[交通管理系统的时间同步控制装置研究与应用]时间同步服务器

　　摘 要：随着全社会交通基础设施建设的加快，现代化智能交通管理系统的应用越来越广泛，控制交通信号管理系统设备的准确正常的工作尤为重要。本文分析了现有技术的缺点，研究了一种能够实现交通管理系统的时间同步控制装置，能够更好的实现了交通信号管理系统的时间同步控制。
　　关键词：交通管理；时间；同步控制；研究应用
　　引言
　　随着全社会交通基础设施建设的加快，现代化智能交通管理系统的应用越来越广泛，控制交通信号管理系统设备的准确正常的工作尤为重要。无论这些设备是每个以独立工作的形式存在还是以组网的安装方式，都必须有一个精密的误差在毫秒级时间控制系统作为中心控制核心。比如在十字路口交通信号控制管理系统中，由信号灯来控制四个方向车辆与行人的通行，无论在各种条件下，都必须实现四个方向交通信号控制系统实现准确的同步工作，这样才可以保证车辆和行人的绝对安全，若在一条交通干线上若干个路口实现信号统一同步控制工作，必须利用电缆、光纤、无线传输系统等实现上述功能，就必须进行挖沟架线，敷设连接电路、安装无线收发设备等，因此带来的是城市环境的破坏，空间电磁干扰的加剧，交通信号管理系统运行成本的提高，所以，在交通自动化控制领域，提高各分散的智能交通信号管理系统同步控制的时间一致性,降低系统运行成本，利用精密的时间控制系统对交通信号控制系统实现智能化运行管理，是提倡节能环保，构件和谐社会，提高交通信号系统的科学化、现代化管理的重要手段。
　　1 发展现状
　　目前交通信号管理系统通过运用精密的时间控制电路对智能交通信号进行控制管理，以实现设备的安全运行和工作信息、状态等各项指标的执行和检测。通过对分散或者组网的交通信号管理系统进行统一时间段的精密控制，利用精密时间来统一控制交通信号管理系统工作状态和同步性，利用时间差获取的脉冲信号来执行交通信号管理系统中心发出的各种指令。传统的智能交通管理系统利用时段控制工作的主要有以下几种方法：
　　1、采用晶体震荡以及时钟控制电路方式获取的时间信号，由于其时间信号来自于电路本身的存储或者记忆信息。优点是成本低，整体结构简单，运行成本低。缺点是不能够及时修正时间误差，累计时间误差达到较大的情况下会造成系统不能很好同步工作。
　　2、采用GPS接收器来接受卫星的授时信号来作为精密时间的控制系统。其优点是时间准确，误差非常低，运行成本低。缺点是每台设备必须装一套GPS控制接受电路，如果设备上方有物体遮挡将会影响GPS信号的接受。
　　3、采用无线收发或利用网络传输方式来控制系统的工作，对独立或者组网的交通管理系统都非常方便地进行准确的同步时间控制，没有时间控制的误差，还可以实时传输设备需要的其它控制数据。缺点是会产生一定的网络服务费，易产生电磁辐射和造成设备运行受到干扰。
　　4、采用传统的电缆、光纤传输控制信号，需要就进行挖沟架线，敷设连接电路，因此带来的是社会环境的破坏，维修保养困难，系统成品的增加，遇交通信号控制系统拆迁改建时，所有的线路都得重新安装，无重复使用价值。
　　通过上述分析，现有的智能交通管理同步控制系统都存在着一些问题，本文研究了一种能够实现交通管理系统的时间同步控制装置，在解决上述问题的同时能够更好的实现了交通信号管理系统的时间同步控制。
　　2 控制方法
　　交通信号管理系统的时间同步控制装置是利用国家授时中心发送的时间信号进行系统设备的同步控制。该装置依据安装在河南省商丘或者西安的中国授时中心发射系统，以及在世界各国的无线电授时台，在国内利用以中国标准时间10万年误差一秒的「铯原子表」为基准，每天自动接收「中国标准时间」的电波信号，真正实现高精度计时。交通管理系统内设置有专用接收机，接收机接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息，由专用集成芯片进行时码信号解调，使得所有接收该标准时间的信号都与标准时间授时中心的标准时间保持高度同步，从而使得交通管理控制系统的各个控制单元启动相同的设置程序，实现对交通管理系统的同步控制及流量的同步检测。
　　2.1 接收电路
　　图1为交通管理系统的时间同步控制装置实施例中时间接收模块101的电路结构示意图，图3为交通管理系统的时间同步控制装置实施例中控制模块102的电路结构示意图，图4为交通管理系统的时间同步控制装置实施例中发送模块103的电路结构示意图。如图所示，时间接收模块101的SM9501接收芯片U2的管脚3与由电感L1、电容C5、C6组成的LC选频回路相连接，SM9501接收芯片U2的管脚2、4与滤波电容C2、C3、C4相连接，SM9501接收芯片U2的管脚6、8与晶振X1、X2相连接，以提高本接收模块的精度。SM9501接收芯片U2的管脚5、14、15与控制模块102相连接，授时中心标准时间信号由电感L1、电容C1、C2组成的LC选频回路接收，并通过管脚2、3、4进入SM9501接收芯片U2，由SM9501接收芯片U2对其进行解调，获得解调后的时间编码信号，再由PICl6F873单片机内置的计时装置自动调节系统计时，使得所有接收该授时中心标准时间信号的计时装置都与授时中心的标准时间保持高度一致性。由于接收的授时中心标准时间信号较弱，在SM9501接收芯片U2内要经过信号放大器对其进行放大，然后输出到调谐放大器进行选频放大、滤波，滤波后的信号由解调器进行信号解调，从载波中提取基带时间编码信号，最后通过SM9501接收芯片U2的管脚5、14、15进入控制模块102.
　　图1 时间接收模块电路结构示意图
　　2.2 控制模块
　　图2 控制模块示意图
　　控制模块102的微处理器（PICl6F873）的管脚17与SM9501接收芯片U2的管脚15相连，控制模块102的PICl6F873微处理器U1的管脚6与SM9501接收芯片U2的管脚14相连，控制模块102的ATMEGA88微处理器IC2的管脚18与SM9501接收芯片U2的管脚5相连，控制模块102选用PICl6F873微处理器U1对交通管理系统进行同步控制，从而提高同步控制装置的时间精密度，降低装置的运行成本，同时此装置还可以在LCD上实时显示授时中心的标准时间。 SM9501接收芯片U2由PICl6F873微处理器U1的管脚26发出的控制信号PON控制，当PON=0时，SM9501接收芯片U2处于工作状态，接收并解调授时中心标准时间信号，然后送给PICl6F873微处理器U1，由PICl6F873微处理器U1实时比较接收到的授时中心标准时间信号与设定时间信号的大小；当PON=1时，SM9501接收芯片U2处于非工作状态，在PICl6F873微处理器U1中可以任意设定时间，当接收到的时间信号与设定时间一致时对交通管理系统的进行控制。所述控制模块的PICl6F873微处理器U1的管脚9与所述发送模块的电阻R14相连。