交通信号灯故障自动检测系统研究
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摘要： 通过对目前交通信号灯故障维护的实际情况，提出了交通信号灯故障自动检测系统的研究。具体阐述了现行行系统故障处理的缺陷和应用本系统后的故障处理的优点，得出交通信号灯故障自动检测系统研究的紧迫性和必要性。
本文概述了交通信号灯故障自动检测系统的基本原理，及其软硬件的规划，并分析了在物联网大背景下系统的前景与展望。
关键词：自动检测；响应及时；故障信息可靠
1 项目研究的背景
就广州市地区而言，已经建成交通控制信号系统的平交路口1700多座，其中中心市区有1200多座，周边公路有500多座。这些交通信号控制系统几乎每天都有故障发生，每天都必须安排人员巡查。针对于目前广州市公路交通信号灯故障抢修过程中的实际情况，我们提出了交通信号灯故障自动检测系统的研究。该系统是集现代计算机信息技术、现代通信技术、自动化测控技术和现代智能交通管理技术等多项专业技术于一体的综合性系统。
当前，广州大力推行治堵政策，道路建设进入了建设、养护、管理并重的新阶段;国家现行大力发展交通基础设施，提倡绿色交通。本系统正是为了更好地适应交通量的快速增长，进一步提高公路及市政道路管理部门和公路及市政道路交通设施的公众服务水平和质量而开发的一套服务性系统。
2 现行系统和应用本系统后的故障处理流程比较
从多年维护抢修的实践中,我们总结出来,现有的交通信号灯故障维修流程有以下缺点：
1.信息失真：举个例子，从群众举报开始，一般举报的内容是在什么路交通灯出现故障，但是这个路段也许有几个交通信号系统，具体是哪个路口不清楚，不清楚的信息又通过一级一级传递，导致最后的信息更加的错乱，很多维护人员根据错误的信息到了维护地点发现交通信号系统没有问题，其实是这路段的另一个路口交通信号灯发生故障。
2.故障信息不完整：很多时候我们维护得到的信息是某个路口发生了故障，但是具体是什么样的故障，他们不明确，导致来到现场后，发现做了一些无用的准备，而真正要准备的事情有时候还没有准备，浪费了大量的人力物力。
3.延误抢修时间：信息失真和信息的不完整都会延误故障抢修的时间， 故障信息通过多个部门串行传输，由于部门的体系结构原因，信息传到工程技术人员的时候，时间已经过了半个小时或者更多的时间。因为抢修的不及时，造成交通堵塞，重则危害人民生命安全。
应用本系统后有以下优点：
1.直观性：相关人员还可以在最快的时间内收到详细的故障信息；所有交通信号灯控制系统呈现在电子地图上，有故障的用一个闪烁红点表示，没有故障的显示一个绿点，一目了然。
2. 信息源可靠：与现有的信息源主要靠非专业的群众举报相比，本系统使用专业的检测设备，信息源更加可靠。
3. 信息的保真度高：现有的办法信息经过层层的流转，容易造成信息失真，而我们的系统的信息则是从中心直接到达各相关人员，不容易失真。
4. 响应快速：现有的办法故障信息串行经过多个职能部门，众多人员，几乎环节的可能造成延误甚至终端，而本系统的故障信息直接从中心到达工程技术人员，准确快捷。
5. 加强了部门之间的沟通：管理部门和维护人员同时收到详细的故障信息，有利于迅速相互加强部门的之间的联系。
3 系统原理及其结构图：
系统的路口终端包括处理器和传感器，传感器检测信号灯及其控制系统的光、电等相关参数，并传送给处理器，处理器通过这些参数自动分析路口信号系统的运行状况，并把相关的检测结果定时通过GPRS系统上传给数据中心，相关人员可以通过互联网随时查看区域范围内各个路口交通信号灯系统的运行状况；中心在收到路口的检测点上传的故障时，能根据预先的设定，自动通过GSM短信或电话的形式通知相关的维护人员，以便维护人员能及时对故障路口信号灯进行维护，提高响应速度；同时中心集中记录故障情况，为信号灯的改进提高服务公众水平提供数据依据；中心提供公众与管理人员的交互平台。
4 系统软硬件实现：
4.1硬件部分
霍尔传感器 ：采集信号灯的电流参数，其线性度为1%FS，响应速度小于7微秒，零点失调电压低于25毫伏。采用这种电磁检测技术，原边和副边高度绝缘，电气上和交通灯原有设备完全隔离，不会影响其工作。设计上采用对开式结构，安装简便，无需改动原有设备的走线等
路口终端：基于ARM7的实时uC/OS嵌入式系统,，成熟稳定
GPRS数据传输模块：工业级的模块，实现用户设备到数据中心远程透明数据通信；优化功能设计，提供AT参数配置协议、中文短信发送、更多的可配置的通讯提示信息；提供专业工业级产品接口，与用户设备即插即用，安装简单、使用方便。
信息发送平台： 短信猫，双频GSM/GPRS外置调制解调器其设计及开发符合ETSI GSM Phase2+标准
4.2 软件部分
(1)软件要求为模块化结构，保证安全可靠，具有容错能力。
(2)软件结构采用先进的系统应用体系结构。
(3)兼容性及升级不同时期软件版本应能向下兼容，软件版本易于升级，且在升级的过程中不影响网路的性能与运行。
C++编写的可拓展的SOCKET通讯服务，无延迟、高效率，易部署；
RIA(rich internet applications) 开发和部署平台；
数据呈现采用FLEX3的MXML、ActionScript3开发语言；
用户应用采纳WINDOWS平台的CS/BS环境
软件的功能：
序号 模块功能 功能描述
1 用户管理 建立系统的用户资料
2 角色管理 建立系统的角色资料
3 角色权限管理 分配角色的模块权限
4 用户角色管理 分配用户的角色关系
5 本机系统配置 设置系统的基础设置
6 站点数据规则 设置数据规则
7 代维公司资料 设置代维公司资料
8 站点资料维护 设置站点基础资料
9 区域维护 设置站点区域资料
10 数据包接收 显示数据包接收情况
11 数据包接收日志 显示历史数据包接收情况
12 接收明细数据 显示站点发回的详细数据
13 数据接收曲线 曲线显示站点发回的数据
14 历史接收明细数据 显示历史接收明细数据
5.系统前景与展望：
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，我们这套交通信号灯故障自动检测系统正是一个物联网的典型实例，系统革命性地实现了交通信号灯故障信息的全自动流转，故障信息快捷准确，有效提高了管理职能部门的绩效。在国家大力发展物联网的大背景下，项目具有非常好的推广意义。
根据我们这套系统的理念，我们不仅仅可以监控交通信号灯，还可以扩展监控路灯等。因此，我们坚信，伴随着物联网的东风，我们的这套系统的实用价值会得到更大的体现。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
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