ES2398544A1

ES2398544A1 - Multifunctional traffic regulator, improved. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES2398544A1
Application number: ES201000866A
Authority: ES
Inventors: Fermín MORTE CATÁLAN; Carlos María BUIRA ROS; Lorenzo ESPINOSA ROMÁN
Original assignee: Sociedad Iberica de Construcciones Electricas SA
Current assignee: Sociedad Iberica de Construcciones Electricas SA
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: ES2398544B1

Abstract

The improvements are based on the incorporation into the system of the latest technological advances, both in terms of hardware and firmware, making it comparable in terms of performance and functionality with current pc compatible systems in industrial environments to put them at the service of control. And urban traffic management, said improvements affecting structurally the power supply module (1), the central processing unit (2), the periphery module (3) as well as the power output module (4), with the particularity that a new independent monitoring module (31) is included, through which additional security means are obtained, as well as a redundant monitoring of the status of the outputs with an element independent of the cpu itself, providing traceability of all the states and actions with the possibility of ex post analysis. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

OBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un certificado de adición a la patente de invención P9801437, en la que se describe y reivindica un sistema para la regulación de tráfico, basado en la aplicación de microprocesadores y elementos de conmutación de estado sólido, que le confieren una gran flexibilidad y capacidad funcional en reducidas dimensiones, debidamente asociados e integrados en una caJa para su emplazamiento en el cruce a controlar. The present invention relates to a certificate of addition to the invention patent P9801437, in which a system for the regulation of traffic is described and claimed, based on the application of microprocessors and solid state switching elements, which give it a great flexibility and functional capacity in small dimensions, duly associated and integrated in a box for its location at the crossing to be controlled.

Las meJoras del certificado de adición se basan en la incorporación al mismo de los últimos avances tecnológicos, tanto en lo que a hardware se refiere como a firmware, haciéndolo comparable a nivel de prestaciones y funcionalidad con los actuales sistemas PC compatibles en entornos industriales para ponerlos al servicio del control y la gestión del tráfico urbano, con una serie de ventajas que se harán evidentes a lo largo de la presente memoria. The improvements of the certificate of addition are based on the incorporation of the latest technological advances, both in terms of hardware and firmware, making it comparable in terms of performance and functionality with current compatible PC systems in industrial environments to put them at the service of urban traffic control and management, with a series of advantages that will be evident throughout this report.

BACKGROUND OF THE INVENTION

La patente de invención P9801437 describe un regulador de tráfico constituido a partir de un primer módulo como fuente de alimentación del equipo, prevista para suministrar 5V, 5A, -5V, lA, así como las señales de referencia de la red, incluyendo un circuito de rearme con vigilancia de fallo de la tensión de entrada, así como los medios y circuitos necesarios para actuación de un contactor de potencia que alimenta las salidas de potencia del equipo.
The invention patent P9801437 describes a traffic regulator constituted from a first module as a power supply of the equipment, intended to supply 5V, 5A, -5V, lA, as well as the reference signals of the network, including a circuit of rearmament with fault monitoring of the input voltage, as well as the necessary means and circuits for actuating a power contactor that feeds the power outputs of the equipment.

Estas salidas recogen las señales procedentes de un módulo en funciones de unidad central o CPU, basado en la utilización de un microcontrolador, en el que están integrados una pareJa de microprocesadores, uno de ellos de tecnología RISC destinado al control de bloques periféricos integrados en el propio módulo, que a su vez incluye un puerto para comunicaciones serie, para canal operador; un puerto para comunicaciones serie, para canal remoto, un puerto para periféricos serie SPI, un puerto para periféricos paralelo, con la particularidad de que el canal de operador dispone de un conector configurado para su conexión directa a un terminal o PC, mientras que a través del puerto para periféricos serie SPI se realiza el control de los módulos de potencia. Por su parte, a través de los puertos para periféricos paralelo se realiza la entrada de datos correspondientes a detectores, accionamiento manual del equipo y lectura del reloj/calendario. These outputs collect the signals from a module in functions of central unit or CPU, based on the use of a microcontroller, in which a pair of microprocessors are integrated, one of them of RISC technology for the control of peripheral blocks integrated in the module itself, which in turn includes a port for serial communications, for operator channel; a port for serial communications, for remote channel, a port for SPI series peripherals, a parallel peripheral port, with the particularity that the operator channel has a connector configured for direct connection to a terminal or PC, while a The power modules are controlled via the SPI series peripheral port. For its part, through the ports for parallel peripherals, the data corresponding to detectors, manual operation of the device and reading of the clock / calendar are made.

El regulador o equipo en cuestión incluye además un bloque de módulo de periféricos, con medios de sincronismo, de accionamiento manual del equipo y bloques para entrada de detectores, con posibilidad de ampliación de éstos, estando este módulo o bloque de periféricos conectado a la CPU a través del puerto de periféricos paralelo. The controller or equipment in question also includes a peripheral module block, with synchronization means, manually operated equipment and blocks for detectors input, with the possibility of expanding them, this module or peripheral block being connected to the CPU through the parallel peripheral port.

En cuanto a los módulos de salida, los mismos están basados en la utilización de un microcontrolador PIC, mediante el que se realiza el control de dos grupos semafóricos, realizando dicho módulo el control de los grupos y monitorizando continuamente el estado de salidas en tensión y corriente, con la particularidad de que la información del estado en que deben ser mantenidos los grupos y el resultado de la monitorización se intercambia con la unidad central o CPU mediante un bus de comunicaciones serie a alta velocidad.
As for the output modules, they are based on the use of a PIC microcontroller, through which the control of two traffic light groups is carried out, said module carrying out the control of the groups and continuously monitoring the state of voltage outputs and current, with the particularity that the information of the state in which the groups should be maintained and the result of the monitoring is exchanged with the central unit or CPU by means of a high-speed serial communications bus.

En la parte delantera de estos módulos existen columnas de Leds que representan los grupos, además de incluir otro Led que indica cuando se permite la actuación del contactor que controla las salidas de potencia del eqmpo. On the front of these modules there are columns of LEDs that represent the groups, in addition to including another Led that indicates when the operation of the contactor that controls the power outputs of the eqmpo is allowed.

El regulador se complementa además con un módulo de comunicaciones o módem, que permite conectar el equipo o regulador propiamente dicho con una central de zona. The regulator is also complemented by a communications module or modem, which allows the equipment or regulator itself to be connected to a central exchange.

El regulador así constituido realizará su trabajo en función de una programación adecuada planteada en el cruce a regular, de modo que según la forma de controlar las fases estables y su duración, dicho regulador tendrá diferentes modos de funcionamiento, en función de la información de los vehículos que acceden al cruce, detectados a través de detectores. The regulator thus constituted will carry out its work according to an appropriate programming proposed at the crossing to be regulated, so that according to the way of controlling the stable phases and their duration, said regulator will have different modes of operation, depending on the information of the vehicles that access the crossing, detected through detectors.

Si bien este dispositivo cumple la función para la que ha sido previsto, en la práctica presenta una serie de problemas, que pueden resumirse en los siguientes: Although this device fulfills the function for which it was intended, in practice it presents a series of problems, which can be summarized as follows:

--: Potencia y rendimiento limitados. Limited power and performance.

--: Dificultad en el cumplimento de normativas. Difficulty in complying with regulations.

No es posible llevar a cabo una lectura continua en tiempo real It is not possible to carry out continuous reading in real time

del valor de la tensión de acometida. of the value of the rush voltage.

-Alto consumo eléctrico.
-High electricity consumption.

--: Prestaciones limitadas. Limited benefits

--: Conectividad limitada. Limited connectivity

--: Dificultad de ampliación de los elementos periféricos. Difficulty expanding peripheral elements.

--: Toma de medidas imprecisas e inestables. Inaccurate and unstable measurements.

--: No es posible llevar a cabo la trazabilidad de todos los estados It is not possible to carry out the traceability of all states

así como llevar a cabo actuaciones con posibilidad de análisis a as well as carrying out actions with the possibility of analysis to

posterior. later.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

Las mejoras que la invención propone resuelven de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta en los diferentes aspectos comentados. The improvements that the invention proposes solve in a fully satisfactory way the problem described above in the different aspects mentioned.

Para ello, y partiendo de la estructuración básica del sistema de la patente de invención P980 1437, en el que participa un módulo como fuente de alimentación, una unidad central de proceso, un módulo de periferia y un módulo de salidas de potencia, se ha previsto en primer lugar que el módulo de comunicaciones se integre en la propia unidad central de proceso. For this, and based on the basic structuring of the system of the invention patent P980 1437, in which a module as a power supply, a central processing unit, a periphery module and a power output module, participates First, it is planned that the communications module be integrated into the central processing unit itself.

En cuanto al módulo o fuente de alimentación, se ha previsto que se sustituya la fuente lineal de diseño a una fuente conmutada de mercado, con lo que se obtiene un mayor rendimiento y una mayor potencia, un amplio rango de tensión de entrada, lo que facilita el cumplimiento de las normativas al respecto. As for the module or power supply, it is planned to replace the linear design source with a market switched source, which results in higher performance and greater power, a wide range of input voltage, which facilitates compliance with regulations in this regard.

Complementariamente se ha previsto la incorporación de un
In addition, the incorporation of a

módulo de vigilancia de la tensión de acometida, lo que permite llevar a cabo una lectura continua y en tiempo real del valor de la tensión de acometida. rush voltage monitoring module, allowing continuous and real-time reading of the value of the rush voltage.

5 1 O 5 1 O: Por su parte, y en lo que se refiere a la unidad central de proceso, se ha previsto que la misma incorpore un nuevo microcontrolador con tecnología ARM, incluyendo entradas analógicas, lo que se traduce en una mejora tecnológica en general, con un menor consumo, mayores prestaciones y sensorización de datos en tiempo real del valor de la tensión de acometida y temperatura. For its part, and with regard to the central processing unit, it is planned that it incorporates a new microcontroller with ARM technology, including analog inputs, which translates into a technological improvement in general, with lower consumption , higher performance and real-time data sensing of the value of the rush voltage and temperature.

15 20 15 20: Tal y como se ha comentado anteriormente, se ha previsto la ampliación de puertos de comunicaciones nativos, integrados en la propia unidad central de proceso, ampliando el número de puertos RS232, incorporando un puerto USB Host, con el correspondiente PEN DRIVE, incluyendo asimismo un puerto Ethernet. Se consigue de esta manera ampliar las posibilidades de conectividad del dispositivo, con dispositivos GPS, Bluetooth, GPRS, redes LAN/W AN, y dispositivos de almacenamiento portátiles de gran capacidad. Adicionalmente, se ha previsto la inclusión de un interfaz CAN para conexión de la periferia, mediante el que se implementa la interconexión de elementos distribuidos. As previously mentioned, the expansion of native communications ports, integrated in the central processing unit itself, is planned, expanding the number of RS232 ports, incorporating a USB Host port, with the corresponding PEN DRIVE, also including a Ethernet port In this way it is possible to expand the possibilities of connectivity of the device, with GPS devices, Bluetooth, GPRS, LAN / W AN networks, and large-capacity portable storage devices. Additionally, the inclusion of a CAN interface for connection of the periphery is planned, through which the interconnection of distributed elements is implemented.

25 25: Por su parte, y en lo que se refiere al módulo de periféricos, en el mismo se incorporan un nodo CAN, así como entradas analógicas y módulos de salidas digitales optoaisladas, ganando en modularidad. For its part, and as regards the peripheral module, a CAN node is incorporated therein, as well as analog inputs and opto-isolated digital output modules, gaining in modularity.

30 30: En cuanto a los módulos de salida se refiere, se ha incorporado un supervisor medidor de la corriente de cada salida mediante tecnología de As far as the output modules are concerned, a supervisor measuring the current of each output has been incorporated by means of technology

células de efecto HALL, lo que permite obtener una mayor estabilidad y precisión en la medida, con una resolución de 2W. HALL effect cells, which allows for greater stability and measurement accuracy, with a resolution of 2W.

Por último, y de acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto la incorporación de un módulo de supervisión independiente a través del que se obtienen medios de seguridad adicional, así como una supervisión redundante del estado de las salidas con elemento independiente de la propia CPU, proporcionando una trazabilidad de todos los estados y actuaciones con posibilidad de análisis a posteriori. Finally, and in accordance with another feature of the invention, the incorporation of an independent supervision module through which additional safety means are obtained, as well as redundant monitoring of the state of the outputs with independent element is provided. of the CPU itself, providing traceability of all states and actions with the possibility of post-analysis.

Se consigue de esta manera un regulador de tráfico con capacidad para soportar hasta 64 grupos de salidas de semáforos, con un registro permanente de eventos y alarmas con capacidad mínima para 2000 registros, lectura del valor analógico de la temperatura de la propia CPU, así como en el interior del armario, así como de la tensión de acometida, incluyendo medios de detección de la lámpara fundida con control de luminosidad normal/reducida, así como el control de lámparas de incandescencia, halógenos y focos de LEDs. In this way a traffic regulator is achieved with the capacity to support up to 64 groups of traffic light outputs, with a permanent record of events and alarms with a minimum capacity for 2000 records, reading of the analog value of the temperature of the CPU itself, as well as inside the cabinet, as well as the rush voltage, including detection means of the molten lamp with normal / reduced brightness control, as well as the control of incandescent lamps, halogens and LED spotlights.

El dispositivo así descrito ofrece varios estados de funcionamiento; manual, autónomo, a través de control centralizado o mediante control auto-adaptativo. The device thus described offers several operating states; manual, autonomous, through centralized control or through self-adaptive control.

En cuanto a los modos de funcionamiento, se definen ocho modos normales y un modo de inicio y un modo de fallo, de forma que los modos normales se pueden clasificar en: As for the operating modes, eight normal modes and one start mode and one failure mode are defined, so that the normal modes can be classified into:

--: Tiempos fijos por fases. Fixed times by phases.

-Semi-actuado por fases.
-Semi-acted in phases.

--: Actuado total por fases. Total acted by phases.

--: Fases con actuación sobre grupos. Phases with action on groups.

--: Tiempos fijos por grupos. Fixed times by groups.

--: Actuado total por grupos. Acted total by groups.

--: Actuado total por fases de grupos. Totally acted by group phases.

--: Automático/Semi-actuado por grupos. Automatic / Semi-operated by groups.

Modos en todos los cuales se pueden ejecutar estrategias de emergencia así como de prioridad a vehículos de transporte público. Modes in all of which emergency strategies can be executed as well as priority to public transport vehicles.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un único juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the features of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a single set of drawings is accompanied as an integral part of said description. where for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:

La figura l.-Muestra un diagrama de bloques de un regulador de tráfico realizado de acuerdo con las mejoras de la invención. Figure 1 shows a block diagram of a traffic regulator made in accordance with the improvements of the invention.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

A la vista de la figura reseñada puede observarse como las mejoras de la invención parten de la estructura de la patente principal, en el que se establece un módulo de alimentación (1), asociado a una unidad central de proceso o CPU (2), un módulo de periféricos (3), y un módulo de salidas de potencia ( 4), con la particularidad de que en dicho módulo de
In view of the above-mentioned figure, it can be seen how the improvements of the invention start from the structure of the main patent, in which a power module (1) is established, associated with a central process unit or CPU (2), a peripheral module (3), and a power output module (4), with the particularity that in said module of

alimentación se establece una fuente de alimentación (5), materializada en una fuente conmutada, dotado de medios de adaptación del nivel de tensión de acometida ( 6) para monitorizarla mediante una entrada analógica, así como un módulo vigilante de tensión de acometida (7), así como un circuito de activación/desactivación contactar de salidas a semáforos (8). power supply is established a power supply (5), materialized in a switched source, equipped with means for adapting the supply voltage level (6) to monitor it by means of an analog input, as well as a voltage supply monitoring module (7) , as well as an activation / deactivation circuit contact outputs to traffic lights (8).

En cuanto a la unidad central de proceso o CPU (2), en la misma se establece un microcontrolador (9), con sus correspondientes entradas analógicas, de monitorización de variables en tiempo real, de obtención de la tensión de acometida, de la temperatura de la CPU, y del entorno, mediante sondas de temperatura. As for the central processing unit or CPU (2), it establishes a microcontroller (9), with its corresponding analog inputs, for monitoring real-time variables, obtaining the supply voltage, the temperature of the CPU, and of the environment, by means of temperature probes.

Dicho microcontrolador estará asistido por una memoria Flash ( 1 O), así como un módulo en funciones de reloj en tiempo real ( 11) con su correspondiente batería, contando con un puerto RS232 GPS (12) para la instalación de dispositivos GPS (13), un puerto USB maestro (14) para conexión de elementos externos de almacenamiento (15), un puerto USB esclavo (16) para comunicación con un equipo local (17), equipo con el puede comunicarse igualmente a través de un puerto RS232 local (18) a través de dispositivos bluetooth (19), contando con dos puertos RS232 (2023) para conexión de un módem analógico (21) o un módem GPRS (24) para conectarse directamente, o bien a través de Internet (25) a un equipo remoto (22), equipo al que es igualmente conectable a través de una red LAN/WAN (27) mediante el complementario puerto Ethernet LAN (26). Said microcontroller will be assisted by a Flash memory (1 O), as well as a module in real time clock functions (11) with its corresponding battery, with an RS232 GPS port (12) for the installation of GPS devices (13) , a USB master port (14) for connection of external storage elements (15), a USB slave port (16) for communication with a local equipment (17), equipment with it can also communicate through a local RS232 port ( 18) via bluetooth devices (19), with two RS232 ports (2023) for connecting an analog modem (21) or a GPRS modem (24) to connect directly, or via the Internet (25) to a remote equipment (22), equipment that is equally connectable through a LAN / WAN network (27) through the complementary Ethernet LAN port (26).

Complementariamente, se ha previsto que el microcontrolador incorpore un BUS de control de salidas (28), un bus de conexión paralelo In addition, the microcontroller is expected to incorporate an output control BUS (28), a parallel connection bus

(29) y un bus CAN (30), el primero para conexión con el módulo de salidas de potencia (4), y los dos últimos para conexión al módulo de periferia (3), a través de un nodo paralelo (32) y de un nodo CAN (33), incluyendo el citado módulo de periferia (3) entradas analógicas (34), entradas digitales
(29) and a CAN bus (30), the first for connection to the power output module (4), and the last two for connection to the periphery module (3), through a parallel node (32) and of a CAN node (33), including said peripheral module (3) analog inputs (34), digital inputs

(35) y salidas digitales (36). (35) and digital outputs (36).

Tal y como se ha comentado anteriormente, el regulador incluye un módulo de supervisión independiente (31), materializado en un módulo electrónico idéntico a la CPU, dotado de una funcionalidad específica distinta. As previously mentioned, the regulator includes an independent supervision module (31), materialized in an electronic module identical to the CPU, equipped with a different specific functionality.

Su funcionalidad consiste en supervisar de forma independiente a la propia CPU a través de dos buses de control de salidas (37-39), todo el proceso de control de salidas y estados de los semáforos. Para ello espía de forma permanente y en tiempo real todas las comunicaciones que se producen entre la CPU y los módulos de salida, llevando al equipo a un estado seguro en caso de discrepancias o anomalías tipificadas en su configuración. Its functionality consists of independently monitoring the CPU itself through two output control buses (37-39), the entire process of controlling outputs and traffic light states. For this, it permanently and real-time spy all the communications that occur between the CPU and the output modules, leading the equipment to a safe state in case of discrepancies or anomalies typified in its configuration.

Así pues, todas las comunicaciones y eventos convenientemente datados quedan registrados de forma permanente en la memoria Flash de un PenDrive ( 40) conectado a un puerto USB Host Maestro (38) existente en el módulo. Thus, all properly dated communications and events are permanently registered in the Flash memory of a PenDrive (40) connected to a USB Host Master port (38) existing in the module.

Finalmente, el módulo de salidas de potencia (4) incorpora un microcontrolador ( 41) asociado a un módulo supervisor vigilante de la tensión de salida (42), contando al igual que en la patente principal, con conmutadores de estado sólido (43) optoacoplados a través de los que se conectan los semáforos ( 44).
Finally, the power output module (4) incorporates a microcontroller (41) associated with a supervisory module monitoring the output voltage (42), counting as in the main patent, with optocoupled solid state switches (43) through which the traffic lights are connected (44).

Claims

1 a.-Improvements introduced in the invention patent P9801437 for "multifunctional traffic regulator", in which a power module (1), a central processing unit (2), a periphery module (3), a power output module (4) and a communications module, characterized in that the communications module is integrated into the central processing unit itself (2).

2 .- Improvements according to claim 1, characterized in that the power module (1) includes a market switched source (5), as well as a module for monitoring the supply voltage (7).

3rd improvements according to claim 1, characterized in that the central processing unit (2) incorporates a microcontroller (9) with ARM technology, including analog inputs, native communications ports integrated in the central processing unit itself, an RS232 port GPS (12) for the installation of GPS devices (13), a: master USB port (14) for connection of external storage elements (15), a slave USB port (16) and a local RS232 port

(18) to which bluetooth devices (19) are connected for communication with a local device (17), with SR232 ports (20-23) for connecting an analog modem (21) or a GPRS modem (24) to a device remote (22), it is also provided that said equipment can also be connected through a LAN / W AN network (27) through the complementary Ethernet LAN port (26).

4th.- Improvements, according to claim 1, characterized in that the central processing unit (2) incorporates a CAN interface for connection of the periphery, by means of which the interconnection of elements is implemented

distributed.

5 .- Improvements, according to claim 1, characterized in that the peripheral module (3) incorporates a CAN node, as well as analog inputs 5 and opto-isolated digital output modules.

6a.- Improvements, according to claim 1, characterized in that the output modules (4) incorporate a current measuring supervisor (42) of each output by means of HALL effect cell technology.

10 7a.- Improvements, according to claim 1, characterized in that the regulator incorporates an independent supervision module (31) materialized in an electronic module identical to the CPU, equipped with two output control buses (37-39) and states of traffic lights in time

15 real.