1 隧道燈光控制系統描述

隧道燈光控制系統主要負責為在隧道中行駛的車輛提供可靠的照明，其系統的可靠性要求非常高，燈光照明系統一旦發生故障，很容易導致交通事故。此外，在保證隧道燈光控制系統可靠性的前提下，對隧道燈光控制系統的照明亮度設計也有較高要求。在傳統設計中，照明亮度是固定不變的，難以適應白天和夜間兩種環境，造成白天隧道內亮度不足，夜間隧道內亮度又過高。使得剛進入隧道的司機一時適應不了，容易導致追尾事故。

基于CAN總線的CAN-bus分布式控制系統非常適合構建隧道燈光控制系統。主要有以下3個原因：①CAN總線通信可靠性高，速率高，距離長；②CAN總線的負載能力強；③CAN總線是一種多主結構的總線。

2 AnyCAN7000系列模塊簡介

本文設計的隧道燈光系統前端控制設備采用廣州致遠電子有限公司的AnyCAN7000系列模塊加上外圍電路設計而成。AnyCAN7000系列模塊采用帶內嵌CAN控制器的高速微處理器為核心，可配置多種外圍端口，為用戶提供靈活的網絡通信和數據采集集成方案。

AnyCAN7000系列模塊本身在硬件沒計上充分考慮惡劣的工作環境，CAN-bus通信端幾采用高速的信號隔離器件、總線保護器件，外圍使用硬件看門狗和專用電源復位芯片，確保模塊在惡劣工作環境下穩定運行。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快速設計出可靠的具備數據采集、控制和自帶CAN-bus通信接口功能的沒備。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軟件來進行配置的，非常靈活。AnyCAN7000系列模塊配有狀態指示燈，方便客戶觀察系統狀態。

3 AnyCAN7000系列模塊的應用

客戶在產品設計過程中，以AnyCAN7000系列模塊為電路核心，進行非常簡潔的外圍設計，然后通過配置軟件對AnyCAN7000系列模塊進行配置后，其產品就可以進入實用階段。

以隧道燈光控制設備為例（如圖3所示），用戶將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輸出控制大功率驅動電路完成對燈的亮度控制（采用LED燈源），3路A／D輸入分別對燈電流、環境亮度、環境溫度進行測量。通過對燈電流的測量可檢測劍燈的工作情況，如燈電流出現異常，能夠及時斷點并通知維修；通過檢測環境亮度可做到自動控制當前燈的亮度，保證整條隧道的光強都能夠根據設定的值自動調整；對環境溫度的測量可以及時發現異常情況。

4 智能隧道燈光控制系統方案

以AnyCAN7000模塊為核心單元而設計的隧道燈光前端控制設備，實現了智能燈光控制節點的功能，并通過現場總線CAN-bus與隧道燈光控制中心連接。整個智能隧道燈光控制系統的拓撲如圖4所示。

系統中，隧道燈光前端控制設備負責隧道燈光的調節和監測，通過現場總線CAN-bus將燈光狀態實時傳遞給隧道燈光控制中心。隧道燈光控制中心根據不同的時段，控制不同的燈光亮度和需要開啟的隧道燈數量，做到在保證安全的前提下實現隧道燈光的節能運作。

在智能隧道燈光控制系統網絡中，通過CAN網橋CANBridge的擴展，可以實現每路CAN通道可控制多達4 000盞的照明燈。控制主機使用工業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CANBridge網橋，整個系統通信波特率達到50 kbps，。在正常狀態下，控制中心通過輪詢方式檢測和控制每一盞燈的狀態；在燈出現異常狀態（如燒毀、擊碎等情況），由隧道燈光前端控制設備主動向控制中心報警，使控制中心在第一時間獲取情況，保證隧道交通安全運營。

在主控中心，以PC為主控系統的平臺上，用戶可以通過VC、VB等通用編程環境，或者各種工業組態軟件進行上位機監控程序的開發。通過凋用PCI-5121本身配套的軟件庫與函數，用戶可以極為方便地開發自己的監控程序。

5 智能隧道燈光控制系統相關設備背景描述

（1） PCI-5121雙路智能CAN接口卡

一般來說，計算機本身不帶CAN接口，所以直接使用計算機是不能和CAN網絡互聯的。但是很多商用或者工業應用計算機控制系統都離不開CAN-bus，因此必須使用計算機現有的通信接口（如PCI、USB等）適配、轉換為CAN-bus接口，而CAN接口卡的作用就是給計算機增加CAN-bus現場總線接口功能。廣州致遠電子有限公司的CAN接口卡系列產品，支持幾乎所有的計算機接口（包含PCI、USB、Ethernet、PCI104、ISA等），適用于各類工控機、筆記本、普通計算機和平板電腦等，不僅支持通用的Windows系列操作系統以及各種組態軟件，還能支持Linux和各種嵌人式實時操作系統（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據量處理的工業環境。

（2） CANBridge智能CAN網橋

標準CAN-bus網絡在網絡節點數量、通信距離、通信波特率和網絡拓撲4個方面都有明確的限制，利用CAN-Bridge智能CAN網橋可以在這4個方面擴展CAN-bus網絡的應用范圍：成倍延長CAN網絡的通信距離；成倍增加CAN網絡中的節點數量；連接不同通信波特率的CAN網絡；改變CAN網絡布線的拓撲結構，使之方便現場布線。