CN1510645A - 远程拨号绿波带交通信号控制器 - Google Patents

Abstract

一种远程拨号绿波带交通信号控制器，它是一个STD工业控制总线结构，在STD工业控制总线上连接处理器板、串口板、输入板、固态输出板及电源模块，处理器板上连接输入键盘及LED显示板，串口板连接调制解调器。并有配套软件。本发明成本低廉，具有远程拨号功能的绿波带路口控制器，创新点：通过公共电话网络(PSTN)实现路口控制器的校时、参数调整和远程强制等功能。具有相位差自回归调整算法，保证绿波带干道协调控制的有效、准确，解决了绿波带上路口控制器临时脱离绿波无法恢复的难题。控制功能强大，能够实现单一灯组控制、跨相位控制、变相位控制、特殊日处理、相位过渡时间可调控制等特殊控制方式，能够实现对独立设备的控制。

Description

远程拨号绿波带交通信号控制器

技术领域

本发明属于交通信号控制器，特别涉及一种远程拨号绿波带交通信号控制器。

背景技术

目前，实现交通信号主干道绿波控制主要有两种方法：一是利用具有多时段定周期功能的路口控制器实现无缆绿波控制；二是利用具有区域协调控制功能的路口控制器实现干道绿波控制。多时段定周期利用各自的时钟作为同一的基准时间，依据相对固定的配时计划和相位差计划，实现干道绿波控制。但是，由于不具备通讯功能，无法实现基准时钟的校准，绿波带上各路口的时钟易出现误差，造成绿波带控制失效。另外当控制参数需要调整时，操作人员必须到现场才能完成。后者，虽然能够较好的解决前者存在的问题，但需要铺设专缆实现通讯功能，且路口控制器的成本相对较高。随着平面交叉路口灯控率的提高，交通管理部门面临如何合理配置信号控制参数实现协调控制和如何对大量的路口控制器实施监控和管理的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种远程拨号绿波带交通信号控制器，该项目是一种成本相对低廉的具有远程拨号功能的绿波带路口控制器，利用公共电话网络实现对多时段定周期路口控制器的校时、参数调整和远程强制等功能。同时，研究了相位差自回归调整算法，解决了绿波带上路口控制器临时脱离绿波无法恢复的难题。

本发明的技术方案是：一种远程拨号绿波带交通信号控制器，其特征在于：它是一个STD工业控制总线结构，在STD工业控制总线上连接处理器板、串口板、输入板、固态输出板及电源模块，处理器板上连接输入键盘及LED显示板，串口板连接调制解调器。

总线由56根平行线路组成，各主要功能部件都与STD总线相连，处理器模块通过STD总线的控制总线、地址总线和数据总线协调指挥各功能部件的动作；

显示板部分采用8位7段LED动态显示，在不同的机器状态和控制方式下，可以实时显示不同内容：时段、计划、灯组等控制参数及时钟时间、错误信息代码等；

键盘由数字输入键盘和功能键盘组成，可以对路口控制器进行现场操作，完成控制参数设置或修改，对路口控制器进行手动强制控制；

处理器板采用INTEL公司的MSC-89单片计算机，该CPU具有较强的功率推动能力，可以推动8个TTL芯片，比较适合***设备较多的单片机***；

路口控制器的寻址空间为64K，其中16K作为程序空间，8K作为程序运行所需RAM空间，16K作为数据存储空间，其余作为***设备地址；

处理器板除通过总线进行I/O操作外，还扩展一片8255作为普通键盘输入接口和LED显示输出接口；

处理器板采用PHILIPS 8563时钟芯片作为时钟处理单元，通过模拟I2C总线与CPU进行通讯；

串口板采用2片8251进行I/O扩展，采用MAXIM 232芯片扩展出1个7线标准232串口和1个3线232串口；

输入板共扩展了32路输入，其中8路作为强制键盘使用，3路作为行人按钮输入，冗余的21路输入接口可以作为检测器输入；

固态输出板，每个固态输出模块可以控制2个三色灯组6路输出，每路输出的电压220V，耐压可以达到1000V，输出电流5A。

独立设备输出控制模块，具有12路独立设备输出端子，能够控制相对交通信号机独立的电器设备，例如，路边灯箱广告、盲人过街语音提示、信号灯倒记时器等。

电源模块采用工业控制机开关电源(5V/10A，+12V/1A，-12V/1A)。

远程拨号绿波带交通信号控制器，其控制软件：按其功能可分为两大模块：监控程序模块和应用程序模块。监控程序模块又分为：运行前状态监控模块和运行状态监控模块，该机上电后，自动运行监控程序，用户可以使用键盘输入或者上位机传输，完成机内所有参数的设置和本机的校时，控制器对异常参数予以报警，对运行中出现的故障进行诊断并记录，对严重故障采取措施，关断色灯信号输出或变为黄闪输出。应用程序模块又分为：控制程序模块和通讯程序模块，控制程序来完成多时段多方案配时、无缆线控、闪黄和手动控制等功能，通讯程序来完成上位机与路口机之间包括灯色强制在内的所有参数的传递。

该交通信号控制器的软件采用汇编语言编写：

(1)开始，

(2)参数初始化，

(3)时间中断服务程序初始化，

(4)串行中断服务程序初始化，

(5)强行中断服务程序初始化，

(6)取当前时间、星期值，

(7)判断：星期值是否大于等于12？

(8)如果大于12星期出错，输出错误，

(9)如果星期值不大于等于12，

(10)取当前时间对应计划号，

(11)判断：计划号是否存在？

(12)如果计划号不存在，计划出错，输出错误，

(13)如果计划号存在，调用相位差及自回归程序，

(14)A相位输出，

(15)判断；A相位时间是否到？

(16)如果A相位时间不到，返回(14)

(17)如果A相位时间到，调用相位过渡子程序，

(18)判断：B相位是否存在？

(19)如果B相位不存在，转(25)C相位输出，

(20)如果B相位存在，

(21)B相位输出，

(22)判断B相位时间是否到？

(23)如果B相位时间未到，返回(21)B相位输出，

(24)如果B相位时间到，调用相位过渡子程序，

(25)C相位输出

(26)判断：C相位是否存在？

(27)如果C相位不存在，转(33)D相位输出，

(28)如果C相位存在，

(29)C相位输出，

(30)判断C相位时间是否到？

(31)如果C相位时间未到，返回(29)C相位输出，

(32)如果C相位时间到，调用相位过渡子程序，

(33)D相位输出，

(34)判断：D相位是否存在？

(35)………

( )判断F相位时间是否到？

( )如果F相位时间是未到，返回(上层最近一个相位输出)

( )如果F相位时间是到，周期结束。

本发明效果、主要创新点：

本发明是一种成本相对低廉的具有远程拨号功能的绿波带路口控制器，该控制器主要有三个创新点：(1)通过公共电话网络(PSTN)实现路口控制器的校时、参数调整和远程强制等功能。(2)研究了相位差自回归调整算法，保证绿波带干道协调控制的有效、准确，解决了绿波带上路口控制器临时脱离绿波无法恢复的难题；(3)控制功能强大，能够实现单一灯组控制、跨相位控制、变相位控制、特殊日处理、相位过渡时间可调控制等特殊控制方式，能够实现对独立设备的控制。

附图说明

图1远程拨号绿波带交通信号控制***结构图

图2是背板元器件联线原理框图

图3是逻辑框硬件结构原理框图

图4是主控制板原理图

图5是输出板原理图

图6是串口板原理图

图7是输入板原理图

图8是程序逻辑框图

具体实施方式：

图3所示硬件结构：该信号控制器依据模块化设计原理，采用STD工业控制总线结构，由处理器板、串口板、输入板、固态输出板、键盘输入及LED显示板、外置调制解调器等组成。

(1)STD总线

STD总线由56根平行线路组成，各主要功能部件都与STD总线相连，处理器模块通过STD总线的控制总线、地址总线和数据总线协调指挥各功能部件的动作。

(2)键盘显示单元

显示板部分采用8位7段LED动态显示，在不同的机器状态和控制方式下，可以实时显示不同内容：时段、计划、灯组等控制参数及时钟时间、错误信息代码等；

键盘由数字输入键盘和功能键盘组成，可以对路口控制器进行现场操作，完成控制参数设置或修改，对路口控制器进行手动强制控制；

(3)处理器模块

处理器采用INTEL公司的MSC-89单片计算机，该CPU具有较强的功率推动能力，可以推动8个TTL芯片，比较适合***设备较多的单片机***。

路口控制器的寻址空间为64K，其中16K作为程序空间，8K作为程序运行所需RAM空间，16K作为数据存储空间，其余作为***设备地址。

处理器板除通过总线进行I/O操作外，还扩展一片8255作为普通键盘输入接口和LED显示输出接口。

处理器板采用PHILIPS 8563时钟芯片作为时钟处理单元，通过模拟I2C总线与CPU进行通讯。

(4)串口处理模块

串口处理模块采用2片8251进行I/O扩展，采用MAXIM 232芯片扩展出1个7线标准232串口和1个3线232串口。

(5)输入模块

输入板共扩展了32路输入，其中8路作为强制键盘使用，3路作为行人按钮输入，冗余的21路输入接口可以作为检测器输入；

(6)固态输出模块

每个固态输出模块可以控制2个三色灯组6路输出，每路输出的电压220V，耐压可以达到1000V，输出电流5A。

(7)调制解调器模块

调制解调器模块选用标准调制解调器，通讯协议应支持V.22，通讯速率不低于1200b/s。

(8)电源模块

电源模块采用工业控制机开关电源(5V/10A，+12V/1A，-12V/1A)。

(9)独立设备输出控制模块

独立设备输出控制模块，具有12路独立设备输出端子，能够控制相对交通信号机独立的电器设备，例如，路边灯箱广告设备、盲人过街语音提示设备、信号灯倒记时器等。

软件概述：

该交通信号控制机的软件采用汇编语言编写，按其功能可分为两大模块：监控程序模块和应用程序模块。监控程序模块又分为：运行前状态监控模块和运行状态监控模块，该机上电后，自动运行监控程序，用户可以使用键盘输入或者上位机传输，完成机内所有参数的设置和本机的校时，控制器对异常参数予以报警，对运行中出现的故障进行诊断并记录，对严重故障采取措施，关断色灯信号输出或变为黄闪输出。应用程序模块又分为：控制程序模块和通讯程序模块，控制程序来完成多时段多方案配时、无缆线控、闪黄和手动控制等功能，通讯程序来完成上位机与路口机之间包括灯色强制在内的所有参数的传递。

主要功能：

该远程拨号绿波带路口控制器具有多时段定周期控制、多相位控制、相位忽略、跨相位灯组、变相位控制、相位差自回归、相位过渡时间可调、闪光控制、灭灯控制、单一灯组控制、手动控制、远程强制、特殊日控制、故障监控等功能。

1多时段、多方案控制功能：  根据实际需要，通过在一天内设置若干个时段，每个时段中选择不同的方案，来实现16个时段、12个方案的配时控制。

2多相位控制：该控制器可以设置16个相位。

3相位忽略、跨相位灯组、变相位控制：该控制器能够忽略一个或几个相位，实现跨相位灯组和变相位控制的功能，根据路口的交通流量在不同的时段实现两相位控制和多相位控制，使路口的控制方便灵活，控制方式多样化。

4相位差自回归功能：当上位机通过网络对路口控制器实施了灯色强制，或路口控制器实施过手动控制返回后，或路口控制器掉电又重新上电后，或重新校时后，该路口控制器经过几个周期的调整，利用相位差自回归算法，可自动恢复到绿波状态，进入绿波带控制。

5相位过渡可调：交通信号的相位过渡，包括过渡方式和过渡时间。过渡方式指红绿色灯变换时，过渡灯色的组成，例如，机动车灯的过渡一般包括绿闪、黄灯、全红，行人灯的过渡只有绿闪。该控制器可以根据需要设置不同的相位过渡方式和过渡时间。

6闪黄控制功能：此功能控制黄灯闪烁，亮灭比为1∶1，此功能除手动控制闪黄外，在时段设置时，也可作为一个方案来选取。

7灭灯控制功能：此功能控制信号机的灭灯状态，除手动控制灭灯外，在时段设置时，也可作为一个方案来选取。

8单一灯组控制功能：该功能可以把信号机某个灯组设置为常红、常绿等单色控制，其他等组按照正常设置运行。

9特殊日控制：本机可设置长达12天(一星期和五个特殊日)的不同配时，可以根据需要，把节假日作为特殊日进行预先控制。

10手动控制功能：用于交警现场人工指挥，手动控制和上位机灯色强制具有同等优先级。

11远程拨号功能：通过公共电话线即可进入协调控制网络，上位机通过电话拨号，路口控制器应答后，可对路口控制器进行校时、修改配时参数或进行灯色强制，路口控制器根据上位机需要，可将有关参数传送给上位机。

12无缆线控功能：本功能适用于多台路口控制器构成的干道绿波协调控制***，可按预先设置的相位差，来实现各路口间的协调。

13故障监控功能：该信号控制器本身具有监控电路，可以监控信号机运行中出现的硬件及软件故障，能够对严重故障进行自处理，还可以通过远程拨号功能把故障信息传递到上位机***。

14独立设备输出控制功能：具有12路独立设备输出端子，能够控制相对交通信号机独立的电器设备，例如路边灯箱广告、盲人过街语音提示、信号灯倒记时器等。

Claims (14)

1、一种远程拨号绿波带交通信号控制器，其特征在于：它是一个STD工业控制总线结构，在STD工业控制总线上连接处理器板、串口板、输入板、固态输出板及电源模块，处理器板上连接输入键盘及LED显示板，串口板连接调制解调器。

2、根据权利要求1所述的远程拨号绿波带交通信号控制器，其特征在于：总线由56根平行线路组成，各主要功能部件都与STD总线相连，处理器模块通过STD总线的控制总线、地址总线和数据总线协调指挥各功能部件的动作；

显示板部分采用8位7段LED动态显示，在不同的机器状态和控制方式下，可以实时显示不同内容：时段、计划、灯组等控制参数及时钟时间、错误信息代码等；

键盘由数字输入键盘和功能键盘组成，可以对路口控制器进行现场操作，完成控制参数设置或修改，对路口控制器进行手动强制控制；

处理器板采用INTEL公司的MSC-89单片计算机，该CPU具有较强的功率推动能力，可以推动8个TTL芯片，比较适合***设备较多的单片机***；

路口控制器的寻址空间为64K，其中16K作为程序空间，8K作为程序运行所需RAM空间，16K作为数据存储空间，其余作为***设备地址；

处理器板除通过总线进行I/O操作外，还扩展一片8255作为普通键盘输入接口和LED显示输出接口；

处理器板采用PHILIPS 8563时钟芯片作为时钟处理单元，通过模拟I2C总线与CPU进行通讯；

串口板采用2片8251进行I/O扩展，采用MAXIM 232芯片扩展出1个7线标准232串口和1个3线232串口；

输入板共扩展了32路输入，其中8路作为强制键盘使用，3路作为行人按钮输入，冗余的21路输入接口可以作为检测器输入；

固态输出板，每个固态输出模块可以控制2个三色灯组6路输出，每路输出的电压220V，耐压可以达到1000V，输出电流5A。

电源模块采用工业控制机开关电源(5V/10A，+12V/1A，-12V/1A)。

独立设备输出控制模块，具有12路独立设备输出端子，能够控制相对交通信号机独立的电器设备，例如，路边灯箱广告设备、盲人过街语音提示设备、信号灯倒记时器等。

3、根据权利要求1所述的远程拨号绿波带交通信号控制器，其特征在于：其控制软件，按其功能可分为两大模块：监控程序模块和应用程序模块。监控程序模块又分为：运行前状态监控模块和运行状态监控模块，该机上电后，自动运行监控程序，用户可以使用键盘输入或者上位机传输，完成机内所有参数的设置和本机的校时，控制器对异常参数予以报警，对运行中出现的故障进行诊断并记录，对严重故障采取措施，关断色灯信号输出或变为黄闪输出。应用程序模块又分为：控制程序模块和通讯程序模块，控制程序来完成多时段多方案配时、无缆线控、闪黄和手动控制等功能，通讯程序来完成上位机与路口机之间包括灯色强制在内的所有参数的传递。

4、根据权利要求3所述的远程拨号绿波带交通信号控制器，其特征在于：该交通信号控制器的软件采用汇编语言编写，

(1)开始

(2)参数初始化，

(3)时间中断服务程序初始化，

(4)串行中断服务程序初始化，

(5)强行中断服务程序初始化，

(6)取当前时间、星期值，

(7)判断：星期值是否大于等于7？

(8)如果大于7星期出错，输出错误，

(9)如果星期值不大于等于7，

(10)取当前时间对应计划号，

(11)判断：计划号是否存在？

(12)如果计划号不存在，计划出错，输出错误，

(13)如果计划号存在，调用相位差及自回归程序，

(14)A相位输出，

(15)判断；A相位时间是否到？

(16)如果A相位时间不到，返回(14)A相位输出

(17)如果A相位时间到，调用相位过渡子程序，

(18)判断：B相位是否存在？

(19)如果B相位不存在，转(25)判断：C相位是否存在？

(20)如果B相位存在，

(21)B相位输出，

(22)判断B相位时间是否到？

(23)如果B相位时间未到，返回(21)B相位输出，

(24)如果B相位时间到，调用相位过渡子程序，

(25)判断：C相位是否存在？

(26)C相位输出，

(27)如果C相位不存在，转(33)D相位输出，

(28)如果C相位存在，

(29)C相位输出，

(30)判断C相位时间是否到？

(31)如果C相位时间未到，返回(29)C相位输出

(32)如果C相位时间到，调用相位过渡子程序，

(33)D相位输出，

(34)判断：D相位是否存在？

(35)………

( )判断F相位时间是否到？

( )如果F相位时间是未到，返回(上层最近一个判断)

( )如果F相位时间是到，周期结束。

5、根据权利要求3所述的远程拨号绿波带交通信号控制器，其特征在于：具有独特的控制功能

该远程拨号绿波带路口控制器具有多时段定周期控制、多相位控制、相位忽略、跨相位灯组、变相位控制、相位差自回归、相位过渡时间可调、闪光控制、灭灯控制、单一灯组控制、手动控制、远程强制、特殊日控制、故障监控、独立设备控制等功能。

1多时段、多方案控制功能：  根据实际需要，通过在一天内设置若干个时段，每个时段中选择不同的方案，来实现16个时段、12个方案的配时控制。

2多相位控制：该控制器可以设置16个相位。

3相位忽略、跨相位灯组、变相位控制：该控制器能够忽略一个或几个相位，实现跨相位灯组和变相位控制的功能，根据路口的交通流量在不同的时段实现两相位控制和多相位控制，使路口的控制方便灵活，控制方式多样化。

4相位差自回归功能：当上位机通过网络对路口控制器实施了灯色强制，或路口控制器实施过手动控制返回后，或路口控制器掉电又重新上电后，或重新校时后，该路口控制器经过几个周期的调整，利用相位差自回归算法，可自动恢复到绿波状态，进入绿波带控制。

5相位过渡可调：交通信号的相位过渡，包括过渡方式和过渡时间。过渡方式指红绿色灯变换时，过渡灯色的组成，例如，机动车灯的过渡一般包括绿闪、黄灯、全红，行人灯的过渡只有绿闪。该控制器可以根据需要设置不同的相位过渡方式和过渡时间。

6闪黄控制功能：此功能控制黄灯闪烁，亮灭比为1∶1，此功能除手动控制闪黄外，在时段设置时，也可作为一个方案来选取。

7灭灯控制功能：此功能控制信号机的灭灯状态，除手动控制灭灯外，在时段设置时，也可作为一个方案来选取。

8单一灯组控制功能：该功能可以把信号机某个灯组设置为常红、常绿等单色控制，其他等组按照正常设置运行。

9特殊日控制：本机可设置长达12天(一星期和五个特殊日)的不同配时，可以根据需要，把节假日作为特殊日进行预先控制。

10手动控制功能：用于交警现场人工指挥，手动控制和上位机灯色强制具有同等优先级。

11远程拨号功能：通过公共电话线即可进入协调控制网络，上位机通过电话拨号，路口控制器应答后，可对路口控制器进行校时、修改配时参数或进行灯色强制，路口控制器根据上位机需要，可将有关参数传送给上位机。

12无缆线控功能：本功能适用于多台路口控制器构成的干道绿波协调控制***，可按预先设置的相位差，来实现各路口间的协调。

13故障监控功能：该信号控制器本身具有监控电路，可以监控信号机运行中出现的硬件及软件故障，能够对严重故障进行自处理，还可以通过远程拨号功能把故障信息传递到上位机***。

14独立设备输出控制：具有12路独立设备输出端子，能够控制相对交通信号机独立的电器设备，例如，路边灯箱广告设备、盲人过街语音提示设备、信号灯倒记时器等。

Images