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無人值守發(fā)卡系統(tǒng)技術(shù)方案

型號：TH-KJ-08-ZF

在收費站設(shè)置入口車道無人值守發(fā)卡機設(shè)備，通過自動車型判別設(shè)備判別車型，檢測器自動檢測到車輛，司機按鍵、自動無人值守發(fā)卡機發(fā)卡，提高了入口車道效率，減少人員投入。

一．無人值守發(fā)卡車道設(shè)備組成

每條無人值守發(fā)卡車道應(yīng)至少有下列設(shè)備
1．無人值守發(fā)卡機
2．車道控制器（可以安裝在無人值守發(fā)卡機內(nèi)部）
3．2-5臺非接觸IC卡讀讀寫器（安裝在無人值守發(fā)卡機內(nèi)部）
4．通行信號燈
5．雨棚信號燈
6．霧燈
7．電動欄桿機
8．手動欄桿機
9．對講電話（安裝在無人值守發(fā)卡機內(nèi)部）
10．2個單通道車輛檢測器（安裝在無人值守發(fā)卡機內(nèi)部）
11．黃色閃光報警器（安裝在無人值守發(fā)卡機頂部）
12．車道攝像機
13．車牌識別系統(tǒng)
14．字符疊加器
15．自動車輛分型器

二．無人值守發(fā)卡機結(jié)構(gòu)功能要求

無人值守發(fā)卡機應(yīng)有下列部件組成

1．外機箱
機箱應(yīng)采用A3冷軋鋼板，外表面進行酸洗磷化噴塑，具有防水、防塵、防銹、散熱等功能。外箱的側(cè)面、頂面、后門應(yīng)采用雙層結(jié)構(gòu)，防止陽光直射造成機箱內(nèi)溫度過高，在合適的位置安裝軸流風(fēng)扇，保證內(nèi)部的熱空氣能夠迅速的排到機箱外部。保證發(fā)卡機和內(nèi)置車道控制器的正常工作。機箱的外部應(yīng)采用醒目的黃色，迎車的方向應(yīng)具有醒目的紅、白相間的反光膜，卡口處應(yīng)向外突出，目的是為了卡機不被行駛的車輛撞壞，卡機的后門必須能夠打開至180度的角度，保證更換卡夾或者維護時人員的安全。機箱的前面板上下應(yīng)各設(shè)置兩個出卡口、一個取卡按鈕、一個對講按鈕，方便大車和小車司機上或下位置的按鈕取卡。每個卡口上方應(yīng)對應(yīng)一個出卡指示燈。另外發(fā)卡機前面板上應(yīng)留有一個對講電話、一個語音提示的揚聲器的安裝位置，通聲孔應(yīng)有防水措施。整個面板應(yīng)布局合理、美觀大方，有醒目的取卡提示。

2．4套獨立的發(fā)卡機機芯
每個卡口內(nèi)部都對應(yīng)有一套獨立的自動發(fā)卡機構(gòu)，每套獨立的自動發(fā)卡機構(gòu)通過RS232C通訊接口和發(fā)卡機核心控制器連接。每套機構(gòu)都具有獨立的發(fā)卡機構(gòu)和控制電路，當(dāng)其中一套處于發(fā)卡狀態(tài)時，另一套準(zhǔn)備。一套機構(gòu)發(fā)卡完成后，另一套自動開始工作。裝卡時不需中斷發(fā)卡機工作。兩套機構(gòu)工作和切換對使用沒有區(qū)別，若正在發(fā)卡的機構(gòu)出現(xiàn)異常時，另一套機構(gòu)可以自動接替其工作。兩套機構(gòu)相應(yīng)備份和輪換，可以保證很高的可靠性，實現(xiàn)真正的無人值守。

3．發(fā)卡機核心控制器

核心控制器應(yīng)具有下列功能：
檢測4臺發(fā)卡機構(gòu)的工作狀態(tài)和取卡按鈕的狀態(tài)上傳車道控制器
接受車道控制器的通訊命令，完成4臺獨立卡機的協(xié)調(diào)控制
自動控制非接觸IC卡天線的切換
接受、執(zhí)行語音提示信息并播放
核心控制器應(yīng)滿足下列要求：
嵌入式工業(yè)級32位微處理器，主頻大于60MHZ
內(nèi)存≥16MByte
10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口用于遠程程序升級
6個以上RS232串口，其中1個用于和車道控制器通訊，另外用于和4臺發(fā)卡機構(gòu)和語音IO模塊通訊
嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)

4．I\O及語音控制單元
I\O及語音控制單元實時采集取卡按鈕的狀態(tài)，通過核心控制器上給車道控制器，并控制出卡指示燈的閃爍，并按照語音命令播出固化在模塊中的語音芯片中語音內(nèi)容，如“請按鍵取卡”、“請取卡”、“請再次按鍵”、“謝謝請走好”等。它通過RS232接口同核心控制器通訊。

5．非接觸IC卡讀寫器天線板
在上下發(fā)卡機構(gòu)的卡道下方安裝大車讀寫天線板和小車讀寫天線板，卡道中的非接觸IC卡到天線板的距離不能超過5cm，每塊板上有2個讀寫天線分別對應(yīng)左右兩個出卡機，由核心控制器完成左右的切換，其中大車讀寫天線板上有兩個繼電器，可以切換到位于緊急發(fā)卡終端緊急刷卡天線上。車道控制器可通過命令把天線切換到左側(cè)、右側(cè)或緊急刷卡天線上。出現(xiàn)故障情況時，如卡機斷電，此時天線必須切換到緊急刷卡天線上。

6．調(diào)試維護終端模塊

在全自動發(fā)卡機的右側(cè)內(nèi)置調(diào)試維護終端模塊，調(diào)試時需設(shè)置發(fā)卡機參數(shù)或當(dāng)出現(xiàn)機構(gòu)緊急故障時，現(xiàn)場調(diào)試維護或緊急發(fā)卡操作，比如出現(xiàn)壞卡時需要人工操作出卡。調(diào)試維護終端模塊由240×64點陣的LCD顯示屏、4×4的防水鍵盤和緊急刷卡天線組成，LCD顯示屏全漢字界面，采用CCFL背光，發(fā)卡機正常工作時，背光關(guān)閉。調(diào)試、設(shè)置參數(shù)、應(yīng)急刷卡時背光打開。調(diào)試人員可通過終端設(shè)置發(fā)卡機的工作模式、IP地址等基本的工作參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)發(fā)卡機構(gòu)故障時，發(fā)卡員可通過維護終端進行發(fā)卡操作，根據(jù)LCD顯示屏上提示的界面，從鍵盤輸入車型參數(shù)，緊急刷卡天線刷卡，完成發(fā)卡操作。
調(diào)試終端模塊采用RS232接口同車道控制器通訊。

7．車道控制器、卡機等供電電路及車道外設(shè)的接線端子
車道控制器、卡機核心控制器和每臺發(fā)卡機構(gòu)的電源應(yīng)有不同的電源開關(guān)控制，車輛檢測器、非接觸IC卡讀寫器的電源應(yīng)和車道控制器為同一路電源，發(fā)卡機內(nèi)應(yīng)留有車道外設(shè)的接線端子，方便和車道控制接口，在整個電源的進線端應(yīng)安裝20KA電源避雷器。

8．其他設(shè)備的安裝位置
無人值守發(fā)卡機必須預(yù)留下列設(shè)備的安裝位置和物理、電器接口

車道控制器
2個車輛檢測器
4個非接觸IC卡讀寫器及電源
對講電話
黃色閃光報警器
字符疊加器

三．車道控制器

無人發(fā)卡車道的車道控制器安裝在無人值守發(fā)卡機的機箱內(nèi)，由工業(yè)級計算機和外設(shè)控制器組成。

車道控制器可采集自動欄桿機、手動欄桿機、車輛檢測器、緊急報警開關(guān)等輸入信號，按照預(yù)定的發(fā)卡車道程序，完成對車道設(shè)備的控制，如：控制發(fā)卡機準(zhǔn)備卡、讀寫卡、發(fā)卡、圖像抓拍、車道的開放和關(guān)閉（雨棚燈信號燈）、車輛的通行指示（車道指示燈、自動欄桿機的開放和關(guān)閉）、當(dāng)出現(xiàn)違章闖關(guān)、發(fā)卡機構(gòu)故障、卡夾空需要更換卡夾時，車道設(shè)備控制程序自動啟動黃閃報警器報警，處理完畢自動關(guān)閉黃閃報警器。

車道控制器單元采用RS232C接口與發(fā)卡機核心控制器連接。

車道控制器單元具有32路數(shù)字I/O單元和隔離驅(qū)動單元和隔離驅(qū)動單元，輸出采用繼電器輸出或集電極開路輸出完成對強電設(shè)備的控制，16輸入采用光電耦合電路，保證外部設(shè)備的強信號和浪涌信號不會損壞內(nèi)部的電路。

車道控制器的配置應(yīng)不低于有人發(fā)卡車道的配置，采用4U工控機機箱

工控機的安裝應(yīng)有減震措施。

四．車輛檢測器

發(fā)卡機內(nèi)部已預(yù)留2個車輛檢測器（VLD）安裝位置，外接環(huán)形檢測線圈。抓拍車輛檢測器提供給車道控制器的抓拍觸動信號，并可限制無車取卡。有車時按動按鈕才能發(fā)卡。車輛進入或離開檢測線圈的信號送到工控機，控制對車輛進行圖像抓拍。

車道控制器利用自動欄桿機欄桿下的過車線圈的車輛檢測單元的車輛通過信號，從而控制電動欄桿機的下落，并將此信號上傳到收費站監(jiān)控室，也可作為車輛統(tǒng)計信號。也可實現(xiàn)自動欄桿機自動落桿功能。

五．非接觸IC卡讀寫器

3個非接觸IC卡讀寫器分別用于：A.上工位IC卡讀寫。B.下工位IC卡讀寫。C.粵通卡讀寫。因每兩個工位之間只有1個IC卡讀寫器，需要對讀寫射頻天線進行切換，所以非接觸IC卡讀寫器必須采用分體式讀寫器。

六．自動車輛分型器

能夠?qū)崿F(xiàn)對湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5種車型進行自動分類，能夠在湖南省高溫、高濕、多雨的氣候下穩(wěn)定工作，為了提高車類分型器的使用壽命，輪軸識別器不應(yīng)采用機械式的輪軸識別器，而應(yīng)采用壓電式的傳感器。

自動車輛分型器有下列部件組成：
1．自動分型控制器
2．壓電式輪軸識別控制器和傳感器
3．紅外車輛分離器
4．線圈式車輛檢測器

自動分型控制器、壓電式輪軸識別控制器、紅外車輛分離器的接收器安裝在一個室外機箱內(nèi)，紅外車輛分離器的發(fā)送器，安裝在另一個室外機箱內(nèi)，兩機箱分別安裝在車道的兩側(cè)，相距約4米，距離自動發(fā)卡機16-17米，橫向壓電式傳感器和斜向壓感安裝于兩個機箱中間，靠近車道的左側(cè)，長度均為1.7米，分別測量軸數(shù)和輪數(shù)，使用同軸電纜接入輪軸識別控制器。

自動分型控制器不斷采集紅外車輛分離器的車輛有無信號、車頭高度信號和輪軸信號來判斷通過車輛的車型，并且檢測來自抓拍線圈式車輛檢測器和欄桿機下的車檢器的車輛通過信號，用來解決由于車輛長度的不同而引起的車輛隊列問題，當(dāng)司機取卡時，已經(jīng)輸出當(dāng)前的車輛的車型信號到車道控制器的數(shù)字IO卡。

車輛分型器的性能指標(biāo)：
供電電源：24VAC±10%
功耗：≤100W
通訊接口：3位數(shù)字量輸出或RS232/RS485
工作溫度：-20℃——50℃
工作濕度：5——100%RH
檢測精度：≧97%

七．其他設(shè)備

無人值守發(fā)卡車道的其他設(shè)備與有人值守車道的配置相同。

八．無人發(fā)卡車道的功能

1. 實現(xiàn)司機按鈕取卡，無人發(fā)卡功能，包括讀寫、發(fā)卡、線圈檢測及外部設(shè)備控制數(shù)據(jù)通訊功能。
2. 上下卡口，便于大、小車司機操作。
3. 能實現(xiàn)有車取卡，且每次只能取一張卡，由處于發(fā)卡機前的檢測線圈控制。
4. 上下卡口均包括兩套發(fā)卡機構(gòu)，并能自動切換和自動接替，以應(yīng)對換卡箱、卡機異常、讀寫異常等情況，而不影響連續(xù)發(fā)卡。出卡時，對應(yīng)機構(gòu)有指示閃爍提示。
5. 具有對講功能，上下各有一對講按鈕，司機可以同監(jiān)控室對講。
6. 具有語音提示功能，舉例：當(dāng)取卡車輛到達取卡位置時，卡機自動播放提示語音“你好，請按鍵取卡”，司機按鍵后到發(fā)出卡期間，播放“請稍候”，卡發(fā)出后，播放“請取卡”，司機取卡后，播放“謝謝，一路順風(fēng)”，欄桿抬起放行。
7. 工控機制少配置6個RS232串口、圖像采集卡、I/O卡和字符疊加器等板卡設(shè)備。
8. 內(nèi)置光電隔離驅(qū)動單元，能控制電動欄桿機、雨棚信號燈、車道通行燈、報警器等設(shè)備，能檢測欄桿機線圈和取卡線圈。
9.卡機側(cè)面安裝有人工操作終端，包括刷卡天線、專用鍵盤和點陣顯示屏，可以進行設(shè)備維護和應(yīng)急人工發(fā)卡。
10.卡機應(yīng)能適應(yīng)室外環(huán)境工作，能抵抗室外高低溫、潮濕天氣，防護標(biāo)準(zhǔn)IP53。
11.內(nèi)裝4臺非接觸IC卡讀寫器，四套讀寫天線并含切換控制電路。
12.卡機頂部裝有黃色閃光報警器，在車輛闖關(guān)、出現(xiàn)壞卡、卡發(fā)完等情況時，發(fā)出聲光報警。
13．無人發(fā)卡機應(yīng)在本地觀察每一個發(fā)卡機構(gòu)的現(xiàn)有卡數(shù)，并且可通過車道控制器遠傳到收費站的IC卡管理計算機

九．管理控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件描述

管理控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件是整個系統(tǒng)的核心組成部分，它不僅完成對所有外場設(shè)備的狀態(tài)、外場設(shè)備檢測數(shù)據(jù)的采集，同時又為控制設(shè)備的合理應(yīng)用提供手段。使無人值守發(fā)卡系統(tǒng)能夠接收司機的取卡請求，由系統(tǒng)自動獲取車輛的車輛信息后進行寫卡，自動控制發(fā)卡機發(fā)卡，自動控制電動欄桿進行車輛放行。
根據(jù)系統(tǒng)的功能和特點，將管理控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件功能概括如下：

1. 用戶使用管理控制軟件，必須輸入口令，登錄系統(tǒng)后方可使用。
2. 系統(tǒng)操作員分級進行管理，系統(tǒng)內(nèi)置三種操作權(quán)限：來賓、操作員、管理員。不同的操作權(quán)限對系統(tǒng)的操作能力大小不同。
3. 為利于用戶對整個發(fā)卡狀態(tài)以及設(shè)備運行狀況有直觀、清楚的認(rèn)識，系統(tǒng)以圖形化方式顯示卡數(shù)、是否寫卡成功…等等，還包括顯示通行信號燈、雨棚信號燈、電動欄桿機、2個單通道車輛檢測器、黃色閃光報警器、車道攝像機、車牌識別系統(tǒng)、自動車輛分型器的狀態(tài)。
4. 動態(tài)實時顯示設(shè)備狀態(tài)、檢測數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)。
5. 系統(tǒng)對設(shè)備故障、通訊故障、設(shè)備報警等提供界面和聲音兩種方式報警方式，并自動保存事件時間、位置等信息。
6. 對設(shè)備的操作，同樣以模擬圖為基礎(chǔ)，通過用戶使用鼠標(biāo)對設(shè)備的雙擊或右鍵快捷菜單等方式可直接實現(xiàn)對設(shè)備的控制。對卡箱有3種不同的操作（更換卡箱；裝入卡箱；強行取出卡箱）按系統(tǒng)菜單來完成。
7. 實時采集卡機工作狀態(tài)，包括當(dāng)前發(fā)卡數(shù)、剩余卡數(shù)、工作模式等。并可對顯示內(nèi)容進行編輯、修改顯示內(nèi)容。系統(tǒng)單卡箱是600張卡,無人值守四個卡箱的總數(shù)是2400張,因此會產(chǎn)生額外卡.已經(jīng)確認(rèn)過,現(xiàn)路段上系統(tǒng)，只是會在界面上提示額外卡消息，分中心、中心都不會報警，不會對額外卡作出處理，對卡的總數(shù)計數(shù)等沒有影響，更不會影響正常交易。
8. 通過與設(shè)備的通訊，實時檢測其它車道設(shè)備的工作狀態(tài)。
9. 系統(tǒng)提供自診斷功能，實現(xiàn)對車道設(shè)備進行自診斷，可判斷設(shè)備通訊狀態(tài)設(shè)備工作狀態(tài)，并實時報警到監(jiān)控中心。
10. 提供向上級監(jiān)控中心上傳數(shù)據(jù)的接口，分中心、中心能夠正確查詢、統(tǒng)計、打印發(fā)卡數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)。
11. 強大日志管理功能，對系統(tǒng)發(fā)生的事件和操作員進行的操作均進行記錄，并提供查詢手段，以方便管理。

管理控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用面向?qū)ο蟮木幊谭绞?，所有功能已高度模塊化，以DLL的形式組合到系統(tǒng)。應(yīng)用軟件由管理控制框架程序和設(shè)備子模塊、應(yīng)用子模塊、功能子模塊組合而成。管理控制框架程序負(fù)責(zé)組合各功能模塊，并提供數(shù)據(jù)庫、通訊等其它功能。設(shè)備子模塊有發(fā)卡機模塊、車道其它外設(shè)模塊等。應(yīng)用模塊有監(jiān)控應(yīng)用模塊、通訊應(yīng)用模塊、方案應(yīng)用模塊等。功能子模塊有設(shè)備管理、卡片管理、查詢、報表、事件輸入等。

采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計使系統(tǒng)的功能具有極強的擴展性和通用性。各個子模塊的功能獨立，處理上與其它子模塊沒有直接關(guān)系。單個功能模塊出現(xiàn)問題，不會影響整個系統(tǒng)軟件和其它模塊。使系統(tǒng)具體極高的穩(wěn)定性和魯棒性。同時也使系統(tǒng)具有了優(yōu)良的二次開發(fā)特性。

無人值守全自動發(fā)卡機車道配置清單