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    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)介紹工控機的發(fā)展現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合在公路機電工程中的應(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。

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

    由于工控機可充分利用計算機技術(shù)的進(jìn)步，便于更新?lián)Q代，所運行的軟件與普通PC完全一樣，便于軟件的開發(fā)和調(diào)試，目前發(fā)展應(yīng)用很快。 
 
    工控機的結(jié)構(gòu)

    工控機：基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IDC統(tǒng)計目前PC機已占到通用計算機的95%以上，因其價格低、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)。其主要的組成為工業(yè)機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成如CPU卡、I／O卡等。并采取全鋼結(jié)構(gòu)機殼、機箱壓條、過濾網(wǎng)，正壓風(fēng)扇等設(shè)計及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、灰塵、高／低溫等問題。 
 
    工控機的特點

    可靠性：工控機具有在粉塵、煙霧、高／低溫、潮濕、震動、腐蝕的環(huán)境中正常工作的能力和快速故障診斷、高可維護(hù)性的特點，其MTTR （Mean Time to Repair）一般為5min，MTTF 5萬小時以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時。

    實時性：工控機對工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時進(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）遇險自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運行。 

    擴(kuò)充性：工控機由于采用底板＋CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強的輸入輸出功能，最多可擴(kuò)充20個板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡(如通道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等)相連，以完成各種任務(wù)。
 
    兼容性：能同時利用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

    收費系統(tǒng)：高速公路的收費系統(tǒng)大體上經(jīng)歷了三個時期：手工收費、計算機收費、ETC（ELECTONIC TOLL COLLECTION不停車收費）。在收費系統(tǒng)的第二個時期才開始使用工控機，主要使用的機型為19″寬、4U高的通用型標(biāo)準(zhǔn)主機，如Nematron “AE系列”整機(W * H * D=483 * 177 * 510 MM，可擴(kuò)充多個PCI 、ISA、PCISA卡及連接各種外設(shè)，如證券讀寫器、收費專用鍵盤、收費票據(jù)打印機、電動/手動欄桿機、車輛檢測儀、車型顯示儀、計費顯示器、監(jiān)控系統(tǒng)和對計、報警設(shè)備、信號燈、MODEM等。在ETC時期則趨于一體化、行業(yè)化，工控機、車道控制等設(shè)備將融為一體，在國家相關(guān)部門制定出各相關(guān)的行業(yè)規(guī)范、接口標(biāo)準(zhǔn)后，屆時全國的公路將融成一網(wǎng)，一卡通不停車收費最終真正實現(xiàn)“一卡走遍天下”。
 
    監(jiān)控系統(tǒng)：作為高速公路三大機電工程之一的監(jiān)控系統(tǒng)是一個投資大而直接經(jīng)濟(jì)效益短期不明顯的投資。目前的高速公路監(jiān)控主要分為收費監(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)控時期只是利用CCTV和錄像機進(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時代，集成商通過采用具備強擴(kuò)充性（如多硬盤、多ISA/PCI資源等）能長時間穩(wěn)定運行的工控機及視頻采集卡、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系統(tǒng)就能自動地進(jìn)行圖像的捕獲與錄像處理。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及ITS的應(yīng)用與要求，工控機廠商，通過在CPU卡（主板）上集成提供高性能的LAN如Nematron 的AEM系列和AES系列的SBC系列等，均已提供了高性能的工業(yè)級10/100M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口，使系統(tǒng)集成商能夠?qū)⑺械馁Y源系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)方式實現(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)行實時的引導(dǎo)和控制，進(jìn)一步提高道路的通行能力。

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

    問題

    1.公路主管部門不明確，投資主體的多元化使管理工作更加復(fù)雜。 

    2.缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 

    3.監(jiān)控未能最大的重視與利用，導(dǎo)致了只監(jiān)測無控制的現(xiàn)狀，也沒完全實現(xiàn)和收費的聯(lián)動。