基于CAN總線的分布式信號控制系統的制作方法

本發明涉及智能交通技術和信號控制領域，特別涉及一種基于can總線的分布式信號控制系統。

背景技術：

目前，國內現有交通信號控制機基本上都是集中控制，也就是說信號控制機和信號燈之間都是采用220v電壓進行控制，每個路口信號燈和信號控制機之間都需要大量的線纜，所以無論是安裝、施工管道布線都非常復雜，需要大量的線纜，工程量大，施工難度高，施工對周邊設施影響較大，工程費用高，而且維護難度很大，系統可靠性較低。

另外，目前信號控制機大多采用的是多時段定周期，部分信號控制機采用感應式控制方案。多時段固定周期主要依靠的是經驗值以及以往統計數據確定路口相位設定以及信號燈時間，無法實現道路交通控制的智能化，通行效率較低；感應信號控制機則需要整理路口各個方向的實時檢測的車輛信息數據對路口信號燈相位和信號燈時間進行動態調整，提高道路的通行效率，但是這種情況下每個方向都需要許多的車檢器來檢測車輛信息和道路信息，數據都是通過rs422/rs485發送到信號控制機，所以信號控制機需要大量的rs422/rs485接口，而且由于采用的是集中控制方式，信號控制機由于內部接口有限，只能采用串口輪詢的方式進行通訊，這樣導致通訊實時性和靈活性都較差，而且每個rs422/rs485接口都需要一組通訊線，因此也需要很多通訊線，同樣存在施工復雜、可靠性低、不方便調試、維護難度大等問題。

當前信號控制機基本上都是集中控制的信號機，所有數據處理都是需要信號控制機主控處理，處理的數據量很大，但是因為處理器資源和性能有限，已經無法滿足當前越來越多新增功能的要求。同時在路口方案確定施工完成之后，管道布線就已經完成。如果在后續應用中需要添加檢測器設備或者需要增加信號燈數量，將會變得非常麻煩，需要重新添加和鋪設線路，導致可擴展性很差。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種通訊線路簡單可靠、能簡化施工難度和降低施工成本、提高可靠性及簡化后續維護難度、擴展性較好、提高交通信號控制系統的智能化水平的基于can總線的分布式信號控制系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種基于can總線的分布式信號控制系統，包括一個主控單元和若干個方向分控區域，每個所述方向分控區域均包括一個方向分控單元和若干個信號燈控制單元，每個所述信號燈控制單元均包括若干個車道信號燈單元和對應的行人信號燈單元，所述主控單元生成整個路口信號燈控制方案并定時將其通過一組can總線分別傳送到每個所述方向分控單元，每個所述方向分控單元均通過另外一組can總線與對應方向分控區域中的信號燈控制單元連接，所述方向分控單元收到所述路口信號燈控制方案并對其解析后，將解析結果通過所述另外一組can總線發送到對應方向分控區域中的車道信號燈單元和行人信號燈單元，并按照所述路口信號燈控制方案控制信號燈的狀態，所述信號燈控制單元實時監控各個信號燈的狀態，并將信號燈狀態信息發送到對應的方向分控單元，所述方向分控單元將所述信號燈狀態信息發送到所述主控單元。

在本發明所述的基于can總線的分布式信號控制系統中，每個所述方向分控單元均具有一個唯一的與方向相關聯的id號，每個所述車道信號燈單元和行人信號燈單元均具有唯一的id號。

在本發明所述的基于can總線的分布式信號控制系統中，每個所述方向分控區域還均包括一組車檢器，所述車檢器與對應方向分控區域中的方向分控單元連接。

在本發明所述的基于can總線的分布式信號控制系統中，所述主控單元包括第一電源系統和第一控制系統，所述第一電源系統包括第一交流供電電源、第一蓄電池、第一電源轉換模塊和第一電源防護電路，所述第一交流供電電源通過所述第一電源防護電路與所述第一電源轉換模塊連接，所述第一蓄電池與所述第一電源轉換模塊連接；

所述第一控制系統包括第一主控制器、第一人機交互模塊、第一gps/gprs模塊、無線遙控接口、第一故障檢測電路、第一系統存儲模塊、第一以太網通訊接口、第一監控mcu、第一看門狗、第一rtc實時時鐘、rs232接口、第一rs422/rs485接口、第一can總線通訊接口、第一接口防護電路、第二接口防護電路和第三接口防護電路，所述第一人機交互模塊與所述第一主控制器連接、用于實現路口信號燈控制方案參數的設定和狀態查看，所述第一gps模塊/gprs與所述第一主控制器連接、用于實現gps衛星授時或實現與平臺中心或配置客戶端進行無線通訊，所述無線遙控接口與所述第一主控制器連接、用于通過無線遙控器對信號燈狀態進行控制，所述第一故障檢測電路與所述第一主控制器連接、用于對系統各種故障進行實時檢測并在檢測到異常后進行緊急干預，所述第一系統存儲模塊與所述第一主控制器連接、用于實現系統文件的存儲、日志文件記錄和參數保存，所述第一以太網通訊接口與所述第一主控制器連接、用于實現所述第一主控制器與外部進行以太網通訊，所述第一監控mcu分別與所述第一主控制器和第一看門狗連接、用于作為關鍵運行參數備份以及實現外部看門狗功能，所述第一rtc實時時鐘與所述第一主控制器連接、用于為系統提供精確時間信息，所述rs232接口的一端與所述第一主控制器連接，所述rs232接口的另一端通過所述第一接口防護電路連接所述車檢器或外部通訊設備，所述第一rs422/rs485接口的一端與所述第一主控制器連接，所述第一rs422/rs485接口的另一端通過所述第二接口防護電路連接所述車檢器或外部通訊設備，所述第一can總線通訊接口的一端與所述第一主控制器連接，所述第一can總線通訊接口的另一端通過所述第三接口防護電路連接所述方向分控單元，所述第一電源轉換模塊還與所述第一主控制器連接。

在本發明所述的基于can總線的分布式信號控制系統中，所述方向分控單元包括第二電源系統和第二控制系統，所述第二電源系統包括第二交流供電電源、第二蓄電池、第二電源轉換模塊和第二電源防護電路，所述第二交流供電電源通過所述第二電源防護電路與所述第二電源轉換模塊連接，所述第二蓄電池與所述第二電源轉換模塊連接；

所述第二控制系統包括第二主控制器、第二人機交互模塊、第二gps/gprs模塊、第二故障檢測電路、第二系統存儲模塊、第二以太網通訊接口、第二監控mcu、第二看門狗、第二rtc實時時鐘、第二rs422/rs485接口、第二can總線通訊接口、第三can總線通訊接口、第四接口防護電路、第五接口防護電路和第六接口防護電路，所述第二人機交互模塊與所述第二主控制器連接、用于實現路口信號燈控制方案參數的設定和狀態查看，所述第二gps/gprs模塊與所述第二主控制器連接、用于實現gps衛星授時或實現與配置客戶端進行無線通訊，所述第二故障檢測電路與所述第二主控制器連接、用于對系統各種故障進行實時檢測并在檢測到異常后進行緊急干預，所述第二系統存儲模塊與所述第二主控制器連接、用于實現系統文件的存儲、日志文件記錄和參數保存，所述第二以太網通訊接口與所述第二主控制器連接、用于實現所述第二主控制器與外部進行以太網通訊，所述第二監控mcu分別與所述第二主控制器和第二看門狗連接、用于作為關鍵運行參數備份以及實現外部看門狗功能，所述第二rtc實時時鐘與所述第二主控制器連接、用于為系統提供精確時間信息，所述第二rs422/rs485接口的一端與所述第二主控制器連接，所述第二rs422/rs485接口的另一端通過所述第四接口防護電路連接所述車檢器，所述第二can總線通訊接口的一端與所述第二主控制器連接，所述第二can總線通訊接口的另一端通過所述第五接口防護電路連接所述信號燈控制單元，所述第三can總線通訊接口的一端與所述第二主控制器連接，所述第三can總線通訊接口的另一端通過所述第六接口防護電路連接所述主控單元，所述第二電源轉換模塊還與所述第二主控制器連接。

在本發明所述的基于can總線的分布式信號控制系統中，所述信號燈控制單元包括第三電源系統、信號燈控制系統和信號燈組顯示模塊，所述第三電源系統包括第三交流供電電源、第三蓄電池、第三電源轉換模塊和第三電源防護電路，所述第三交流供電電源通過所述第三電源防護電路與所述第三電源轉換模塊連接，所述第三蓄電池與所述第三電源轉換模塊連接；

所述信號燈控制系統包括第三主控mcu、第三監控mcu、第三看門狗、第三rtc實時時鐘、第四can總線通訊接口、第三rs485接口、第七接口防護電路、第八接口防護電路、亮度調節電路、信號燈控制電路和信號燈狀態采集電路，所述第三監控mcu與所述第三主控mcu連接、用于通過心跳監控所述第三主控mcu的狀態并備份所述第三主控mcu的運行關鍵參數，所述第三看門狗與所述第三監控mcu連接、用于實現對所述第三監控mcu的異常檢測和復位，所述第三rtc實時時鐘與所述第三主控mcu連接、用于為系統提供精確時間信息，所述第四can總線通訊接口的一端與所述第三主控mcu連接，所述第四can總線通訊接口的另一端與所述第七接口防護電路的一端連接，所述第七接口防護電路的另一端通過can總線分別連接交通信號管理主機和環境傳感器，所述第三rs485接口的一端與所述第三主控mcu連接，所述第三rs485接口的另一端與所述第八接口防護電路連接，所述亮度調節電路分別與所述第三主控mcu和信號燈組顯示模塊連接、用于實現對所述信號燈組顯示模塊顯示亮度的控制，所述信號燈控制電路分別與所述第三主控mcu和信號燈組顯示模塊連接、用于根據所述第三主控mcu的路口信號燈控制方案實現對所述信號燈組顯示模塊的圖案和顏色的顯示控制，所述信號燈狀態采集電路分別與所述第三主控mcu和信號燈組顯示模塊連接、用于采集所述信號燈組顯示模塊的顯示狀態，所述信號燈組顯示模塊根據所述路口信號燈控制方案顯示不同圖案和箭頭形狀，所述第三電源轉換模塊還與所述信號燈組顯示模塊連接。

實施本發明的基于can總線的分布式信號控制系統，具有以下有益效果：由于設有一個主控單元和若干個方向分控區域，每個方向分控區域均包括一個方向分控單元和若干個信號燈控制單元，每個信號燈控制單元均包括若干個車道信號燈單元和對應的行人信號燈單元，主控單元生成整個路口信號燈控制方案并定時將其通過一組can總線分別傳送到每個方向分控單元，每個方向分控單元均通過另外一組can總線與對應方向分控區域中的信號燈控制單元連接，方向分控單元收到路口信號燈控制方案并對其解析后，將解析結果通過另外一組can總線發送到對應方向分控區域中的車道信號燈單元和行人信號燈單元，并按照路口信號燈控制方案控制信號燈的狀態，每個單元都具有獨立的控制器進行控制，所以可以根據功能需求不同執行不同操作，具有極高的靈活性和數據處理能力，can總線可以實現總線級聯，實時性高、安全可靠、抗干擾能力強，因此其通訊線路簡單可靠、能簡化施工難度和降低施工成本、提高可靠性及簡化后續維護難度、擴展性較好、提高交通信號控制系統的智能化水平。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明基于can總線的分布式信號控制系統一個實施例中的結構示意圖；

圖2為所述實施例中主控單元的結構示意圖；

圖3為所述實施例中方向分控單元的結構示意圖；

圖4為所述實施例中信號燈控制單元的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明基于can總線的分布式信號控制系統實施例中，該基于can總線的分布式信號控制系統的結構示意圖如圖1所示。圖1中，該基于can總線的分布式信號控制系統包括一個主控單元1和若干個方向分控區域2，每個方向分控區域2分別對應不同的方向，每個方向分控區域2均包括一個方向分控單元21和若干個信號燈控制單元，主控單元1負責整個路口交通信號方案的控制和管理，主控單元1與各個方向分控區域2中的方向分控單元21均采用一組can總線進行通訊，每個方向分控單元21都具有一個唯一的id號，確保各個id號能夠與路口方向相關聯，所以主控單元1可以針對每個方向分控單元21進行點對點通訊，同時也可以對所有方向分控單元21進行廣播通訊。具體的，主控單元1負責生成整個路口信號燈控制方案，并根據該路口信號燈控制方案定時將其通過一組can總線分別傳送到每個方向分控單元21，也就是說，同時負責監控所有方向分控單元21以及信號燈控制單元的運行狀態，并且記錄日志信息，在異常情況下能夠進行本地日志記錄以及遠程上發進行報警等。

在方向分控區域2中，每個方向分控單元21均通過另外一組can總線與對應方向分控區域2中的信號燈控制單元連接，每個信號燈控制單元均包括若干個車道信號燈單元22和對應的行人信號燈單元23，值得一提的是，每個信號燈控制單元中車道信號燈單元22的個數可以是一個，也可以是多個。每個車道信號燈單元22和行人信號燈單元23均具有唯一的id號。同樣可以實現方向分控單元21與每個信號燈點對點通訊或者方向分控單元21與信號燈控制單元進行廣播。

方向分控單元21收到主控單元1傳送的路口信號燈控制方案并對其解析后，將解析結果通過另外一組can總線發送到對應方向分控區域2中的車道信號燈單元22和行人信號燈單元23，并按照路口信號燈控制方案控制信號燈的狀態，同時，方向分控單元21監控自身的運行狀態以及信號燈控制單元的狀態，定時將狀態發送到主控單元1，信號燈控制單元實時監控各個信號燈的狀態，并將信號燈狀態信息發送到對應的方向分控單元21，方向分控單元21將信號燈狀態信息發送到主控單元1。

主控單元1、方向分控單元21和信號燈控制單元都是作為一個節點，都具有相應的數據處理能力，每個節點通過設定的can總線進行級聯通訊，不同節點處理不同的數據，真正實現交通信號控制系統分布式數據處理和控制。另外，can總線具有實時性強、傳輸距離遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優點，被廣泛運用于工業自動化、工業設備等方面。該基于can總線的分布式信號控制系統具有結構簡單，通過can總線對各個方向進行級聯，具有更強的自適應能力和擴展能力，每個節點都具有數據處理功能，主節點通過將各個節點的數據整合，結合先進的控制策略，能夠大大提高交通信號控制系統的智能化水平。

由于本發明采用基于can總線通訊的分布式控制方式，不僅能夠提供信號控制機的基本功能，還能夠提供更加完善的擴展需求，實現更多數據接入和處理，提高整個路口信號燈控制系統的智能化水平；基于分布式控制方式，簡化了信號燈安裝、調試的難度，降低施工的成本和維護的成本，進而提高整個交通信號控制系統的可靠性。因此其通訊線路簡單可靠、能簡化施工難度和降低施工成本、提高可靠性及簡化后續維護難度、擴展性較好、提高交通信號控制系統的智能化水平。

本實施例中，每個方向分控區域2還均包括一組車檢器24，車檢器24與對應方向分控區域2中的方向分控單元21連接。

由此可見，主控單元1負責路口信號燈控制方案的確定，同時主控單元1也負責與外部配置客戶端、平臺中心遠程通訊，實現路口信號燈控制方案的上傳下載、日志文件上傳、報警信息上發等。主控單元1通過can總線與方向分控單元21進行通訊，所有的方向分控單元21都通過一組can總線組成一個基于can總線的通訊網絡，在此網絡中，主控單元1和各個方向分控單元21能夠實現點對點通訊，也能夠實現廣播通訊，同樣方向分控單元21之間也能夠實現點對點通訊和廣播通訊。主控單元1將路口信號燈控制方案下發到各個方向分控單元21，并且定時發送信號命令進行時間同步，方向分控單元21再將接收到的路口信號燈控制方案按照自己的方向進行解析，將解析之后的方案信息下發到信號燈控制單元進行信號燈控制，信號燈控制單元接收到方案信息之后按照最新方案進行信號燈控制，直至接收到新的方案信息，同時信號燈控制單元實時監控各個信號燈的狀態，并且將狀態發送到方向分控單元21，方向分控單元21根據信號燈的狀態情況發送到主控單元1。

圖2為本實施例中主控單元的結構示意圖，圖2中，主控單元1包括第一電源系統11和第一控制系統12，其中，第一電源系統11包括第一交流供電電源111、第一蓄電池112、第一電源轉換模塊113和第一電源防護電路114，第一交流供電電源111(即220v交流電)通過第一電源防護電路114與第一電源轉換模塊113連接，第一蓄電池112與第一電源轉換模塊113連接。第一電源轉換模塊113將220v交流電轉換為12v和5v供電，第一電源防護電路114用于確保外部雷電和浪涌情況下不會損壞設備。

本實施例中，第一控制系統12包括第一主控制器121、第一人機交互模塊122、第一gps/gprs模塊123、無線遙控接口124、第一故障檢測電路125、第一系統存儲模塊126、第一以太網通訊接口127、第一監控mcu128、第一看門狗129、第一rtc實時時鐘130、rs232接口131、第一rs422/rs485接口132、第一can總線通訊接口133、第一接口防護電路134、第二接口防護電路135和第三接口防護電路136，其中，第一人機交互模塊122與第一主控制器121連接、用于實現路口信號燈控制方案參數的設定和狀態查看，第一人機交互模塊122包括lcd顯示器和鍵盤，能夠通過觸摸或者物理的鍵盤實現方案參數設定和狀態查看等。第一gps模塊/gprs模塊123與第一主控制器121連接、用于實現gps衛星授時或實現與平臺中心或配置客戶端進行無線通訊，其中，第一gps模塊123能夠實現gps衛星授時功能，確保時間的可靠性，第一gprs模塊123可以是3g模塊或4g模塊，能夠實現與平臺中心或配置客戶端進行無線通訊，實現遠程路口信號燈控制方案的上傳、下載、日志管理和異常報警等功能。

無線遙控接口124與第一主控制器121連接、用于通過無線遙控器對信號燈狀態進行控制，實現人控的手動操作；第一故障檢測電路125與第一主控制器121連接、用于對系統各種故障進行實時檢測并在檢測到異常后進行緊急干預，第一系統存儲模塊126與第一主控制器121連接、用于實現系統文件的存儲、日志文件記錄和參數保存等。第一以太網通訊接口127與第一主控制器121連接、用于實現第一主控制器121與外部進行以太網通訊，通過第一以太網通訊接口127可以實現現場參數配置下載、路口信號燈控制方案的遠程上傳和下載等。

本實施例中，第一監控mcu128分別與第一主控制器121和第一看門狗129連接、用于作為關鍵運行參數備份以及實現外部看門狗功能，通過采用第一主控制器121和第一監控mcu128雙處理器模式，第一主控制器121采用高性能，高可靠性處理器，負責整個路口信號燈控制方案的控制，數據的處理、接口的管理等功能，第一監控mcu128采用一個高可靠、性能一般的處理器，主要實現實時對第一主控制器121運行關鍵參數的備份、監控第一主控制器121的運行狀態，在檢測到第一主控制器121異常時能夠進行快速復位并且將關鍵運行參數恢復，實現熱啟動功能，這樣就能確保第一主控制器121進行控制的同時，第一監控mcu128進行系統狀態監控，作為關鍵運行參數備份及實現外部看門狗功能。第一rtc實時時鐘130與第一主控制器121連接、用于為系統提供精確時間信息，結合第一gps模塊123確保系統的時鐘精準。主控單元1處理的數據主要是通過can總線過來的方向分控單元21的數據以及通過第一rs422/rs485接口132過來的外部其他擴展設備數據。

本實施例中，rs232接口131的一端與第一主控制器121連接，rs232接口131的另一端通過第一接口防護電路134連接車檢器24或外部通訊設備，rs232接口131可以現場進行配置和程序更新，或者與配置客戶端連接后進行配置和程序更新，同時也能夠通過rs232接口131與外部模塊進行通訊。第一rs422/rs485接口132的一端與第一主控制器121連接，第一rs422/rs485接口132的另一端通過第二接口防護電路135連接車檢器24或外部通訊設備，第一rs422/rs485接口132實現與車檢器24或者外部通通訊設備進行通訊，根據外部設備通訊接口情況能夠選擇使用第一rs422接口132實現全雙工通訊，或者通過第一rs485接口132實現半雙工通訊。

本實施例中，第一can總線通訊接口133的一端與第一主控制器121連接，第一can總線通訊接口133的另一端通過第三接口防護電路136連接方向分控單元21，第一can總線通訊接口133提供多達5路can總線與外部的方向分控單元21、外部信號控制單元進行通訊，不同功能使用不同組can總線，使得通訊干擾降到最低。上述第一接口防護電路134、第二接口防護電路135和第三接口防護電路136能夠有效抵制外部雷電、浪涌、靜電等影響，保證系統在惡劣環境下正常可靠運行。主控單元1采用低功耗設計，結合內置第一蓄電池112，可以實現在外部220v交流電源異常時，直接切換到內置的第一蓄電池112供電，確保系統依然正常運行，保證路口通行秩序，在檢修恢復220v交流電源供電之后自動給第一蓄電池112實現充電。上述第一電源轉換模塊113還與第一主控制器12連接，用于給第一主控制器12供電。

本實施例中，方向分控單元21分控單元分為第一級方向分控單元、第二級方向分控單元、……、第n級方向分控單元，具體分級視路口需求設計而定，第一級方向分控單元負責各方向路口信號燈狀態的控制。方向分控單元21上下級通過另外一組can總線進行級聯，同時方向分控單元21與同級別信號燈控制單元之間也是通過can總線進行通訊，在接收到上一級的路口交通信號方案之后，會將路口交通信號方案根據需要發送到同級別信號燈控制單元和下一級別方向分控單元；同時方向分控單元21還負責接入當前方向分控區域2的車檢器24的數據，并且對數據進行相應的處理。

圖3為本實施例中方向分控單元的結構示意圖，圖3中，方向分控單元21包括第二電源系統211和第二控制系統212，第二電源系統211包括第二交流供電電源213、第二蓄電池214、第二電源轉換模塊215和第二電源防護電路216，第二交流供電電源213通過第二電源防護電路216與第二電源轉換模塊215連接，第二蓄電池214與第二電源轉換模塊215連接。第二電源系統211為220v交流電源，第二電源轉換模塊215用于將220v交流電源轉換為12v和5v供電，第二電源防護電路216確保外部雷電和浪涌情況下不會損壞設備。

本實施例中，第二控制系統212包括第二主控制器221、第二人機交互模塊222、第二gps/gprs模塊223、第二故障檢測電路224、第二系統存儲模塊225、第二以太網通訊接口226、第二監控mcu227、第二看門狗228、第二rtc實時時鐘229、第二rs422/rs485接口230、第二can總線通訊接口231、第三can總線通訊接口232、第四接口防護電路233、第五接口防護電路234和第六接口防護電路235。

其中，第二人機交互模塊222與第二主控制器221連接、用于實現路口信號燈控制方案參數的設定和狀態查看，第二人機交互模塊222包括lcd顯示器和鍵盤，能夠通過觸摸或物理的鍵盤實現路口交通信號方案的參數設定和狀態查看等，第二gps/gprs模塊223與第二主控制器221連接、用于實現gps衛星授時，確保時間的可靠性，或者實現與配置客戶端進行無線通訊。第二故障檢測電路224與第二主控制器221連接、用于對系統各種故障進行實時檢測并在檢測到異常后進行緊急干預，第二系統存儲模塊225與第二主控制器221連接、用于實現系統文件的存儲、日志文件記錄和參數保存等，第二以太網通訊接口226與第二主控制器221連接、用于實現第二主控制器221與外部進行以太網通訊，通過以太網通訊接口226可以實現現場參數配置下載、路口交通信號方案的遠程上傳和下載、日志文件上傳等。

本實施例中，第二監控mcu227分別與第二主控制器221和第二看門狗228連接，通過設置第二主控制器221和第二監控mcu227的雙處理器模式，確保第二主控制器221進行控制的同時，第二監控mcu227進行系統狀態監控，用于作為關鍵運行參數備份以及實現外部看門狗功能。第二主控制器221采用高性能，高可靠處理器，負責整個路口信號燈控制方案的控制，數據的處理、接口的管理等功能，第二監控mcu227則采用一個高可靠、性能一般處理器即可，主要實現實時對第二主控制器221的運行關鍵參數的備份、監控第二主控制器221的運行狀態，在檢測到第二主控制器221異常時能夠進行快速復位并且將關鍵運行參數恢復，實現熱啟動功能。

方向分控單元21除了通過一組can總線與主控單元1通訊以外，還通過另外一組can總線與信號燈控制單元通訊，再通過第二rs422/rs485接口230與車檢器24通訊，實時接收外部車檢器24發送過來的車流量信息和車道狀態信息等，在對車檢器24的數據處理之后，根據設計的策略判斷是直接對信號燈控制還是將結果發送到主控單元1，經由主控單元1處理之后進行信號燈控制。

本實施例中，第二rtc實時時鐘229與第二主控制器221連接、用于為系統提供精確時間信息，結合第二gps模塊223確保系統的時間精準。第二rs422/rs485接口230的一端與第二主控制器221連接，第二rs422/rs485接口230的另一端通過第四接口防護電路233連接車檢器24，第二rs422/rs485接口230實現與車檢器24或外部通訊設備進行通訊，根據外部通訊設備的通訊接口情況能夠選擇使用第二rs422接口230實現全雙工通訊或者通過第二rs485接口230實現半雙工通訊。

第二can總線通訊接口231的一端與第二主控制器221連接，第二can總線通訊接口231的另一端通過第五接口防護電路234連接信號燈控制單元，第三can總線通訊接口232的一端與第二主控制器221連接，第三can總線通訊接口232的另一端通過第六接口防護電路235連接主控單元1，第二電源轉換模塊215還與第二主控制器221連接。第二can總線通訊接口231和第三can總線通訊接口232提供多達5路can總線與外部的方向分控單元21、外部信號控制單元進行通訊，不同功能使用不同組can總線，使得通訊干擾降到最低。第四接口防護電路233、第四接口防護電路234和第五接口防護電路235能夠有效抵制外部雷電、浪涌、靜電等影響，保證系統在惡劣環境下正常可靠運行。第二控制系統212采用低功耗設計，結合內置第二蓄電池214，可以實現在外部220v交流電源異常時，直接切換到內置的第二蓄電池214供電，確保系統依然正常運行，保證路口通行秩序，在檢修恢復220v交流電源供電之后自動給第二蓄電池214實現充電。

信號燈控制單元負責接收方向分控單元21下發的控制方案，根據控制方案對信號燈盡心控制，同時上發對應的信號燈狀態到對應的分控，以及實現異常方案控制。信號燈單元每個信號燈組都內置一個后備電池，實現短時間無外部供電情況下信號燈正常工作。

圖4為本實施例中信號燈控制單元的結構示意圖，圖4中，該信號燈控制單元包括第三電源系統31、信號燈控制系統32和信號燈組顯示模塊33，其中，第三電源系統31包括第三交流供電電源311、第三蓄電池312、第三電源轉換模塊313和第三電源防護電路314，其中，第三交流供電電源311通過第三電源防護電路314與第三電源轉換模塊313連接，第三蓄電池312與第三電源轉換模塊313連接。第三交流供電電源311為外部220v交流電源，第三蓄電池312為12vdc蓄電池，第三交流供電電源311接入之后首先經過第三電源防護電路314抑制外部浪涌信號，然后經由內部的第三電源轉換模塊313產生12vdc和5vdc，同時也能夠對第三蓄電池312進行充電，12vdc和5vdc是為信號燈控制單元和信號燈組顯示模塊33進行供電。該第三電源系統31還具有220vac-ok信號檢測，實時檢測交流供電是否正常，并且輸出狀態到信號燈控制單元；同時還能夠在外部220v斷電之后快速切換到第三蓄電池312供電。另外，第三蓄電池312輸出電壓也能夠被信號燈控制單元采集。

信號燈控制系統包括第三主控mcu321、第三監控mcu322、第三看門狗323、第三rtc實時時鐘324、第四can總線通訊接口325、第三rs485接口327、第七接口防護電路326、第八接口防護電路328、亮度調節電路329、信號燈控制電路330和信號燈狀態采集電路331，其中，第三主控mcu321用于實現與外部通訊，完成通訊和控制邏輯實現，實現對信號燈組顯示模塊33的控制以及采集信號燈組顯示模塊33的狀態，實現與第三監控mcu322之間交互。

第三監控mcu322與第三主控mcu321連接、用于通過心跳監控第三主控mcu321的狀態并備份第三主控mcu321的運行關鍵參數，當第三主控mcu321出現異常時，能夠及時對第三主控mcu321進行硬件復位，第三主控mcu321啟動之后將關鍵參數還原。第三看門狗323與第三監控mcu322連接、用于實現對第三監控mcu322的異常檢測和復位，第三rtc實時時鐘324與第三主控mcu321連接、用于為系統提供精確時間信息，能夠進行時間的讀取和設計，第四can總線通訊接口325的一端與第三主控mcu321連接，第四can總線通訊接口325的另一端與第七接口防護電路326的一端連接，第七接口防護電路326的另一端通過can總線分別連接交通信號管理主機和環境傳感器，第四can總線通訊接口325通過can物理層交互，實現信號燈控制單元與外部can總線設備進行通訊。

本實施例中，第三rs485接口327的一端與第三主控mcu321連接，第三rs485接口327的另一端與第八接口防護電路328連接，第三rs485接口327實現與外部rs485外部設備進行控制，實現與外部設備的交互，亮度調節電路329分別與第三主控mcu321和信號燈組顯示模塊33連接、用于實現對信號燈組顯示模塊33顯示亮度的控制，信號燈控制電路330分別與第三主控mcu321和信號燈組顯示模塊33連接、用于根據第三主控mcu321的路口信號燈控制方案實現對信號燈組顯示模塊33的圖案和顏色的顯示控制，信號燈狀態采集電路331分別與第三主控mcu321和信號燈組顯示模塊33連接、用于采集信號燈組顯示模塊33的顯示狀態，信號燈組顯示模塊33根據路口信號燈控制方案顯示不同圖案和箭頭形狀，包含紅、黃、綠三種顏色等；第三電源轉換模塊313還與信號燈組顯示模塊33連接。第三主控mcu321能夠對第三電源系統31相關狀態進行采集，包括ac-ok信號、第三蓄電池312的電壓情況等，實現對電源狀態的監控。

總之，本發明通過can總線通訊方式，可以有效改善當前交通信號控制器存在的一些問題，可以有效提高通訊可靠性、降低施工難度、節省施工成本，減少故障發生概率，降低維護難度和成本；本發明大大提高整個控制系統的數據處理能力，同時也提高控制系統的擴展性能，滿足不同條件下功能需求，實現分別采用不同的模塊處理相關數據，提高信號燈控制的智能化水平；通過各單元內置的蓄電池能夠實現在外部電源異常的情況下，路口能夠保持正常運行，確保在檢修和維護情況下能夠不影響路口正常通行秩序。在硬件和軟件兩方面的多重可靠性設計，極大提高整個信號燈的可靠性。

本發明的外部接口豐富，能夠采集外部大量車檢器24等傳感器的數據，通過有效的數據處理算法得到精確的道路信息數據，結合先進的交通信號控制理論，使得交通信號控制系統具有更好的自適應能力及整體設備協調能力，提高整個交通信號控制系統的智能化水平。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。