交通信号灯故障检测系统设计与实现

任立新，史忠科

（西北工业大学 自 动化学院，陕西 西 安 7 10129）

交通信号灯易因环境因素导致损坏，并且位置远离交通监管中心，交通监管人员无法及时获知路口信号灯的工作情况，进而造成车辆通行不畅或引发交通事故[1]。目前主要依靠路口电子摄像机工作图像提取信号灯的工作状态，判别信号灯是否发生故障[2-3]，但此法需进行图像融合，算法复杂、实时性差，现阶段没有广泛应用于实际路口。文献[4]采用了数据采集和分析的方式，具有硬件可实现性，但此方法应用多种A/D转换电路，增加了系统的不稳定性，在复杂环境下易发生误报。

本文提出了一种信号灯故障检测与远程报警系统。通过GSM网络将城区交叉口组网，信号灯故障检测系统采用最简电路设计原理，充分利用单片机资源，实时采集交通信号机和信号灯数据，判别故障信号灯的具体位置和故障类别等信息，并具有容错机制避免产生误报，对可变负载信号灯也具有普适性。交通监控中心通过GSM网络实时获知信号灯工作状态并及时排除信号灯故障。

1 总体设计

交通信号灯故障检测系统主要由信号机控制信号采集单元、信号灯电流状态采集单元、分析与容错单元和GPRS通信单元等部分组成，如图1所示。

图1 系统总体结构图Fig.1 Structure diagram of the system

以STC12C5A60S2型单片机为主控制器，信号机控制信号采集单元负责采集交通信号机的输出控制信号；电流状态采集单元负责采集所有路信号灯的交流电流信号，并将交流电流信号转换为单片机能够识别的、具有高低电平特性的电流逻辑值；……