交通信號(hào)燈故障智能更換預(yù)警裝置

王子燁 楊文韜 王俊杰

交通信號(hào)燈晝夜不停地工作，時(shí)間久了易出現(xiàn)各種故障，如果不及時(shí)修理，可能會(huì)引發(fā)交通事故。

交通信號(hào)燈故障主要表現(xiàn)為燈光變暗看不清、信號(hào)燈不亮、信號(hào)燈長(zhǎng)亮不熄、信號(hào)燈燈座傾斜無(wú)法被來(lái)車(chē)司機(jī)看見(jiàn)等。交通信號(hào)燈出現(xiàn)故障后，交通部門(mén)和司機(jī)并不能實(shí)時(shí)知曉。

我們學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)、人工智能小車(chē)課程后，設(shè)計(jì)了一種能智能控制和實(shí)時(shí)反饋信息的交通信號(hào)燈裝置，當(dāng)交通信號(hào)燈出現(xiàn)異常時(shí)可實(shí)現(xiàn)智能更換。

當(dāng)該裝置被汽車(chē)碰撞或被大風(fēng)吹至傾斜時(shí)，位于信號(hào)燈頂部、底部的備用紅、綠雙色燈亮起。當(dāng)傾斜角度太大，正面三個(gè)交通信號(hào)燈全部熄滅，頂部或底部的紅、綠雙色燈亮起。這樣就能保證交通信號(hào)燈不論在什么時(shí)候、處于怎樣的角度，都能正常工作。

一、設(shè)計(jì)原理

本裝置選用光敏電阻、傾斜傳感器、電壓檢測(cè)模塊、電流檢測(cè)模塊采集交通信號(hào)燈的亮度、傾斜度信息，并匯集到主控板，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)模塊將信息傳遞給交通管理部門(mén)后提醒管理者及時(shí)維護(hù)，并提醒司機(jī)及時(shí)繞行。

光敏電阻檢測(cè)交通信號(hào)燈的亮度情況，傾斜傳感器可檢測(cè)交通信號(hào)燈的傾斜程度，電壓檢測(cè)模塊與電流檢測(cè)模塊分別檢測(cè)交通信號(hào)燈的電壓與電流，以判斷交通信號(hào)燈是否存在故障。

光敏電阻檢測(cè)到交通信號(hào)燈亮度異常，或電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到電壓、電流大于預(yù)設(shè)值時(shí)，程序自動(dòng)啟動(dòng)，控制底盤(pán)舵機(jī)、燈板伸縮舵機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度，并通過(guò)舵機(jī)、滑塊軌道以及連桿結(jié)構(gòu)協(xié)同控制交通信號(hào)燈更換主燈和備用燈。

當(dāng)該裝置被汽車(chē)碰撞或被大風(fēng)吹至傾斜時(shí)，傾斜水銀開(kāi)關(guān)組控制電流方向，位于交通信號(hào)燈頂部或底部的備用紅、綠雙色燈亮起。當(dāng)傾斜度大于預(yù)設(shè)值時(shí)，正面的三個(gè)交通信號(hào)燈熄滅，只有頂部或底部的紅、綠雙色燈亮起。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本裝置由ARDUINO MEGA R3 2560主板、光敏電阻、傾斜傳感器、電壓檢測(cè)模塊、電流檢測(cè)模塊、繼電器模塊、時(shí)鐘模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊、舵機(jī)、傾斜水銀開(kāi)關(guān)組、滑塊軌道、連桿結(jié)構(gòu)、鋰電池、鋁合金框架等組成，主要包含自動(dòng)換燈結(jié)構(gòu)、水銀開(kāi)關(guān)組、電流燈控系統(tǒng)、信息采集傳輸系統(tǒng)。

將導(dǎo)線(xiàn)與主板連接，安裝在交通信號(hào)燈內(nèi)部。再通過(guò)該裝置的設(shè)計(jì)原理編程，并將其上傳到交通信號(hào)燈的主板上。

1.本裝置能智能檢測(cè)交通信號(hào)燈的各種故障，并通過(guò)換燈裝置自動(dòng)更換出現(xiàn)故障的交通信號(hào)燈，減少人力、物力、財(cái)力、時(shí)間的浪費(fèi)以及交通事故的發(fā)生。

2.當(dāng)交通信號(hào)燈因某些原因而傾斜后，位于其頂部或底部的備用信號(hào)燈亮起，可保證該裝置不論處于何種姿態(tài)都能正常指揮交通。傾斜到一定程度時(shí)，正面的三個(gè)交通信號(hào)燈熄滅，環(huán)保節(jié)能。

3.該裝置能通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)以及物聯(lián)網(wǎng)模塊將故障原因以及所處位置反饋至交通管理部門(mén)和車(chē)主的電腦或手機(jī)上，預(yù)防事故的發(fā)生。（指導(dǎo)老師：段賢清）