/o_15口连接、信号输出7口与主控模块u6的i/o_16口连接、信号输出8口与主控模块u6的i/o_17口连接、信号输出9口与主控模块u6的i/o_18口连接，信号转换单元u2的零线输入口与外部交流220v零线连接。
21.实施例装置中，信号转换单元u3的信号输入1口与外部信号e1连接、信号输入2口与外部信号e2连接、信号输入3口与外部信号e3连接、信号输入4口与外部信号e4连接、信号输入5口与外部信号e5连接、信号输入6口与外部信号e6连接、信号输入7口与外部信号e7连接、信号输入8口与外部信号e8连接、信号输入9口与外部信号e9连接；信号转换单元u3的信号输出1口与主控模块u6的i/o_19口连接、信号输出2口与主控模块u6的i/o_20口连接、信号输出3口与主控模块u6的i/o_21口连接、信号输出4口与主控模块u6的i/o_22口连接、信号输出5口与主控模块u6的i/o_23口连接、信号输出6口与主控模块u6的i/o_24口连接、信号输出7口与主控模块u6的i/o_25口连接、信号输出8口与主控模块u6的i/o_26口连接、信号输出9口与主控模块u6的i/o_27口连接，信号转换单元u3的零线输入口与外部交流220v零线连接。
22.实施例装置中，信号转换单元u4的信号输入1口与外部信号w1连接、信号输入2口与外部信号w2连接、信号输入3口与外部信号w3连接、信号输入4口与外部信号w4连接、信号输入5口与外部信号w5连接、信号输入6口与外部信号w6连接、信号输入7口与外部信号w7连接、信号输入8口与外部信号w8连接、信号输入9口与外部信号w9连接；信号转换单元u4的信号输出1口与主控模块u6的i/o_28口连接、信号输出2口与主控模块u6的i/o_29口连接、信号输出3口与主控模块u6的i/o_30口连接、信号输出4口与主控模块u6的i/o_31口连接、信号输出5口与主控模块u6的i/o_32口连接、信号输出6口与主控模块u6的i/o_33口连接、信号输出7口与主控模块u6的i/o_34口连接、信号输出8口与主控模块u6的i/o_35口连接、信号输出9口与主控模块u6的i/o_36口连接，信号转换单元u4的零线输入口与外部交流220v零线连接。
23.实施例装置中，信号转换单元u5的信号输入1口与外部信号p1连接、信号输入2口与外部信号p2连接、信号输入3口与外部信号p3连接、信号输入4口与外部信号p4连接、信号输入5口与外部信号p5连接、信号输入6口与外部信号p6连接、信号输入7口与外部信号p7连接、信号输入8口与外部信号p8连接、信号输入9口与外部信号p9连接；信号转换单元u5的信号输出1口与主控模块u6的i/o_37口连接、信号输出2口与主控模块u6的i/o_38口连接、信号输出3口与主控模块u6的i/o_39口连接、信号输出4口与主控模块u6的i/o_40口连接、信号输出5口与主控模块u6的i/o_41口连接、信号输出6口与主控模块u6的i/o_42口连接、信号输出7口与主控模块u6的i/o_43口连接、信号输出8口与主控模块u6的i/o_44口连接、信号输出9口与主控模块u6的i/o_45口连接，信号转换单元u5的零线输入口与外部交流220v零线连接。
24.实施例装置中，电源单元u7的电源输入口与外部交流220v电源连接，电源单元u7的电源输出口与主控模块u6的电源输入口连接，主控模块u6的通信接口_1与外部信号机通信接口连接，主控模块u6的通信接口_2与无线电通信模块u8的通信接口连接，主控模块u6的通信接口_3与网络通信模块u9的通信接口连接，主控模块u6的通信接口_4与总线通信模
块u10的通信接口连接，主控模块u6的通信接口_5与卫星授时模块u11的通信接口连接。
25.实施例装置中，信号转换器a1的零线口与零线输入连接，信号转换器a2的零线口与零线输入连接，信号转换器a3的零线口与零线输入连接，信号转换器a4的零线口与零线输入连接，信号转换器a5的零线口与零线输入连接，信号转换器a6的零线口与零线输入连接，信号转换器a7的零线口与零线输入连接，信号转换器a8的零线口与零线输入连接，信号转换器a9的零线口与零线输入连接。
26.实施例装置中，太阳能电池板b1与二极管d1的1口连接，电源转换模块b2的电源输入口与外部交流220v电源连接，电源转换模块b2的dc电源输出口与二极管d2的1口连接，dc/dc模块b3的电源输入口与二极管d1的2口、二极管d2的2口、电池电源管理模块b4的电源接口连接，dc/dc模块b3的电源输出口与主控模块u6的电源输入口连接，电池电源管理模块b4的电池接口与电池b5连接。
27.实施例装置中，信号转换单元u1将外部信号n1到n9转换为ttl电平信号分别送到主控模块u6的i/o_1到i/o_9，信号转换单元u2将外部信号s1到s9转换为ttl电平信号分别送到主控模块u6的i/o_10到i/o_18，信号转换单元u3将外部信号e1到e9转换为ttl电平信号分别送到主控模块u6的i/o_19到i/o_27，信号转换单元u4将外部信号w1到w9转换为ttl电平信号分别送到主控模块u6的i/o_28到i/o_36，信号转换单元u5将外部信号p1到p9转换为ttl电平信号分别送到主控模块u6的i/o_37到i/o_45，主控模块u6采集上述ttl信号以获得信号灯控制相位，并记录每个信号发生的导航卫星授时时间，通过计算获得完整相位周期，并实时将相位信息通过无线电通信方式发送到每个方向的无线电通信信号灯。
28.实施例装置中，外部交流220v电源供电正常时，系统由电源转换模块b2输出的dc电源供电，同时通过电池电源管理模块u4对电池u7充电；外部交流220v电源没电时，系统由太阳能电池板b1和电池u7供电，同时太阳能电池板b1通过电池电源管理模块u4对电池u7充电；dc/dc模块u3将太阳能电池板u1的电源、电源转换模块u2的电源、电池u7的电源转换为主控模块u6需要的电源。
29.实施例装置中，信号转换单元u1、u2、u3、u4、u5中的信号转换器是光电耦合电路、比较器电路之一，电源单元u7中的电源转换模块b2是ac/dc电路模块、dc/dc电路模块之一；无线电通信模块u8是zigbee通信模块、wifi通信模块、蓝牙通信模块、4g通信模块、5g通信模块、lora通信模块之一；总线通信模块u10是rs485总线通信电路、rs232总线通信电路、i2s总线通信电路、i2c总线通信电路、can总线通信电路之一；卫星授时模块u11是北斗导航卫星模块、gps导航卫星模块、伽利略导航卫星模块、glonass导航卫星模块之一。
30.实施例装置中，把所接外部交通信号机的信号灯控制信号分为北、南、东、西四个方向进行说明。其中：外部信号n1是方向北交流220v左转红色信号灯信号、n2是方向北交流220v左转黄色信号灯信号、n3是方向北交流220v左转绿色信号灯信号、n4是方向北交流220v直行红色信号灯信号、n5是方向北交流220v直行黄色信号灯信号、n6是方向北交流220v直行绿色信号灯信号、n7是方向北交流220v右转红色信号灯信号、n8是方向北交流220v右转黄色信号灯信号、n9是方向北交流220v右转绿色信号灯信号；外部信号s1是方向南交流220v左转红色信号灯信号、s2是方向南交流220v左转黄色信号灯信号、s3是方向南交流220v左转绿色信号灯信号、s4是方向南交流220v直行红色信号灯信号、s5是方向南交流220v直行黄色信号灯信号、s6是方向南交流220v直行绿色信号灯信号、s7是方向南交流
220v右转红色信号灯信号、s8是方向南交流220v右转黄色信号灯信号、s9是方向南交流220v右转绿色信号灯信号；外部信号e1是方向东交流220v左转红色信号灯信号、e2是方向东交流220v左转黄色信号灯信号、e3是方向东交流220v左转绿色信号灯信号、e4是方向东交流220v直行红色信号灯信号、e5是方向东交流220v直行黄色信号灯信号、e6是方向东交流220v直行绿色信号灯信号、e7是方向东交流220v右转红色信号灯信号、e8是方向东交流220v右转黄色信号灯信号、e9是方向东交流220v右转绿色信号灯信号；外部信号w1是方向西交流220v左转红色信号灯信号、w2是方向西交流220v左转黄色信号灯信号、w3是方向西交流220v左转绿色信号灯信号、w4是方向西交流220v直行红色信号灯信号、w5是方向西交流220v直行黄色信号灯信号、w6是方向西交流220v直行绿色信号灯信号、w7是方向西交流220v右转红色信号灯信号、w8是方向西交流220v右转黄色信号灯信号、w9是方向西交流220v右转绿色信号灯信号；外部信号p1是方向北交流220v红色人行信号灯信号、p2是方向北交流220v绿色人行信号灯信号、p3是方向南交流220v红色人行信号灯信号、p4是方向南交流220v绿色人行信号灯信号、p5是方向东交流220v红色人行信号灯信号、p6是方向东交流220v绿色人行信号灯信号、p7是方向西交流220v红色人行信号灯信号、p8是方向西交流220v绿色人行信号灯信号、p9是预留的人行信号灯信号。
31.见图4，本装置c2与交通信号机c1、无线电通信信号灯c3到c6组成的信号灯系统运用示例。