专利名称：路口交通控制信号机管理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种路口交通控制信号机管理系统，应用在交通控制系统。
背景技术：
目前，大部分路口交通控制信号机是由电源模块，微处理器模块，驱动电路模块等组成的控制系统。其基本工作原理为首先由电源模块通过电压变化得到微处理器所需要的工作电压，然后微处理器根据预设逻辑控制它特定管脚电平的高低，通过驱动电路输出 220V交流电信号。将实际交通路口的红绿灯连接到信号机的接线端口后，便能控制路口的 LED红绿灯阵列。信号机根据预先设定的时间和相位控制实际路口红绿灯的工作。由此可见，信号机本身与被它控制的红绿灯并未组成闭环系统，无法判断与它相连的红绿灯有否真正工作，也无法监测出实际路口红绿灯的电流大小，路口红绿灯的损坏情况，同时也无法检测它工作相位是否有冲突。且由于许多信号机安装在实际路口旁边，而它本身并不具备远程通讯的功能，导致管理者无法由远程的中央控制室监控路口的情况。 这对系统的维护不利，也不利于中央控制室网络化的管理。
发明内容为了避免以上现有技术的不足，本实用新型提出路口交通控制信号机管理系统及管理方法，不仅能够有效测出流经当前路口红绿灯中的实际电流，还能够判断出红绿灯的损坏情况，更能够监测出路口交通控制信号机工作的逻辑是否正确，并且将结果通过串口或以太网和远程中央控制室进行通讯。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现一种路口交通控制信号机管理系统，包括路口交通控制信号机，该系统的一个或多个前端管理机通过通讯模块连接到一个或多个上位机进行通讯，所述的前端管理机与所述的路口交通控制信号机连接。所述的前端机以主控制器STM32F107VCT6为核心，用于实现对信号的采集、放大、 处理，以及与上位机和路口交通控制信号机的通讯，该主控制器分别连接通讯模块、电源管理模块、信号调理模块、存储模块和键盘控制模块。所述的通讯模块由以太网通讯和串口通讯构成。所述的电源管理模块包括电源检测模块和备用电源控制模块。所述的信号调理模块还连接有信号采集模块。所述的上位机为配备普通网卡的PC机或工控机。本实用新型的优点在于1.前端管理机以网络型控制芯片STM32F107VCT6为主控器，支持以太网。采用 LffIP协议栈，满足设置管理机IP、远程更新管理机程序、远程重启路口信号机、远程控制路口信号机等功能。2.管理机安装方便。无需拆卸现有的路口交通控制信号机，只需将现有信号机的输出端信号接入到管理机的信号输入端，将管理机的输出端接入到红绿灯，连接对应的并口即可，无需增加多余施工费用，成本较低。 3.系统采用前端机+上位机结构。这种结构方便系统的扩展和维护，层次分明。
[0016]图1路口交通控制信号管理系统结构图；[0017]图2前端管理机结构框图；[0018]图3前端管理机采集信号的电压时间图；[0019]图4键盘控制电路框图；[0020]图5路口交通信号机管理机使用示意图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型路口交通控制信号管理系统结构框图，本实用新型由前端管理机和上位机构成，该系统的一个或多个前端管理机通过通讯模块连接到一个或多个上位机进行通讯。所述前端管理机以主控制器STM32F107VCT6为核心，上位机为配备普通网卡的PC机或工控机。图2为本实用新型前端管理机的结构框图，所述管理机包括通讯、存储、电源管理等模块，用于完成信号的采集、放大、处理功能，以及和上位机PC机的通信，同时还要实现对路口交通信号机的控制。下面详述管理机的硬件组成及对交通信号的控制方法。1.通讯模块通讯模块由两部分组成，包括以太网通讯和串口通讯。以太网通讯由Cortex-M3 STM32F107VCT6 (以下简称ARM)、DP83848以太网芯片、RJ45水晶头等组成。串口部分由 ARM.MAX232芯片、DB9接口组成。通讯模块用于将管理机与PC机组成局域网。2.信号采集和调理模块管理机通过电流采集和调理模块将管理机、信号机、以及外接的红绿灯组成闭环系统。电流采集和调理模块由SCT2MH(型互感器、LMV358运算放大器、ARM等组成。管理机的主控制芯片STM32F107VCT6负责计算电流值、计算路口控制信号机的相位情况、通道情况、通信等内容。管理机的信号采集模块利用了电流互感原理。当强电电流通过互感器中的感应孔时，在互感器的输出端输出相应的交流信号弱电流，该输出电流与强电电流成正比关系。 本实用新型采用SCT2MH(型互感器，为保护后续放大电路，在互感器输出端间连接两个反向并联的二极管。将互感器的输出端接入轨对轨运放LMV358的输入端，将LMV358连接成负反馈电路，通过配置合适的反馈电阻，使运放输出最大反馈电压为1.65V。将LMV358的参考电压接在1.65V直流电压之上，该参考电压以精密电阻分压所得。运放输出端的信号为以1. 65V为基准线，以1. 65V为最大幅值的正弦信号，整体电压压值波动在0 3. 3V之间。为了保证输出电压的稳定性，将LMV358的输出端接入跟随器的输入端，构成跟随关系。 STM32F107VCT6微处理器如果采集到1. 65V的直流稳定电压，则说明互感器中无通过的电流；如果微处理器采集到了以1. 65V为中心值，以一定幅度波动的电压，则幅值的大小即对应了电流的大小。根据交流电转换成直流电的转换原理，将采集的幅值与时间积分，将所得的积分值比上时间，则得到了平均电压，该电压为理论上的有效值。当互感器中没有电流的 时候，平均值即有效值为OV.该信号采集和调理模块主要实现三方面功能1)有效合理的采集信号机外接红 绿灯的电流值；2)由采集到的电流信号确立判断信号机外接红绿灯故障等级；幻从采集到 的电流信息分析出信号机的相位和冲突信息。以下分別介绍这三方面的实现方法。1)电流值的采集原理和状态表的获取方法路ロ交通控制信号机的外接红绿灯使用220V市电，因此通过每盏灯(单通道，或 称单路)的电流信号为正弦信号，这信号通过SCT2MH(型互感器、LMV358运算放大器调理 整形之后在STM32F107VCT6的AD采集端口上采集到的实际电压如图3所示。从图3可知， 实际MCU采集到的电压波形为以Un (1. 65V左右)为平均值，以U_/2为幅值的正弦波，其频 率为50HZ。根据以下公式计算实际等效直流电压值
权利要求1.一种路口交通控制信号机管理系统，包括路口交通控制信号机，其特征在于该系统的一个或多个前端管理机通过通讯模块连接到一个或多个上位机进行通讯，所述的前端管理机与所述的路口交通控制信号机连接；所述的前端机以主控制器STM32F107VCT6为核心，用于实现对信号的采集、放大、处理，以及与上位机和路口交通控制信号机的通讯，该主控制器分别连接通讯模块、电源管理模块、信号调理模块、存储模块和键盘控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种路口交通控制信号机管理系统，其特征在于所述的通讯模块由以太网通讯和串口通讯构成。
3.根据权利要求1所述的一种路口交通控制信号机管理系统，其特征在于所述的电源管理模块包括电源检测模块和备用电源控制模块。
4.根据权利要求1所述的一种路口交通控制信号机管理系统，其特征在于所述的信号调理模块还连接有信号采集模块。
5.根据权利要求1所述的一种路口交通控制信号机管理系统，其特征在于所述的上位机为配备普通网卡的PC机或工控机。
专利摘要本实用新型涉及一种路口交通控制信号机管理系统，包括路口交通控制信号机，该系统的一个或多个前端管理机通过通讯模块连接到一个或多个上位机进行通讯，所述的前端管理机与所述的路口交通控制信号机连接。本实用新型不仅能够有效测出流经当前路口红绿灯中的实际电流，还能够判断出红绿灯的损坏情况，更能够监测出路口交通控制信号机工作的逻辑是否正确，并且将结果通过串口或以太网和远程中央控制室进行通讯。
文档编号G08G1/07GK202102598SQ20112023880
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月7日 优先权日2011年7月7日
发明者储成, 王家万, 蔡东宝 申请人:北京同力永昌科贸有限公司