本发明专利技术公开了一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置和方法，该装置包括主控单元、电能计量单元、数据传输单元、故障指示单元、驱动输出单元，电能计量单元设有单相电能计量芯片或三相电能计量芯片，每一个红色或者黄色或者绿色信号灯单元均对应一个单相电能计量芯片的检测方式，也可以采用每一个红黄绿信号灯灯组均对应一个三相电能计量芯片的检测方式，通过自学习获取的电能信息故障阈值与当前获取的电能信息值的数值比较结果来判断信号机负载的工作状态。采用本发明专利技术所述的装置和方法可以有效解决目前国内信号机存在对负载的检测结果精度低、容易受到干扰，不能及时对系统运行正确性及故障原因作出判断的问题。对系统运行正确性及故障原因作出判断的问题。对系统运行正确性及故障原因作出判断的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置和方法
[0001]本专利技术属于智能交通
，涉及一种信号机负载故障检测装置，更具体的是一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置和方法。
技术介绍
[0002]随着国家现代化进程的推进，作为经济血管的城市道路负担不断加大，机动车及非机动车保有量不断增加，城市交通出行压力猛增，交通事故频发导致的惨烈后果已然成为严重的社会问题。人们对道路交通安全问题不得不给予高度重视，并研究新的科技产品为交通安全保驾护航。
[0003]目前，国内用信号机对路口设备输出控制信号，用以驱动各类信号灯、倒计时器等交通信号控制负载单元。这类负载单元在室外工作，受物理环境、电气环境影响难免会出现工作异常情况，绝大多数信号机对负载单元没有故障检测传输功能，少部分厂家只能做到某一通道的IO量的有无检测，且检测精度低，容易受到干扰，不能对系统运行正确性及故障原因作出预测，从而导致道路交通控制单元及负载单元损坏后很难被用户及时发现，现场检修排查处理困难，极易造成交通事故。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，具有高检测率的基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置。
[0005]本专利技术所要解决的另一技术问题是针对现有技术的不足，提供一种使用上述基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置进行信号机负载故障检测的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：所述装置包括主控单元、电能计量单元、数据传输单元、故障指示单元、驱动输出单元，主控单元与上述各单元连接并发送控制指令、接收回传信息，驱动输出单元与信号机负载连接；电能计量单元，检测多路信号机负载的电能信息，并将电能信息值发送至所述主控单元；数据传输单元，向外部传输不同类型的报文信息；故障指示单元，指示工作故障信息或者工作正常状态信息；驱动输出单元，接收主控单元的命令，根据命令驱动信号机负载工作；主控单元，用于获取电能信息值、传输不同类型的报文信息、控制指示灯的亮灭，并通过自学习获取的电能信息故障阈值与当前获取的电能信息值的数值比较结果来判断信号机负载的工作状态。
[0007]本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述主控单元通过SPI总线与所述电能计量单元相连接，主控单元通过UART串口与所述数据传输单元相连接，主控单元通过I/O口与故障指示单元相连接。
[0008]本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述电能计量单元包括电能计量芯片及其外围电路。
[0009]本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述电能计量芯片为单相电能计量芯片，单相电能计量芯片采样端通过互感器隔离式电路分别与红色或者黄色或者绿色信号灯单元连接；互感器隔离式电路由并联在电路上的电流互感器和电压互感器组成，前端电流互感器和电压互感器将转变后的小电流和小电压信号传输至电能计量芯片的采样端，单相电能计量芯片通过内部算法计算出电能信息值，然后通过SPI总线与主控单元进行电能信息的传输。
[0010]本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述电能计量芯片为同时采集三个信号灯单元的电能信息的三相电能计量芯片，三相电能计量芯片采样端通过非隔离串入式电路与每一个红黄绿信号灯灯组连接；所述非隔离串入式电路由并联在电路上的电流互感器和电压采样电路组成，电压采样电路采用电阻串分压方式，前端互感器、电压采样电路将转变后的小电流和小电压信号传输至电能计量芯片的采样端，三相电能计量芯片通过内部算法计算出电能信息值然后通过SPI总线与主控单元进行电能信息的传输。
[0011]本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述电压采样电路由6个片式封装电阻串联而成。
[0012]本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述电能计量芯片由多个三相电能计量芯片和多个单相电能计量芯片组成，每一个信号灯灯组的红灯单元或绿灯单元分别通过单相电能计量芯片进行单通道的电能信息的读取，每一个红黄绿信号灯灯组使用一个三相电能计量芯片进行三通道电能信息的同时读取。
[0013]本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述数据传输单元由485隔离通讯芯片ADM2587EBRWZ及其外围电路组成；所述故障指示单元由电路板LED指示灯及其外围电路组成；驱动输出单元由可控硅BT139X
‑
600E及其外围电路组成。
[0014]一种使用上述信号机负载故障检测装置进行信号机负载故障检测的方法，其特点是，该方法为，通过主控单元的自学习获取的电能信息故障阈值与当前获取的电能信息值的数值比较结果来判断信号机负载的工作状态；若当前获取的电能信息值大于故障阈值，则判断当前信号机负载为工作正常状态；若当前获取的电能信息值小于或等于故障阈值，则判断当前信号机负载为工作故障状态。
[0015]本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，该方法的具体步骤如下，（1）所述主控单元接收信号机发送的控制命令，控制所述驱动输出单元工作；（2）所述主控单元控制电能计量单元启动电能计量功能，读取电能信息值，所述电能信息包括电压有效值、电流有效值、有功功率值、无功功率值、视在功率值等；（3）主控单元读取内部存储的学习完成标志字，若该标志字为0，则表明自学习未完成，若该标志字为1，则表明自学习完成；
（4）若自学习未完成，则进入自学习模式，自学习模式为，每隔20ms获取一次当前信号灯灯态的电能信息值，总计获取2s共计100个电能信息值后，求和取平均值，将该值的50%作为电能信息的故障阈值，完成每个灯态的电能信息故障阈值自学习后，自学习完成标志字置为1；（5）若自学习完成，读取电能信息的故障阈值，与当前获取的电能信息值作数值比较，若当前电能信息值大于故障阈值，所述主控单元控制所述数据传输单元传输工作正常报文、控制所述故障指示单元熄灭故障指示灯、点亮工作正常指示灯；若当前电能信息值小于或者等于故障阈值，所述主控单元控制所述数据传输单元传输工作故障报文、控制所述故障指示单元点亮故障指示灯、熄灭工作正常指示灯。
[0016]与现有技术相比，本专利技术通过设主控单元、设有三相电能计量芯片和单相电能计量芯片的电能计量单元，通过自学习获取的电能信息故障阈值与当前获取的电能信息值的数值比较结果来判断信号机负载的工作状态，使信号机对负载单元具有自动故障检测传输功能，提高检测精度；各电能计量单元中的采样电路采用互感器隔离式设计或非隔离串入式设计，通过使用高精度电流互感器和高精度电压互感器进行强弱电隔离转化的方式进行采样，或电阻串分压的方式进行采样，有效避免了受到干扰，保证系统运行的正确性并对故障原因作出预测，使得用户能及时发现问题，降低了现场检修排查处理难度，从而保证了交通通畅。
附图说明
[0017]图1是本专利技术所述一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置的结构框图；图2是本专利技术所述信号机负载故障检测装置中采本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置，其特征在于：所述装置包括主控单元、电能计量单元、数据传输单元、故障指示单元、驱动输出单元，主控单元与上述各单元连接并发送控制指令、接收回传信息，驱动输出单元与信号机负载连接；电能计量单元，检测多路信号机负载的电能信息，并将电能信息值发送至所述主控单元；数据传输单元，向外部传输不同类型的报文信息；故障指示单元，指示工作故障信息或者工作正常状态信息；驱动输出单元，接收主控单元的命令，根据命令驱动信号机负载工作；主控单元，用于获取电能信息值、传输不同类型的报文信息、控制指示灯的亮灭，并通过自学习获取的电能信息故障阈值与当前获取的电能信息值的数值比较结果来判断信号机负载的工作状态。2.根据权利要求1所述的一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置，其特征在于，所述主控单元通过SPI总线与所述电能计量单元相连接，主控单元通过UART串口与所述数据传输单元相连接，主控单元通过I/O口与故障指示单元相连接。3.根据权利要求1或2所述的一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置，其特征在于，所述电能计量单元包括电能计量芯片及其外围电路。4.根据权利要求3所述的一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置，其特征在于，所述电能计量芯片为单相电能计量芯片，单相电能计量芯片采样端通过互感器隔离式电路分别与红色或者黄色或者绿色信号灯单元连接；互感器隔离式电路由并联的电流互感器和电压互感器组成，前端电流互感器和电压互感器将转变后的小电流和小电压信号传输至电能计量芯片的采样端，单相电能计量芯片通过内部算法计算出电能信息值，然后通过SPI总线与主控单元进行电能信息的传输。5.根据权利要求3所述的一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置，其特征在于，所述电能计量芯片为同时采集三个信号灯单元的电能信息的三相电能计量芯片，三相电能计量芯片采样端通过非隔离串入式电路与每一个红黄绿信号灯灯组连接；所述非隔离串入式电路由并联的电流互感器和电压采样电路组成，电压采样电路采用电阻串分压方式，前端互感器、电压采样电路将转变后的小电流和小电压信号传输至电能计量芯片的采样端，三相电能计量芯片通过内部算法计算出电能信息值然后通过SPI总线与主控单元进行电能信息的传输。6.根据权利要求5所述的一种基于电能计量技术的信号机负载故障检测装置，其特征在于，所述电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏雨晨，佟世继，黄瑞，杨权，刘栋，刘昌杰，李沁远，范永，关夏，
申请(专利权)人：连云港杰瑞电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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