專利名稱：基于太陽能及風(fēng)力供電的綠色無線控制交通信號燈系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種交通信號燈，尤其是采用太陽能及風(fēng)力供電技術(shù)的無線交通
信號燈系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的交通信號燈系統(tǒng)的供電方式是采用市電，并以固定線纜來連接一組信號燈 進(jìn)行控制；因而存在著以下諸多的缺陷一是在倡導(dǎo)綠色能源的今天，大量完全依賴于市 電供電的交通信號燈勢必增加城市電力負(fù)擔(dān)，并且在市電供應(yīng)出現(xiàn)問題時，整個系統(tǒng)將由 于沒有其它方式供電而癱瘓。二是有線方式的通信連接和市電接入，必須在架設(shè)信號燈的 路面下鋪設(shè)線纜，在架設(shè)信號燈的同時也就需要龐大的工程量，因而使得整個信號燈系統(tǒng) 缺乏靈活性，無法滿足臨時路口的突發(fā)性應(yīng)用以及根據(jù)路況需要的燈體位置調(diào)整。三是對 信號燈的控制及配置方面，傳統(tǒng)信號燈必須在燈柱上完成；在路口狀況踴堵的情況下，使用 者要對信號燈進(jìn)行控制就會很不方便?？傊祟惤煌ㄐ盘枱粝到y(tǒng)存在著供電不綠色且單 一，架設(shè)不靈活，控制不方便等諸多問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種無線控制交通信號燈系統(tǒng)的改進(jìn)，該
系統(tǒng)應(yīng)能克服上述背景技術(shù)的不足，具有可靠性強(qiáng)、控制調(diào)節(jié)靈活方便的特點(diǎn)。
本實用新型采用的技術(shù)方案是基于太陽能及風(fēng)力供電的綠色無線控制交通信號
燈系統(tǒng)，包括設(shè)置在路口的至少三個交通信號燈組，每個交通信號燈組均在信號燈燈桿上
安裝著信號燈和控制箱；其特征在于每個信號燈燈桿上還設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、太陽能接
收板以及蓄電池，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及太陽能接收板的輸出電源線與蓄電池接通，蓄電池的
輸出電源線則接通信號燈以及控制箱；所述的控制箱中含有Zigbee無線收發(fā)模塊、電源模
塊和控制模塊。 所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括風(fēng)輪機(jī)以及由風(fēng)輪機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)。 該系統(tǒng)還配置有手持控制器，手持控制器中也設(shè)置有Zigbee無線收發(fā)模塊。 本實用新型的工作原理是太陽能接收板收集并轉(zhuǎn)化太陽能為電能，并檢測環(huán)境 亮度；風(fēng)力發(fā)電設(shè)備則利用風(fēng)力產(chǎn)生電能；電源模塊將由太陽能轉(zhuǎn)化而來的電能、利用風(fēng) 力產(chǎn)生的電能以及市電(備用電源)接入時提供的電能存貯到蓄電池，并產(chǎn)生其它模塊需 要的各種壓值供電；Zigbee無線收發(fā)模塊負(fù)責(zé)通信數(shù)據(jù)的編解碼以及接收和發(fā)送2. 4G微 波信號；控制模塊負(fù)責(zé)控制信號燈的工作方式及狀態(tài)，處理接收到的通信數(shù)據(jù)，產(chǎn)生需要 發(fā)送的通信數(shù)據(jù)，與Zigbee無線收發(fā)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互并配置其運(yùn)作，監(jiān)控電源模塊的運(yùn) 作。 本實用新型的有益效果是由于對該系統(tǒng)交互的控制信號以及各個交通信號燈組 之間的通信均采用了 Zigbee無線通信技術(shù)，因而具有可靠性強(qiáng)、安全性高、功耗低、成本低 的明顯優(yōu)勢；加上太陽能供電以及風(fēng)力發(fā)電所具有的無需線纜、調(diào)節(jié)靈活的特點(diǎn)，整個系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖1是本實用新型各信號燈組的信號交互狀況示意圖。 圖2是單個信號燈的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是信號燈組內(nèi)各模塊之間的連接關(guān)系示意圖。
具體實施方式Zigbee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。它此前被稱作"homeRF Life"或"FireFly"無線技術(shù)，主要用于近距離無線連接。Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE802. 15.4，這是IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)(Personal Area Network, PAN)工作組的一項標(biāo)準(zhǔn)。[0013] Zigbee技術(shù)的主要特點(diǎn)包括以下幾個部分 參數(shù)據(jù)傳輸速率低只有10k字節(jié)/秒到250k字節(jié)/秒，專注于低傳輸應(yīng)用；[0015] 參功耗低在工作模式下功耗為50mW，在低耗電待機(jī)模式下功耗為0. 06mW ;[0016] 參成本低由于Zigbee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以降低了成本，且Zigbee協(xié)議免收專利費(fèi)； 參時延短通常時延都在15毫秒至30毫秒之間； 參安全性強(qiáng)Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES_128，同時可以靈活確定其安全級別； 參網(wǎng)絡(luò)容量大每個Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備；[0020] 參優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰igbee可以應(yīng)用于星狀，樹狀，環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；[0021] 參有效范圍適中有效范圍為80米左右，能保證相鄰系統(tǒng)間不受干擾；[0022] 參有利工作頻段使用的2. 4GHz頻段為免執(zhí)照頻段。
如圖2所示該基于太陽能供電的綠色無線控制交通信號燈系統(tǒng)，包括設(shè)置在路口的至少三個交通信號燈組，每個交通信號燈組均在信號燈燈桿1上安裝著信號燈2、太陽能接收板3、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備5 (包括風(fēng)輪機(jī)以及發(fā)電機(jī))、控制箱11以及蓄電池4 ;每個交通信號燈組的控制箱11中還設(shè)置有Zigbee無線收發(fā)模塊6、電源模塊7和控制模塊8。圖3中顯示了這三個模塊之間的信號流向Zigbee無線收發(fā)模塊6通過SPI(串行外圍設(shè)備接口 )總線9把接收到的信號送至控制模塊8處理，同時從控制模塊接收需要發(fā)送的信號后進(jìn)行發(fā)送。電源模塊7對太陽能接收板3、蓄電池4、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備5以及市電12接入的電流進(jìn)行統(tǒng)一管理，并向控制模塊8及信號燈2提供工作電流，同時接受控制模塊的電流控制指令以及向控制模塊反映電源即時狀況的信息。另外，控制模塊8還向信號燈2輸出燈控制信號，對信號燈的工作狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)和調(diào)整；這些均可通過軟件實現(xiàn)。[0024] 所述太陽能接收板、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、控制箱以及蓄電池均可通過外購獲得。[0025] 本實用新型的常規(guī)工作模式_主從工作模式說明如下(以四燈為例)[0026] 交通信號燈組之間以四個一組的主從方式工作，主交通信號燈組(以下簡稱為主信號燈)根據(jù)已配置的工作序列控制自身的信號燈工作，并周期性地以同樣的時間間隔發(fā)送同步控制數(shù)據(jù)包給其余三座從交通信號燈組(以下簡稱為從信號燈)；從信號燈接收到同步控制數(shù)據(jù)包后按指令對自身信號燈進(jìn)行控制，并發(fā)送即時狀態(tài)數(shù)據(jù)包給主信號燈。當(dāng) 從信號燈一段間隔沒有接收到同步控制數(shù)據(jù)包，則自動進(jìn)入黃燈閃爍的待機(jī)狀態(tài)，而當(dāng)主 信號燈一段時間沒有完全收到三個從信號燈反饋回來的即時狀態(tài)數(shù)據(jù)包，則認(rèn)為無線通信 不正常，自動進(jìn)入黃燈閃爍的待機(jī)狀態(tài)，并發(fā)送控制數(shù)據(jù)包給從信號燈，命令從信號燈進(jìn)入 黃燈閃爍的待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于黃燈閃爍待機(jī)狀態(tài)時，主信號燈仍會周期性發(fā)送詢問數(shù) 據(jù)包，從信號燈也會在接收到詢問數(shù)據(jù)包后發(fā)送即時狀態(tài)數(shù)據(jù)包給主信號燈，一旦主信號 燈接收到全部三個從信號燈的即時狀態(tài)數(shù)據(jù)包，則認(rèn)為無線通信恢復(fù)正常，主信號燈就恢 復(fù)到正常工作狀態(tài)，并開始發(fā)送同步控制數(shù)據(jù)包。 圖1中顯示了交通信號燈組之間以及與手持控制器之間的信號交互關(guān)系手持控 制器(即圖中的手持終端)可與每一交通信號燈組進(jìn)行信號交互；主信號燈(即圖中的主 機(jī))可分別單獨(dú)與從信號燈(即圖中的從機(jī))進(jìn)行信號交互，而從信號燈之間卻不能進(jìn)行 相互之間的信號聯(lián)系。 本實用新型所述的各類模塊及元器件可全部外購。
權(quán)利要求基于太陽能及風(fēng)力供電的綠色無線控制交通信號燈系統(tǒng)，包括設(shè)置在路口的至少三個交通信號燈組，每個交通信號燈組均在信號燈燈桿(1)上安裝著信號燈(2)和控制箱(11)；其特征在于每個信號燈燈桿上還設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(5)、太陽能接收板(3)以及蓄電池(4)，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及太陽能接收板的輸出電源線與蓄電池接通，蓄電池的輸出電源線則接通信號燈以及控制箱；所述的控制箱中含有Zigbee無線收發(fā)模塊(6)、電源模塊(7)和控制模塊(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太陽能及風(fēng)力供電的綠色無線控制交通信號燈系統(tǒng)，其 特征在于所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(5)包括風(fēng)輪機(jī)以及由風(fēng)輪機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于太陽能及風(fēng)力供電的綠色無線控制交通信號燈系 統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還配置有手持控制器，手持控制器中也設(shè)置有Zigbee無線收發(fā)模塊 (6)。
專利摘要本實用新型涉及一種交通信號燈，尤其是采用太陽能及風(fēng)力供電技術(shù)的無線交通信號燈系統(tǒng)。所要解決的技術(shù)問題是提供的系統(tǒng)具有可靠性強(qiáng)、控制調(diào)節(jié)靈活方便的特點(diǎn)。本實用新型采用的技術(shù)方案是基于太陽能及風(fēng)力供電的綠色無線控制交通信號燈系統(tǒng)，包括設(shè)置在路口的至少三個交通信號燈組，每個交通信號燈組均在信號燈燈桿上安裝著信號燈和控制箱；其特征在于每個信號燈燈桿上還設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、太陽能接收板以及蓄電池，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及太陽能接收板的輸出電源線與蓄電池接通，蓄電池的輸出電源線則接通信號燈以及控制箱；所述的控制箱中含有Zigbee無線收發(fā)模塊、電源模塊和控制模塊。
文檔編號H02N6/00GK201527712SQ200920200599
公開日2010年7月14日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者馮軼俊, 吳建青 申請人:杭州光伏機(jī)電有限公司