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专利号: 2022100913527
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种交通信号机与边缘计算一体化系统,其特征在于,所述一体化系统包括信号控制子系统、边缘计算子系统和辅助支持子系统;

所述信号控制子系统包括主控制模块、车辆检测模块和相位控制模块;所述主控制模块接收来自所述车辆检测模块采集的路口交通流量数据,计算交叉口的信号放行方案,并将所述信号放行方案中信号灯的控制信息输出至所述相位控制模块,实现对道路交通信号灯设备的控制;

所述边缘计算子系统包括边缘计算处理器集群模块;所述边缘计算处理器集群模块与所述信号控制子系统通信连接,所述边缘计算处理器集群模块用于接收所述信号控制子系统中的路口交通流量数据和信号放行方案以及道路交通信号灯设备的实时的信号灯放行状态数据,计算交通信号灯的信号放行方案,并传输至所述信号控制子系统进行灯态控制;

所述辅助支持子系统包括嵌入式网络路由管理模块;所述嵌入式网络路由管理模块连接于所述信号控制子系统与所述边缘计算子系统之间,所述嵌入式网络路由管理模块用于实现所述边缘计算处理器集群模块内部数据交互、所述信号控制子系统中所述主控制模块与多个相位控制模块之间的路由管理、所述信号控制子系统与所述边缘计算子系统之间的通信路径切换;

所述辅助支持子系统还包括多模式无线通信模块,所述多模式无线通信模块用于实现与外部第三方系统平台的无线数据收发;所述多模式无线通信模块集成多种数据传输方式,支持多模式数据交互;

所述辅助支持子系统还包括GNSS位置与校时服务模块,所述GNSS位置与校时服务模块采用单模或多模定位系统,采集系统设备安装位置的绝对经纬度坐标,为车路协同技术提供位置信息数据;还用于所述一体化系统统一授时,实现系统内各个子系统及模块的时间校准;

所述辅助支持子系统还包括人机交互模块和系统切换控制模块;所述人机交互模块包括触屏显示终端和/或信号机人工操作按钮面板;所述触屏显示终端用于显示道路交通信号灯设备的实时的信号灯放行状态,还用于配置信号放行方案和系统操作;所述人工操作按钮面板用于为系统使用者提供交通信号状态操作按钮;

所述系统切换控制模块用于为人机交互提供服务,利用所述系统切换控制模块的按钮切换所述人机交互模块显示信号控制子系统或者边缘计算子系统的软件界面,并对应交互操作;

所述辅助支持子系统还包括电源管理模块,所述电源管理模块为所述一体化系统提供电力支持,用于将220V强电转换成12V、5V和/或3V弱电压,为各个子模块板卡设备提供弱电供应;还用于将220V强电直接驱动交通信号灯进行灯态控制。

2.根据权利要求1所述的交通信号机与边缘计算一体化系统,其特征在于,所述信号控制子系统包括状态检测模块,所述状态检测模块包括温度传感器、湿度传感器、电流检测电路和/或电压检测电路,所述状态检测模块用于检测所述一体化系统各个硬件的工作状态和环境状态,并对异常情况进行预警提示。

3.根据权利要求1所述的交通信号机与边缘计算一体化系统,其特征在于,所述车辆检测模块为交通检测设备提供磁感信号分析或IO数据接入口,并分析得到交叉口的路口交通流量数据;所述交通检测设备包括地磁、线圈、视频采集设备和/或雷达;

所述相位控制模块用于接收所述主控制模块下发的交通信号灯的所述信号放行方案,并进一步控制道路交通信号灯设备;

多个所述相位控制模块与所述主控制模块的通信通过集成于所述主控制模块的所述嵌入式网络路由管理模块为多个所述相位控制模块配置管理通信地址实现。

4.根据权利要求1所述的交通信号机与边缘计算一体化系统,其特征在于,所述边缘计算处理器集群模块包括多个嵌入式处理器,所述多个嵌入式处理器通过所述嵌入式网络路由管理模块实现链接通信;所述多个嵌入式处理器中包括一主处理器和多个处理单元;所述主处理器用于负责各个所述处理单元的计算资源、存储资源的整合和所述边缘计算处理器集群模块的统一对外数据交互管理。

5.根据权利要求4所述的交通信号机与边缘计算一体化系统,其特征在于,所述多个嵌入式处理器中还包括一备用处理器,所述备用处理器用于当所述主处理器发生宕机时接替所述主处理器。

6.根据权利要求1所述的交通信号机与边缘计算一体化系统,其特征在于,所述边缘计算子系统还包括无线数据接入/输出模块和外设接口模块;所述无线数据接入/输出模块通过所述嵌入式网络路由管理模块与所述边缘计算处理器集群模块连接,所述无线数据接入/输出模块接收来自所述辅助支持子系统传输来的第三方数据,或将所述边缘计算处理器集群模块运算得到的过程数据或最终数据交付所述辅助支持子系统进行数据外发;

所述外设接口模块用于为交通检测设备提供数据接入口,所述数据接入口包括网口、串口和/或CAN数据接口。