1 隧道燈光控制系統(tǒng)描述

隧道燈光控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)為在隧道中行駛的車(chē)輛提供可靠的照明，其系統(tǒng)的可靠性要求非常高，燈光照明系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，很容易導(dǎo)致交通事故。此外，在保證隧道燈光控制系統(tǒng)可靠性的前提下，對(duì)隧道燈光控制系統(tǒng)的照明亮度設(shè)計(jì)也有較高要求。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，照明亮度是固定不變的，難以適應(yīng)白天和夜間兩種環(huán)境，造成白天隧道內(nèi)亮度不足，夜間隧道內(nèi)亮度又過(guò)高。使得剛進(jìn)入隧道的司機(jī)一時(shí)適應(yīng)不了，容易導(dǎo)致追尾事故。

基于CAN總線的CAN-bus分布式控制系統(tǒng)非常適合構(gòu)建隧道燈光控制系統(tǒng)。主要有以下3個(gè)原因：①CAN總線通信可靠性高，速率高，距離長(zhǎng)；②CAN總線的負(fù)載能力強(qiáng)；③CAN總線是一種多主結(jié)構(gòu)的總線。

2 AnyCAN7000系列模塊簡(jiǎn)介

本文設(shè)計(jì)的隧道燈光系統(tǒng)前端控制設(shè)備采用廣州致遠(yuǎn)電子有限公司的AnyCAN7000系列模塊加上外圍電路設(shè)計(jì)而成。AnyCAN7000系列模塊采用帶內(nèi)嵌CAN控制器的高速微處理器為核心，可配置多種外圍端口，為用戶(hù)提供靈活的網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)采集集成方案。

AnyCAN7000系列模塊本身在硬件沒(méi)計(jì)上充分考慮惡劣的工作環(huán)境，CAN-bus通信端幾采用高速的信號(hào)隔離器件、總線保護(hù)器件，外圍使用硬件看門(mén)狗和專(zhuān)用電源復(fù)位芯片，確保模塊在惡劣工作環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。如圖1所示，AnyCAN7000系列模塊采用金屬外殼并灌膠密封具有很好的抗干擾、抗跌落、抗潮濕性能。

AnyCAN7000系列模塊能夠幫助客戶(hù)快速設(shè)計(jì)出可靠的具備數(shù)據(jù)采集、控制和自帶CAN-bus通信接口功能的沒(méi)備。AnyCAN7000系列模塊具備16路I／O、4路10位ADC輸入和4路16位PWM輸出的功能資源，這些資源都是可以通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行配置的，非常靈活。AnyCAN7000系列模塊配有狀態(tài)指示燈，方便客戶(hù)觀察系統(tǒng)狀態(tài)。

3 AnyCAN7000系列模塊的應(yīng)用

客戶(hù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，以AnyCAN7000系列模塊為電路核心，進(jìn)行非常簡(jiǎn)潔的外圍設(shè)計(jì)，然后通過(guò)配置軟件對(duì)AnyCAN7000系列模塊進(jìn)行配置后，其產(chǎn)品就可以進(jìn)入實(shí)用階段。

以隧道燈光控制設(shè)備為例（如圖3所示），用戶(hù)將AnyCAN7000配置成3×lO位A／D輸入和1×8位PWM輸出。其中，1路8位PWM輸出控制大功率驅(qū)動(dòng)電路完成對(duì)燈的亮度控制（采用LED燈源），3路A／D輸入分別對(duì)燈電流、環(huán)境亮度、環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)對(duì)燈電流的測(cè)量可檢測(cè)劍燈的工作情況，如燈電流出現(xiàn)異常，能夠及時(shí)斷點(diǎn)并通知維修；通過(guò)檢測(cè)環(huán)境亮度可做到自動(dòng)控制當(dāng)前燈的亮度，保證整條隧道的光強(qiáng)都能夠根據(jù)設(shè)定的值自動(dòng)調(diào)整；對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)量可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。

4 智能隧道燈光控制系統(tǒng)方案

以AnyCAN7000模塊為核心單元而設(shè)計(jì)的隧道燈光前端控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了智能燈光控制節(jié)點(diǎn)的功能，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線CAN-bus與隧道燈光控制中心連接。整個(gè)智能隧道燈光控制系統(tǒng)的拓?fù)淙鐖D4所示。

系統(tǒng)中，隧道燈光前端控制設(shè)備負(fù)責(zé)隧道燈光的調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線CAN-bus將燈光狀態(tài)實(shí)時(shí)傳遞給隧道燈光控制中心。隧道燈光控制中心根據(jù)不同的時(shí)段，控制不同的燈光亮度和需要開(kāi)啟的隧道燈數(shù)量，做到在保證安全的前提下實(shí)現(xiàn)隧道燈光的節(jié)能運(yùn)作。

在智能隧道燈光控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)CAN網(wǎng)橋CANBridge的擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)每路CAN通道可控制多達(dá)4 000盞的照明燈。控制主機(jī)使用工業(yè)PC，配上PCI-5121智能CAN接口卡，通電纜使用線徑為2.5 mm2雙絞線。每100盞燈使用一個(gè)CANBridge網(wǎng)橋，整個(gè)系統(tǒng)通信波特率達(dá)到50 kbps，。在正常狀態(tài)下，控制中心通過(guò)輪詢(xún)方式檢測(cè)和控制每一盞燈的狀態(tài)；在燈出現(xiàn)異常狀態(tài)（如燒毀、擊碎等情況），由隧道燈光前端控制設(shè)備主動(dòng)向控制中心報(bào)警，使控制中心在第一時(shí)間獲取情況，保證隧道交通安全運(yùn)營(yíng)。

在主控中心，以PC為主控系統(tǒng)的平臺(tái)上，用戶(hù)可以通過(guò)VC、VB等通用編程環(huán)境，或者各種工業(yè)組態(tài)軟件進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控程序的開(kāi)發(fā)。通過(guò)凋用PCI-5121本身配套的軟件庫(kù)與函數(shù)，用戶(hù)可以極為方便地開(kāi)發(fā)自己的監(jiān)控程序。

5 智能隧道燈光控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備背景描述

（1） PCI-5121雙路智能CAN接口卡

一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)本身不帶CAN接口，所以直接使用計(jì)算機(jī)是不能和CAN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的。但是很多商用或者工業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都離不開(kāi)CAN-bus，因此必須使用計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的通信接口（如PCI、USB等）適配、轉(zhuǎn)換為CAN-bus接口，而CAN接口卡的作用就是給計(jì)算機(jī)增加CAN-bus現(xiàn)場(chǎng)總線接口功能。廣州致遠(yuǎn)電子有限公司的CAN接口卡系列產(chǎn)品，支持幾乎所有的計(jì)算機(jī)接口（包含PCI、USB、Ethernet、PCI104、ISA等），適用于各類(lèi)工控機(jī)、筆記本、普通計(jì)算機(jī)和平板電腦等，不僅支持通用的Windows系列操作系統(tǒng)以及各種組態(tài)軟件，還能支持Linux和各種嵌人式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（如WinCE和Vx-Vorks等）。PCI-5121雙路智能CAN接口卡除了具備通用CAN接口卡的各種功能外，板卡本身還具備CPU和FIFO，更能適合各種需要大數(shù)據(jù)量處理的工業(yè)環(huán)境。

（2） CANBridge智能CAN網(wǎng)橋

標(biāo)準(zhǔn)CAN-bus網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、通信距離、通信波特率和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?個(gè)方面都有明確的限制，利用CAN-Bridge智能CAN網(wǎng)橋可以在這4個(gè)方面擴(kuò)展CAN-bus網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍：成倍延長(zhǎng)CAN網(wǎng)絡(luò)的通信距離；成倍增加CAN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量；連接不同通信波特率的CAN網(wǎng)絡(luò)；改變CAN網(wǎng)絡(luò)布線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使之方便現(xiàn)場(chǎng)布線。