一種信號燈控制開關保護電路及其自適應保護方法
【專利摘要】本發明涉及一種信號燈控制開關保護電路及其自適應保護方法，與現有技術相比解決了無法對信號燈控制開關進行自適應保護的缺陷。本發明包括以下步驟：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信號燈組的狀態進行電壓保護；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出斷開控制信號，控制紅燈控制開關、黃燈控制開關和綠燈控制開關呈斷開狀態。本發明通過對信號控制系統方案的自適應調整，極大的降低了信號燈控制開關在強干擾環境下的開關切換及故障頻率。
【專利說明】一種信號燈控制開關保護電路及其自適應保護方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及信號燈控制開關技術領域，具體來說是一種信號燈控制開關保護電路及其自適應保護方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]信號控制系統是智能交通領域最基本、最核心的功能單元，由于我國道路交通等基礎設施的快速發展，很多路口經常會出現基礎施工等大型用電工程，影響路口的電壓穩定性，進而增加信號控制系統的故障率。
[0005]當前交通信號控制技術中，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的方法。該方法只能檢測出故障發生后的問題，無法在故障發生前對相關功能部件進行保護，使得在交通路口出現電壓波動等異常干擾時，信號控制系統的控制開關等部件的損壞率較高，影響路口的正常交通管理。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為了解決現有技術中無法對信號燈控制開關進行自適應保護的缺陷，提供一種信號燈控制開關保護電路及其自適應保護方法來解決上述問題。
[0008]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
一種信號燈控制開關保護電路，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，電壓分析儀的數據輸出端與信號燈微控器模塊的數據輸入端相連;紅燈交流電路由紅燈控制開關和紅燈串接組成，黃燈交流電路由黃燈控制開關和黃燈串接組成，綠燈交流電路由綠燈控制開關和綠燈串接組成，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]—種信號燈控制開關保護電路的自適應保護方法，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，并將電壓值發送給信號燈微控器模塊；
交流電壓值的狀態判斷，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信號燈組的狀態進行電壓保護；
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出斷開控制信號，控制紅燈控制開關、黃燈控制開關和綠燈控制開關呈斷開狀態。
[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，若否，則保持紅燈控制開關、黃燈控制開關和綠燈控制開關的斷開或閉合狀態，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狀態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判斷；
在校驗時間值T的時間范圍內重復進行交流電壓值的狀態判斷，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當前的紅綠燈信號狀態并延長η秒；
若在校驗時間值T的時間范圍內，交流電壓值的狀態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
本發明的信號燈控制開關保護電路及其自適應保護方法，與現有技術相比通過對信號控制系統方案的自適應調整，極大的降低了信號燈控制開關在強干擾環境下的開關切換及故障頻率，有效的降低了發生故障的概率，降低了信號控制系統的故障率，便于實現，具有較好的應用價值。
[0014]本發明降低了交通信號控制系統故障發生的機率，在外界電壓波動等異常干擾嚴重時，降低信號燈控制開關出現故障的次數，提高信號控制系統的可靠性。由于信號控制開關發生故障多數是在外界出現電壓波動等較嚴重的干擾時，對開關器件狀態進行控制切換造成的，本發明通過在出現電壓波動等嚴重干擾時降低信號控制開關的狀態切換次數的方法來降低其故障發生率。
[0015]
【附圖說明】
圖1為本發明中信號燈控制開關保護電路的電路連接框圖；
圖2為本發明中自適應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、5-紅燈、6-黃燈控制開關、7-黃燈、8-綠燈控制開關、9-綠燈。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]為使對本發明的結構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，本發明所述的一種信號燈控制開關保護電路，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，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的數據輸出端與信號燈微控器模塊3的數據輸入端相連，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4和紅燈5串接組成，黃燈交流電路由黃燈控制開關6和黃燈7串接組成，綠燈交流電路由綠燈控制開關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8相連。信號燈微控器模塊3其自帶的內部控制方案不僅可設定紅燈5、黃燈7和綠燈9分別亮的時間值，并實時調整該運行方案；而且信號燈微控器模塊3還可以根據獲取至的電壓值，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4、黃燈控制開關6或綠燈控制開關8。
[0019]如圖2所示，本發明的一種信號燈控制開關保護電路的自適應保護方法，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狀態切換。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，采用多級自保護的方式，實現對信號燈組等部件的保護;采用方案自適應調整的方法優化信號燈微控器模塊3的控制功能，實現對信號燈控制開關狀態切換的更安全控制，降低信號燈控制開關在電壓波動時頻繁開關易造成損壞的問題。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，并將電壓值發送給信號燈微控器模塊3。
[0020]本發明的判斷原理為: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，當電壓波動等干擾達到一定故障等級時，執行紅綠燈控制方案的降級處理，或者執行自適應調整的方案，并將干擾故障上報保存。如在干擾非常嚴重時，執行關燈指令，以保護信號燈及控制開關；當干擾較輕時，發送相應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，信號控制系統采用自適應調整方案的方法，根據設定的時間值，延長當前紅綠燈運行狀態一定的時間段，如電壓波動等干擾恢復正常，則執行信號燈燈色狀態變化的方案，控制紅綠燈的開關狀態切換;如電壓波動等干擾仍較嚴重，則繼續延長當前紅綠燈運行狀態一定的時間段，直至總共延長的時間段達到設定的狀態最大允許延長時間，進行運行方案的強制轉換。
[0021]第二步，交流電壓值的狀態判斷。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時，為保護信號相序的穩定性，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根據信號燈組的狀態進行電壓保護，二級報警范圍處于一級報警范圍和三級報警范圍之間，對于此區間范圍的處理則結合信號燈的狀態進行自適應處理，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，紅綠燈信號切換狀態為紅綠燈變化狀態，在此狀態時，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直接斷電處理，雖可以對信號燈或其相應開關電路起到很好的保護，但由于實際環境中二級報警范圍的經常出現，會出現反復的斷開操作，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)，則保持紅燈控制開關4、黃燈控制開關6和綠燈控制開關8的斷開或閉合狀態，并上報故障，即保持原有信號燈狀態，上報故障，不做硬性處理。若是(處于紅綠燈信號切換狀態)，則信號燈微控器模塊3保持當前的各信號燈開關狀態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判斷。具體的延長時間可以根據實際需要來定，一般為3秒，也可以為5秒或更長。
[0025](2)在校驗時間值T的時間范圍內重復進行交流電壓值的狀態判斷，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繼續當前的紅綠燈信號狀態并延長η秒。其中，校驗時間值T通常可以為10秒-100秒，根據需要設定。
[0026](3)若在校驗時間值T的時間范圍內，交流電壓值的狀態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開關電路的控制操作，提高電子設備的使用可靠性。
[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開關電路的影響。
[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出斷開控制信號，控制紅燈控制開關4、黃燈控制開關6和綠燈控制開關8呈斷開狀態，將信號燈或其相應開關電路進行保護，實現在對路口交通控制的同時對繼電器開關的最低開關切換和保護。
[0029]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發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明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發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明的范圍內。本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【主權項】
1.一種信號燈控制開關保護電路，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)的數據輸出端與信號燈微控器模塊(3)的數據輸入端相連；紅燈交流電路由紅燈控制開關(4 )和紅燈(5 )串接組成，黃燈交流電路由黃燈控制開關(6 )和黃燈(7)串接組成，綠燈交流電路由綠燈控制開關(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(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(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(8)相連。2.根據權利要求1所述的一種信號燈控制開關保護電路，其特征在于:所述的信號燈微控器模塊(3)為STM32芯片。3.根據權利要求1所述的一種信號燈控制開關保護電路的自適應保護方法，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，并將電壓值發送給信號燈微控器模塊(3); 32)交流電壓值的狀態判斷，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)根據信號燈組的狀態進行電壓保護； 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出斷開控制信號，控制紅燈控制開關(4)、黃燈控制開關(6)和綠燈控制開關(8)呈斷開狀態。4.根據權利要求3所述的一種信號燈控制開關保護電路的自適應保護方法，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.根據權利要求3所述的一種信號燈控制開關保護電路的自適應保護方法，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，若否，則保持紅燈控制開關(4)、黃燈控制開關(6)和綠燈控制開關(8)的斷開或閉合狀態，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狀態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判斷； 52)在校驗時間值T的時間范圍內重復進行交流電壓值的狀態判斷，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)繼續當前的紅綠燈信號狀態并延長η 秒； 53)若在校驗時間值T的時間范圍內，交流電壓值的狀態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】安徽科力信息產業有限責任公司