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　　前言

　　針對目前如火如荼的ITS(Intelligent Transportation System智能交通系統(tǒng))，本文通過詳細(xì)介紹工控機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合在公路機(jī)電工程中的應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢，旨在讓更多的業(yè)主和集成商能進(jìn)一步了解工控產(chǎn)品，以選擇更適用、更好用的產(chǎn)品，使系統(tǒng)的使用、維護(hù)、管理發(fā)揮更大的作用，創(chuàng)造出更高的效率。

　　[定義]

　　工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及其機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測與控制的工具總稱。具有重要的計(jì)算機(jī)屬性和特征如具有計(jì)算機(jī)CPU、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口、并有實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)，控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，計(jì)算能力，友好的人機(jī)界面。

　　由于IPC(工業(yè)PC)可充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，便于更新?lián)Q代，所運(yùn)行的軟件與普通PC完全一樣，便于軟件的開發(fā)和調(diào)試，所以是目前發(fā)展應(yīng)用最快的機(jī)型，其它的各種類型的工控機(jī)在早期的公路收費(fèi)系統(tǒng)中有應(yīng)用，但現(xiàn)在已不再采用。

　　[IPC結(jié)構(gòu)]

　　IPC：即基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IDC統(tǒng)計(jì)目前PC機(jī)已占到通用計(jì)算機(jī)的95%以上，因其價(jià)格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟、硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認(rèn)可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。其主要的組成部份為工業(yè)機(jī)箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成如CPU卡、I/O卡等。并采取全鋼機(jī)殼、機(jī)卡壓條過濾網(wǎng)，雙正壓風(fēng)扇等設(shè)計(jì)及EMC(electro magnetic compatibility)技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場包括高速公路現(xiàn)場的電磁干擾、震動(dòng)、灰塵、高/低溫等問題。

　　[IPC特點(diǎn)]

　　1) 可靠性：工業(yè)PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕和快速診斷和可維護(hù)性，其MTTR (Mean Time to Repair)一般為5min，MTTF 10萬小時(shí)以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時(shí)。

　　2) 實(shí)時(shí)性，工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)，(看門狗功能這是普通PC所不具有的)遇險(xiǎn)自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　3) 擴(kuò)充性，工業(yè)PC由于采用底板+CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強(qiáng)的輸入輸出功能，最多可擴(kuò)充20個(gè)板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)。

　　4) 兼容性，能同時(shí)利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。

　　[應(yīng)用]

　　1) 收費(fèi)系統(tǒng)

　　高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)大體上經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：手工收費(fèi)、計(jì)算機(jī)收費(fèi)、ETC(ELECTONIC TOLL COLLECTION不停車收費(fèi))。在收費(fèi)系統(tǒng)的第二個(gè)時(shí)期才開始使用工控機(jī)，主要使用的機(jī)型為19″寬、4U高的通用型標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)，其體積較大，如通行券讀寫機(jī)、收費(fèi)專用鍵盤、收費(fèi)票據(jù)打印機(jī)、電動(dòng)/手動(dòng)欄桿機(jī)、車輛檢測儀、車型顯示儀、費(fèi)額顯示器、監(jiān)控系統(tǒng)和對計(jì)、報(bào)警設(shè)備、信號燈、MODEM等。由于收費(fèi)亭本身狹小、體積龐大的工控機(jī)加上部分資源的閑置，因而工業(yè)PC廠商依市場的需求推出體積更狹小的工業(yè)PC機(jī)箱(體積為170MM高*166MM寬*395 MM深)，不僅大大的減小了體積，并且進(jìn)一步提高了資源的利用率。如果說在計(jì)算機(jī)的收費(fèi)時(shí)期，工控機(jī)的應(yīng)用要求更趨于小型化，則在ETC時(shí)期將趨勢于一體化、行業(yè)化，工控機(jī)、車道控制等設(shè)備將融為一體，但由于目前國內(nèi)ETC暫無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)集成商均是各成一體，互不兼容，但若國家相關(guān)部門能盡快制定出各相關(guān)的行業(yè)規(guī)范、接口標(biāo)準(zhǔn)后，屆時(shí)全國的公路將融成一網(wǎng)，一卡通不停車收費(fèi)最終真正實(shí)現(xiàn)“一卡走遍天下”。

　　2)監(jiān)控系統(tǒng)

　　作為高速公路三大機(jī)電工程之一的監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)投資大而直接經(jīng)濟(jì)效短期不明顯的投資。目前的高速公路監(jiān)控主要分為收費(fèi)監(jiān)控和交通監(jiān)控，經(jīng)歷的模式有三種：即模擬錄像CCTV、數(shù)字化DVR、網(wǎng)絡(luò)化DVR。由于CCTV監(jiān)控時(shí)期只是利用CCTV和錄像機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和錄像，完全人工操作。隨著數(shù)字、視頻技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在數(shù)字DVR時(shí)代，集成商通過采用具備強(qiáng)擴(kuò)充性(如多硬盤、多ISA/PCI資源等)能長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的工業(yè)PC機(jī)及視頻采集卡、視頻壓縮卡等組成DVR系統(tǒng)，當(dāng)車檢儀、車道控制儀檢測到需捕獲圖像時(shí)系統(tǒng)就能自動(dòng)地進(jìn)行圖像的捕獲與錄像處理。其間使用的工業(yè)PC類型也是從大(IPC-810)到小(IPC-6806)，但此時(shí)期的監(jiān)控只是著限于收費(fèi)站(亭)的監(jiān)控與整條高速公路的其它監(jiān)控或信息系統(tǒng)并未連成一體，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及ITS的應(yīng)用與要求，工業(yè)PC廠商，通過在CPU卡(主板)上集成提供高性能的LAN，使系統(tǒng)集成商能將所有的資源系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)信息的共享與充分利用，從而可將采集到的交通信息數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后通過信息發(fā)布系統(tǒng)發(fā)送到各信息終端，以對交通流進(jìn)行實(shí)時(shí)的引導(dǎo)和控制，進(jìn)一步提高道路的通行能力。

　　綜合以上工控機(jī)在高速公路的兩大機(jī)電工程中的應(yīng)用不難看出，其應(yīng)用的趨勢為工業(yè)PC逐漸小型化，并且隨著行業(yè)差距的縮小，標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，最終的部分產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)一體化。