【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及交通信號(hào)控制設(shè)備領(lǐng)域，具體為基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置。
技術(shù)介紹
1、隨著城市交通需求的持續(xù)增長(zhǎng)和出行要求的不斷提高，交通信號(hào)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性已成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。其中，對(duì)信號(hào)燈故障及信號(hào)錯(cuò)誤的精準(zhǔn)檢測(cè)與快速響應(yīng)能力尤為重要。然而，當(dāng)前多數(shù)燈具故障檢測(cè)方法存在顯著局限，主要源于低功耗led燈珠的廣泛應(yīng)用及其驅(qū)動(dòng)方式的特殊性。
2、傳統(tǒng)上，交通信號(hào)燈采用交流220v電源供電，而led燈珠則需低壓直流電驅(qū)動(dòng)，因此燈具內(nèi)部需集成電源適配器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。這一過(guò)程不僅引入了額外的功耗(包括電源適配器自身?yè)p耗及邏輯控制電路損耗)，還使得通過(guò)檢測(cè)燈線電流來(lái)判斷燈具狀態(tài)的方法失效，因?yàn)閷?shí)際測(cè)量到的電流值包含了非led消耗的電流成分，導(dǎo)致檢測(cè)精度大幅下降。此外，不同品牌和型號(hào)燈具的電源適配器及控制電路特性差異，以及交直轉(zhuǎn)換的非線性，進(jìn)一步加劇了檢測(cè)誤差，使得故障判斷的準(zhǔn)確性難以滿足實(shí)際需求。
3、為克服上述缺陷，業(yè)界嘗試將檢測(cè)功能前移至燈具前端，直接測(cè)量led驅(qū)動(dòng)電路的工作電流，雖顯著提高了檢測(cè)精度，卻面臨檢測(cè)結(jié)果無(wú)法直接回傳信號(hào)機(jī)的問(wèn)題。當(dāng)前解決方案依賴于移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)云端轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至信控中心，再由信控中心通知信號(hào)機(jī)，這一過(guò)程不僅通信鏈路長(zhǎng)、存在數(shù)據(jù)安全和延遲風(fēng)險(xiǎn)，而且未能實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制系統(tǒng)對(duì)燈具狀態(tài)的直接感知。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、(一)解決的技術(shù)問(wèn)題
2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了基于電力線載波的適用于交通
3、(二)技術(shù)方案
4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：本專利技術(shù)的。
5、優(yōu)選的，所述交通信號(hào)控制器與信號(hào)燈之間的通信鏈路在初始狀態(tài)下，所述交通信號(hào)控制器的相線輸出關(guān)閉，所述機(jī)一以及機(jī)二均處于斷電不工作狀態(tài)，且所述機(jī)一和機(jī)二的雙刀雙擲開(kāi)關(guān)處于默認(rèn)狀態(tài)，即各自的開(kāi)一和開(kāi)關(guān)二的觸點(diǎn)位置連接在常閉端。
6、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述交通信號(hào)控制器向信號(hào)燈發(fā)送通信指令時(shí)，所述交通信號(hào)控制器將數(shù)據(jù)從發(fā)送口發(fā)出，進(jìn)入所述機(jī)一中調(diào)制耦合模塊的數(shù)據(jù)接收口；所述機(jī)一種調(diào)制耦合模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，并耦合到機(jī)一的解耦解調(diào)模塊的輸入腳上，所述機(jī)二的解耦解調(diào)模塊先從機(jī)一的解耦解調(diào)模塊上提取高頻載波信號(hào)，再對(duì)高頻信號(hào)解調(diào)還原出原始數(shù)據(jù)，隨后發(fā)送給信號(hào)燈。
7、再次優(yōu)選的，所述信號(hào)燈向交通信號(hào)控制器回傳通信消息時(shí)，所述信號(hào)燈將數(shù)據(jù)從發(fā)送口發(fā)出，進(jìn)入機(jī)二中調(diào)制耦合模塊的數(shù)據(jù)接收口，所述機(jī)二的調(diào)制耦合模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，并耦合到機(jī)二的解耦解調(diào)模塊上，所述機(jī)一的解耦解調(diào)模塊先從機(jī)二的解耦解調(diào)模塊上提取高頻載波信號(hào)，再對(duì)高頻信號(hào)解調(diào)還原出原始數(shù)據(jù)，隨后發(fā)送給交通信號(hào)控制器。
8、優(yōu)選的，所述交通信號(hào)控制器設(shè)有若干組信號(hào)燈相線輸出口，且至少設(shè)有三組，包括相線組一、相線組二以及相線組三，且所述相線組一、相線組二以及相線組三通過(guò)交換機(jī)分別連接一個(gè)機(jī)一，所述相線組一通過(guò)一個(gè)機(jī)一并接了三個(gè)信號(hào)燈，所述相線組一的紅燈相線和綠燈相線連接此機(jī)一，此機(jī)一的調(diào)制耦合模塊采用星型拓?fù)浞謩e接入三個(gè)機(jī)二的調(diào)制耦合模塊，三個(gè)信號(hào)燈的紅燈相線、綠燈相線及通信線分別與對(duì)應(yīng)的機(jī)二相連。
9、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述信號(hào)燈上至少設(shè)有三個(gè)指示燈，且三個(gè)指示燈的亮滅由交通信號(hào)控制器相線組一控制。
10、再次優(yōu)選的，所述交通信號(hào)控制器中相線組一的總線通信支持兩種協(xié)同方式：通過(guò)分配設(shè)備地址來(lái)尋址的時(shí)分復(fù)用方式和通過(guò)分配頻段來(lái)劃分信道的頻分復(fù)用方式。
11、優(yōu)選的，所述交通信號(hào)控制器對(duì)每組信號(hào)燈相線輸出口廣播同步幀，且廣播周期頻率為1hz，用于確保機(jī)一與三個(gè)機(jī)二之間開(kāi)關(guān)切換同步，以及同組并聯(lián)信號(hào)燈之間的燈色跳變、閃爍、倒計(jì)時(shí)讀數(shù)的同步。
12、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述信號(hào)燈輸入電壓有效值小于90v時(shí)，應(yīng)停止發(fā)出可見(jiàn)光；當(dāng)三個(gè)信號(hào)燈并接時(shí)，其中一個(gè)信號(hào)燈向交通信號(hào)控制器回復(fù)消息時(shí)，在機(jī)二的調(diào)制耦合模塊線段上會(huì)產(chǎn)生載頻信號(hào)，并同時(shí)引入相鄰的信號(hào)燈，所述通信器的載頻波形為30v-60v。
13、(三)有益效果
14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供了基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，具備以下有益效果：
15、提高通信效率和實(shí)時(shí)性：
16、通過(guò)在現(xiàn)有的電力線上疊加通信信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了交通信號(hào)控制器與信號(hào)燈之間的高效雙向通信。
17、信號(hào)發(fā)送和接收通過(guò)調(diào)制耦合模塊和解耦解調(diào)模塊實(shí)現(xiàn)，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
18、簡(jiǎn)化布線結(jié)構(gòu)：
19、通過(guò)利用現(xiàn)有的紅燈相線、綠燈相線和公共零線，減少了額外的通信線路布置，簡(jiǎn)化了布線結(jié)構(gòu)，降低了施工難度和成本。
20、在交通信號(hào)控制器端和信號(hào)燈端分別增加了一個(gè)通信器，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，使得原有電纜能夠承載雙向通信功能。
21、增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性：
22、利用電力線載波技術(shù)，避免了電磁干擾，提高了通信的可靠性。
23、通過(guò)雙刀雙擲切換開(kāi)關(guān)和斷路器的設(shè)計(jì)，確保了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。
24、易于維護(hù)和擴(kuò)展：
25、通信器集成了必要的模塊，如調(diào)制耦合模塊、解耦解調(diào)模塊、載波發(fā)生器和低通濾波器，使得設(shè)備易于維護(hù)和升級(jí)。
26、多組信號(hào)燈可以通過(guò)交換機(jī)與通信器連接，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和管理。
27、提高系統(tǒng)靈活性：
28、支持多種通信方式，如時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。
29、通過(guò)廣播同步幀，確保了不同信號(hào)燈之間的同步運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。
30、降低能耗和成本：
31、通過(guò)優(yōu)化載波信號(hào)的波形，將載頻波形控制在30v-60v之間，既保證了信號(hào)強(qiáng)度又不會(huì)誤點(diǎn)亮相鄰的信號(hào)燈，從而降低了能耗。
32、信號(hào)燈輸入電壓有效值小于90v時(shí)，自動(dòng)停止發(fā)出可見(jiàn)光，節(jié)省了能源消耗。
33、增強(qiáng)故障診斷能力：
34、信號(hào)燈能夠通過(guò)通信模塊向交通信號(hào)控制器回傳狀態(tài)和故障信息，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障。
35、在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，信號(hào)燈的狀態(tài)信息可以實(shí)時(shí)反饋給交通信號(hào)控制器，提高了系統(tǒng)的自我診斷能力。
36、簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置：
37、通過(guò)同步幀廣播技術(shù)，確保了信號(hào)燈之間的同步切換和平穩(wěn)過(guò)渡，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)配置和調(diào)試過(guò)程。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，包括交通信號(hào)控制器、信號(hào)燈以及通信器，所述交通信號(hào)控制器與信號(hào)燈之間通過(guò)四條電纜連接，且四條電纜包括紅燈相線、黃燈相線、綠燈相線和公共零線，所述通信器至少設(shè)有兩個(gè)，且包括機(jī)一以及機(jī)二，所述通信器集成有四個(gè)斷路器、一個(gè)雙刀雙擲切換開(kāi)關(guān)、一個(gè)調(diào)制耦合模塊、一個(gè)解耦解調(diào)模塊、一個(gè)載波發(fā)生器以及一個(gè)低通濾波器，所述機(jī)一與交通信號(hào)控制器適配，所述機(jī)二與信號(hào)燈適配，所述雙刀雙擲切換開(kāi)關(guān)包括開(kāi)關(guān)一以及開(kāi)關(guān)二，四個(gè)斷路器包括器一、器二、器三以及器四，所述器一的內(nèi)部接口與開(kāi)關(guān)一的常閉腳連接，所述器四的內(nèi)部接口與開(kāi)關(guān)二的常開(kāi)腳連接，所述器二的內(nèi)部接口與開(kāi)關(guān)一的常開(kāi)腳連接，所述器三的內(nèi)部接口與開(kāi)關(guān)二的常閉腳連接，所述載波發(fā)生器上設(shè)有兩個(gè)輸入口，所述開(kāi)關(guān)一的公共端并聯(lián)載波發(fā)生的其中一個(gè)輸入口以及調(diào)制耦合模塊的輸入口，所述開(kāi)關(guān)二的公共端并聯(lián)載波發(fā)生器的另一個(gè)輸入口以及低通濾波器的輸出口，所述載波發(fā)生器的輸出腳并聯(lián)調(diào)制耦合模塊和解耦解調(diào)模塊的載頻輸入腳，所述解耦解調(diào)模塊的輸出腳連接低通濾波器的輸入腳，所述機(jī)一中調(diào)制耦合模塊的輸出腳連接機(jī)二中解耦解
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述交通信號(hào)控制器與信號(hào)燈之間的通信鏈路在初始狀態(tài)下，所述交通信號(hào)控制器的相線輸出關(guān)閉，所述機(jī)一以及機(jī)二均處于斷電不工作狀態(tài)，且所述機(jī)一和機(jī)二的雙刀雙擲開(kāi)關(guān)處于默認(rèn)狀態(tài)，即各自的開(kāi)一和開(kāi)關(guān)二的觸點(diǎn)位置連接在常閉端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述交通信號(hào)控制器向信號(hào)燈發(fā)送通信指令時(shí)，所述交通信號(hào)控制器將數(shù)據(jù)從發(fā)送口發(fā)出，進(jìn)入所述機(jī)一中調(diào)制耦合模塊的數(shù)據(jù)接收口；所述機(jī)一種調(diào)制耦合模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，并耦合到機(jī)一的解耦解調(diào)模塊的輸入腳上，所述機(jī)二的解耦解調(diào)模塊先從機(jī)一的解耦解調(diào)模塊上提取高頻載波信號(hào)，再對(duì)高頻信號(hào)解調(diào)還原出原始數(shù)據(jù)，隨后發(fā)送給信號(hào)燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述信號(hào)燈向交通信號(hào)控制器回傳通信消息時(shí)，所述信號(hào)燈將數(shù)據(jù)從發(fā)送口發(fā)出，進(jìn)入機(jī)二中調(diào)制耦合模塊的數(shù)據(jù)接收口，所述機(jī)二的調(diào)制耦合模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，并耦合到機(jī)二的解耦解調(diào)模塊上，所述機(jī)一的解耦解調(diào)模塊先從機(jī)二的解耦解調(diào)模塊上提取高頻載波信號(hào)，再對(duì)高頻信號(hào)解調(diào)還原出原始數(shù)據(jù)，隨后發(fā)送給交通信號(hào)控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述交通信號(hào)控制器設(shè)有若干組信號(hào)燈相線輸出口，且至少設(shè)有三組，包括相線組一、相線組二以及相線組三，且所述相線組一、相線組二以及相線組三通過(guò)交換機(jī)分別連接一個(gè)機(jī)一，所述相線組一通過(guò)一個(gè)機(jī)一并接了三個(gè)信號(hào)燈，所述相線組一的紅燈相線和綠燈相線連接此機(jī)一，此機(jī)一的調(diào)制耦合模塊采用星型拓?fù)浞謩e接入三個(gè)機(jī)二的調(diào)制耦合模塊，三個(gè)信號(hào)燈的紅燈相線、綠燈相線及通信線分別與對(duì)應(yīng)的機(jī)二相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述信號(hào)燈上至少設(shè)有三個(gè)指示燈，且三個(gè)指示燈的亮滅由交通信號(hào)控制器相線組一控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述交通信號(hào)控制器中相線組一的總線通信支持兩種協(xié)同方式：通過(guò)分配設(shè)備地址來(lái)尋址的時(shí)分復(fù)用方式和通過(guò)分配頻段來(lái)劃分信道的頻分復(fù)用方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述交通信號(hào)控制器對(duì)每組信號(hào)燈相線輸出口廣播同步幀，且廣播周期頻率為1Hz，用于確保機(jī)一與三個(gè)機(jī)二之間開(kāi)關(guān)切換同步，以及同組并聯(lián)信號(hào)燈之間的燈色跳變、閃爍、倒計(jì)時(shí)讀數(shù)的同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述信號(hào)燈輸入電壓有效值小于90V時(shí)，應(yīng)停止發(fā)出可見(jiàn)光；當(dāng)三個(gè)信號(hào)燈并...
【技術(shù)特征摘要】
1.基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，包括交通信號(hào)控制器、信號(hào)燈以及通信器，所述交通信號(hào)控制器與信號(hào)燈之間通過(guò)四條電纜連接，且四條電纜包括紅燈相線、黃燈相線、綠燈相線和公共零線，所述通信器至少設(shè)有兩個(gè)，且包括機(jī)一以及機(jī)二，所述通信器集成有四個(gè)斷路器、一個(gè)雙刀雙擲切換開(kāi)關(guān)、一個(gè)調(diào)制耦合模塊、一個(gè)解耦解調(diào)模塊、一個(gè)載波發(fā)生器以及一個(gè)低通濾波器，所述機(jī)一與交通信號(hào)控制器適配，所述機(jī)二與信號(hào)燈適配，所述雙刀雙擲切換開(kāi)關(guān)包括開(kāi)關(guān)一以及開(kāi)關(guān)二，四個(gè)斷路器包括器一、器二、器三以及器四，所述器一的內(nèi)部接口與開(kāi)關(guān)一的常閉腳連接，所述器四的內(nèi)部接口與開(kāi)關(guān)二的常開(kāi)腳連接，所述器二的內(nèi)部接口與開(kāi)關(guān)一的常開(kāi)腳連接，所述器三的內(nèi)部接口與開(kāi)關(guān)二的常閉腳連接，所述載波發(fā)生器上設(shè)有兩個(gè)輸入口，所述開(kāi)關(guān)一的公共端并聯(lián)載波發(fā)生的其中一個(gè)輸入口以及調(diào)制耦合模塊的輸入口，所述開(kāi)關(guān)二的公共端并聯(lián)載波發(fā)生器的另一個(gè)輸入口以及低通濾波器的輸出口，所述載波發(fā)生器的輸出腳并聯(lián)調(diào)制耦合模塊和解耦解調(diào)模塊的載頻輸入腳，所述解耦解調(diào)模塊的輸出腳連接低通濾波器的輸入腳，所述機(jī)一中調(diào)制耦合模塊的輸出腳連接機(jī)二中解耦解調(diào)模塊的輸入腳，所述機(jī)一中解耦解調(diào)模塊的輸入腳連接機(jī)二中調(diào)制耦合模塊的輸出腳，所述交通信號(hào)控制器中紅燈相線的輸出腳并聯(lián)機(jī)一中器一以及器四的外部接口，所述交通信號(hào)控制器中綠燈相線的輸出腳并聯(lián)機(jī)一中器二以及器三的外部接口，所述交通信號(hào)控制器的控制腳與機(jī)一的雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的控制腳連接，所述交通信號(hào)控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送腳與機(jī)一中調(diào)制耦合模塊的數(shù)據(jù)接收腳連接，所述信號(hào)燈中紅燈相線的輸出腳并聯(lián)機(jī)二中器一以及器四的外部接口，所述信號(hào)燈中綠燈相線的輸出腳并聯(lián)機(jī)二中器二以及器三的外部接口，所述信號(hào)燈的控制腳與機(jī)一的雙刀雙擲開(kāi)關(guān)的控制腳連接，所述信號(hào)燈的數(shù)據(jù)發(fā)送腳與機(jī)一中調(diào)制耦合模塊的數(shù)據(jù)接收腳連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述交通信號(hào)控制器與信號(hào)燈之間的通信鏈路在初始狀態(tài)下，所述交通信號(hào)控制器的相線輸出關(guān)閉，所述機(jī)一以及機(jī)二均處于斷電不工作狀態(tài)，且所述機(jī)一和機(jī)二的雙刀雙擲開(kāi)關(guān)處于默認(rèn)狀態(tài)，即各自的開(kāi)一和開(kāi)關(guān)二的觸點(diǎn)位置連接在常閉端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電力線載波的適用于交通信號(hào)的雙工通信裝置，其特征在于，所述交通信號(hào)控制器向信號(hào)燈發(fā)送通信指令時(shí)，所述交通信號(hào)控制器將數(shù)據(jù)從發(fā)送口發(fā)出，進(jìn)入所述機(jī)一...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周珅，徐春偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海寶康電子控制工程有限公司，
類型：發(fā)明
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