淺談工控機在高速公路交通機電工程中的現(xiàn)狀與展望

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摘要：二十一世紀新時代的發(fā)展，加快了我國高速公路工程的建設，同時也促進了我國高速公路交通機電工程的發(fā)展。隨著數(shù)量的增加以及工程規(guī)模的加大，對高速公路的質量要求也逐漸增高。雖然，我國高速公路交通機電工程得到了快速的發(fā)展以及取得一定的成效，但依舊存在著問題急需解決。本文將對工控機在高速公路交通機電工程中的現(xiàn)狀與展望進行分析。

關鍵詞：工控機；高速公路；交通機電工程；現(xiàn)狀；展望

前言：國家經(jīng)濟迅速發(fā)展，科學技術水平也大幅度的提升，國家政府對交通事業(yè)的發(fā)展給予高度的重視以及大量資金的投入，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)無疑加快了我國高速公路交通機電工程的發(fā)展，促使公路交通設施的發(fā)展速度在世界上是首屈一指的。因此，淺析工控機在高速公路交通機電工程中的現(xiàn)象以及發(fā)展前景是很有必要的。

一、公路交通機電工程簡述

公路交通機電工程的組成部分有以下四點：

1、監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)高速公路大流量、快速和安全的指揮調度系統(tǒng)，它是根據(jù)交通流、氣候、路況及隨時發(fā)生的意外情況，對車流進行適時指揮。尤其是意外情況，會不同程度地對交通狀況產(chǎn)生影響。如由于交通事故、車輛故障、道路維修以及惡劣天氣等造成的局部交通阻塞，甚至引發(fā)二次交通事故，因此必須及時地采用先進的、自動化程度較高的監(jiān)控系統(tǒng)設備來檢測、發(fā)現(xiàn)、疏導和處理這些異常事件，保證高速公路的安全和暢通。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)由信息采集子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)和信息傳輸子系統(tǒng)組成。

2、道路的通訊系統(tǒng)

通信系統(tǒng)為高速公路的管理、監(jiān)控、收費和圖象信息的傳輸提供不間斷地通信保障，是管理人員及時掌握路況，利用集群調度和專網(wǎng)電話作出快速反應，保證救援工作及時有效地進行，確保高速公路安全暢通的重要基礎建設。主要由光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、程控用戶交換系統(tǒng)、集群移動通信系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、網(wǎng)管系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)等六個子系統(tǒng)組成高速公路的調度和管理網(wǎng)絡系統(tǒng)。

3、收費站的收費系統(tǒng)

通過對所管轄段的車流量、汽車類型及收費情況，進行實時的科學統(tǒng)計、分析及數(shù)據(jù)備份，并對收費廣場、車道進行監(jiān)控，及時處理站區(qū)內發(fā)生的緊急或異常情況。車道收費系統(tǒng)是對進出口車道的車輛進行收費或發(fā)卡，將收費數(shù)據(jù)實時的存入收費站的管理服務器，在車道本系統(tǒng)內控制通行信號燈、雨棚信號燈、電動欄桿、車道檢測器及報警系統(tǒng)。對沖卡車輛，系統(tǒng)可以抓拍沖卡車輛的外形、車號，并自動發(fā)出報警信息通知值班人員，以便及時采取響應的處理措施，維持通道的正常秩序。

目前，主要有條碼、磁卡、非接觸式IC卡以及不停車收費等幾種收費方式。收費系統(tǒng)的建立與使用，將使高速公路通行費的征收工作更加科學化、現(xiàn)代化，同時也更能體現(xiàn)出高速公路方便、快捷、安全的優(yōu)點。

4、供、配電系統(tǒng)。

該系統(tǒng)包括10KV高壓供電線路與自備發(fā)電機組構成的供電系統(tǒng)；為設備正常運行提供穩(wěn)定、可靠電源的低壓配電子系統(tǒng)；以及由高桿燈、廣場燈、匝道燈、草坪燈和庭院燈所組成的為駕駛員提供良好視覺條件的照明子系統(tǒng)。

上述四個重要的系統(tǒng)并非是獨立存在的，它們之間相互配合，形成一套完善的公路交通機電系統(tǒng)，對公路交通安全穩(wěn)定的運行具有至關重要的意義。這四部分的大部分設備是由工業(yè)控制計算機和各種接口卡板構成的。雖然經(jīng)過十幾年的發(fā)展和更新?lián)Q代，這些設備有了很大的發(fā)展，但是這些設備還是有些方面不能適應公路交通的發(fā)展，對公路交通的運營管理帶來了很大的障礙，使交通秩序受到一定程度的影響。這已經(jīng)成為交通機電工程中需要盡快解決的問題，也是交通機電工程下一步發(fā)展需要面臨的問題。

二、分析工程中工控機在高速公路交通機電工程中應用現(xiàn)狀

雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，中國的交通機電設施得到了很大的發(fā)展，也在不斷地改進和完善，但是存在如下的一些問題：

1、擴展和接口問題

交通機電工程的外接設備非常多，需要很多的接口，當當前的系統(tǒng)需要拓展新的功能需求時（多個USB接口，網(wǎng)絡接口，串口和打印機接口），很顯然，設備本身的接口滿足不了外接設備的需求，這時就必須要占用有限的設備插口，需要增加新的接口進行擴展，這樣就會增加設備成本，而且還會增加設備的耗電量。

2、能耗及體積問題

眾所周知，工業(yè)控制計算機設備耗電量比較大，對于電源的功率和穩(wěn)定性都要求非常的高。在全社會都在提倡環(huán)保節(jié)能的情況下，這種耗能大的設備顯然是不合適的。特別是當供電系統(tǒng)發(fā)生故障，電力供應中斷時，這時工業(yè)控制計算機設備耗能特別大的缺點就暴露無遺了。很難找到相應的高質量大功率的穩(wěn)定電源來供電，所以會導致公路交通機電系統(tǒng)的暫時癱瘓，這樣就影響到了整個高速公路的交通控制與管理，對整個高速公路上的交通秩序造成了很大的影響。再一個就是收費站崗亭的空間有限，當放上這么一個體積龐大的機器之后，里面的空間就更加的狹小，占用了放置其他重要物資的空間。

3、使用壽命和環(huán)境問題

工業(yè)控制計算機的受用壽命比較長，壽命長并不意味著機器能夠一直穩(wěn)定的工作。在工業(yè)控制計算機使用后期，機器的穩(wěn)定性和可靠性會大幅度降低，時常會出一些故障。工控機設備能夠適應各種各樣的環(huán)境，但是噪音比較嚴重，對環(huán)境會造成很大的噪聲污染，在環(huán)保越來越重要的今天，這是一個必須要考慮到的問題。

4、建設及運營問題

工業(yè)控制計算機是公路交通機電系統(tǒng)的核心，需要耗費大量的人力和時間進行安裝，勞動強度非常大，需要的投資比較大，而且建成后運營花費也比較高。

5、后期維護問題

經(jīng)過對機器使用過程中使用規(guī)律的統(tǒng)計，隨著機器使用時間的延長，其維護費用也逐年的升高，而且維護費用增長速度越來越快，到了后期，維護費用就是一筆很大的支出。而且等到設備報廢之后需要巨大的投資來進行設備的更換。

三、工控機在高速公路機電工程中的展望

因為以工程控制計算機為核心的道路機電系統(tǒng)存在的缺點，所以想要提高道路的服務水平，必須要應用新的技術進行道路機電工程的革新。嵌入式技術走進了公路交通工程技術人員的視線。嵌入式系統(tǒng)以應用為中心，技術基礎是現(xiàn)代計算機技術。與普通的工程控制計算機系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：

1、嵌入式系統(tǒng)的功耗比較低，體積要比工控機系統(tǒng)小很多，而且集成度很高，將原來的卡板功能集中在芯片之中，所以嵌入式系統(tǒng)體系非常小。而且功耗都比較低，而且便于移動，能夠聯(lián)網(wǎng)。

2、嵌入式系統(tǒng)是將半導體技術、先進的計算機技術和電子技術與其他行業(yè)相結合制造出來的系統(tǒng)，是具有技術密集性、分散度比較高的集成系統(tǒng)。

3、嵌入式系統(tǒng)深度結合了具體的應用，具有較強的應用性與市場競爭力，使用周期也比較長。

4、嵌入式系統(tǒng)的軟件都是儲存在芯片之中的，不需要再從硬盤之中周轉，這樣就大大提高了系統(tǒng)的運行速度和系統(tǒng)的可靠性。

5、嵌入式系統(tǒng)對于實時任務具有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間，從而使內部代碼和實時內核的執(zhí)行時間減少到最低限度。

6、嵌入式微處理器的低功耗特點，尤其是用于便攜式的無線及移動通信設備中，在電池供電的嵌入式系統(tǒng)中，更顯示出它無與倫比的特色。

綜上所述，嵌入式系統(tǒng)正以其穩(wěn)定、安全、可靠、體積小的特點，勢將在道路交通機電設備中得到廣泛應用。

結束語：

綜上所述，我國當前在高速公路交通機電工程方面已經(jīng)取得相應的成效，但是依舊存在著不足之處急需解決。因此，在未來的發(fā)展中，相關部分必須對該問題給予高度的重視，盡快制定出科學的、合理的規(guī)范，加快智能交通系統(tǒng)統(tǒng)一化發(fā)展，提高我國高速公路機電水平。

參考文獻：

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