本发明涉及漏电检测和自动控制领域，具体地说，涉及一种道路交通信号灯的剩余电流检测预警和控制系统。
背景技术：
目前，主流的道路交通信号灯系统采用220v交流供电，通过供电线路控制信号灯的开灯、熄灭和闪烁功能。因此，信号灯线缆既是供电线缆，又是控制线缆。
我国的交通信号灯具有双重防水设计，信号灯组外壳壳体和每个发光单元都具备一定的防水能力。相比之下，信号灯灯线从路边的交通信号控制机柜流出，经过路口地下专用管道接到每一个交通信号灯组的过程，仅靠橡胶护套和防水胶布等进行防水，是漏电防护薄弱环节。常见的漏电原因有：
(1)灯线电缆破损
国内绝大多数的灯线电缆都是经过地下的预埋管道穿越路口，很多路口管道的建设时间可以追溯到前。经过长时间的负载工作、承重碾压、水侵、野蛮施工、鼠患、腐蚀等多种因素的叠加影响，部分电缆会出现保护层破损、绝缘电阻降低的现象。
(2)灯线接头处理不规范
在国内，同一个相位同一方向往往安装了多个信号灯。安装或维修线缆时，受预埋管道现状的限制，无法做到《道路交通信号灯设置与安装规范(gb14886—)》中要求的“一灯一线”，常常在可用的电缆上并接。如果并接位置处于易受水浸的位置，并且没有做好防水措施时，也容易成为漏电故障点。
(3)接地不良
交通信号灯系统的接地保护措施主要有交通信号灯杆接地和交通信号控制机柜接地两部分，按照《道路交通信号灯设置与安装规范(gb14886—)》中的要求，信号灯杆保护接地电阻应小于10ω。考虑到施工质量、材料成本和时间因素，即使验收时符合接地要求的设备随着时间的推移，地网腐蚀和接地棒性能下降的可能性会逐渐增大，接地电阻不符合国家标准，但是无法通过日常的人工巡检去发现这些问题。
南方地区每年5月进入汛期，经常发生海水倒灌，降雨偏多积水等问题。道路交通设施在积水中容易发生漏电、触电事故。在事故发生初期因为漏电电流较小不易察觉，随着时间的推移，量变引起质变之后，触电伤人事故会随机性地发生。传统的人工巡检机制已经无法预防这类事件的发生，只有建设一套监测信号灯线缆漏电电流的在线系统，实现实时监测与报警，历史数据分析、风险趋势判断，才能及时预防、化解漏电风险。
技术实现要素：
本发明正是为了解决上述技术问题而设计的一种用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，包括漏电检测平台、电安全监测主机、剩余电流监测器、水浸传感器和智能断路器和微信客户端；所述漏电检测平台与用电安全监测主机通过互联网连接，漏电检测平台为微信客户端提供webservice服务，所述用电安全监测主机与水浸传感器之间通过i/o信号线进行物理连接；用电安全监测主机与剩余电流监测器之间通过rs-485信号线进行物理连接；用电安全监测主机与智能断路器之间通过rs-485信号线进行物理连接；其工作流程是：剩余电流监测器采集各路灯线漏电信号，剩余电流监测器将采集的各路漏电电流值通过rs-485信号线发送至用电安全监测主机；用电安全监测主机对各路漏电电流值进行判断，同时用电安全监测主机采集水浸传感器信号，判断其状态；用电安全监测主机在本地记录数据和状态，通过4g通信方式将数据上传至漏电检测平台；漏电检测平台对数据进行分析和处理后，通过webservice将数据推送给客户微信平台。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台通过4g通信方式调取与用电安全监测主机相连的远程监控设备数据。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台具备对剩余电流监测器和水浸传感器二者的故障与报警信息查询功能，漏电检测平台将得到的故障和报警信息进行统计和分类处理后，将故障和报警信息分发给微信客户端。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台具备用户管理、日志管理、报表管理和数据库管理功能。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台通过4g通信方式给用电安全监测主机发送控制命令和参数。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台采用gis地图功能，将各个用电安全监测主机位置、状态和故障信息显示在电子地图上。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其剩余电流监测器有2个rs-485接口，各剩余电流监测器之间通过rs-485接口级联，然后再通过rs-485接口与用电安全监测主机相连。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台经用电安全监测主机可自动或手动控制智能断路器工作在断路或开路状态。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，用电安全监测主机可自动或手动控制智能断路器的工作在断路或开路状态。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其微信客户端具备：
①用户登录：用户使用平台帐号登录；
②查询功能：在微信上查询单个用电安全监测主机状态，
在微信上查询整个区域用电安全监测主机状态；
③设置功能：在微信上对单个用电安全监测主机进行设置操作，
在微信上统一对用电安全监测主机进行设置操作；
④故障记录查询：通过查询条件包括路口名、时间和/或控制器号查询故障记录；
⑤报警推送：报警或故障发生后，会即时推送给微信客户端。
系统功能介绍
本系统是专门针对信号灯，以高精度漏电监测、水浸监测、联网报警为核心功能的安全监测保护系统。系统包括智交通信号灯用电安全监测主机、信号灯剩余电流监测器、水浸传感器、智能断路器和中心平台软件组成，实现了5大核心功能。
1.漏电监测
部署在路口的设备由1个用电安全监测主机和4个信号灯剩余电流监测器组成，可监测32根信号灯的电缆，监测量程3ma-100ma之间。一旦监测到超过预警阈值的漏电电流，设备会立即上报中心平台软件，通知相关工作人员。
2.水浸监测
为防止信号机柜浸水导致线路漏电的情况发生用电安全监测主机附带一个水浸传感器。传感器安装在信号机柜内壁上，当水位高度达到传感器探针时，设备会立即上报到中心平台软件，通知相关工作人员。
3.远程下电
用电安全监测主机附带一个可有线控制的智能断路器，能够根据网络传输的平台指令，实现远程下电。该操作往往用在信号机柜受积水侵入、极易出现漏电的情况。
4.预警分析
用电安全监测主机监测到的数据都会上报到中心平台，平台会做永久性的存储。事后平台会从时间、空间、天气、建设年代等多维度进行分析，提前给出漏电隐患的预判分析。
5.扩展功能
用电安全监测主机还预留了rs-232和rs-485接口，具备了嵌入式工控机强大的扩展功能，以应对用户的其他控制需求。
本发明的有益效果是：
1.变被动发现为主动预防
按照传统的运维方式，仅仅当信号灯漏电引起了信号灯不亮或黄闪或跳闸等事故之后，才会被发现和处理。现在启用“预防性维护”的机制，从被动抢修到常态化预防维修，对漏电隐患实施常态化检查、动态化管理，把隐患及时消灭在萌芽状态，做到问题不积累，使路口信号灯设备时时处于安全状态。即使暂时不能解决的，也能进行风险辨识，制定控制措施，实施全方位风险管控。
2.用信息化手段替代人工巡检
比如，广州市区路口的信号灯密度平均在20个左右，依靠人工巡检的方式，每组专职人员每天仅能够巡检45个路口，估计一个行政区划内每个路口的巡检频率大约在6天1次。遇到雨季，巡检频率会进一步降低。只有利用全自动的感知技术手段，才能摆脱人工巡检这种低效的工作方式，将抢修工作重点聚焦到如何预防和消除漏电隐患工作上。
3.通过数据分析研判指导预防工作
有了路口的感知设备之后，能够通过网络实时获得路口的信号灯漏电数据。基于这些数据，可以对于漏电隐患的发生地点和发生概率进行预期判断，从而对抢修单位的工作提供辅助提示。
本发明用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统替代传统的人工巡检机制，实现了在线实时监测与控制，及时预防、化解漏电风险，提高了工作效率，降低了维护成本，确保了交通信号灯用电安全。
附图说明
图1为本发明剩余电流检测预警系统组成框图。
图2为本发明剩余电流检测预警数据流框图。
图3为本发明剩余电流检测预警系统软件功能框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1-3所示，本发明一种用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，包括漏电检测平台、电安全监测主机、剩余电流监测器、水浸传感器和智能断路器和微信客户端；所述漏电检测平台与用电安全监测主机通过互联网连接，漏电检测平台为微信客户端提供webservice服务，所述用电安全监测主机与水浸传感器之间通过i/o信号线进行物理连接；用电安全监测主机与剩余电流监测器之间通过rs-485信号线进行物理连接；用电安全监测主机与智能断路器之间通过rs-485信号线进行物理连接；其工作流程是：剩余电流监测器采集各路灯线漏电信号，剩余电流监测器将采集的各路漏电电流值通过rs-485信号线发送至用电安全监测主机；用电安全监测主机对各路漏电电流值进行判断，同时用电安全监测主机采集水浸传感器信号，判断其状态；用电安全监测主机在本地记录数据和状态，通过4g通信方式将数据上传至漏电检测平台；漏电检测平台对数据进行分析和处理后，通过webservice将数据推送给客户微信平台，如图2所示。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台通过4g通信方式调取与用电安全监测主机相连的远程监控设备数据。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台具备对剩余电流监测器和水浸传感器二者的故障与报警信息查询功能，漏电检测平台将得到的故障和报警信息进行统计和分类处理后，将故障和报警信息分发给微信客户端。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台具备用户管理、日志管理、报表管理和数据库管理功能，如图3所示。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台通过4g通信方式给用电安全监测主机发送控制命令和参数。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台采用gis地图功能，将各个用电安全监测主机位置、状态和故障信息显示在电子地图上。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其剩余电流监测器有2个rs-485接口，各剩余电流监测器之间通过rs-485接口级联，然后再通过rs-485接口与用电安全监测主机相连。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，漏电检测平台经用电安全监测主机可自动或手动控制智能断路器工作在断路或开路状态。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，用电安全监测主机可自动或手动控制智能断路器的工作在断路或开路状态。
所述用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其微信客户端具备：
①用户登录：用户使用平台帐号登录；
②查询功能：在微信上查询单个用电安全监测主机状态，
在微信上查询整个区域用电安全监测主机状态；
③设置功能：在微信上对单个用电安全监测主机进行设置操作，
在微信上统一对用电安全监测主机进行设置操作；
④故障记录查询：通过查询条件包括路口名、时间和/或控制器号查询故障记录；
⑤报警推送：报警或故障发生后，会即时推送给微信公众号。
设备介绍
(1)交通信号灯用电安全监测主机
硬件采用32位cortex-a7528mhzcpu为核心的工业级嵌入式解决方案，软件采用linux3.0.15为内核的嵌入式操作系统，整体符合工业嵌入式主机的应用需求。元器件采用符合汽车级和工业级元器件，能够在高温、低温、高湿、振动大的环境下正常稳定运行，其工作温度范围为：-20℃～70℃。
对上可以选择4g通信、以太网通信方式，直接对接系统云平台；对下可以与检测器进行rs485通信。预留多路隔离接口，可以接入传感器、开关量、通信模块，可以输出开关量等。其中接口包括2个usb接口、1个rs232接口、2个rs485接口、2组i/o接口和2路100m以太网络接口；可以通过以太网络接口、rs232接口、rs485接口、i/o接口与其他设备进行数据交互或控制，可由软件来自行定义。
(2)交通信号灯剩余电流监测器
本实施例硬件使用了飞思卡尔的dsc平台、高精度仪表放大器和32位dsp联合进行高精度检测，确保电流检测稳定可靠。在检测线路漏电时，避免破坏线路连接，进行非接触检测和安装。保证产品不会对信号灯系统造成额外的影响。其监测节点主要技术参数：处理器为60mhzdsp，包括1个rs232接口，2个rs485接口2个，其正常工作温度范围为：-20℃～70℃。每个剩余电流检测器可同时监测8根信号灯电缆，每个监控点也可以由2-4个剩余电流监测器级联组合使用。
(3)水浸传感器
光电水浸传感器采用防爆设计，防摔设计，探头采用耐腐蚀球状保护罩，延长使用寿命，适用于idc机房、通讯基站、厂房、宾馆、仓库、储油库等各类需要漏液监控的场所。所选水浸传感器技术参数见下表：
(4)智能断路器
智能断路器比常规的断路器增加了控制线、电机等部件，可以接受主控节点的信号进行上电和下电。所用智能断路器技术参数见下表：
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，包括漏电检测平台、用电安全监测主机、剩余电流监测器、水浸传感器和智能断路器和微信客户端；其特征在于：所述漏电检测平台与用电安全监测主机通过互联网连接，漏电检测平台为微信客户端提供webservice服务，所述用电安全监测主机与水浸传感器之间通过i/o信号线进行物理连接；用电安全监测主机与剩余电流监测器之间通过rs-485信号线进行物理连接；用电安全监测主机与智能断路器之间通过rs-485信号线进行物理连接；其工作流程是：剩余电流监测器采集各路灯线漏电信号，剩余电流监测器将采集的各路漏电电流值通过rs-485信号线发送至用电安全监测主机；用电安全监测主机对各路漏电电流值进行判断，同时用电安全监测主机采集水浸传感器信号，判断其状态；用电安全监测主机在本地记录数据和状态，通过4g通信方式将数据上传至漏电检测平台；漏电检测平台对数据进行分析和处理后，通过webservice将数据推送给客户微信平台。
2.根据权利要求1所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：所述漏电检测平台通过4g通信方式调取与用电安全监测主机相连的远程监控设备数据。
3.根据权利要求1或2所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：所述漏电检测平台具备对剩余电流监测器和水浸传感器二者的故障和报警信息查询功能，漏电检测平台将得到的故障和报警信息进行统计和分类处理后，将故障和报警信息分发给微信客户端。
4.根据权利要求1所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：所述漏电检测平台具备用户管理、日志管理、报表管理和数据库管理功能。
5.根据权利要求1所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：所述漏电检测平台通过4g通信方式给用电安全监测主机发送控制命令和参数。
6.根据权利要求1所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：所述漏电检测平台采用gis地图功能，将各个用电安全监测主机位置、状态和故障信息显示在电子地图上。
7.根据权利要求1所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：所述剩余电流监测器有2个rs-485接口，各剩余电流监测器之间通过rs-485接口级联，然后再通过rs-485接口与用电安全监测主机相连。
8.根据权利要求1所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：所述漏电检测平台经用电安全监测主机可自动或手动控制智能断路器工作在断路或开路状态。
9.根据权利要求1所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：用电安全监测主机可自动或手动控制智能断路器工作在断路或开路状态。
10.根据权利要求1所述的用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，其特征在于：微信客户端具备：
①用户登录：用户使用平台帐号登录；
②查询功能：在微信上查询单个用电安全监测主机状态，
在微信上查询整个区域用电安全监测主机状态；
③设置功能：在微信上对单个用电安全监测主机进行设置操作，
在微信上统一对用电安全监测主机进行设置操作；
④故障记录查询：通过查询条件包括路口名、时间和/或控制器号查询故障记录；
⑤报警推送：报警或故障发生后，会即时推送给微信公众号。
技术总结
本发明公开了一种用于道路交通信号灯的剩余电流检测预警系统，包括漏电检测平台、电安全监测主机、剩余电流监测器、水浸传感器和智能断路器和微信客户端；漏电检测平台与用电安全监测主机通过互联网连接，漏电检测平台为微信客户端提供Web service服务，用电安全监测主机与水浸传感器之间通过I/O信号线进行物理连接；用电安全监测主机与剩余电流监测器之间通过RS‑485接口进行物理连接；用电安全监测主机与智能断路器之间通过RS‑485信号线进行物理连接；本发明用可替代传统的人工巡检机制，实现在线实时监测与控制，及时预防、化解漏电风险，提高了工作效率，降低了维护成本，确保了交通信号灯用电安全。
技术研发人员：张强;刘一鸣;顾国勇;李海涛;薛君
受保护的技术使用者：上海会为智能技术有限公司
技术研发日：.10.31
技术公布日：.02.14
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