工控机在高速公路行业的应用现状及发展趋势

　　征对目前如火如荼的ITS（Intelligent Transportation System智能交通系统）,本文通过详细介绍工控机的发展现状及结构特点，结合在公路机电工程中的应用情况及发展趋势，旨在让更多的业主和集成商能进一步了解工控产品，以选择更适用、更好用的产品，使系统的使用、维护、管理发挥更大的作用，创造出更高的效率。

 

　　[定义]

　　工控机即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。具有重要的计算机属性和特征如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统，控制网络和协议，计算能力，友好的人机界面。

 

　　[分类]

　　1983年工控机被列入国家计算机系列型谱及发展规划，当前我国工控机的主要类别有：IPC(PC总线工业电脑简称工业PC)、 PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。据IDC统计2000年国内各自的市场比例对比见附表一：

　　

 

　　由于IPC（工业PC）可充分利用计算机技术的进步，便于更新换代，所运行的软件与普通PC完全一样，便于软件的开发和调试，所以是目前发展应用最快的机型，其它的各种类型的工控机在早期的公路收费系统中有应用，但现在已不再采用。

 

　　[IPC结构]

　　IPC：即基于PC总线的工业电脑。据2000年IDC统计目前PC机已占到通用计算机的95％以上，因其价格低、质量高、产量大、软、硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。其主要的组成部份为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成如CPU卡、I／O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（electro magnetic compatibility）技术以解决工业现场包括高速公路现场的电磁干扰、震动、灰尘、高／低温等问题。

 

　　[IPC特点]

　　1) 可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高／低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR （Mean Time to Repair）一般为5min，MTTF 10万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。

　　 2) 实时性，工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节，（看门狗功能这是普通PC所不具有的）遇险自复位，保证系统的正常运行。

　　3) 扩充性，工业PC由于采用底板＋CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。

　　4) 兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。

 

　　[厂商介绍]

　　目前国内的工控机供应商主要由台湾及大陆的厂商，国外的RADISYS、ROCKWELL、INTEL等产品由于成本高、价格高、服务难、现已完全退出国内市场。随着国内的IT业研发，加工技术力量的不断提升，及各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购，其时间和价格相差有限，软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力这正是目前国内通用计算机业迅速发展的原因。如联想电脑、曙光服务器等。现状对于国内的工控机厂商同样是机会，如深圳研祥工控则是在商机中涌现出来的优秀厂商之一，现国内市场主要工控机厂商有台湾的研华、威达、磐仪、大众、大陆的研祥、研发、华北等。

 

　　［应用］

　　1） 收费系统高速公路的收费系统大体上经历了三个时期：手工收费、计算机收费、ETC（ELECTONIC TOLL COLLECTION不停车收费）。在收费系统的第二个时期才开始使用工控机，主要使用的机型为19″宽、4U高的通用型标准主机，其体积较大，如研祥的IPC-810研华的IPC-610整机（体积为177 MM高 X482 MM宽X452 MM深，可同时扩充4个PCI、8个ISA、2个PCISA卡及各种外设，如通行券读写机、收费专用键盘、收费票据打印机、电动/手动栏杆机、车辆检测仪、车型显示仪、费额显示器、监控系统和对计、报警设备、信号灯、MODEM等。由于收费亭本身狭小、体积庞大的工控机加上部分资源的闲置，因而工业PC厂商依市场的需求推出体积更狭小的工业PC机箱（体积为170MM高*166MM宽*395 MM深），如研祥的IPC-6806、研华的IPC6806，不仅大大的减小了体积，并且进一步提高了资源的利用率。如果说在计算机的收费时期，工控机的应用要求更趋于小型化，则在ETC时期将趋势于一体化、行业化，工控机、车道控制等设备将融为一体，但由于目前国内ETC暂无统一标准，系统集成商均是各成一体，互不兼容，但若国家相关部门能尽快制定出各相关的行业规范、接口标准后，届时全国的公路将融成一网，一卡通不停车收费最终真正实现“一卡走遍天下”。

　　2）监控系统：作为高速公路三大机电工程之一的监控系统是一个投资大而直接经济效短期不明显的投资。目前的高速公路监控主要分为收费监控和交通监控，经历的模式有三种：即模拟录像CCTV、数字化DVR、网络化DVR。由于CCTV监控时期只是利用CCTV和录像机进行监视和录像，完全人工操作。随着数字、视频技术的发展及应用，在数字DVR时代，集成商通过采用具备强扩充性（如多硬盘、多ISA/PCI资源等）能长时间稳定运行的工业PC机及视频采集卡、视频压缩卡等组成DVR系统，当车检仪、车道控制仪检测到需捕获图像时系统就能自动地进行图像的捕获与录像处理。其间使用的工业PC类型也是从大（IPC-810）到小（IPC-6806），但此时期的监控只是着限于收费站（亭）的监控与整条高速公路的其它监控或信息系统并未连成一体，随着网络技术的发展及ITS的应用与要求，工业PC厂商，通过在CPU卡（主板）上集成提供高性能的LAN如研祥的IPC-68IIVDNF（B）、IPC1621VN、研华的PCA-6166ECPU卡等，均已提供了高性能的工业级10/100M自适应网络接口，使系统集成商能将所有的资源系统通过联网方式实现信息的共享与充分利用，从而可将采集到的交通信息数据经分析处理后通过信息发布系统发送到各信息终端，以对交通流进行实时的引导和控制，进一步提高道路的通行能力。

　　综合以上工控机在高速公路的两大机电工程中的应用不难看出，其应用的趋势为工业PC逐渐小型化，并且随着行业差距的缩小，标准的统一，最终的部分产品将实现一体化。

 

　　［问题］

　　1.公路主管部门不明确，某省竟然有四个部门参与高速公路管理，投资主体的多元化使管理工作更加复杂。

　　2.无统一的行业标准和规范。

　　3.监控未得到最大的重视与利用，导致了只监不控的现状，也没完全实现和收费的联动。