一种交通灯系统及其灯珠故障检测方法

技术领域

本发明涉及交通灯技术领域，尤其是一种交通灯系统及其灯珠故障检测方法。

背景技术

交通灯，又叫交通信号灯，是指挥交通运行的信号灯，一般由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。

随着LED技术的发展，使LED灯珠具备质量好价格低的特点，广泛应用在交通灯上，多个灯珠组合相应的形状，指挥交通运行。但是，由于交通灯长时间在室外使用，灯珠无可避免地出现损坏，导致灯珠应该通电发光的时候，灯珠不亮，使交通灯相应的形状缺失甚至变形，影响人们对交通灯的信号获取，甚至错判交通信号，容易导致交通隐患。

现有技术中的交通信号灯大多没有故障检测功能，需要工作人员人工观察检测，出现故障时要对灯珠逐串排查，工作量大，且检测的精准度不高。也有一些交通灯通过外接检测仪器的方式检测交通灯是否发生故障，但是，这种方式只能判定交通灯是否发生故障，无法精确检测出哪个灯珠发生故障以及所在位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种交通灯系统及其灯珠故障检测方法，能够精确检测出哪个灯珠发生故障以及所在位，工作量小。

为了解决上述技术问题，本发明的一种交通灯系统，包括信号控制机以及交通灯组；

所述信号控制机包括总控芯片、驱动板以及电力载波主模块，所述电力载波主模块以及驱动板均与输入电源电性连接，且所述电力载波主模块以及驱动板均与总控芯片电性连接；

所述交通灯组包括灯组控制器以及多个用于显示不同颜色的灯盘；

所述灯组控制器包括主控芯片以及电力载波从模块，所述驱动板以及主控芯片均与电力载波从模块电性连接，所述主控芯片与驱动板电性连接；

所述灯盘包括从控芯片、灯珠以及带开路检测的驱动芯片，所述驱动板以及主控芯片均与从控芯片电性连接，所述从控芯片与驱动芯片电性连接，所述驱动芯片与灯珠电性连接。

作为上述方案的改进，所述驱动板通过第一交流转直流变压器与从控芯片、驱动芯片以及灯珠电性连接。

作为上述方案的改进，所述第一交流转直流变压器通过直流变压器与从控芯片以及驱动芯片电性连接。

作为上述方案的改进，所述驱动板通过第二交流转直流变压器与主控芯片的电源输入端连接。

作为上述方案的改进，所述驱动板通过光电隔离器与主控芯片的检测端连接。

作为上述方案的改进，所述灯盘数量为三个，三个所述灯盘分别为红灯灯盘、黄灯灯盘以及绿灯灯盘。

作为上述方案的改进，本发明的一种交通灯系统还包括用于管理信号控制机的后台服务器以及用于展示灯珠状态的Web前端。

本发明还还开了一种用于上述交通灯系统的灯珠故障检测方法，其特征在于，对交通灯组、灯盘以及灯珠进行编号，并把交通灯组、灯盘以及灯珠的编号以及对应的位置信息存入总控芯片，检测步骤包括：

步骤一，从控芯片定时发送开路检测命令给驱动芯片，并读取驱动芯片的检测结果；

步骤二，主控芯片读取从控芯片的检测结果，并通过电力载波从模块发送到电力载波主模块13；

步骤三，总控芯片从电力载波主模块读取检测结果。

作为上述方案的改进，同一交通灯组同一时间只有一个灯盘工作。

作为上述方案的改进，同一交通灯组所有灯盘一次亮灯工作一个循环之后，总控芯片即可读取所在交通灯组所有灯盘的检测结果。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明的一种交通灯系统通过输入电源、电路载波主模块、主控芯片、驱动板、电力载波从模块、从控芯片、驱动芯片以及灯珠相配配合，只需在主控芯片上设定好检测程序，即可对灯珠进行自动的故障监控，并将监控数据返回到主控芯片，精确地获取系统中哪个灯组发生故障以及所在位置，工作量少；无需额外布线，通过电力载波主模块与电力载波从模块实现总控芯片与主控芯片的通讯，即能控制灯珠的工作以及读取灯珠的检测结果。

附图说明

图1为本发明实施例中交通灯系统的框架图；

图2为本发明实施例中信号控制机的电路原理图；

图3为本发明实施例中交通灯组的电路原理图；

图4为本发明实施例中灯盘的电路原理图。

图中：1、信号控制机；2、交通灯组；11、总控芯片；12、驱动板；13、电力载波主模块；21、灯组控制器；22、灯盘；211、主控芯片；212、电力载波从模块；221、从控芯片；222、灯珠；223、驱动芯片；224、第一交流转直流变压器；225、直流变压器；213、第二交流转直流变压器；214、光电隔离器；3、后台服务器；4、Web前端。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的描述，以便于更清楚的理解本发明要求保护的技术思想。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

如图1-4所示，本发明实施例中的一种交通灯系统，包括信号控制机1以及交通灯组2。其中，所述交通灯组2可以是一个也可以是多个，本实施例中优选有多个交通灯组2，实现多个交通灯组2的在信号控制机1上集中控制和监控。

所述信号控制机1包括总控芯片11、驱动板12以及电力载波主模块13，所述电力载波主模块13以及驱动板12均与输入电源电性连接，且所述电力载波主模块13以及驱动板12均与总控芯片11电性连接。实际上，所述总控芯片11与电路载波主模块13通过串口连接，能够相互发送数据和接收数据；所述总控芯片11的电源输入端可以是与输入电源连接可以连接其他电源输入，实现总控芯片11的供电即可，且所述总控芯片11的控制输出端与驱动板12的控制输入端对应连接，实现总控芯片11对驱动板12的控制从而改变驱动板12输出端的电源输出。

所述交通灯组2包括灯组控制器21以及多个用于显示不同颜色的灯盘22。其中，所述灯组控制器21用于控制灯盘22工作。实际上，所述灯盘22数量优选为三个，三个所述灯盘22分别为红灯灯盘22、黄灯灯盘22以及绿灯灯盘22，红灯灯盘22、黄灯灯盘22以及绿灯灯盘22构成常用的交通灯组2，实现指挥交通的功能。进一步地，还用增加灯盘22的颜色以增加灯盘22的数量，方便交通灯组2的功能扩展。

所述灯组控制器21包括主控芯片211以及电力载波从模块212，所述驱动板12以及主控芯片211均与电力载波从模块212电性连接，所述主控芯片211与驱动板12的电源输出端连接。实际上，所述主控芯片211与电力载波从模块212通过串口连接，能够相互发送数据和接收数据，所述主控芯片211的电源输入端与驱动板12的电源输出端连接。

需要说明的是，所述电力载波主模块13与输入电源连接，所述电力载波从模块212与驱动板12的电源输出端电性连接，由于驱动板12不改变输入电源，即电力载波主模块13与电力载波从模块212连接在同一输入电源上，无需额外布置线路即能实现相互发送数据和接收数据。

所述灯盘22包括从控芯片221、灯珠222以及带开路检测的驱动芯片223，所述驱动板12以及主控芯片211均与从控芯片221电性连接，所述从控芯片221与驱动芯片223电性连接，所述驱动芯片223与灯珠222电性连接。实际上，所述从控芯片221的电源输入端与驱动板12的电源输出端连接，且所述从控芯片221的控制输出端与驱动芯片223的控制输入端连接，所述驱动芯片223的电源输入端可以与驱动板12的电源输出端或者从控芯片221的电源输出端连接，所述主控芯片211与从控芯片221通过串口连接，能够相互发送数据和接收数据，所述灯珠222与驱动芯片223的电源输出端连接。其中，所述驱动芯片223的电源输出端即能对灯珠222输出电源点亮灯珠222，所述驱动芯片223的数据输出端与从控芯片221的数据输入端连接，也能对连接在电源输出端的灯珠222进行开路检测，实现灯珠222故障检测。具体地，优选有1到5个LED灯串连连接在驱动芯片223的一个电源输出端处，当驱动芯片223检测到其中一个电源输出端开路时，表示该电源输出端上的整串灯珠222开路。

本实施例中，所述主控芯片211以及从控芯片221均采用MCU，是把CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制能够实现相应的控制需要。

本发明的一种交通灯系统的具体工作原理如下：对主控芯片211、从控芯片221、驱动芯片223以及驱动芯片223电源输出端处的每串灯珠222进行编号，并将相应的编号以及对应的位置信息存入总控芯片11；总控芯片11通过电力载波主模块13、驱动板12、电力载波从模块212、主控芯片211、从控芯片221以及驱动芯片223控制灯珠222工作并定时读取检测结果；从控芯片221起到通过驱动芯片223控制所在灯盘22的灯珠222工作，并通过驱动芯片223进行所在灯盘22的灯珠222故障检测，并将检测结果返回给主控芯片211；主控芯片211读取所在交通灯组2的检测结果，并将输送通过电力载波从模块212以及电力载波主模块13返检测结果到总控芯片11；操作人员通过总控芯片11能够判断出出现故障的灯珠222在哪一交通灯组2、哪一灯盘22、哪一驱动芯片223与哪一驱动芯片223的输出端。此外，方便操作人员操作，本发明的一种交通灯系统还优选包括用于管理信号控制机1的后台服务器3以及用于展示灯珠222状态的Web前端4，所述后台服务器3可以连接一个或多个信号控制机1，若连接多个信号控制机1时，则可对更多的交通灯组2进行集中管管理，后台服务器3将读取到的数据在Web前端4显示出来，使操作人员更为直观地获取出现故障的灯珠222所在位置，同时，还可以扩展到其他能够显示Web前端4的智能设备，使操作人员更为方便地监控整个交通网络上的所有交通灯组2。

本发明的一种交通灯系统通过输入电源、电路载波主模块13、主控芯片211、驱动板12、电力载波从模块、从控芯片221、驱动芯片223以及灯珠222相配配合，只需在主控芯片211上设定好检测程序，即可对灯珠222进行自动的故障监控，并将监控数据返回到主控芯片211，精确地获取系统中哪个灯组发生故障以及所在位置，工作量少；无需额外布线，通过电力载波主模块13与电力载波从模块212实现总控芯片11与主控芯片211的通讯，即能控制灯珠222的工作以及读取灯珠222的检测结果。

具体地，所述驱动板12优选通过第一交流转直流变压器224与从控芯片221、驱动芯片223以及灯珠222电性连接，为从控芯片221、驱动芯片223以及灯珠222提供直流电源。更进一步地，所述第一交流转直流变压器224优选通过直流变压器225与从控芯片221以及驱动芯片223电性连接，即所述第一交流转直流变压器224将驱动板12的220V交流电转成12V直流电供给驱动芯片223和灯珠222，所述直流变压器225将12V直流电转成5V直流电连接从控芯片221的电源输入端。

具体地，所述驱动板12优选通过第二交流转直流变压器213与主控芯片211的电源输入端连接，为主控芯片211提供直流电源，即所述第二交流转直流变压器213将驱动板12的220V交流电转成5V直流电连接主控芯片211的电源输入端。

值得一提的是，所述驱动板12优选通过光电隔离器214与主控芯片211的检测端连接。所述光电隔离器214的检测端与驱动板12的电源输出端连接，且所述光电隔离器214的数据输出端与主控芯片211的数据输入端连接，通过光电隔离器214能够检测出驱动板12的电源输出端的通断，从而能够检测出灯盘22工作的颜色是否有误。如一组交通灯组2只有红灯灯盘22、黄灯灯盘22以及绿灯灯盘22，总控芯片11控制只有红灯灯盘22工作，则只有红灯灯盘22的输入电源通电，这时光电隔离器214应检测到只有红灯灯盘22的电源输入端通电，黄灯灯盘22的电源输入端与绿灯灯盘22电源输入端均与输入电源断开，若光电隔离器214检测到红灯灯盘22的电源输入端与输入电源断开和/或黄灯灯盘22的电源输入端通电和/或绿灯灯盘22的电源输入端通电，则表灯态出现故障，需要对该交通灯组2检修；通过增设光电隔离器214，能够实现灯态检测的功能，检测出灯盘22显示颜色出现错误。

本发明还开了一种用于上述交通灯系统的灯珠222故障检测方法，其特征在于，对交通灯组2、灯盘22以及灯珠222进行编号，并把交通灯组2、灯盘22以及灯珠222的编号以及对应的位置信息存入总控芯片11，检测步骤包括：

步骤一，从控芯片221定时发送开路检测命令给驱动芯片223，并读取驱动芯片223的检测结果；

步骤二，主控芯片211读取从控芯片221的检测结果，并通过电力载波从模块212发送到电力载波主模块13；

步骤三，总控芯片11从电力载波主模块13读取检测结果。

本发明的一种灯珠222故障检测方法的工作原理如下：应用在本发明实施例的交通灯系统中，总控芯片11控制各组交通灯组2工作时，从控芯片221定时发送开路检测命令给所在的灯盘22驱动芯片223，并读取驱动芯片223的检测结果；将所在的灯盘22的检测结果到所在的交通灯组2的主控芯片211；主控芯片211将所在的交通灯组2的检测结果通过电力载波从模块212以及电力载波主模块13发到送到总控芯片11；操作人员通过总控芯片11能够判断出出现故障的灯珠222在哪一交通灯组2、哪一灯盘22、哪一驱动芯片223与哪一驱动芯片223的输出端。

实际上，同一交通灯组2同一时间优选只有一个灯盘22工作。如灯盘22包括红灯灯盘22、黄灯灯盘22以及绿灯灯盘22，即同一时间只有红灯或者黄灯或者绿灯亮，防止多种颜色的灯盘22同时工作误导交通。进一步地，同一交通灯组2所有灯盘22一次亮灯工作一个循环之后，总控芯片11即可读取所在交通灯组2所有灯盘22的检测结果。如灯盘22包括红灯灯盘22、黄灯灯盘22以及绿灯灯盘22，红灯灯盘22、黄灯灯盘22以及绿灯灯盘22分别完成一个工作循环后，将所在灯盘22的检测结果分别发送到主控芯片211，所有灯盘22的检测结果均发送到主控芯片211后，主线芯片将所在交通灯组2的检测结果发送到总控芯片11，即总控芯片11读取对应交通灯组2所有灯盘22的检测结果。

以上仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。