基于ＣＡＮ总线的隧道灯光控制系统技术方案

现场总线作为一种相对成熟的工业控制网络，已经被开发人员应用于各个领域。本实用新型专利技术是基于ＣＡＮ总线为边远地区的隧道进行一种灯光系统控制的设计，由底层灯关控制与远程传输网络构成，其特点是：控制中心通过ＧＳＭ／ＧＰＲＳ无线网络与现场设备进行通信，在隧道灯光控制系统中，通过ＣＡＮ总线将多个由微处理器构成的控制节点连接成一个总线网络，控制中心通过ＧＳＭ／ＧＰＲＳ无线网络发送命令，然后主站根据命令，通过报文对现场网络节点进行实时监控。ＣＡＮ总线通信能力好，通信速率高，容错能力强，因此该隧道灯光控制系统具有很好的可靠性。该发明专利技术实现了交通应用中所要求的实时、智能、以及远程监控能力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及现场总线控制领域，具体涉及一种隧道灯光控制系统。
技术介绍
随着交通事业的发展，为了更加方便人们的出行，高速公路的建设项目与日俱增， 而隧道或者地道均是高速公路重要组成部分。从60年代开始，国外就相继开始研究先进的 隧道控制系统，欧洲、美国、日本等西方发达国家先后开发了相应的隧道控制系统，随着计 算机技术、图像处理技术、通讯技术、控制技术的发展，总线技术突破了原有的技术瓶颈，使 隧道的控制系统高速信息共享成为可能。在国内，随着国家加大公路建设的步伐与力度，特别是西部大开发，山区等高等级 公路在公路建设中的比重越来越大。当前灯关控制系统的设计只考虑了对隧道的照明，而 没有考虑交通状态，更谈不上节能问题。当前，我国隧道设计不是按照具体情况，采用功能设计的方法。现在隧道多采用的 是星型结构，每个隧道本地控制器之间对交通参数，环境参数，外场设施状况进行采样并上 传至隧道监控室，再上传至中控室，必须通过中控室的计算机进行数据交换，接受中控室的 控制命令，对本地设施进行控制，影响传输速率。受到线路布线回路的限制，隧道实现照明自动控制的非常有限。隧道的照明大多 采用人工操作管理，通常是常明灯，在某些地区，夜间几乎没有车经过隧道，而隧道灯却不 能自动关闭。因此，目前这种传统设计与使用的隧道照明系统存在着大量电能浪费问题。不 仅如此，由于人为因素，还会影响交通系统的正常运行。边远地区公路隧道的自身特点是各个隧道随机分布，而且隧道多，规模大，分布 广。如果采用集中式控制，不易控制，维护困难，在每一个隧道口都建立一个现场的控制中 心，不仅费用高，而且也不现实。而隧道作为高速公路的一个重要组成部分，是公路建设的 重点对象。由于其地理位置，隧道通常是建在人烟稀少的山区，因此当事件发生时，工作人 员无法及时赶到现场。针对以上缺点，建立一个符合边远地区的隧道控制系统是完全有必要的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供一种实现对灯光的智能控制，能够对有无车 辆进出进行实时的监测，对各节点故障进行智能处理，与远程服务器实现实时互联的隧道 灯光控制系统。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是采用一种基于CAN总线的隧道灯 光控制系统，包括主站、远程服务器、灯光控制节点、车辆检测节点；所述的远程服务器与主 站通过GSM/GPRS无线网络信号连接；所述的主站、灯光控制节点、车辆检测节点连接在同 一 CAN总线上；所述的灯光控制节点检测、控制多路灯光的工作状态，并通过CAN总线把信息传递给主站；所述的车辆检测节点采集车辆信息，处理后通过CAN总线传递给主站；所述的主站采集并处理视频信号，通过GSM/GPRS无线网络与远程服务器的通信， 对整个系统进行参数配置，对于接收到的信号进行分析处理及存储；所述的远程服务器通过GSM/GPRS无线网络接收从主站传过来的数据，判断系统 的工作状态，处理系统故障。进一步，所述的主站包括进行主要的控制功能的第一微处理器模块，采集视频信 号的视频采集模块，进行GSM/GPRS通信的GPRS发送模块，对系统进行参数配置的外部输入 模块，提供安全电源的电源模块，与CAN总线连接并通信的第一 CAN通信模块；视频采集模 块、GPRS发送模块、外部输入模块、电源模块、第一 CAN通信模块皆与第一微处理器模块连接。更进一步，所述的外部输入模块采用为触摸屏输入模块。更进一步，所述的第一 CAN通信模块以SJA 1000为CAN协议处理芯片，用TJA1050 作为SJA 1000和物理总线之间的接口，中间采用光电隔离。更进一步，所述的灯光控制节点包括主控灯光工作状态的第二微处理器模块，控 制灯光开关状态的照明开启控制模块，控制灯光亮度状态的照明亮度控制模块，用于与CAN 总线连接并通信的第二 CAN通信模块，用于提供安全电源的电源模块，；所述的照明开启控 制模块、照明亮度控制模块、第二 CAN通信模块、电源模块皆与第二微处理器模块连接。更进一步所述的第二 CAN通信模块以SJA 1000为CAN协议处理芯片，用TJA1050 作为SJA 1000和物理总线之间的接口，中间采用光电隔离。更进一步，所述的车辆检测节点包括控制信息的采集与显示的第三微处理器模 块、用于采用红外方式采集车辆数量信息的红外采集模块，采用超声波方式采集车辆速度 信息的超声波采集模块，显示隧道信息的隧道显示模块，提供安全电源的电源模块，用于与 CAN总线连接并通信的第三CAN通信模块，所述的红外采集模块、超声波采集模块、隧道显 示模块、电源模块、第三CAN通信模块与第三微处理器模块连接。更进一步，所述的第三CAN通信模块以SJA 1000为CAN协议处理芯片，用TJA1050 作为SJA 1000和物理总线之间的接口，中间采用光电隔离。更进一步，还包括一个EPS备用电源，连接在CAN总线上，用于为系统提供备用电 源，维持电源故障时系统的正常工作。本技术的技术构思是本隧道灯光控制系统是实现对隧道灯光开启和亮度的 控制，并通过GSM/GPRS无限网络与远程控制中心进行相连。本专利技术是以灯光控制节点和 隧道出入口车辆信息检测节点为从节点，当有车辆时，开启灯光，并对各个灯光亮度进行调 节，以主站为主控节点。从接点对采集到现场设备的数据报文封包，主节点在接到报文后， 进行数据报文解包，并在主站进行数据的分析和处理，如果是服务器接收中心需要的数据， 则对数据重新封装，并通过GSM/GPRS无限网络发送到服务器接收中心。服务器接收中心通 过GSM/GPRS无线网络接收从主站传过来的数据，根据数据判断系统的工作状态，并及时对 故障进行处理。本技术的技术优势在于采用CAN总线和GPRS无线传输，实现了隧道控制系 统的信息高速共享；多种智能模块结合，达到了对灯光的智能控制及各种信息的高效处理。附图说明图1为系统整体结构图图2为主站的硬件结构框图图3为CAN通信模块电路图图4为灯光控制节点的硬件结构框图图5为车辆检测节点的硬件结构框图图6为主站程序流程图图7为灯光控制节点程序流程图具体实施方式系统整体运行过程参考图1所示。灯光控制节点和隧道出入口的车辆信息检测节 点为从节点，当有车辆时，对灯光进行开启，并对各个灯光亮度实现调节，以主站为主控节 点。从接点对采集到现场设备的数据报文封包，主节点在接到报文后，进行数据报文解包， 并在主站进行数据的分析和处理，如果是远程服务器需要的数据，则对数据重新封装，并通 过GSM/GPRS无限网络发送到远程服务器。主站的硬件结构框图如图2所示。主站节点采用ARM Cortex-M3微控制器中 LPC1758芯片为CPU。功能实现包括通过GSM/GPRS无线网络接收和发送远程控制中心的信 息，采用触摸屏现场对系统进行参数配置，对于采集的视频信号进行分析判断，数据存储器 存储从节点传过来的数据。视频采集模块、触摸屏输入模块、无线发送模块之间通过内部总 线连接。与从节点通过CAN现场总线连接。第一、第二、第三CAN通信模块电路图如图3所示。该电路主要有CAN控制器 SJA1000、光电耦合器6N137和CAN收发器TJA1050组成。SJA1000支持CAN2. 0Α/Β规约， 经过高速光电耦合器和T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＣＡＮ总线的隧道灯光控制系统，其特征在于：包括主站、远程服务器、灯光控制节点、车辆检测节点；所述的远程服务器与主站通过ＧＳＭ／ＧＰＲＳ无线网络信号连接；所述的主站、灯光控制节点、车辆检测节点连接在同一ＣＡＮ总线上；所述的灯光控制节点检测、控制多路灯光的工作状态，并通过ＣＡＮ总线把信息传递给主站；所述的车辆检测节点采集车辆信息，处理后通过ＣＡＮ总线传递给主站；所述的主站采集并处理视频信号，通过ＧＳＭ／ＧＰＲＳ无线网络与远程服务器的通信，对整个系统进行参数配置，对于接收到的信号进行分析处理及存储；所述的远程服务器通过ＧＳＭ／ＧＰＲＳ无线网络接收从主站传过来的数据，判断系统的工作状态，处理系统故障。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴瑜兴，李国胜，李芃，王卫国，邬思奇，
申请(专利权)人：天正集团有限公司，湖南大学，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]