一種信號燈控制開關(guān)保護電路及其自適應(yīng)保護方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種信號燈控制開關(guān)保護電路及其自適應(yīng)保護方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比解決了無法對信號燈控制開關(guān)進行自適應(yīng)保護的缺陷。本發(fā)明包括以下步驟：交流電壓值的實時檢測；交流電壓值的狀態(tài)判斷；一級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊上報故障并保存檢測值；二級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊根據(jù)信號燈組的狀態(tài)進行電壓保護；三級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊通過第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端和第三控制信號輸出端發(fā)出斷開控制信號，控制紅燈控制開關(guān)、黃燈控制開關(guān)和綠燈控制開關(guān)呈斷開狀態(tài)。本發(fā)明通過對信號控制系統(tǒng)方案的自適應(yīng)調(diào)整，極大的降低了信號燈控制開關(guān)在強干擾環(huán)境下的開關(guān)切換及故障頻率。
【專利說明】一種信號燈控制開關(guān)保護電路及其自適應(yīng)保護方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及信號燈控制開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種信號燈控制開關(guān)保護電路及其自適應(yīng)保護方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]信號控制系統(tǒng)是智能交通領(lǐng)域最基本、最核心的功能單元，由于我國道路交通等基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，很多路口經(jīng)常會出現(xiàn)基礎(chǔ)施工等大型用電工程，影響路口的電壓穩(wěn)定性，進而增加信號控制系統(tǒng)的故障率。
[0005]當前交通信號控制技術(shù)中，對于信號燈控制回路的故障均采用實時檢測當前工作狀態(tài)的方法。該方法只能檢測出故障發(fā)生后的問題，無法在故障發(fā)生前對相關(guān)功能部件進行保護，使得在交通路口出現(xiàn)電壓波動等異常干擾時，信號控制系統(tǒng)的控制開關(guān)等部件的損壞率較高，影響路口的正常交通管理。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無法對信號燈控制開關(guān)進行自適應(yīng)保護的缺陷，提供一種信號燈控制開關(guān)保護電路及其自適應(yīng)保護方法來解決上述問題。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種信號燈控制開關(guān)保護電路，包括交流電源線和信號燈組，信號燈組包括紅燈交流電路、黃燈交流電路和綠燈交流電路，紅燈交流電路、黃燈交流電路和綠燈交流電路均并接在交流電源線上，
還包括電壓分析儀和信號燈微控器模塊，電壓分析儀并接在交流電源線上，電壓分析儀的數(shù)據(jù)輸出端與信號燈微控器模塊的數(shù)據(jù)輸入端相連;紅燈交流電路由紅燈控制開關(guān)和紅燈串接組成，黃燈交流電路由黃燈控制開關(guān)和黃燈串接組成，綠燈交流電路由綠燈控制開關(guān)和綠燈串接組成，信號燈微控器模塊的第一控制信號輸出端與紅燈控制開關(guān)相連，信號燈微控器模塊的第二控制信號輸出端與黃燈控制開關(guān)相連，信號燈微控器模塊的第三控制信號輸出端與綠燈控制開關(guān)相連。
[0009]所述的信號燈微控器模塊為STM32芯片。
[0010]—種信號燈控制開關(guān)保護電路的自適應(yīng)保護方法，包括以下步驟:
交流電壓值的實時檢測，電壓分析儀實時檢測交流電源線上的電壓值，并將電壓值發(fā)送給信號燈微控器模塊；
交流電壓值的狀態(tài)判斷，信號燈微控器模塊將獲得的交流電壓值按交流電壓值波動范圍判斷法則進行判斷，得出當前的交流電壓值處于正常波動范圍、一級報警范圍、二級報警范圍或三級報警范圍;若為正常波動范圍，則繼續(xù)進行交流電壓值的實時檢測； 一級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊上報故障并保存檢測值；
二級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊根據(jù)信號燈組的狀態(tài)進行電壓保護；
三級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊通過第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端和第三控制信號輸出端發(fā)出斷開控制信號，控制紅燈控制開關(guān)、黃燈控制開關(guān)和綠燈控制開關(guān)呈斷開狀態(tài)。
[0011 ]所述的交流電壓值波動范圍判斷法則為:
當交流電壓值波動范圍在AC180V?260V之間，則為正常波動范圍；
當交流電壓值波動范圍在AC160V?AC180V之間，則為一級報警范圍；
當交流電壓值波動范圍在AC260V?280V或交流電壓值波動范圍低于AC160V，則為二級報警范圍；
當交流電壓值波動范圍大于AC280V，則為三級報警范圍。
[0012]所述的二級報警范圍的處理包括以下步驟:
信號燈微控器模塊判斷當前時段是否處于紅綠燈信號切換狀態(tài)，若否，則保持紅燈控制開關(guān)、黃燈控制開關(guān)和綠燈控制開關(guān)的斷開或閉合狀態(tài)，并上報故障;若是，則信號燈微控器模塊保持當前的各信號燈開關(guān)狀態(tài)并將當前的方案時間延長η秒，再次進行交流電壓值的狀態(tài)判斷；
在校驗時間值T的時間范圍內(nèi)重復(fù)進行交流電壓值的狀態(tài)判斷，若再次獲取的交流電壓值仍處于二級報警范圍，則信號燈微控器模塊繼續(xù)當前的紅綠燈信號狀態(tài)并延長η秒；
若在校驗時間值T的時間范圍內(nèi)，交流電壓值的狀態(tài)處于一級報警范圍或三級報警范圍，則按一級報警范圍或三級報警范圍相應(yīng)的處理方式進行處理；
若超出校驗時間值T的時間范圍后，交流電壓值的狀態(tài)仍處于二級報警范圍，則信號燈微控器模塊進行正常紅綠燈信號切換。
[0013]
有益效果
本發(fā)明的信號燈控制開關(guān)保護電路及其自適應(yīng)保護方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比通過對信號控制系統(tǒng)方案的自適應(yīng)調(diào)整，極大的降低了信號燈控制開關(guān)在強干擾環(huán)境下的開關(guān)切換及故障頻率，有效的降低了發(fā)生故障的概率，降低了信號控制系統(tǒng)的故障率，便于實現(xiàn)，具有較好的應(yīng)用價值。
[0014]本發(fā)明降低了交通信號控制系統(tǒng)故障發(fā)生的機率，在外界電壓波動等異常干擾嚴重時，降低信號燈控制開關(guān)出現(xiàn)故障的次數(shù)，提高信號控制系統(tǒng)的可靠性。由于信號控制開關(guān)發(fā)生故障多數(shù)是在外界出現(xiàn)電壓波動等較嚴重的干擾時，對開關(guān)器件狀態(tài)進行控制切換造成的，本發(fā)明通過在出現(xiàn)電壓波動等嚴重干擾時降低信號控制開關(guān)的狀態(tài)切換次數(shù)的方法來降低其故障發(fā)生率。
[0015]
【附圖說明】
圖1為本發(fā)明中信號燈控制開關(guān)保護電路的電路連接框圖；
圖2為本發(fā)明中自適應(yīng)保護方法的方法順序圖；
其中，1-交流電源線、2-電壓分析儀、3-信號燈微控器模塊、4-紅燈控制開關(guān)、5-紅燈、6-黃燈控制開關(guān)、7-黃燈、8-綠燈控制開關(guān)、9-綠燈。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]為使對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下:
如圖1所示，本發(fā)明所述的一種信號燈控制開關(guān)保護電路，包括交流電源線I和信號燈組，信號燈組包括紅燈交流電路、黃燈交流電路和綠燈交流電路，紅燈交流電路、黃燈交流電路和綠燈交流電路均并接在交流電源線I上。電壓分析儀2為可實時檢測交流電壓的模塊，信號燈微控器模塊3可以為集成交通信號控制方案的STM32微控制器系統(tǒng)，信號燈微控器模塊3本身帶有信號燈控制方案，其還可以實時獲取電壓分析儀2的交流電壓值。電壓分析儀2并接在交流電源線I上，電壓分析儀2的數(shù)據(jù)輸出端與信號燈微控器模塊3的數(shù)據(jù)輸入端相連，電壓分析儀2檢測到交流電源線I上的電壓值，發(fā)送給信號燈微控器模塊3進行處理分析。
[0018]紅燈交流電路由紅燈控制開關(guān)4和紅燈5串接組成，黃燈交流電路由黃燈控制開關(guān)6和黃燈7串接組成，綠燈交流電路由綠燈控制開關(guān)8和綠燈9串接組成，信號燈微控器模塊3的第一控制信號輸出端與紅燈控制開關(guān)4相連，信號燈微控器模塊3的第二控制信號輸出端與黃燈控制開關(guān)6相連，信號燈微控器模塊3的第三控制信號輸出端與綠燈控制開關(guān)8相連。信號燈微控器模塊3其自帶的內(nèi)部控制方案不僅可設(shè)定紅燈5、黃燈7和綠燈9分別亮的時間值，并實時調(diào)整該運行方案；而且信號燈微控器模塊3還可以根據(jù)獲取至的電壓值，通過第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端或第三控制信號輸出端控制紅燈控制開關(guān)4、黃燈控制開關(guān)6或綠燈控制開關(guān)8。
[0019]如圖2所示，本發(fā)明的一種信號燈控制開關(guān)保護電路的自適應(yīng)保護方法，通過信號燈微控器模塊3實時檢測電壓分析儀2獲取的交流電壓值，并根據(jù)自身的信號燈紅綠燈控制方案，實時控制紅黃綠信號燈的開關(guān)狀態(tài)切換。通過對信號燈微控器模塊3的供電電壓波動等異常干擾狀態(tài)，采用多級自保護的方式，實現(xiàn)對信號燈組等部件的保護;采用方案自適應(yīng)調(diào)整的方法優(yōu)化信號燈微控器模塊3的控制功能，實現(xiàn)對信號燈控制開關(guān)狀態(tài)切換的更安全控制，降低信號燈控制開關(guān)在電壓波動時頻繁開關(guān)易造成損壞的問題。其具體包括以下步驟:
第一步，交流電壓值的實時檢測。電壓分析儀2實時檢測交流電源線I上的電壓值，并將電壓值發(fā)送給信號燈微控器模塊3。
[0020]本發(fā)明的判斷原理為:通過信號燈微控器模塊3及電壓分析儀2獲取供電電壓的實時運行狀態(tài)，當電壓波動等干擾達到一定故障等級時，執(zhí)行紅綠燈控制方案的降級處理，或者執(zhí)行自適應(yīng)調(diào)整的方案，并將干擾故障上報保存。如在干擾非常嚴重時，執(zhí)行關(guān)燈指令，以保護信號燈及控制開關(guān)；當干擾較輕時，發(fā)送相應(yīng)的故障代碼給信號控制中心保存或管理。當電壓波動等干擾較嚴重時，信號控制系統(tǒng)采用自適應(yīng)調(diào)整方案的方法，根據(jù)設(shè)定的時間值，延長當前紅綠燈運行狀態(tài)一定的時間段，如電壓波動等干擾恢復(fù)正常，則執(zhí)行信號燈燈色狀態(tài)變化的方案，控制紅綠燈的開關(guān)狀態(tài)切換;如電壓波動等干擾仍較嚴重，則繼續(xù)延長當前紅綠燈運行狀態(tài)一定的時間段，直至總共延長的時間段達到設(shè)定的狀態(tài)最大允許延長時間，進行運行方案的強制轉(zhuǎn)換。
[0021]第二步，交流電壓值的狀態(tài)判斷。信號燈微控器模塊3將獲得的交流電壓值按交流電壓值波動范圍判斷法則進行判斷，得出當前的交流電壓值處于正常波動范圍、一級報警范圍、二級報警范圍或三級報警范圍；若為正常波動范圍，則繼續(xù)進行交流電壓值的實時檢測。其中:交流電壓值波動范圍判斷法則為:
(1)當交流電壓值波動范圍在AC180V?260V之間，則為正常波動范圍；
(2)當交流電壓值波動范圍在AC160V?AC180V之間，則為一級報警范圍；
(3)當交流電壓值波動范圍在AC260V?280V或交流電壓值波動范圍低于AC160V，則為二級報警范圍；
(4)當交流電壓值波動范圍大于AC280V，則為為三級報警范圍。
[0022]在此設(shè)定交流電壓值波動范圍判斷法則的目的是，將獲取到的交流電壓檢測值進行分類處理，即當遇到需要立即斷電的電壓范圍時，則進行斷電處理；當遇到信號切換狀態(tài)時，為保護信號相序的穩(wěn)定性，則進行分類判斷處理。
[0023]第三步，一級報警范圍的處理。信號燈微控器模塊3上報故障并保存檢測值，僅記錄檢測值，不進行相應(yīng)的直接處理。
[0024]第四步，二級報警范圍的處理。信號燈微控器模塊3根據(jù)信號燈組的狀態(tài)進行電壓保護，二級報警范圍處于一級報警范圍和三級報警范圍之間，對于此區(qū)間范圍的處理則結(jié)合信號燈的狀態(tài)進行自適應(yīng)處理，其具體步驟如下:
(I)信號燈微控器模塊3判斷當前時段是否處于紅綠燈信號切換狀態(tài)，紅綠燈信號切換狀態(tài)為紅綠燈變化狀態(tài)，在此狀態(tài)時，若直接進行斷電處理，對于道路交通安全是極大隱患，且在二級報警范圍內(nèi)直接斷電處理，雖可以對信號燈或其相應(yīng)開關(guān)電路起到很好的保護，但由于實際環(huán)境中二級報警范圍的經(jīng)常出現(xiàn)，會出現(xiàn)反復(fù)的斷開操作，反而影響了電子器件的使用可靠性。因此，在此針對此類情況進行判斷。若否(不處于紅綠燈信號切換狀態(tài))，則保持紅燈控制開關(guān)4、黃燈控制開關(guān)6和綠燈控制開關(guān)8的斷開或閉合狀態(tài)，并上報故障，即保持原有信號燈狀態(tài)，上報故障，不做硬性處理。若是(處于紅綠燈信號切換狀態(tài))，則信號燈微控器模塊3保持當前的各信號燈開關(guān)狀態(tài)并將當前的方案時間延長η秒，再次進行交流電壓值的狀態(tài)判斷。具體的延長時間可以根據(jù)實際需要來定，一般為3秒，也可以為5秒或更長。
[0025](2)在校驗時間值T的時間范圍內(nèi)重復(fù)進行交流電壓值的狀態(tài)判斷，若再次獲取的交流電壓值仍處于二級報警范圍，則信號燈微控器模塊3繼續(xù)當前的紅綠燈信號狀態(tài)并延長η秒。其中，校驗時間值T通?？梢詾?0秒-100秒，根據(jù)需要設(shè)定。
[0026](3)若在校驗時間值T的時間范圍內(nèi)，交流電壓值的狀態(tài)處于一級報警范圍或三級報警范圍，則按一級報警范圍或三級報警范圍相應(yīng)的處理方式進行處理。通過這樣的緩沖式處理方案，可以減少對信號燈或其相應(yīng)開關(guān)電路的控制操作，提高電子設(shè)備的使用可靠性。
[0027](4)若超出校驗時間值T的時間范圍后，交流電壓值的狀態(tài)仍處于二級報警范圍，則信號燈微控器模塊3進行正常紅綠燈信號切換，最大程度減少對信號燈或其相應(yīng)開關(guān)電路的影響。
[0028]第五步，三級報警范圍的處理，說明當前電壓已經(jīng)比較危險，需要立即斷電處理。信號燈微控器模塊3通過第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端和第三控制信號輸出端發(fā)出斷開控制信號，控制紅燈控制開關(guān)4、黃燈控制開關(guān)6和綠燈控制開關(guān)8呈斷開狀態(tài)，將信號燈或其相應(yīng)開關(guān)電路進行保護，實現(xiàn)在對路口交通控制的同時對繼電器開關(guān)的最低開關(guān)切換和保護。
[0029]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項】
1.一種信號燈控制開關(guān)保護電路，包括交流電源線(I)和信號燈組，信號燈組包括紅燈交流電路、黃燈交流電路和綠燈交流電路，紅燈交流電路、黃燈交流電路和綠燈交流電路均并接在交流電源線(I)上， 其特征在于:還包括電壓分析儀(2)和信號燈微控器模塊(3)，電壓分析儀(2)并接在交流電源線(I)上，電壓分析儀(2)的數(shù)據(jù)輸出端與信號燈微控器模塊(3)的數(shù)據(jù)輸入端相連；紅燈交流電路由紅燈控制開關(guān)(4 )和紅燈(5 )串接組成，黃燈交流電路由黃燈控制開關(guān)(6 )和黃燈(7)串接組成，綠燈交流電路由綠燈控制開關(guān)(8)和綠燈(9)串接組成，信號燈微控器模塊(3)的第一控制信號輸出端與紅燈控制開關(guān)(4)相連，信號燈微控器模塊(3)的第二控制信號輸出端與黃燈控制開關(guān)(6)相連，信號燈微控器模塊(3)的第三控制信號輸出端與綠燈控制開關(guān)(8)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種信號燈控制開關(guān)保護電路，其特征在于:所述的信號燈微控器模塊(3)為STM32芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種信號燈控制開關(guān)保護電路的自適應(yīng)保護方法，其特征在于，包括以下步驟: 31)交流電壓值的實時檢測，電壓分析儀(2)實時檢測交流電源線(I)上的電壓值，并將電壓值發(fā)送給信號燈微控器模塊(3); 32)交流電壓值的狀態(tài)判斷，信號燈微控器模塊(3)將獲得的交流電壓值按交流電壓值波動范圍判斷法則進行判斷，得出當前的交流電壓值處于正常波動范圍、一級報警范圍、二級報警范圍或三級報警范圍;若為正常波動范圍，則繼續(xù)進行交流電壓值的實時檢測； 33)—級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊(3)上報故障并保存檢測值； 34)二級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊(3)根據(jù)信號燈組的狀態(tài)進行電壓保護； 35)三級報警范圍的處理，信號燈微控器模塊(3)通過第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端和第三控制信號輸出端發(fā)出斷開控制信號，控制紅燈控制開關(guān)(4)、黃燈控制開關(guān)(6)和綠燈控制開關(guān)(8)呈斷開狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種信號燈控制開關(guān)保護電路的自適應(yīng)保護方法，其特征在于，所述的交流電壓值波動范圍判斷法則為: 41)當交流電壓值波動范圍在AC 180 V?260V之間，則為正常波動范圍； 42 )當交流電壓值波動范圍在AC 160 V?AC 180 V之間，則為一級報警范圍； 43)當交流電壓值波動范圍在AC260V?280V或交流電壓值波動范圍低于AC160V，則為二級報警范圍； 44)當交流電壓值波動范圍大于AC280V，則為三級報警范圍。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種信號燈控制開關(guān)保護電路的自適應(yīng)保護方法，其特征在于，所述的二級報警范圍的處理包括以下步驟: 51)信號燈微控器模塊(3)判斷當前時段是否處于紅綠燈信號切換狀態(tài)，若否，則保持紅燈控制開關(guān)(4)、黃燈控制開關(guān)(6)和綠燈控制開關(guān)(8)的斷開或閉合狀態(tài)，并上報故障；若是，則信號燈微控器模塊(3)保持當前的各信號燈開關(guān)狀態(tài)并將當前的方案時間延長η秒，再次進行交流電壓值的狀態(tài)判斷； 52)在校驗時間值T的時間范圍內(nèi)重復(fù)進行交流電壓值的狀態(tài)判斷，若再次獲取的交流電壓值仍處于二級報警范圍，則信號燈微控器模塊(3)繼續(xù)當前的紅綠燈信號狀態(tài)并延長η 秒； 53)若在校驗時間值T的時間范圍內(nèi)，交流電壓值的狀態(tài)處于一級報警范圍或三級報警范圍，則按一級報警范圍或三級報警范圍相應(yīng)的處理方式進行處理； 54)若超出校驗時間值T的時間范圍后，交流電壓值的狀態(tài)仍處于二級報警范圍，則信號燈微控器模塊(3)進行正常紅綠燈信號切換。
【文檔編號】G08G1/097GK106097752SQ201610677729
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月16日 公開號201610677729.1, CN 106097752 A, CN 106097752A, CN 201610677729, CN-A-106097752, CN106097752 A, CN106097752A, CN201610677729, CN201610677729.1
【發(fā)明人】楊志華, 岳彩林, 張博, 王海亮, 徐步玉
【申請人】安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責任公司