[发明专利]一种用于交通信号设施工作状态实时监控系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于交通信号设施工作状态实时监控系统及方法，包括信号采集单元、数据处理单元、故障识别单元、故障预处理系统及无线传输单元，其中信号采集单元包括电流电压采集模块和图像采集模块，输入端与交通信号设施的输出端连接，输出端与数据处理模块连接，数据处理单元包含了数据采集项的预设值，与采集数据进行比对，从而对交通信号设施的工作状态进行判断，故障识别单元用以输出故障的具体位置及故障类型。本发明系统在发生故障时，故障信息通过无线传输的方式发送至交通监测中心，并启动故障预处理系统，确保发生故障的交通信号设施在短时间内恢复正常的工作状态，避免由于信号灯故障带来的交通秩序混乱的问题。

主权项

1.一种用于交通信号设施工作状态实时监控系统，其特征在于，包括信号采集单元、数据处理单元、故障识别单元以及无线传输单元，其中，/n所述信号采集单元包括电流电压采集模块和图像采集模块，所述电流电压采集模块和图像采集模块的输入端分别与交通信号设施的输出端连接，两者的输出端与数据处理单元连接，所述图像采集模块包括至少一个用于采集交通信号灯显示图形、颜色、亮度的摄像头；/n所述数据处理单元中包含预设交通信号灯正常工作时的电流电压阈值，以及以一定周期重复的图像信息，在数据处理单元获取所述信号采集单元的信息后，其对实时数据与相应阈值进行比较及判定，获取故障具体位置及故障类型；/n所述故障识别单元用以输出故障的具体位置及故障类型，并通过无线传输模块将故障信息发送给交通监控中心；/n所述故障预处理系统用于在交通信号设施被检测到故障并报告给监控中心后，启动独立于所述数据处理单元的仅针对此故障路口的临时管理；/n所述信号采集单元包括每个交通设施检测点设置一个图像传感器，采集到的图像经图像传感器处理后转化为像素值，在检测时，信号采集单元采集至少三个检测点的实时信息，经图像传感器处理后分别为第一像素值r₁，第二像素值r₂，第三像素值r₃，并传输至数据处理单元；所述数据处理单元按照下述均值运算公式判定第一图像传感器、第二图像传感器的第一比较值P₂₁：/n /n式中，P₂₁表示第一图像传感器、第二图像传感器的第一比较值，r₁表示第一图像传感器的实时采样像素值，r₂表示第二图像传感器的实时采样像素值；r₃表示第三图像传感器的实时采样像素值；T表示均方差运算，I表示积分运算；/n其中I表示基于二次函数的任意积分运算，上述公式为获取积分的比值信息，下述两公式相同，如基于函数y＝ax²，在x取值为(a,b)内，a<b为任意数值；/n所述的数据处理单元按照下述公式判定第一图像采集信息、第三图像采集信息的第二比较值P₃₁：/n /n式中，P₃₁表示第一图像传感器、第三图像传感器的第二比较值，r₁表示第一图像传感器的实时采样像素值，r₂表示第二图像传感器的实时采样像素值；r₃表示第三图像传感器的实时采样像素值；T表示均方差运算，I表示积分运算；/n所述的数据处理单元按照下述公式判定第二图像传感器、第三图像传感器的第三比较值P₂₃：/n /n式中，P₂₃表示第二图像传感器、第三图像传感器的第三比较值，r₁表示第一图像传感器的实时采样像素值，r₂表示第二图像传感器的实时采样像素值；r₃表示第三图像传感器的实时采样像素值；T表示均方差运算，I表示积分运算；/n经过上述公式获取的P₂₁、P₃₁、P₂₃，获取三个比较值的差值比较，判定是否超过存储在数据处理单元的阈值P，若有一个差值超过阈值P，则该时点信号灯发生故障；若比较差值均未超过阈值P，交通信号设施正常工作，则重新进行取样运算；/n所述信号采集单元将采集到的电流电压数据传输到数据处理单元，通过电流频率检测，判断故障类型：/n /n式中，I表示电流，R表示图像传感器测定的实时像素值，a表示初始系数，其值在0.96-0.98之间，w表示初始频率，其值在20-25之间任意值，f₀表示标准电流频率，预先设定，其值为90ppi的像素时的标准电流频率；/n当电流频率f低于预设频率时，则认为该交通信号设施发生断路故障，而当电流频率f高于预设频率时，则认为该交通信号设施发生短路故障。/n