淺談工控機在高速公路交通機電工程中的現狀與展望

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摘要：二十一世紀新時代的發展，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展。隨著數量的增加以及工程規模的加大，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；現狀；展望

前言：國家經濟迅速發展，科學技術水平也大幅度的提升，國家政府對交通事業的發展給予高度的重視以及大量資金的投入，這些現象的出現無疑加快了我國高速公路交通機電工程的發展，促使公路交通設施的發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象以及發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、監控系統

監控系統是實現高速公路大流量、快速和安全的指揮調度系統，它是根據交通流、氣候、路況及隨時發生的意外情況，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控系統設備來檢測、發現、疏導和處理這些異常事件，保證高速公路的安全和暢通。高速公路監控系統由信息采集子系統、信息處理子系統、信息發布子系統和信息傳輸子系統組成。

2、道路的通訊系統

通信系統為高速公路的管理、監控、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。主要由光纖數字傳輸系統、程控用戶交換系統、集群移動通信系統、緊急電話系統、網管系統、通信電源系統等六個子系統組成高速公路的調度和管理網絡系統。

3、收費站的收費系統

通過對所管轄段的車流量、汽車類型及收費情況，進行實時的科學統計、分析及數據備份，并對收費廣場、車道進行監控，及時處理站區內發生的緊急或異常情況。車道收費系統是對進出口車道的車輛進行收費或發卡，將收費數據實時的存入收費站的管理服務器，在車道本系統內控制通行信號燈、雨棚信號燈、電動欄桿、車道檢測器及報警系統。對沖卡車輛，系統可以抓拍沖卡車輛的外形、車號，并自動發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、現代化，同時也更能體現出高速公路方便、快捷、安全的優點。

4、供、配電系統。

該系統包括10KV高壓供電線路與自備發電機組構成的供電系統；為設備正常運行提供穩定、可靠電源的低壓配電子系統；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。

上述四個重要的系統并非是獨立存在的，它們之間相互配合，形成一套完善的公路交通機電系統，對公路交通安全穩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控制計算機和各種接口卡板構成的。雖然經過十幾年的發展和更新換代，這些設備有了很大的發展，但是這些設備還是有些方面不能適應公路交通的發展，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狀

雖然經過多年的發展，中國的交通機電設施得到了很大的發展，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，當當前的系統需要拓展新的功能需求時（多個USB接口，網絡接口，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，工業控制計算機設備耗電量比較大，對于電源的功率和穩定性都要求非常的高。在全社會都在提倡環保節能的情況下，這種耗能大的設備顯然是不合適的。特別是當供電系統發生故障，電力供應中斷時，這時工業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定電源來供電，所以會導致公路交通機電系統的暫時癱瘓，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、使用壽命和環境問題

工業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定的工作。在工業控制計算機使用后期，機器的穩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境，但是噪音比較嚴重，對環境會造成很大的噪聲污染，在環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

工業控制計算機是公路交通機電系統的核心，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

經過對機器使用過程中使用規律的統計，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。嵌入式系統以應用為中心，技術基礎是現代計算機技術。與普通的工程控制計算機系統相比，嵌入式系統具有以下特點：

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

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

3、嵌入式系統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的運行速度和系統的可靠性。

5、嵌入式系統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中，更顯示出它無與倫比的特色。

綜上所述，嵌入式系統正以其穩定、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、合理的規范，加快智能交通系統統一化發展，提高我國高速公路機電水平。

參考文獻：

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