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信号机通讯机与车辆检测器接口规范 1、 RS485通信网络工程要点 485网络最大可带32个节点，最远通讯距离可达1.2公里，而且成本低廉，因此在工业现场得到广泛应用。但是对RS485接口工程要求较高，一般要求节点检测器与通讯机之间串接起来，不可用星形网络或环形网络，如下图所示接法是错误的： 检测器1 检测器2 通讯机 检测器4 检测器3 正确的接法如下图： 检测器1 检测器2 通讯机 检测器3 检测器4 为了避免RS485线路上的信号因电缆特性阻抗不匹配造成信号反射，一般要求在通讯机的485的输出端与最后一个终端节点的485接口处加偏置电阻，阻值一般为120欧姆，如下图所示： 通讯机 A B 检测器1 检测器2 检测器n 120Ω 120Ω 2、 RS485线缆要求与接地 选用19AWG两芯屏蔽双绞电缆，线径约1mm平方左右，屏蔽层铜网焊接一根1.5平方导线与信号机外壳一点可靠接入大地，不要多点接地，因为信号机基础接地效果最好，其它接点的屏蔽层用绝缘胶带隔离，不要碰到电子警察机箱外壳，这样做可有效抑止共模干扰。不可用网线做通讯线缆，也不可用4芯线同时走交流电源和485通讯线。 3、 检测器车道编号 各向检测器应当可以设置每个车道的编号，编号如下表所示： 方向 直行 左转 右转 非机动 行人按钮 BRT 东 2 6 14 18 南 3 7 15 19 西 4 8 16 20 北 1 5 13 17 23，27（二次） 24，26（二次） 21，25（二次） 22，28（二次） 10 11 12 9 如果某个方向有多个车道直行或左转等特殊情况，则按同一编号设置。 具体的空间位置图形如下： N13 1 9 52~4mW812416142106E7 11 3 152~4mS 4、 检测器回报协议 通信波特率19200bps，1位起始位，8位数据，1位停止位，无校验。 4．1如果某车道线圈检测到车辆，则回报格式如下： 0xF0 车道编号 0x5C 共三个字节，其中0xf0为帧头，0x5c为帧尾； 如：0xf0 02 0x5c表示东向直行车道检测有车辆经过。 4．2 如果某车道线圈坏或传感器坏，则回报协议格式如下： 0xF4 车道编号 0x5C (共3个字节，其中0x F4为帧头，0x5c为帧尾；) 如：0xf4 02 0x5c表示东向直行车道传感器毁坏。 4．3检测器毁坏后，如果没有收到通讯机回答的协议： 0xF5 车道编号 0x5C (共3个字节，其中0x F5为帧头，0x5c为帧尾；) 则检测器每隔一分钟报一次，直到收到应答或检测器恢复正常工作。 （说明，信号机在感应和自适应模式下，依据国家标准《GA47-2002》，如果关键车道检测器坏的话，则信号机要降级到时基工作模式，所以必须确认关键车道检测器是否真得坏了，因此此条协议表示握手确认的过程。地感线圈检测器偶尔因温漂引起的暂时误判断故障现象比较常见，所以信号机用统计方法确认线圈故障，避免不适当的降级，提高可靠性。） 5、 工程防雷、防水及接地等 基于RS485总线通信下的车辆检测器与信号机传感网络建设，省去大量线缆在地下穿越，尤其是地感线圈型检测器，馈线如果拉得太长，信号将受到很大影响，而485解决了这个问题。检测器可以直接固定在各向进口路边的路灯杆或电子警察杆上，馈线非常短，不过要注意电源防雷和接地问题，一般采用独立外挂机箱的需安装二级避雷器，用电子警察机柜电源的，则电源线需接在避雷器之后，机柜外壳对地电阻应小于10欧姆。独立外挂的检测器机柜IP防护等级应达到IP44，尤其是雨水比较多、粉尘比较大的地区。 6、 地感线圈施工 祥见本公司提供的地感线圈施工规范（附录），不过特别强调的是，每个车道地感线圈引出后要注意标识，套上号码管，免得接检测器时出现混乱，给调试安装带来极大的麻烦。 附录 线圈安装指南 1.1线圈安装 最优化检测器的功能，很大程度上取决于连在其上的检测线圈的各种因素，这些因素包括材料的选择、线圈的配置和实际正确的安装。考虑到下列操作限制并严格按照安装说明进行安装，便能完成一套成功的线圈式车辆检测系统。 1.2 操作的限制条件 串扰 当两个线圈的距离较近时，一个线圈的磁域会覆盖并干扰其它线圈的磁域。这种现象被称为串扰，它会导致错误的检测或检测器上锁。而连接到同一检测器上的线圈不会发生串扰要归功于线圈的轮询技术，即在同一时刻只有一个线圈被加电。 通过以下方式可以消除不同检测器线圈之间的串扰： 1、仔细的选择工作频率，邻近线圈的频率一定要不一致。 2、将两个邻近线圈距离拉远，尽可能使它们之间的距离大于2米。 3、如果馈线和其它电缆在一起的话，要仔细的屏蔽馈线，屏蔽层必须在检测器端接地。 注意：同一切道只能通过同一检测卡上的线圈，最多只能容四组，不同检测卡上的线圈要拉开距离通过不同的切道接到检测卡上去。这样要求是因为工程中很多场合一台检测器要带2张以上车辆检测卡，而工程线圈线常回到同一个路边的地井里，在馈线屏蔽之前可能发生串扰。 金属加强物件 路面上存在的金属物件有降低电感的作用，从而使线圈检测系统的灵敏度降低。因此，在这些位置的线圈匝数要比通常匝数多绕2圈，请参考2.3部分。 最理想的情况是，线圈与电缆或金属加强物之间的距离最小要150mm，但实际往往不太可能。开的线槽要尽可能的窄，将线圈线仔细的放入其中，当密封完成之后不要露在表面。 1.3 线圈和馈线的说明 线圈和馈线理想的是要使用一条铜导线，没有接头，最小能承受5A的电流。 如果线圈线被连接到屏蔽馈线上，那么这些接头应该焊接，并接在防水的接线盒内，这些对检测性能极端重要。 1.4 检测线圈的几何尺寸 检测线圈除了有环境限制外通常要采用长方形安装，并且长边要垂直于行车方向，这些边的距离理想的是1米远。 车辆检测器允许对线圈的形状和尺寸进行灵活调整，实际中一般线圈周长最大可达30米，最小可为3米。 线圈的长度取决于车道的宽度（见后图）。线圈距车道的边沿方至少保持300mm距离。 当线圈周长超过10米时通常绕两圈，当线圈周长在6-10米之间时，通常绕三圈，而当线圈周长小于6米时，线圈应绕四圈。 1.5 线圈间距 当两个线圈相距较近，并且是接在不同的车辆检测器上时，它们的平行的两边间距应至少大于2米，当它们不在同一平面内时，这一间距可减到1米。 当多个线圈接到同一台多通道车辆检测器时，可以避免它们之间的串扰，这一特性可用于方向判断逻辑功能。当用于这种功能时，两线圈间允许的最大间距为1米，以保证车辆在行驶方向上可以同时跨在两个线圈上。 1.6 线圈电感范围 一般对于单圈线圈，圆周长上的电感每米1.5uH，3圈线圈是每米9.3uH。 双绞的馈线，每米电感为0.6uH。 1.7允许的馈线长度 值得注意的是，长的馈线可能会降低检测器的灵敏度，因此应尽可能减小馈线长度。两根馈线应该双绞在一起，以减小馈线间的辐射干扰，同时可能的话，推荐使用屏蔽电缆作馈线。 馈线总长度一般不应大于150米。 为了提高灵敏度，应保证线圈的电感量大于馈线的电感，因此对于小线圈长馈线情况，应增加线圈的圈数，线圈电感与馈线电感之比最少应为4 ：1。 1.8 金属和增强材料的影响 在线圈附近，含铁量高的金属会严重影响线圈灵敏度，像下水道井盖或类似的物体等，应避开地面上可见的物体，线圈与这些物体间应留1米的空间。而埋入地下的钢筋等增强材料并不明显，但有可能对线圈灵敏度造成影响。 当存在金属物体或钢筋等增强材料时，线圈应安装在这些金属网上方50mm左右。如果允许降低灵敏度时，这一距离可减小到40mm。 如果有接触不良现象，当震动时可能会引起阻抗变化，这会反应到线圈电路中引起不可预料的变化。甚至引起线圈系统失效。 1.9 线缆材料 1.9.1 线圈线 线圈线（或馈线）一般要求用绝缘导线，通常使用PVC绝缘线，但这种线过长时间后可能会出现气孔，进入潮气从而影响检测器稳定性，主要使用高温耐压导线。线圈推荐使用截面积等于或大于1.5平方毫米的绝缘的多芯铜导线。 1.9.2 馈线 当线圈与检测器之间相距较近时，馈线与线圈线可用同一根无接头线。 当距离较远，馈线需要单独使用线缆时，推荐使用带铝屏蔽网或铜屏蔽网的电缆或铠装电缆。不可使用多芯电缆且用剩余线用于传输其它信号。推荐使用1平方毫米之上的屏蔽线。 1.10 切槽 使用切槽机切槽，切槽宽度4mm，深度为30mm-50mm，线槽从角上切45º斜角可对线圈线起到保护作用。（参见后图） 1.11 线圈的安装 1.11.1线圈线 线圈线下线前必须用空气压缩机将线槽内水和小石子清理干净，并保持干燥。线圈线要平稳地放入线槽。 1.11.2当线圈线与馈线用同一根线时： ①从检测器到线圈方向的槽开始下线，并留出足够的线头供与检测器连接。 ②在线槽中下够要求的圈数。 ③把剩余线顺到线圈起点并使之与预留线头长度相等。 ④两条双绞在一起（每米20—30次绞），连到检测器。 ⑤馈线通过其他设备下时应预埋过管并用塑料管送入设备机箱。 1.11.3馈线单独用线时： 当需要多条馈线或馈线较长（超过50米）时，需要单独屏蔽馈线对，并尽可能在离线圈较近的地方接线。 接头必须保证低阻率，并且对外绝缘程度要求不比原始线缆绝缘程度差。用螺钉接线端子或将两线头扭绞在一起而不焊接是不可取的。理想方法是使用环氧树脂接线盒。并保证要防水处理。 1.12 封口材料 对线槽的封口一般用热熔沥青、密封胶或环氧树脂，线槽封口的主要标准是保证线圈线缆完全密封，内部无气泡。 为了保证寿命长，推荐所有线圈线缆完全密封在树脂中，但当线槽或线缆较湿时不可用此方法。 安装平面示意图： 安装截面示意图： 感应线圈绕3圈30-50mm>300mm2~3m切槽>300mm1~2m45°切角可降低拉力路肩行车方向路面密封材料4mm 2、检测参数 工程安装好线圈后，要检测一下线圈的参数，以保证线圈可靠使用，主要参数指标是线圈回路的电感量、串接电阻阻值和对地电阻，虽然不同的车辆检测卡生产厂家对这些参数要求不同，但是一般存在一个理想的数值范围，三个参数中经三次测量后其平均值中有一个参数不合格的则判定为不合格。对地电阻需要在雨后反复测验。 根据以下表格2，反复测3次，然后与理想值比较： 检测参数 结论 对地电阻RG 电感量L 串接电阻RL 合格√ 理想参数范〉10MΩ 120~400uH <10Ω 不合围 检测次数 1 2 3 1 2 3 1 2 3 格× LOOP1 LOOP2 LOOP3 LOOP4 LOOP5 LOOP6 LOOP7 LOOP8 LOOP9 LOOP10 LOOP11 LOOP12 表2 2.1检测调试 2.2 车检器精度测试 在路上选择一处线圈完好的地段，接上电源和车检器，战术检测器调试为流量检测，采取人工统计与自动统计相结合的办法，打开一台带串口的笔记本，打开串口调试助手，接上RS485转串口接头，每过一辆车，人工统计一次，看检测器回报数据格式一次，然后记录下来，如此测4个线圈，每线圈测10辆车，然后对比人工统计与自动统计的精度值，达到100%为合格。 精度统计表如下： 线圈 1 线圈 2 线圈 3 线圈 4 人工 自动 人工 自动 人工 自动 人工 自动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 精度 2.3 车检器协议测试 在路上找前后两组线圈完好的地段，接上两台车检器，485线并接后通过同一个RS485转串口线接上笔记本，打开笔记本上的串口调试助手，波特率选择19200。 2.4测协议格式 每车道过一辆车，则可看到对应的四字节检测器回报数据，应当无异常数据格式。连续测某个车检器的四个线圈,都应如此，如果协议吻合打√，不报或异常打×，每个线圈统计10辆车，得出吻合度，100%为合格。 线圈 1 线圈 2 线圈 3 线圈 4 人工 协议 人工 协议 人工 协议 人工 协议 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 吻合 2.5车检器电磁兼容测试 在车检器电源前接入EMC滤波器和浪涌滤波器，然后在安徽省电子产品检验中心（或威师电子公司）的EMC四合一检测仪上测试EMC特性，要求群脉冲过+3000V，间隙放电和接触放电过8000V，电压跌落后能正常启动，浪涌过3000V。做测试时，检测器上的状态指示灯应当正常显示，表示程序正常运行，当做EMC测试时，通过该指示灯的来判断程序是否在电磁干扰下死机。 3、 设备连接示意图 RS485+5VRS232RS485RS485通讯机路口信号机光纤以太网后台用户路口战术线圈检测器RS485经过滤波和防雷的交流电源路段战略检测器 本文来源：https://www.dywdw.cn/6a9499ee8aeb172ded630b1c59eef8c75fbf95b9.html
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2022-07-21
