专利名称：一种基于gprs网络的城市交通控制数据通信系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种城市交通控制数据通信系统，具体是一种基于GPRS网络的 城市交通控制数据通信系统。
背景技术：
随着智能交通系统的逐步发展，我国交通运输系统的信息化水平有了较大的提 高，以公路运输为主的综合运输体系初步形成。在基础设施达到一定水平之后，交通信息服 务就成为提升交通运输服务水平和发挥基础设施绩效的主要措施，数据通信系统作为城市 交通控制系统的重要组成部分之一，它通过数据采集、传输和管理技术，使监控中心能够准 确地获取路网各个路口的交通流量和交通信号机的运行状态，从而为保证路网的控制效果 创造条件。但目前我国现有的城市交通控制系统网络主要采用电话或专用电缆等有线方式 进行数据通信，已不能满足智能交通系统ITS及各种智能车载移动终端数据通信的实时性 和移动性要求，而且传统的有线通信方式存在造价高、覆盖范围小、扩展性差等缺点。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种能够快速、准确、实时地将各个路口的交通流数 据和交通信号机运行状态上传给监控中心以及由监控中心下传控制指令给信号机的高速、 高效的特别适用于间断的、突发性的或频繁少量的，也适合短时的突发大数据量的城市交 通控制数据通信系统，以满足城市交通控制的需求。本实用新型由监控中心、GPRS/Internet通信网络以及具有GPRS功能的路口智能 交通信号机三个单元组成，运行模式采用客户/服务器模式。本实用新型采用32位ARM7TDMI核ARM微处理器S3C44B0X及GPRS模块GR47，设 计了具有GPRS功能的智能交通信号机，并且该智能交通信号机主要由ARM微处理器模块、 GRPS无线通信模块、存储模块、电源晶振模块、UART芯片16C550以及JTAG调试接口等模块 组成。监控中心由监控工作站、通信服务器、数据库服务器、web服务器和GMS通信服务 器组成，并且监控工作站和各服务器之间通过以太网互连。
图1是本实用新型系统的结构图；图2是基于ARM微处理器的智能交通信号机的结构框图；图3是智能交通信号机应用软件流程图。图4为通信服务器软件结构图。
具体实施方式
下面将结合附图并分别从系统组成及工作原理、智能交通信号机的硬件构成和
3软件实现三个方面对本实用新型作具体的说明。1.系统组成及工作原理参照图1，基于GPRS网络的城市交通控制数据传输系统是一个分布式、集散型、网 络化、全开放的监控系统，由监控中心、GPRS/Internet通信网络以及具有GPRS功能的路口 智能交通信号机组成。整个系统运行于客户/服务器模式，监控中心内部通过以太网将通信服务器、数 据库服务器及监控工作站等设备互连。监控中心在软件系统的控制下，实时接收处理来自 各路口智能交通信号机的交通量信息、当前工作状态以及信号配时方案等各种数据，在监 控中心的LED多媒体显示屏及中心监控终端上显示信号机位置、运行状态及相关信息。同 时，监控中心的通信服务器也可以向各路口信号机下传各种控制指令和优化的信号配时 参数，实现对整个分布式智能交通信号机状态的监视和控制。通信服务器可以由已接入 Internet的计算机担当，完成TCP/UDP链路建立、维护、数据接收、存储以及图像的监控等。路口交通信号机为全自动智能设备，可以通过短信、数据有无检测、响铃、预设时 间等多种方式启动GPRS拨号程序接入Internet，主动与监控中心的通信服务器建立TCP或 UDP连接，并向通信服务器传输数据或图像，实现城市交通信号的数据传输。2智能交通信号机的硬件构成参照图2，具有GPRS功能的智能交通信号机主要由ARM微处理器模块、GRPS无线 通信模块、存储模块、电源晶振模块、UART芯片16C550以及JTAG调试接口等模块组成。2. IARM微处理器模块ARM微处理器模块是智能交通信号机的控制核心，负责交通信号机的数据采集、 存储处理数据、GPRS通信等工作。根据智能交通信号机低功耗的要求，选用三星公司的 S3C44B0X。它是一款基于ARM7TDMI内核精简指令系统的32位高速处理器，工作在66MHz， 支持Thumb (16位)/ARM (32位)双指令集，能很好地兼容8位/16位器件，具有性价比高、 功耗低、体积小、可靠性高等特点。S3C44B0X提供了对两个串口 UartO和Uartl的直接支 持。在本系统中，一个串口用于与GR47模块通信，同时在调试应用程序时需要另一个串口 与PC机相连，以保证程序正常运行。2. 2GPRS无线通信模块GPRS无线通信模块是整个系统的通信基础，采用Sony-Ericsson公司的可编程无 线通信模块GR47，它提供RS232 口，可以用AT指令进行控制。GR47具有GPRS和SMS两种 无线数据传输通道，可以快速、安全、可靠地实现数据传输、语音传输、短消息服务，可以工 作在900MHz和1800MHz两个频段。在GPRS网络状态良好的情况下，优先通过GPRS通信方 式将智能交通信号机所在位置、交通流以及运行状态等信息传输到监控中心并接收来自监 控中心的指令。与此同时，GR47不断轮回检查GPRS网络状态，当出现网络拥塞、GPRS未覆 盖或者中心工作人员误操作导致TCP/IP连接断开时，会立刻切换到SMS方式直至TCP/IP 重新连接上。2. 3存储模块FLASH存储器存放系统启动代码、嵌入式操作系统、文件系统、应用程序的代码或 其他在系统掉电后需要保护的用户数据等。选用SST公司16位数据带宽的SST39VF160，它 具有2MB的存储容量，工作电压为2. 7V 3. 6V，其地址线AO A20分别与S3C44B0X的地址线ADDRl ADDR2相连。SDRAM存储器是系统运行时的主要区域，系统及用户数据、堆栈 均位于SDRAM存储器中，其存储速度大大高于FLASH存储器，且具有读/写的属性。2.4电源、晶振模块电源电路由3块DC-DC转换器(9V 5V，5V 3. 3V，5V 2. 5V)组成，分别给外 围电路、CPU的I/O和S3C44B0X内核供电。IOMHz晶振为系统提供工作时钟，通过片内PLL 电路倍频为66MHz作为微处理器的工作时钟。当具有GPRS功能的智能交通信号机的组成模块确定以后，即ARM微处理器模块、 GPRS无线通信模块、存储模块、电源晶振模块、UART芯片16C550以及JTAG调试接口模块确 定以后，计算机系统领域的技术人员能够根据所述模块确定其相互之间的逻辑连接关系， 此连接方式为固定已有技术。3软件实现3. 1智能交通信号机应用软件设计参照图3，智能交通信号机应用软件主要由主程序和GR47无线通信等功能模块组 成。主程序主要完成系统初始化(包括定时器初始化、串口初始化、端口初始化等)、交通信 号机数据的读取以及与GR47无线通信等。GR47无线通信模块主要完成通信模块初始化、 分组数据协议PDP (Packet Data Protocol)的上下文激活、TCP/IP建立连接、GPRS数据读 取/发送、SMS读取/发送、GRPS网络状态检测等处理。在应用软件的开发过程中，采用C 语言和汇编语言混合编程，选用ARM ADS(ARM Developer Suite)集成开发工具。源程序 在PC机通过编辑、交叉编译、交叉链接生成ELF格式的目标映像后，最后通过JTAG接口将 目标映像下载到目标开发板上的FLASH中。GPRS数据传输是GR47模块的核心功能，在通过GPRS网络进行TCP/IP连接之前， 先要在GR47模块内部建立一个数据账户，指出正确的接入服务商APN名称。智能交通信号 机利用固化在FLASH存储器中的GRPS通信服务器IP地址访问监控中心的通信服务器，可 通过 AT+C⑶CONT 指令实现，例如AT+CGDC0NT = 1，“IP”，“CMNET，，。 3. 2GPRS通信服务器软件设计参照图4，监控中心通信服务器的主要功能在于实现智能交通信号机和监控中心 (数据库服务器以及监控工作站)之间的通信。通信服务器为监控中心提供内部以太网的 接口并监控网络的通信状况，支持TCP/IP协议和PPP协议。通信服务器软件采用WinSocket 编程，主要创建三种Socket类，即监听Socket (CListenSocket)、数据接收与处理Socket类 (CServerSocket)和局域网内通信Socket类(CUDPSocket)。CListSocket定时监听相应的 端口，接收智能交通信号机的连接请求，创建一个Socket线程并完成TCP链路的建立与维 护，配合ADO数据库技术实现数据接收、存储及监控等功能，然后把原始套接字放回监听状 态继续监听。对于每一个智能交通信号机，都需要有一个接收线程来处理数据的接收。因 此，需要在内存中建立一个动态表，以维护数据接收线程句柄和智能交通信号机之间的对 应关系。产生的新线程中包含CServerSocket，负责数据接收、处理和发送工作。通过在实验车辆上安装该智能交通信号机，实现GPRS网络与通信服务器的实时 通信与控制，本系统运行稳定，系统响应时间2s。本系统采用GPRS无线接入方式，设计了智 能交通信号机，实现了城市交通控制数据通信，解决了传统的有线通信方式在网络覆盖范 围、扩展性、实时性和可靠性等方面的问题，降低了运营成本，会有广泛的市场应用前景。
权利要求一种基于GPRS网络的城市交通控制数据通信系统，其特征在于它由监控中心、GPRS/Internet通信网络以及具有GPRS功能的路口智能交通信号机组成并且整个系统运行于客户/服务器模式。
2.根据权利要求1所述的一种基于GPRS网络的城市交通控制数据通信系统，其特征 在于具有GPRS功能的智能交通信号机包括ARM微处理器模块、GPRS无线通信模块、存储模 块、电源晶振模块、UART芯片16C550以及JTAG调试接口模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于GPRS网络的城市交通控制数据通信系统，其特征在 于监控中心由监控工作站、通信服务器、数据库服务器、web服务器和GMS通信服务器组成， 并且监控工作站和各服务器之间通过以太网互连。
专利摘要一种基于GPRS网络的城市交通控制数据通信系统由监控中心、GPRS/Internet通信网络以及具有GPRS功能的路口智能交通信号机组成。本实用新型针对传统城市交通控制采用有线方式进行数据通信的缺点，将通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Service)融入到本实用新型系统中，并设计了具有GPRS功能的智能交通信号机，并给出了信号机应用软件和通信服务器软件的实现流程，目的在于提供一种高速、高效特别适用于间断的、突发性的或频繁少量的，也适合短时的突发大数据量通信系统，以满足城市交通控制的需求。
文档编号H04W84/00GK201682622SQ20092025457
公开日2010年12月22日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者李海峰, 李碧波, 马小军 申请人:山西中联恒信科技有限公司