基于CAN总线的分布式信号控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于CAN总线的分布式信号控制系统，包括一个主控单元和若干个方向分控区域，每个方向分控区域包括一个方向分控单元和若干信号灯控制单元，信号灯控制单元包括若干个车道信号灯单元和对应的行人信号灯单元，主控单元生成路口信号灯控制方案并通过CAN总线传送到每个方向分控单元，每个方向分控单元通过CAN总线与对应的信号灯控制单元连接，方向分控单元对路口信号灯控制方案解析，将解析结果通过CAN总线发送到对应的信号灯控制单元，信号灯控制单元按照控制方案控制信号灯状态。本发明专利技术通讯线路简单可靠、能简化施工难度和降低施工成本、提高可靠性及简化后续维护难度、扩展性较好、提高交通信号控制系统的智能化水平。

Distributed signal control system based on CAN bus

The invention discloses a distributed signal control system based on CAN bus, which comprises a main control unit and a plurality of direction control regions, each direction control area includes a direction control unit and a plurality of signal control unit, signal controlled pedestrian signal lamp unit comprises a plurality of vehicle signal lamp unit and the main control unit generating intersection signal control scheme and transmitted through the CAN bus to each direction control unit, each direction control unit is connected through the CAN bus signal and the corresponding control unit, direction control unit of intersection signal control scheme, the analytical results sent via the CAN bus signal lamp the corresponding control unit, signal lamp control unit according to the control signal state. The communication circuit of the invention is simple and reliable, and can simplify the construction difficulty and reduce the construction cost, improve the reliability and simplify the follow-up maintenance, the difficulty is better, the expandability is better, and the intelligent level of the traffic signal control system is improved.

【技术实现步骤摘要】
基于CAN总线的分布式信号控制系统
本专利技术涉及智能交通技术和信号控制领域，特别涉及一种基于CAN总线的分布式信号控制系统。
技术介绍
目前，国内现有交通信号控制机基本上都是集中控制，也就是说信号控制机和信号灯之间都是采用220V电压进行控制，每个路口信号灯和信号控制机之间都需要大量的线缆，所以无论是安装、施工管道布线都非常复杂，需要大量的线缆，工程量大，施工难度高，施工对周边设施影响较大，工程费用高，而且维护难度很大，系统可靠性较低。另外，目前信号控制机大多采用的是多时段定周期，部分信号控制机采用感应式控制方案。多时段固定周期主要依靠的是经验值以及以往统计数据确定路口相位设定以及信号灯时间，无法实现道路交通控制的智能化，通行效率较低；感应信号控制机则需要整理路口各个方向的实时检测的车辆信息数据对路口信号灯相位和信号灯时间进行动态调整，提高道路的通行效率，但是这种情况下每个方向都需要许多的车检器来检测车辆信息和道路信息，数据都是通过RS422/RS485发送到信号控制机，所以信号控制机需要大量的RS422/RS485接口，而且由于采用的是集中控制方式，信号控制机由于内部接口有限，只能采用串口轮询的方式进行通讯，这样导致通讯实时性和灵活性都较差，而且每个RS422/RS485接口都需要一组通讯线，因此也需要很多通讯线，同样存在施工复杂、可靠性低、不方便调试、维护难度大等问题。当前信号控制机基本上都是集中控制的信号机，所有数据处理都是需要信号控制机主控处理，处理的数据量很大，但是因为处理器资源和性能有限，已经无法满足当前越来越多新增功能的要求。同时在路口方案确定施工完成之后，管道布线就已经完成。如果在后续应用中需要添加检测器设备或者需要增加信号灯数量，将会变得非常麻烦，需要重新添加和铺设线路，导致可扩展性很差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种通讯线路简单可靠、能简化施工难度和降低施工成本、提高可靠性及简化后续维护难度、扩展性较好、提高交通信号控制系统的智能化水平的基于CAN总线的分布式信号控制系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于CAN总线的分布式信号控制系统，包括一个主控单元和若干个方向分控区域，每个所述方向分控区域均包括一个方向分控单元和若干个信号灯控制单元，每个所述信号灯控制单元均包括若干个车道信号灯单元和对应的行人信号灯单元，所述主控单元生成整个路口信号灯控制方案并定时将其通过一组CAN总线分别传送到每个所述方向分控单元，每个所述方向分控单元均通过另外一组CAN总线与对应方向分控区域中的信号灯控制单元连接，所述方向分控单元收到所述路口信号灯控制方案并对其解析后，将解析结果通过所述另外一组CAN总线发送到对应方向分控区域中的车道信号灯单元和行人信号灯单元，并按照所述路口信号灯控制方案控制信号灯的状态，所述信号灯控制单元实时监控各个信号灯的状态，并将信号灯状态信息发送到对应的方向分控单元，所述方向分控单元将所述信号灯状态信息发送到所述主控单元。在本专利技术所述的基于CAN总线的分布式信号控制系统中，每个所述方向分控单元均具有一个唯一的与方向相关联的ID号，每个所述车道信号灯单元和行人信号灯单元均具有唯一的ID号。在本专利技术所述的基于CAN总线的分布式信号控制系统中，每个所述方向分控区域还均包括一组车检器，所述车检器与对应方向分控区域中的方向分控单元连接。在本专利技术所述的基于CAN总线的分布式信号控制系统中，所述主控单元包括第一电源系统和第一控制系统，所述第一电源系统包括第一交流供电电源、第一蓄电池、第一电源转换模块和第一电源防护电路，所述第一交流供电电源通过所述第一电源防护电路与所述第一电源转换模块连接，所述第一蓄电池与所述第一电源转换模块连接；所述第一控制系统包括第一主控制器、第一人机交互模块、第一GPS/GPRS模块、无线遥控接口、第一故障检测电路、第一系统存储模块、第一以太网通讯接口、第一监控MCU、第一看门狗、第一RTC实时时钟、RS232接口、第一RS422/RS485接口、第一CAN总线通讯接口、第一接口防护电路、第二接口防护电路和第三接口防护电路，所述第一人机交互模块与所述第一主控制器连接、用于实现路口信号灯控制方案参数的设定和状态查看，所述第一GPS模块/GPRS与所述第一主控制器连接、用于实现GPS卫星授时或实现与平台中心或配置客户端进行无线通讯，所述无线遥控接口与所述第一主控制器连接、用于通过无线遥控器对信号灯状态进行控制，所述第一故障检测电路与所述第一主控制器连接、用于对系统各种故障进行实时检测并在检测到异常后进行紧急干预，所述第一系统存储模块与所述第一主控制器连接、用于实现系统文件的存储、日志文件记录和参数保存，所述第一以太网通讯接口与所述第一主控制器连接、用于实现所述第一主控制器与外部进行以太网通讯，所述第一监控MCU分别与所述第一主控制器和第一看门狗连接、用于作为关键运行参数备份以及实现外部看门狗功能，所述第一RTC实时时钟与所述第一主控制器连接、用于为系统提供精确时间信息，所述RS232接口的一端与所述第一主控制器连接，所述RS232接口的另一端通过所述第一接口防护电路连接所述车检器或外部通讯设备，所述第一RS422/RS485接口的一端与所述第一主控制器连接，所述第一RS422/RS485接口的另一端通过所述第二接口防护电路连接所述车检器或外部通讯设备，所述第一CAN总线通讯接口的一端与所述第一主控制器连接，所述第一CAN总线通讯接口的另一端通过所述第三接口防护电路连接所述方向分控单元，所述第一电源转换模块还与所述第一主控制器连接。在本专利技术所述的基于CAN总线的分布式信号控制系统中，所述方向分控单元包括第二电源系统和第二控制系统，所述第二电源系统包括第二交流供电电源、第二蓄电池、第二电源转换模块和第二电源防护电路，所述第二交流供电电源通过所述第二电源防护电路与所述第二电源转换模块连接，所述第二蓄电池与所述第二电源转换模块连接；所述第二控制系统包括第二主控制器、第二人机交互模块、第二GPS/GPRS模块、第二故障检测电路、第二系统存储模块、第二以太网通讯接口、第二监控MCU、第二看门狗、第二RTC实时时钟、第二RS422/RS485接口、第二CAN总线通讯接口、第三CAN总线通讯接口、第四接口防护电路、第五接口防护电路和第六接口防护电路，所述第二人机交互模块与所述第二主控制器连接、用于实现路口信号灯控制方案参数的设定和状态查看，所述第二GPS/GPRS模块与所述第二主控制器连接、用于实现GPS卫星授时或实现与配置客户端进行无线通讯，所述第二故障检测电路与所述第二主控制器连接、用于对系统各种故障进行实时检测并在检测到异常后进行紧急干预，所述第二系统存储模块与所述第二主控制器连接、用于实现系统文件的存储、日志文件记录和参数保存，所述第二以太网通讯接口与所述第二主控制器连接、用于实现所述第二主控制器与外部进行以太网通讯，所述第二监控MCU分别与所述第二主控制器和第二看门狗连接、用于作为关键运行参数备份以及实现外部看门狗功能，所述第二RTC实时时钟与所述第二主控制器连接、用于为系统提供精确时间信息，所述第二RS422本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线的分布式信号控制系统，其特征在于，包括一个主控单元和若干个方向分控区域，每个所述方向分控区域均包括一个方向分控单元和若干个信号灯控制单元，每个所述信号灯控制单元均包括若干个车道信号灯单元和对应的行人信号灯单元，所述主控单元生成整个路口信号灯控制方案并定时将其通过一组CAN总线分别传送到每个所述方向分控单元，每个所述方向分控单元均通过另外一组CAN总线与对应方向分控区域中的信号灯控制单元连接，所述方向分控单元收到所述路口信号灯控制方案并对其解析后，将解析结果通过所述另外一组CAN总线发送到对应方向分控区域中的车道信号灯单元和行人信号灯单元，并按照所述路口信号灯控制方案控制信号灯的状态，所述信号灯控制单元实时监控各个信号灯的状态，并将信号灯状态信息发送到对应的方向分控单元，所述方向分控单元将所述信号灯状态信息发送到所述主控单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线的分布式信号控制系统，其特征在于，包括一个主控单元和若干个方向分控区域，每个所述方向分控区域均包括一个方向分控单元和若干个信号灯控制单元，每个所述信号灯控制单元均包括若干个车道信号灯单元和对应的行人信号灯单元，所述主控单元生成整个路口信号灯控制方案并定时将其通过一组CAN总线分别传送到每个所述方向分控单元，每个所述方向分控单元均通过另外一组CAN总线与对应方向分控区域中的信号灯控制单元连接，所述方向分控单元收到所述路口信号灯控制方案并对其解析后，将解析结果通过所述另外一组CAN总线发送到对应方向分控区域中的车道信号灯单元和行人信号灯单元，并按照所述路口信号灯控制方案控制信号灯的状态，所述信号灯控制单元实时监控各个信号灯的状态，并将信号灯状态信息发送到对应的方向分控单元，所述方向分控单元将所述信号灯状态信息发送到所述主控单元。2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的分布式信号控制系统，其特征在于，每个所述方向分控单元均具有一个唯一的与方向相关联的ID号，每个所述车道信号灯单元和行人信号灯单元均具有唯一的ID号。3.根据权利要求1或2所述的基于CAN总线的分布式信号控制系统，其特征在于，每个所述方向分控区域还均包括一组车检器，所述车检器与对应方向分控区域中的方向分控单元连接。4.根据权利要求3所述的基于CAN总线的分布式信号控制系统，其特征在于，所述主控单元包括第一电源系统和第一控制系统，所述第一电源系统包括第一交流供电电源、第一蓄电池、第一电源转换模块和第一电源防护电路，所述第一交流供电电源通过所述第一电源防护电路与所述第一电源转换模块连接，所述第一蓄电池与所述第一电源转换模块连接；所述第一控制系统包括第一主控制器、第一人机交互模块、第一GPS/GPRS模块、无线遥控接口、第一故障检测电路、第一系统存储模块、第一以太网通讯接口、第一监控MCU、第一看门狗、第一RTC实时时钟、RS232接口、第一RS422/RS485接口、第一CAN总线通讯接口、第一接口防护电路、第二接口防护电路和第三接口防护电路，所述第一人机交互模块与所述第一主控制器连接、用于实现路口信号灯控制方案参数的设定和状态查看，所述第一GPS模块/GPRS与所述第一主控制器连接、用于实现GPS卫星授时或实现与平台中心或配置客户端进行无线通讯，所述无线遥控接口与所述第一主控制器连接、用于通过无线遥控器对信号灯状态进行控制，所述第一故障检测电路与所述第一主控制器连接、用于对系统各种故障进行实时检测并在检测到异常后进行紧急干预，所述第一系统存储模块与所述第一主控制器连接、用于实现系统文件的存储、日志文件记录和参数保存，所述第一以太网通讯接口与所述第一主控制器连接、用于实现所述第一主控制器与外部进行以太网通讯，所述第一监控MCU分别与所述第一主控制器和第一看门狗连接、用于作为关键运行参数备份以及实现外部看门狗功能，所述第一RTC实时时钟与所述第一主控制器连接、用于为系统提供精确时间信息，所述RS232接口的一端与所述第一主控制器连接，所述RS232接口的另一端通过所述第一接口防护电路连接所述车检器或外部通讯设备，所述第一RS422/RS485接口的一端与所述第一主控制器连接，所述第一RS422/RS485接口的另一端通过所述第二接口防护电路连接所述车检器或外部通讯设备，所述第一CAN总线通讯接口的一端与所述第一主控制器连接，所述第一CAN总线通讯接口的另一端通过所述第三接口防护电路连接所述方向分控单元，所述第一电源转换模块还与所述第一主控制器连接。5.根据权利要求4所述的基于CAN总线的分布式信号控制系统，其特征在于，所述方向分控单元包括第二电源系统和第二控制系统，所述第二电源系统包括第二交流供电电源、第二蓄电池、第二电源转换模块和第二电源防护电路，所述第二交流供电电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹泉，何小晨，李豪，万海明，付林峰，刘绍兵，
申请(专利权)人：深圳市哈工大交通电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44