本發(fā)明涉及智慧交通，尤其涉及一種交通信號燈的狀態(tài)監(jiān)測方法及交通信號系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、交通信號燈在現(xiàn)代智慧交通系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，其正常運(yùn)行直接關(guān)系到交通的安全與效率。在遇斷電、信號機(jī)故障、信號燈故障等情況發(fā)生時，如不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，可能會引起交通擁堵、交通事故等問題。燈控路口信號燈種類繁多、功能各異，如機(jī)動車、非機(jī)動車、人行橫道、方向指示、車道、道口、掉頭（部分路口）、閃爍警示（特殊情況）信號燈等，如此多種類型的信號燈相互配合，構(gòu)成了復(fù)雜的路口交通信號控制系統(tǒng)。不同類型信號燈的工作方式和適用場景各有不同，這使得整個交通信號系統(tǒng)的運(yùn)行和管理極具復(fù)雜性。

2、目前存在一種交通信號燈的故障檢測方法，通過檢測信號燈的電流有效值實(shí)現(xiàn)信號燈的故障檢測。但是對于信號燈種類繁多和信號燈時長可變調(diào)節(jié)等場景，僅檢測信號燈電流有效值，容易導(dǎo)致誤判。例如，對于信號燈時長可變調(diào)節(jié)場景，紅燈和綠燈的時長變化，導(dǎo)致信號燈的電流有效值變化，單一采用電流有效值進(jìn)行閾值判定導(dǎo)致信號燈狀態(tài)誤判。

3、鑒于采用電流有效值進(jìn)行狀態(tài)判定存在誤判情況，交通信號燈狀態(tài)檢測過程中需要采用轄區(qū)民輔警巡查巡檢的方式，配合實(shí)現(xiàn)交通信號燈的狀態(tài)巡查。而這種人工巡檢方式存在反饋慢、實(shí)時性差、成本高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種交通信號燈的狀態(tài)監(jiān)測方法及交通信號系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)交通信號燈的準(zhǔn)確檢測，提高交通信號系統(tǒng)的巡檢效率。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種交通信號燈的狀態(tài)監(jiān)測方法，應(yīng)用于監(jiān)控終端，監(jiān)控終端與監(jiān)控平臺和多個交通信號燈的電流傳感器連接，該方法包括：獲取多個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流采樣數(shù)據(jù)，電流采樣數(shù)據(jù)包括當(dāng)前時段各時刻信號機(jī)的供電電流和各方向的主紅燈電流；基于多個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流采樣數(shù)據(jù)，計算每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征；基于每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征，進(jìn)行故障診斷，確定每個交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)；若任一交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)為故障狀態(tài)，則基于該任一交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)、位置信息和發(fā)生時間，生成并向監(jiān)控平臺發(fā)送第一上報信息。

3、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于多個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流采樣數(shù)據(jù)，計算每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征，包括：基于每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流采樣數(shù)據(jù)，生成電流采樣樣本，電流采樣樣本中每個樣本為當(dāng)前時段中任一時刻的電流；按大小順序，對電流采樣樣本中各樣本進(jìn)行排序，得到電流排序樣本；對電流排序樣本進(jìn)行拆分，得到開放樣本和關(guān)閉樣本；開放樣本為由大到小排序時前t個樣本，關(guān)閉樣本為由小到大排序時的前t個樣本；其中，t為正整數(shù)；基于開放樣本，計算得到開放平均值；開放平均值用于表征交通信號燈開啟時的平均電流；基于關(guān)閉樣本，計算得到關(guān)閉平均值；關(guān)閉平均值用于表征交通信號燈關(guān)閉時的平均電流；基于開放平均值和關(guān)閉平均值，確定最大平均電流差值；基于電流排序樣本，進(jìn)行滑動時間窗口計算，得到各滑動時間窗口的平均電流差值。

4、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征，進(jìn)行故障診斷，確定每個交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)，包括：基于最大平均電流差值和/或各滑動時間窗口的平均電流差值，進(jìn)行閾值判斷，確定交通信號燈是否工作正常；若交通信號燈工作正常，則確定交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)為正常狀態(tài)；并基于開放平均值和關(guān)閉平均值，以及平均電流差值，更新交通信號燈的正常開啟電流和正常關(guān)閉電流；若交通信號燈工作異常，則記錄交通信號燈連續(xù)工作異常的次數(shù)；若交通信號燈連續(xù)工作異常的次數(shù)大于預(yù)設(shè)次數(shù)，則確定交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)為故障狀態(tài)。

5、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，電流采樣數(shù)據(jù)中任一電流數(shù)據(jù)通過如下方式獲取：獲取該任一電流數(shù)據(jù)對應(yīng)電流傳感器在當(dāng)前時段的多個采樣值；基于該任一電流數(shù)據(jù)對應(yīng)電流傳感器在當(dāng)前時段的多個采樣值，采集裝置的分辨率，以及采集裝置的參考電壓，確定多個采集電壓；基于多個采集電壓，進(jìn)行直流偏置去除和平方和計算，得到電壓平方和；基于電壓平方和、檢測電阻和電流傳感器的匝數(shù)比，進(jìn)行均方根計算，得到該任一電流數(shù)據(jù)。

6、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征，進(jìn)行故障診斷，確定每個交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)之后，還包括：若目標(biāo)信號燈處于故障狀態(tài)，則基于目標(biāo)信號燈的電流特征，生成輸入向量；目標(biāo)信號燈為多個交通信號燈中任一交通信號燈；基于輸入向量，以及預(yù)設(shè)的故障檢測模型，得到目標(biāo)信號燈的故障類型；基于目標(biāo)信號燈的故障類型，目標(biāo)信號燈的位置信息，確定目標(biāo)信號燈發(fā)生故障時的影響范圍；基于故障類型和影響范圍，確定修復(fù)時限；基于目標(biāo)信號燈的故障類型、影響范圍和修復(fù)時限，生成第二上報信息；向運(yùn)維人員發(fā)送第二上報信息。

7、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種交通信號燈的狀態(tài)監(jiān)測方法，應(yīng)用于監(jiān)控平臺，監(jiān)控平臺連接多個監(jiān)控終端，每個監(jiān)控終端連接多個交通信號燈的電流傳感器，該方法包括：獲取多個監(jiān)控終端上報的當(dāng)前時段內(nèi)多個交通信號燈的電流采樣數(shù)據(jù)，電流采樣數(shù)據(jù)包括當(dāng)前時段各時刻信號機(jī)的供電電流和各方向的主紅燈電流；基于多個交通信號燈的電流采樣數(shù)據(jù)，計算每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征；基于每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征，進(jìn)行故障診斷，確定每個交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)；若任一交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)為故障狀態(tài)，則基于該任一交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)、位置信息和發(fā)生時間，生成運(yùn)維指令，運(yùn)維指令用于指示運(yùn)維人員對該任一交通信號燈進(jìn)行檢修。

8、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還包括：獲取歷史時期內(nèi)多個交通信號燈發(fā)生故障時的電流采樣數(shù)據(jù)，以及每個交通信號燈的故障類型；基于每個交通信號燈發(fā)生故障時的電路采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，確定每個交通信號燈的電流特征；基于每個交通信號燈的電流特征，以及每個交通信號燈的故障類型，生成多個訓(xùn)練樣本；基于多個訓(xùn)練樣本，采用決策樹算法，構(gòu)建故障檢測模型。

9、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，電流特征包括交通信號燈發(fā)生故障前設(shè)定時段和發(fā)生故障后設(shè)定時段的開放平均值、關(guān)閉平均值、最大平均電流差值、各滑動時間窗口的平均電流差值、電流峰值、電流谷值、電流波動范圍、電流變化趨勢、電流變化周期和各次諧波電流；基于多個訓(xùn)練樣本，采用決策樹算法，構(gòu)建故障檢測模型，包括：初始化決策樹模型，確定決策樹模型的約束條件，約束條件包括決策樹的最大深度、葉子節(jié)點(diǎn)的最大數(shù)量和節(jié)點(diǎn)最小樣本數(shù)；遍歷各電流特征，計算各電流特征的基尼指數(shù)；基于各電流特征的基尼指數(shù)，確定決策樹模型的根節(jié)點(diǎn)；基于決策樹模型的根節(jié)點(diǎn)，以及多個訓(xùn)練樣本，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分裂，確定多個子集，每個子集對應(yīng)決策樹模型中的一個分支；基于多個子集，以及約束條件，構(gòu)建決策樹模型；對構(gòu)建好的決策樹模型進(jìn)行剪枝操作，確定故障檢測模型。

10、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還包括：接收各監(jiān)控終端回傳的第一上報信息和/或第二上報信息；基于各監(jiān)控終端回傳的第一上報信息和/或第二上報信息，提取各故障信號燈的電流采樣數(shù)據(jù)；基于各故障信號燈的電流采樣數(shù)據(jù)，提取各故障信號燈的電流特征；基于各故障信號燈的電流特征，以及故障檢測模型，確定各故障信號燈的故障類型；基于各故障信號燈的故障類型，位置信息和發(fā)生時間，確定交通信號系統(tǒng)是否存在集體故障；集體故障表征多個故障信號燈的故障原因?yàn)橥辉颍蝗艚煌ㄐ盘栂到y(tǒng)存在集體故障，則基于發(fā)生集體故障的多個故障信號燈的位置信息，生成故障分析結(jié)果，故障分析結(jié)果包括發(fā)生集體故障的多個故障信號燈的故障類型、位置信息和嫌疑故障原因；基于故障分析結(jié)果，生成第三上報信息；向運(yùn)維人員發(fā)送第三上報信息。

11、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種交通信號燈的狀態(tài)監(jiān)測裝置，應(yīng)用于監(jiān)控終端，監(jiān)控終端與監(jiān)控平臺和多個交通信號燈的電流傳感器連接，該裝置包括：通信模塊和處理模塊，通信模塊，用于獲取多個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流采樣數(shù)據(jù)，電流采樣數(shù)據(jù)包括當(dāng)前時段各時刻信號機(jī)的供電電流和各方向的主紅燈電流；處理模塊，用于基于多個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流采樣數(shù)據(jù)，計算每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征；基于每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征，進(jìn)行故障診斷，確定每個交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)；若任一交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)為故障狀態(tài)，則基于該任一交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)、位置信息和發(fā)生時間，生成并向監(jiān)控平臺發(fā)送第一上報信息。

12、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種交通信號燈的狀態(tài)監(jiān)測裝置，應(yīng)用于監(jiān)控平臺，監(jiān)控平臺連接多個監(jiān)控終端，每個監(jiān)控終端連接多個交通信號燈的電流傳感器，該裝置包括：通信模塊和處理模塊，通信模塊，用于獲取多個監(jiān)控終端上報的當(dāng)前時段內(nèi)多個交通信號燈的電流采樣數(shù)據(jù)，電流采樣數(shù)據(jù)包括當(dāng)前時段各時刻信號機(jī)的供電電流和各方向的主紅燈電流；處理模塊，用于基于多個交通信號燈的電流采樣數(shù)據(jù)，計算每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征；基于每個交通信號燈在當(dāng)前時段的電流特征，進(jìn)行故障診斷，確定每個交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)；若任一交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)為故障狀態(tài)，則基于該任一交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)、位置信息和發(fā)生時間，生成運(yùn)維指令，運(yùn)維指令用于指示運(yùn)維人員對該任一交通信號燈進(jìn)行檢修。

13、第五方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種交通信號系統(tǒng)，該交通信號系統(tǒng)包括電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括存儲器和處理器，該存儲器存儲有計算機(jī)程序，所述處理器用于調(diào)用并運(yùn)行所述存儲器中存儲的計算機(jī)程序執(zhí)行如上述第一方面中任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，或，第二方面中任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所述的方法。

14、第六方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上述第一方面以及第一方面中任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所述方法的步驟。

15、本發(fā)明提供一種交通信號燈的狀態(tài)監(jiān)測方法及交通信號系統(tǒng)，本發(fā)明通過采集各方向交通信號燈的電流數(shù)據(jù)，并提取每個交通信號燈的電流特征，進(jìn)行故障診斷，確定每個交通信號燈的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了交通信號燈的自動準(zhǔn)確檢測。相比于人工巡查巡檢的方式，本發(fā)明可以通過交通信號燈電流進(jìn)行故障檢測，縮短了交通信號燈的故障發(fā)現(xiàn)時長，提高了交通信號系統(tǒng)的巡檢效率。