本發(fā)明涉及智能交通技術(shù)和信號(hào)控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)現(xiàn)有交通信號(hào)控制機(jī)基本上都是集中控制，也就是說信號(hào)控制機(jī)和信號(hào)燈之間都是采用220v電壓進(jìn)行控制，每個(gè)路口信號(hào)燈和信號(hào)控制機(jī)之間都需要大量的線纜，所以無論是安裝、施工管道布線都非常復(fù)雜，需要大量的線纜，工程量大，施工難度高，施工對(duì)周邊設(shè)施影響較大，工程費(fèi)用高，而且維護(hù)難度很大，系統(tǒng)可靠性較低。

另外，目前信號(hào)控制機(jī)大多采用的是多時(shí)段定周期，部分信號(hào)控制機(jī)采用感應(yīng)式控制方案。多時(shí)段固定周期主要依靠的是經(jīng)驗(yàn)值以及以往統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定路口相位設(shè)定以及信號(hào)燈時(shí)間，無法實(shí)現(xiàn)道路交通控制的智能化，通行效率較低；感應(yīng)信號(hào)控制機(jī)則需要整理路口各個(gè)方向的實(shí)時(shí)檢測的車輛信息數(shù)據(jù)對(duì)路口信號(hào)燈相位和信號(hào)燈時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，提高道路的通行效率，但是這種情況下每個(gè)方向都需要許多的車檢器來檢測車輛信息和道路信息，數(shù)據(jù)都是通過rs422/rs485發(fā)送到信號(hào)控制機(jī)，所以信號(hào)控制機(jī)需要大量的rs422/rs485接口，而且由于采用的是集中控制方式，信號(hào)控制機(jī)由于內(nèi)部接口有限，只能采用串口輪詢的方式進(jìn)行通訊，這樣導(dǎo)致通訊實(shí)時(shí)性和靈活性都較差，而且每個(gè)rs422/rs485接口都需要一組通訊線，因此也需要很多通訊線，同樣存在施工復(fù)雜、可靠性低、不方便調(diào)試、維護(hù)難度大等問題。

當(dāng)前信號(hào)控制機(jī)基本上都是集中控制的信號(hào)機(jī)，所有數(shù)據(jù)處理都是需要信號(hào)控制機(jī)主控處理，處理的數(shù)據(jù)量很大，但是因?yàn)樘幚砥髻Y源和性能有限，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前越來越多新增功能的要求。同時(shí)在路口方案確定施工完成之后，管道布線就已經(jīng)完成。如果在后續(xù)應(yīng)用中需要添加檢測器設(shè)備或者需要增加信號(hào)燈數(shù)量，將會(huì)變得非常麻煩，需要重新添加和鋪設(shè)線路，導(dǎo)致可擴(kuò)展性很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種通訊線路簡單可靠、能簡化施工難度和降低施工成本、提高可靠性及簡化后續(xù)維護(hù)難度、擴(kuò)展性較好、提高交通信號(hào)控制系統(tǒng)的智能化水平的基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)，包括一個(gè)主控單元和若干個(gè)方向分控區(qū)域，每個(gè)所述方向分控區(qū)域均包括一個(gè)方向分控單元和若干個(gè)信號(hào)燈控制單元，每個(gè)所述信號(hào)燈控制單元均包括若干個(gè)車道信號(hào)燈單元和對(duì)應(yīng)的行人信號(hào)燈單元，所述主控單元生成整個(gè)路口信號(hào)燈控制方案并定時(shí)將其通過一組can總線分別傳送到每個(gè)所述方向分控單元，每個(gè)所述方向分控單元均通過另外一組can總線與對(duì)應(yīng)方向分控區(qū)域中的信號(hào)燈控制單元連接，所述方向分控單元收到所述路口信號(hào)燈控制方案并對(duì)其解析后，將解析結(jié)果通過所述另外一組can總線發(fā)送到對(duì)應(yīng)方向分控區(qū)域中的車道信號(hào)燈單元和行人信號(hào)燈單元，并按照所述路口信號(hào)燈控制方案控制信號(hào)燈的狀態(tài)，所述信號(hào)燈控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)信號(hào)燈的狀態(tài)，并將信號(hào)燈狀態(tài)信息發(fā)送到對(duì)應(yīng)的方向分控單元，所述方向分控單元將所述信號(hào)燈狀態(tài)信息發(fā)送到所述主控單元。

在本發(fā)明所述的基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)中，每個(gè)所述方向分控單元均具有一個(gè)唯一的與方向相關(guān)聯(lián)的id號(hào)，每個(gè)所述車道信號(hào)燈單元和行人信號(hào)燈單元均具有唯一的id號(hào)。

在本發(fā)明所述的基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)中，每個(gè)所述方向分控區(qū)域還均包括一組車檢器，所述車檢器與對(duì)應(yīng)方向分控區(qū)域中的方向分控單元連接。

在本發(fā)明所述的基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)中，所述主控單元包括第一電源系統(tǒng)和第一控制系統(tǒng)，所述第一電源系統(tǒng)包括第一交流供電電源、第一蓄電池、第一電源轉(zhuǎn)換模塊和第一電源防護(hù)電路，所述第一交流供電電源通過所述第一電源防護(hù)電路與所述第一電源轉(zhuǎn)換模塊連接，所述第一蓄電池與所述第一電源轉(zhuǎn)換模塊連接；

所述第一控制系統(tǒng)包括第一主控制器、第一人機(jī)交互模塊、第一gps/gprs模塊、無線遙控接口、第一故障檢測電路、第一系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊、第一以太網(wǎng)通訊接口、第一監(jiān)控mcu、第一看門狗、第一rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘、rs232接口、第一rs422/rs485接口、第一can總線通訊接口、第一接口防護(hù)電路、第二接口防護(hù)電路和第三接口防護(hù)電路，所述第一人機(jī)交互模塊與所述第一主控制器連接、用于實(shí)現(xiàn)路口信號(hào)燈控制方案參數(shù)的設(shè)定和狀態(tài)查看，所述第一gps模塊/gprs與所述第一主控制器連接、用于實(shí)現(xiàn)gps衛(wèi)星授時(shí)或?qū)崿F(xiàn)與平臺(tái)中心或配置客戶端進(jìn)行無線通訊，所述無線遙控接口與所述第一主控制器連接、用于通過無線遙控器對(duì)信號(hào)燈狀態(tài)進(jìn)行控制，所述第一故障檢測電路與所述第一主控制器連接、用于對(duì)系統(tǒng)各種故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并在檢測到異常后進(jìn)行緊急干預(yù)，所述第一系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊與所述第一主控制器連接、用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)文件的存儲(chǔ)、日志文件記錄和參數(shù)保存，所述第一以太網(wǎng)通訊接口與所述第一主控制器連接、用于實(shí)現(xiàn)所述第一主控制器與外部進(jìn)行以太網(wǎng)通訊，所述第一監(jiān)控mcu分別與所述第一主控制器和第一看門狗連接、用于作為關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)備份以及實(shí)現(xiàn)外部看門狗功能，所述第一rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘與所述第一主控制器連接、用于為系統(tǒng)提供精確時(shí)間信息，所述rs232接口的一端與所述第一主控制器連接，所述rs232接口的另一端通過所述第一接口防護(hù)電路連接所述車檢器或外部通訊設(shè)備，所述第一rs422/rs485接口的一端與所述第一主控制器連接，所述第一rs422/rs485接口的另一端通過所述第二接口防護(hù)電路連接所述車檢器或外部通訊設(shè)備，所述第一can總線通訊接口的一端與所述第一主控制器連接，所述第一can總線通訊接口的另一端通過所述第三接口防護(hù)電路連接所述方向分控單元，所述第一電源轉(zhuǎn)換模塊還與所述第一主控制器連接。

在本發(fā)明所述的基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)中，所述方向分控單元包括第二電源系統(tǒng)和第二控制系統(tǒng)，所述第二電源系統(tǒng)包括第二交流供電電源、第二蓄電池、第二電源轉(zhuǎn)換模塊和第二電源防護(hù)電路，所述第二交流供電電源通過所述第二電源防護(hù)電路與所述第二電源轉(zhuǎn)換模塊連接，所述第二蓄電池與所述第二電源轉(zhuǎn)換模塊連接；

所述第二控制系統(tǒng)包括第二主控制器、第二人機(jī)交互模塊、第二gps/gprs模塊、第二故障檢測電路、第二系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊、第二以太網(wǎng)通訊接口、第二監(jiān)控mcu、第二看門狗、第二rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘、第二rs422/rs485接口、第二can總線通訊接口、第三can總線通訊接口、第四接口防護(hù)電路、第五接口防護(hù)電路和第六接口防護(hù)電路，所述第二人機(jī)交互模塊與所述第二主控制器連接、用于實(shí)現(xiàn)路口信號(hào)燈控制方案參數(shù)的設(shè)定和狀態(tài)查看，所述第二gps/gprs模塊與所述第二主控制器連接、用于實(shí)現(xiàn)gps衛(wèi)星授時(shí)或?qū)崿F(xiàn)與配置客戶端進(jìn)行無線通訊，所述第二故障檢測電路與所述第二主控制器連接、用于對(duì)系統(tǒng)各種故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并在檢測到異常后進(jìn)行緊急干預(yù)，所述第二系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊與所述第二主控制器連接、用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)文件的存儲(chǔ)、日志文件記錄和參數(shù)保存，所述第二以太網(wǎng)通訊接口與所述第二主控制器連接、用于實(shí)現(xiàn)所述第二主控制器與外部進(jìn)行以太網(wǎng)通訊，所述第二監(jiān)控mcu分別與所述第二主控制器和第二看門狗連接、用于作為關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)備份以及實(shí)現(xiàn)外部看門狗功能，所述第二rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘與所述第二主控制器連接、用于為系統(tǒng)提供精確時(shí)間信息，所述第二rs422/rs485接口的一端與所述第二主控制器連接，所述第二rs422/rs485接口的另一端通過所述第四接口防護(hù)電路連接所述車檢器，所述第二can總線通訊接口的一端與所述第二主控制器連接，所述第二can總線通訊接口的另一端通過所述第五接口防護(hù)電路連接所述信號(hào)燈控制單元，所述第三can總線通訊接口的一端與所述第二主控制器連接，所述第三can總線通訊接口的另一端通過所述第六接口防護(hù)電路連接所述主控單元，所述第二電源轉(zhuǎn)換模塊還與所述第二主控制器連接。

在本發(fā)明所述的基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)中，所述信號(hào)燈控制單元包括第三電源系統(tǒng)、信號(hào)燈控制系統(tǒng)和信號(hào)燈組顯示模塊，所述第三電源系統(tǒng)包括第三交流供電電源、第三蓄電池、第三電源轉(zhuǎn)換模塊和第三電源防護(hù)電路，所述第三交流供電電源通過所述第三電源防護(hù)電路與所述第三電源轉(zhuǎn)換模塊連接，所述第三蓄電池與所述第三電源轉(zhuǎn)換模塊連接；

所述信號(hào)燈控制系統(tǒng)包括第三主控mcu、第三監(jiān)控mcu、第三看門狗、第三rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘、第四can總線通訊接口、第三rs485接口、第七接口防護(hù)電路、第八接口防護(hù)電路、亮度調(diào)節(jié)電路、信號(hào)燈控制電路和信號(hào)燈狀態(tài)采集電路，所述第三監(jiān)控mcu與所述第三主控mcu連接、用于通過心跳監(jiān)控所述第三主控mcu的狀態(tài)并備份所述第三主控mcu的運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，所述第三看門狗與所述第三監(jiān)控mcu連接、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第三監(jiān)控mcu的異常檢測和復(fù)位，所述第三rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘與所述第三主控mcu連接、用于為系統(tǒng)提供精確時(shí)間信息，所述第四can總線通訊接口的一端與所述第三主控mcu連接，所述第四can總線通訊接口的另一端與所述第七接口防護(hù)電路的一端連接，所述第七接口防護(hù)電路的另一端通過can總線分別連接交通信號(hào)管理主機(jī)和環(huán)境傳感器，所述第三rs485接口的一端與所述第三主控mcu連接，所述第三rs485接口的另一端與所述第八接口防護(hù)電路連接，所述亮度調(diào)節(jié)電路分別與所述第三主控mcu和信號(hào)燈組顯示模塊連接、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述信號(hào)燈組顯示模塊顯示亮度的控制，所述信號(hào)燈控制電路分別與所述第三主控mcu和信號(hào)燈組顯示模塊連接、用于根據(jù)所述第三主控mcu的路口信號(hào)燈控制方案實(shí)現(xiàn)對(duì)所述信號(hào)燈組顯示模塊的圖案和顏色的顯示控制，所述信號(hào)燈狀態(tài)采集電路分別與所述第三主控mcu和信號(hào)燈組顯示模塊連接、用于采集所述信號(hào)燈組顯示模塊的顯示狀態(tài)，所述信號(hào)燈組顯示模塊根據(jù)所述路口信號(hào)燈控制方案顯示不同圖案和箭頭形狀，所述第三電源轉(zhuǎn)換模塊還與所述信號(hào)燈組顯示模塊連接。

實(shí)施本發(fā)明的基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)，具有以下有益效果：由于設(shè)有一個(gè)主控單元和若干個(gè)方向分控區(qū)域，每個(gè)方向分控區(qū)域均包括一個(gè)方向分控單元和若干個(gè)信號(hào)燈控制單元，每個(gè)信號(hào)燈控制單元均包括若干個(gè)車道信號(hào)燈單元和對(duì)應(yīng)的行人信號(hào)燈單元，主控單元生成整個(gè)路口信號(hào)燈控制方案并定時(shí)將其通過一組can總線分別傳送到每個(gè)方向分控單元，每個(gè)方向分控單元均通過另外一組can總線與對(duì)應(yīng)方向分控區(qū)域中的信號(hào)燈控制單元連接，方向分控單元收到路口信號(hào)燈控制方案并對(duì)其解析后，將解析結(jié)果通過另外一組can總線發(fā)送到對(duì)應(yīng)方向分控區(qū)域中的車道信號(hào)燈單元和行人信號(hào)燈單元，并按照路口信號(hào)燈控制方案控制信號(hào)燈的狀態(tài)，每個(gè)單元都具有獨(dú)立的控制器進(jìn)行控制，所以可以根據(jù)功能需求不同執(zhí)行不同操作，具有極高的靈活性和數(shù)據(jù)處理能力，can總線可以實(shí)現(xiàn)總線級(jí)聯(lián)，實(shí)時(shí)性高、安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)，因此其通訊線路簡單可靠、能簡化施工難度和降低施工成本、提高可靠性及簡化后續(xù)維護(hù)難度、擴(kuò)展性較好、提高交通信號(hào)控制系統(tǒng)的智能化水平。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為所述實(shí)施例中主控單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為所述實(shí)施例中方向分控單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為所述實(shí)施例中信號(hào)燈控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)實(shí)施例中，該基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1中，該基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)包括一個(gè)主控單元1和若干個(gè)方向分控區(qū)域2，每個(gè)方向分控區(qū)域2分別對(duì)應(yīng)不同的方向，每個(gè)方向分控區(qū)域2均包括一個(gè)方向分控單元21和若干個(gè)信號(hào)燈控制單元，主控單元1負(fù)責(zé)整個(gè)路口交通信號(hào)方案的控制和管理，主控單元1與各個(gè)方向分控區(qū)域2中的方向分控單元21均采用一組can總線進(jìn)行通訊，每個(gè)方向分控單元21都具有一個(gè)唯一的id號(hào)，確保各個(gè)id號(hào)能夠與路口方向相關(guān)聯(lián)，所以主控單元1可以針對(duì)每個(gè)方向分控單元21進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，同時(shí)也可以對(duì)所有方向分控單元21進(jìn)行廣播通訊。具體的，主控單元1負(fù)責(zé)生成整個(gè)路口信號(hào)燈控制方案，并根據(jù)該路口信號(hào)燈控制方案定時(shí)將其通過一組can總線分別傳送到每個(gè)方向分控單元21，也就是說，同時(shí)負(fù)責(zé)監(jiān)控所有方向分控單元21以及信號(hào)燈控制單元的運(yùn)行狀態(tài)，并且記錄日志信息，在異常情況下能夠進(jìn)行本地日志記錄以及遠(yuǎn)程上發(fā)進(jìn)行報(bào)警等。

在方向分控區(qū)域2中，每個(gè)方向分控單元21均通過另外一組can總線與對(duì)應(yīng)方向分控區(qū)域2中的信號(hào)燈控制單元連接，每個(gè)信號(hào)燈控制單元均包括若干個(gè)車道信號(hào)燈單元22和對(duì)應(yīng)的行人信號(hào)燈單元23，值得一提的是，每個(gè)信號(hào)燈控制單元中車道信號(hào)燈單元22的個(gè)數(shù)可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。每個(gè)車道信號(hào)燈單元22和行人信號(hào)燈單元23均具有唯一的id號(hào)。同樣可以實(shí)現(xiàn)方向分控單元21與每個(gè)信號(hào)燈點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊或者方向分控單元21與信號(hào)燈控制單元進(jìn)行廣播。

方向分控單元21收到主控單元1傳送的路口信號(hào)燈控制方案并對(duì)其解析后，將解析結(jié)果通過另外一組can總線發(fā)送到對(duì)應(yīng)方向分控區(qū)域2中的車道信號(hào)燈單元22和行人信號(hào)燈單元23，并按照路口信號(hào)燈控制方案控制信號(hào)燈的狀態(tài)，同時(shí)，方向分控單元21監(jiān)控自身的運(yùn)行狀態(tài)以及信號(hào)燈控制單元的狀態(tài)，定時(shí)將狀態(tài)發(fā)送到主控單元1，信號(hào)燈控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)信號(hào)燈的狀態(tài)，并將信號(hào)燈狀態(tài)信息發(fā)送到對(duì)應(yīng)的方向分控單元21，方向分控單元21將信號(hào)燈狀態(tài)信息發(fā)送到主控單元1。

主控單元1、方向分控單元21和信號(hào)燈控制單元都是作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，都具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理能力，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過設(shè)定的can總線進(jìn)行級(jí)聯(lián)通訊，不同節(jié)點(diǎn)處理不同的數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)控制系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)處理和控制。另外，can總線具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)設(shè)備等方面。該基于can總線的分布式信號(hào)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，通過can總線對(duì)各個(gè)方向進(jìn)行級(jí)聯(lián)，具有更強(qiáng)的自適應(yīng)能力和擴(kuò)展能力，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有數(shù)據(jù)處理功能，主節(jié)點(diǎn)通過將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)整合，結(jié)合先進(jìn)的控制策略，能夠大大提高交通信號(hào)控制系統(tǒng)的智能化水平。

由于本發(fā)明采用基于can總線通訊的分布式控制方式，不僅能夠提供信號(hào)控制機(jī)的基本功能，還能夠提供更加完善的擴(kuò)展需求，實(shí)現(xiàn)更多數(shù)據(jù)接入和處理，提高整個(gè)路口信號(hào)燈控制系統(tǒng)的智能化水平；基于分布式控制方式，簡化了信號(hào)燈安裝、調(diào)試的難度，降低施工的成本和維護(hù)的成本，進(jìn)而提高整個(gè)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的可靠性。因此其通訊線路簡單可靠、能簡化施工難度和降低施工成本、提高可靠性及簡化后續(xù)維護(hù)難度、擴(kuò)展性較好、提高交通信號(hào)控制系統(tǒng)的智能化水平。

本實(shí)施例中，每個(gè)方向分控區(qū)域2還均包括一組車檢器24，車檢器24與對(duì)應(yīng)方向分控區(qū)域2中的方向分控單元21連接。

由此可見，主控單元1負(fù)責(zé)路口信號(hào)燈控制方案的確定，同時(shí)主控單元1也負(fù)責(zé)與外部配置客戶端、平臺(tái)中心遠(yuǎn)程通訊，實(shí)現(xiàn)路口信號(hào)燈控制方案的上傳下載、日志文件上傳、報(bào)警信息上發(fā)等。主控單元1通過can總線與方向分控單元21進(jìn)行通訊，所有的方向分控單元21都通過一組can總線組成一個(gè)基于can總線的通訊網(wǎng)絡(luò)，在此網(wǎng)絡(luò)中，主控單元1和各個(gè)方向分控單元21能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，也能夠?qū)崿F(xiàn)廣播通訊，同樣方向分控單元21之間也能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊和廣播通訊。主控單元1將路口信號(hào)燈控制方案下發(fā)到各個(gè)方向分控單元21，并且定時(shí)發(fā)送信號(hào)命令進(jìn)行時(shí)間同步，方向分控單元21再將接收到的路口信號(hào)燈控制方案按照自己的方向進(jìn)行解析，將解析之后的方案信息下發(fā)到信號(hào)燈控制單元進(jìn)行信號(hào)燈控制，信號(hào)燈控制單元接收到方案信息之后按照最新方案進(jìn)行信號(hào)燈控制，直至接收到新的方案信息，同時(shí)信號(hào)燈控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)信號(hào)燈的狀態(tài)，并且將狀態(tài)發(fā)送到方向分控單元21，方向分控單元21根據(jù)信號(hào)燈的狀態(tài)情況發(fā)送到主控單元1。

圖2為本實(shí)施例中主控單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2中，主控單元1包括第一電源系統(tǒng)11和第一控制系統(tǒng)12，其中，第一電源系統(tǒng)11包括第一交流供電電源111、第一蓄電池112、第一電源轉(zhuǎn)換模塊113和第一電源防護(hù)電路114，第一交流供電電源111(即220v交流電)通過第一電源防護(hù)電路114與第一電源轉(zhuǎn)換模塊113連接，第一蓄電池112與第一電源轉(zhuǎn)換模塊113連接。第一電源轉(zhuǎn)換模塊113將220v交流電轉(zhuǎn)換為12v和5v供電，第一電源防護(hù)電路114用于確保外部雷電和浪涌情況下不會(huì)損壞設(shè)備。

本實(shí)施例中，第一控制系統(tǒng)12包括第一主控制器121、第一人機(jī)交互模塊122、第一gps/gprs模塊123、無線遙控接口124、第一故障檢測電路125、第一系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊126、第一以太網(wǎng)通訊接口127、第一監(jiān)控mcu128、第一看門狗129、第一rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘130、rs232接口131、第一rs422/rs485接口132、第一can總線通訊接口133、第一接口防護(hù)電路134、第二接口防護(hù)電路135和第三接口防護(hù)電路136，其中，第一人機(jī)交互模塊122與第一主控制器121連接、用于實(shí)現(xiàn)路口信號(hào)燈控制方案參數(shù)的設(shè)定和狀態(tài)查看，第一人機(jī)交互模塊122包括lcd顯示器和鍵盤，能夠通過觸摸或者物理的鍵盤實(shí)現(xiàn)方案參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)查看等。第一gps模塊/gprs模塊123與第一主控制器121連接、用于實(shí)現(xiàn)gps衛(wèi)星授時(shí)或?qū)崿F(xiàn)與平臺(tái)中心或配置客戶端進(jìn)行無線通訊，其中，第一gps模塊123能夠?qū)崿F(xiàn)gps衛(wèi)星授時(shí)功能，確保時(shí)間的可靠性，第一gprs模塊123可以是3g模塊或4g模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)與平臺(tái)中心或配置客戶端進(jìn)行無線通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程路口信號(hào)燈控制方案的上傳、下載、日志管理和異常報(bào)警等功能。

無線遙控接口124與第一主控制器121連接、用于通過無線遙控器對(duì)信號(hào)燈狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)人控的手動(dòng)操作；第一故障檢測電路125與第一主控制器121連接、用于對(duì)系統(tǒng)各種故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并在檢測到異常后進(jìn)行緊急干預(yù)，第一系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊126與第一主控制器121連接、用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)文件的存儲(chǔ)、日志文件記錄和參數(shù)保存等。第一以太網(wǎng)通訊接口127與第一主控制器121連接、用于實(shí)現(xiàn)第一主控制器121與外部進(jìn)行以太網(wǎng)通訊，通過第一以太網(wǎng)通訊接口127可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場參數(shù)配置下載、路口信號(hào)燈控制方案的遠(yuǎn)程上傳和下載等。

本實(shí)施例中，第一監(jiān)控mcu128分別與第一主控制器121和第一看門狗129連接、用于作為關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)備份以及實(shí)現(xiàn)外部看門狗功能，通過采用第一主控制器121和第一監(jiān)控mcu128雙處理器模式，第一主控制器121采用高性能，高可靠性處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)路口信號(hào)燈控制方案的控制，數(shù)據(jù)的處理、接口的管理等功能，第一監(jiān)控mcu128采用一個(gè)高可靠、性能一般的處理器，主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)第一主控制器121運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)的備份、監(jiān)控第一主控制器121的運(yùn)行狀態(tài)，在檢測到第一主控制器121異常時(shí)能夠進(jìn)行快速復(fù)位并且將關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)熱啟動(dòng)功能，這樣就能確保第一主控制器121進(jìn)行控制的同時(shí)，第一監(jiān)控mcu128進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控，作為關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)備份及實(shí)現(xiàn)外部看門狗功能。第一rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘130與第一主控制器121連接、用于為系統(tǒng)提供精確時(shí)間信息，結(jié)合第一gps模塊123確保系統(tǒng)的時(shí)鐘精準(zhǔn)。主控單元1處理的數(shù)據(jù)主要是通過can總線過來的方向分控單元21的數(shù)據(jù)以及通過第一rs422/rs485接口132過來的外部其他擴(kuò)展設(shè)備數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中，rs232接口131的一端與第一主控制器121連接，rs232接口131的另一端通過第一接口防護(hù)電路134連接車檢器24或外部通訊設(shè)備，rs232接口131可以現(xiàn)場進(jìn)行配置和程序更新，或者與配置客戶端連接后進(jìn)行配置和程序更新，同時(shí)也能夠通過rs232接口131與外部模塊進(jìn)行通訊。第一rs422/rs485接口132的一端與第一主控制器121連接，第一rs422/rs485接口132的另一端通過第二接口防護(hù)電路135連接車檢器24或外部通訊設(shè)備，第一rs422/rs485接口132實(shí)現(xiàn)與車檢器24或者外部通通訊設(shè)備進(jìn)行通訊，根據(jù)外部設(shè)備通訊接口情況能夠選擇使用第一rs422接口132實(shí)現(xiàn)全雙工通訊，或者通過第一rs485接口132實(shí)現(xiàn)半雙工通訊。

本實(shí)施例中，第一can總線通訊接口133的一端與第一主控制器121連接，第一can總線通訊接口133的另一端通過第三接口防護(hù)電路136連接方向分控單元21，第一can總線通訊接口133提供多達(dá)5路can總線與外部的方向分控單元21、外部信號(hào)控制單元進(jìn)行通訊，不同功能使用不同組can總線，使得通訊干擾降到最低。上述第一接口防護(hù)電路134、第二接口防護(hù)電路135和第三接口防護(hù)電路136能夠有效抵制外部雷電、浪涌、靜電等影響，保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下正?？煽窟\(yùn)行。主控單元1采用低功耗設(shè)計(jì)，結(jié)合內(nèi)置第一蓄電池112，可以實(shí)現(xiàn)在外部220v交流電源異常時(shí)，直接切換到內(nèi)置的第一蓄電池112供電，確保系統(tǒng)依然正常運(yùn)行，保證路口通行秩序，在檢修恢復(fù)220v交流電源供電之后自動(dòng)給第一蓄電池112實(shí)現(xiàn)充電。上述第一電源轉(zhuǎn)換模塊113還與第一主控制器12連接，用于給第一主控制器12供電。

本實(shí)施例中，方向分控單元21分控單元分為第一級(jí)方向分控單元、第二級(jí)方向分控單元、……、第n級(jí)方向分控單元，具體分級(jí)視路口需求設(shè)計(jì)而定，第一級(jí)方向分控單元負(fù)責(zé)各方向路口信號(hào)燈狀態(tài)的控制。方向分控單元21上下級(jí)通過另外一組can總線進(jìn)行級(jí)聯(lián)，同時(shí)方向分控單元21與同級(jí)別信號(hào)燈控制單元之間也是通過can總線進(jìn)行通訊，在接收到上一級(jí)的路口交通信號(hào)方案之后，會(huì)將路口交通信號(hào)方案根據(jù)需要發(fā)送到同級(jí)別信號(hào)燈控制單元和下一級(jí)別方向分控單元；同時(shí)方向分控單元21還負(fù)責(zé)接入當(dāng)前方向分控區(qū)域2的車檢器24的數(shù)據(jù)，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

圖3為本實(shí)施例中方向分控單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3中，方向分控單元21包括第二電源系統(tǒng)211和第二控制系統(tǒng)212，第二電源系統(tǒng)211包括第二交流供電電源213、第二蓄電池214、第二電源轉(zhuǎn)換模塊215和第二電源防護(hù)電路216，第二交流供電電源213通過第二電源防護(hù)電路216與第二電源轉(zhuǎn)換模塊215連接，第二蓄電池214與第二電源轉(zhuǎn)換模塊215連接。第二電源系統(tǒng)211為220v交流電源，第二電源轉(zhuǎn)換模塊215用于將220v交流電源轉(zhuǎn)換為12v和5v供電，第二電源防護(hù)電路216確保外部雷電和浪涌情況下不會(huì)損壞設(shè)備。

本實(shí)施例中，第二控制系統(tǒng)212包括第二主控制器221、第二人機(jī)交互模塊222、第二gps/gprs模塊223、第二故障檢測電路224、第二系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊225、第二以太網(wǎng)通訊接口226、第二監(jiān)控mcu227、第二看門狗228、第二rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘229、第二rs422/rs485接口230、第二can總線通訊接口231、第三can總線通訊接口232、第四接口防護(hù)電路233、第五接口防護(hù)電路234和第六接口防護(hù)電路235。

其中，第二人機(jī)交互模塊222與第二主控制器221連接、用于實(shí)現(xiàn)路口信號(hào)燈控制方案參數(shù)的設(shè)定和狀態(tài)查看，第二人機(jī)交互模塊222包括lcd顯示器和鍵盤，能夠通過觸摸或物理的鍵盤實(shí)現(xiàn)路口交通信號(hào)方案的參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)查看等，第二gps/gprs模塊223與第二主控制器221連接、用于實(shí)現(xiàn)gps衛(wèi)星授時(shí)，確保時(shí)間的可靠性，或者實(shí)現(xiàn)與配置客戶端進(jìn)行無線通訊。第二故障檢測電路224與第二主控制器221連接、用于對(duì)系統(tǒng)各種故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并在檢測到異常后進(jìn)行緊急干預(yù)，第二系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊225與第二主控制器221連接、用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)文件的存儲(chǔ)、日志文件記錄和參數(shù)保存等，第二以太網(wǎng)通訊接口226與第二主控制器221連接、用于實(shí)現(xiàn)第二主控制器221與外部進(jìn)行以太網(wǎng)通訊，通過以太網(wǎng)通訊接口226可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場參數(shù)配置下載、路口交通信號(hào)方案的遠(yuǎn)程上傳和下載、日志文件上傳等。

本實(shí)施例中，第二監(jiān)控mcu227分別與第二主控制器221和第二看門狗228連接，通過設(shè)置第二主控制器221和第二監(jiān)控mcu227的雙處理器模式，確保第二主控制器221進(jìn)行控制的同時(shí)，第二監(jiān)控mcu227進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控，用于作為關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)備份以及實(shí)現(xiàn)外部看門狗功能。第二主控制器221采用高性能，高可靠處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)路口信號(hào)燈控制方案的控制，數(shù)據(jù)的處理、接口的管理等功能，第二監(jiān)控mcu227則采用一個(gè)高可靠、性能一般處理器即可，主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)第二主控制器221的運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)的備份、監(jiān)控第二主控制器221的運(yùn)行狀態(tài)，在檢測到第二主控制器221異常時(shí)能夠進(jìn)行快速復(fù)位并且將關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)熱啟動(dòng)功能。

方向分控單元21除了通過一組can總線與主控單元1通訊以外，還通過另外一組can總線與信號(hào)燈控制單元通訊，再通過第二rs422/rs485接口230與車檢器24通訊，實(shí)時(shí)接收外部車檢器24發(fā)送過來的車流量信息和車道狀態(tài)信息等，在對(duì)車檢器24的數(shù)據(jù)處理之后，根據(jù)設(shè)計(jì)的策略判斷是直接對(duì)信號(hào)燈控制還是將結(jié)果發(fā)送到主控單元1，經(jīng)由主控單元1處理之后進(jìn)行信號(hào)燈控制。

本實(shí)施例中，第二rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘229與第二主控制器221連接、用于為系統(tǒng)提供精確時(shí)間信息，結(jié)合第二gps模塊223確保系統(tǒng)的時(shí)間精準(zhǔn)。第二rs422/rs485接口230的一端與第二主控制器221連接，第二rs422/rs485接口230的另一端通過第四接口防護(hù)電路233連接車檢器24，第二rs422/rs485接口230實(shí)現(xiàn)與車檢器24或外部通訊設(shè)備進(jìn)行通訊，根據(jù)外部通訊設(shè)備的通訊接口情況能夠選擇使用第二rs422接口230實(shí)現(xiàn)全雙工通訊或者通過第二rs485接口230實(shí)現(xiàn)半雙工通訊。

第二can總線通訊接口231的一端與第二主控制器221連接，第二can總線通訊接口231的另一端通過第五接口防護(hù)電路234連接信號(hào)燈控制單元，第三can總線通訊接口232的一端與第二主控制器221連接，第三can總線通訊接口232的另一端通過第六接口防護(hù)電路235連接主控單元1，第二電源轉(zhuǎn)換模塊215還與第二主控制器221連接。第二can總線通訊接口231和第三can總線通訊接口232提供多達(dá)5路can總線與外部的方向分控單元21、外部信號(hào)控制單元進(jìn)行通訊，不同功能使用不同組can總線，使得通訊干擾降到最低。第四接口防護(hù)電路233、第四接口防護(hù)電路234和第五接口防護(hù)電路235能夠有效抵制外部雷電、浪涌、靜電等影響，保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下正?？煽窟\(yùn)行。第二控制系統(tǒng)212采用低功耗設(shè)計(jì)，結(jié)合內(nèi)置第二蓄電池214，可以實(shí)現(xiàn)在外部220v交流電源異常時(shí)，直接切換到內(nèi)置的第二蓄電池214供電，確保系統(tǒng)依然正常運(yùn)行，保證路口通行秩序，在檢修恢復(fù)220v交流電源供電之后自動(dòng)給第二蓄電池214實(shí)現(xiàn)充電。

信號(hào)燈控制單元負(fù)責(zé)接收方向分控單元21下發(fā)的控制方案，根據(jù)控制方案對(duì)信號(hào)燈盡心控制，同時(shí)上發(fā)對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈狀態(tài)到對(duì)應(yīng)的分控，以及實(shí)現(xiàn)異常方案控制。信號(hào)燈單元每個(gè)信號(hào)燈組都內(nèi)置一個(gè)后備電池，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間無外部供電情況下信號(hào)燈正常工作。

圖4為本實(shí)施例中信號(hào)燈控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4中，該信號(hào)燈控制單元包括第三電源系統(tǒng)31、信號(hào)燈控制系統(tǒng)32和信號(hào)燈組顯示模塊33，其中，第三電源系統(tǒng)31包括第三交流供電電源311、第三蓄電池312、第三電源轉(zhuǎn)換模塊313和第三電源防護(hù)電路314，其中，第三交流供電電源311通過第三電源防護(hù)電路314與第三電源轉(zhuǎn)換模塊313連接，第三蓄電池312與第三電源轉(zhuǎn)換模塊313連接。第三交流供電電源311為外部220v交流電源，第三蓄電池312為12vdc蓄電池，第三交流供電電源311接入之后首先經(jīng)過第三電源防護(hù)電路314抑制外部浪涌信號(hào)，然后經(jīng)由內(nèi)部的第三電源轉(zhuǎn)換模塊313產(chǎn)生12vdc和5vdc，同時(shí)也能夠?qū)Φ谌铍姵?12進(jìn)行充電，12vdc和5vdc是為信號(hào)燈控制單元和信號(hào)燈組顯示模塊33進(jìn)行供電。該第三電源系統(tǒng)31還具有220vac-ok信號(hào)檢測，實(shí)時(shí)檢測交流供電是否正常，并且輸出狀態(tài)到信號(hào)燈控制單元；同時(shí)還能夠在外部220v斷電之后快速切換到第三蓄電池312供電。另外，第三蓄電池312輸出電壓也能夠被信號(hào)燈控制單元采集。

信號(hào)燈控制系統(tǒng)包括第三主控mcu321、第三監(jiān)控mcu322、第三看門狗323、第三rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘324、第四can總線通訊接口325、第三rs485接口327、第七接口防護(hù)電路326、第八接口防護(hù)電路328、亮度調(diào)節(jié)電路329、信號(hào)燈控制電路330和信號(hào)燈狀態(tài)采集電路331，其中，第三主控mcu321用于實(shí)現(xiàn)與外部通訊，完成通訊和控制邏輯實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊33的控制以及采集信號(hào)燈組顯示模塊33的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)與第三監(jiān)控mcu322之間交互。

第三監(jiān)控mcu322與第三主控mcu321連接、用于通過心跳監(jiān)控第三主控mcu321的狀態(tài)并備份第三主控mcu321的運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，當(dāng)?shù)谌骺豰cu321出現(xiàn)異常時(shí)，能夠及時(shí)對(duì)第三主控mcu321進(jìn)行硬件復(fù)位，第三主控mcu321啟動(dòng)之后將關(guān)鍵參數(shù)還原。第三看門狗323與第三監(jiān)控mcu322連接、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)第三監(jiān)控mcu322的異常檢測和復(fù)位，第三rtc實(shí)時(shí)時(shí)鐘324與第三主控mcu321連接、用于為系統(tǒng)提供精確時(shí)間信息，能夠進(jìn)行時(shí)間的讀取和設(shè)計(jì)，第四can總線通訊接口325的一端與第三主控mcu321連接，第四can總線通訊接口325的另一端與第七接口防護(hù)電路326的一端連接，第七接口防護(hù)電路326的另一端通過can總線分別連接交通信號(hào)管理主機(jī)和環(huán)境傳感器，第四can總線通訊接口325通過can物理層交互，實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈控制單元與外部can總線設(shè)備進(jìn)行通訊。

本實(shí)施例中，第三rs485接口327的一端與第三主控mcu321連接，第三rs485接口327的另一端與第八接口防護(hù)電路328連接，第三rs485接口327實(shí)現(xiàn)與外部rs485外部設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的交互，亮度調(diào)節(jié)電路329分別與第三主控mcu321和信號(hào)燈組顯示模塊33連接、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊33顯示亮度的控制，信號(hào)燈控制電路330分別與第三主控mcu321和信號(hào)燈組顯示模塊33連接、用于根據(jù)第三主控mcu321的路口信號(hào)燈控制方案實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈組顯示模塊33的圖案和顏色的顯示控制，信號(hào)燈狀態(tài)采集電路331分別與第三主控mcu321和信號(hào)燈組顯示模塊33連接、用于采集信號(hào)燈組顯示模塊33的顯示狀態(tài)，信號(hào)燈組顯示模塊33根據(jù)路口信號(hào)燈控制方案顯示不同圖案和箭頭形狀，包含紅、黃、綠三種顏色等；第三電源轉(zhuǎn)換模塊313還與信號(hào)燈組顯示模塊33連接。第三主控mcu321能夠?qū)Φ谌娫聪到y(tǒng)31相關(guān)狀態(tài)進(jìn)行采集，包括ac-ok信號(hào)、第三蓄電池312的電壓情況等，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源狀態(tài)的監(jiān)控。

總之，本發(fā)明通過can總線通訊方式，可以有效改善當(dāng)前交通信號(hào)控制器存在的一些問題，可以有效提高通訊可靠性、降低施工難度、節(jié)省施工成本，減少故障發(fā)生概率，降低維護(hù)難度和成本；本發(fā)明大大提高整個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)也提高控制系統(tǒng)的擴(kuò)展性能，滿足不同條件下功能需求，實(shí)現(xiàn)分別采用不同的模塊處理相關(guān)數(shù)據(jù)，提高信號(hào)燈控制的智能化水平；通過各單元內(nèi)置的蓄電池能夠?qū)崿F(xiàn)在外部電源異常的情況下，路口能夠保持正常運(yùn)行，確保在檢修和維護(hù)情況下能夠不影響路口正常通行秩序。在硬件和軟件兩方面的多重可靠性設(shè)計(jì)，極大提高整個(gè)信號(hào)燈的可靠性。

本發(fā)明的外部接口豐富，能夠采集外部大量車檢器24等傳感器的數(shù)據(jù)，通過有效的數(shù)據(jù)處理算法得到精確的道路信息數(shù)據(jù)，結(jié)合先進(jìn)的交通信號(hào)控制理論，使得交通信號(hào)控制系統(tǒng)具有更好的自適應(yīng)能力及整體設(shè)備協(xié)調(diào)能力，提高整個(gè)交通信號(hào)控制系統(tǒng)的智能化水平。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。