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無人值守發(fā)卡系統(tǒng)技術(shù)方案

型號(hào)：TH-KJ-08-ZF

在收費(fèi)站設(shè)置入口車道無人值守發(fā)卡機(jī)設(shè)備，通過自動(dòng)車型判別設(shè)備判別車型，檢測(cè)器自動(dòng)檢測(cè)到車輛，司機(jī)按鍵、自動(dòng)無人值守發(fā)卡機(jī)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(jī)
2．車道控制器（可以安裝在無人值守發(fā)卡機(jī)內(nèi)部）
3．2-5臺(tái)非接觸IC卡讀讀寫器（安裝在無人值守發(fā)卡機(jī)內(nèi)部）
4．通行信號(hào)燈
5．雨棚信號(hào)燈
6．霧燈
7．電動(dòng)欄桿機(jī)
8．手動(dòng)欄桿機(jī)
9．對(duì)講電話（安裝在無人值守發(fā)卡機(jī)內(nèi)部）
10．2個(gè)單通道車輛檢測(cè)器（安裝在無人值守發(fā)卡機(jī)內(nèi)部）
11．黃色閃光報(bào)警器（安裝在無人值守發(fā)卡機(jī)頂部）
12．車道攝像機(jī)
13．車牌識(shí)別系統(tǒng)
14．字符疊加器
15．自動(dòng)車輛分型器

二．無人值守發(fā)卡機(jī)結(jié)構(gòu)功能要求

無人值守發(fā)卡機(jī)應(yīng)有下列部件組成

1．外機(jī)箱
機(jī)箱應(yīng)采用A3冷軋鋼板，外表面進(jìn)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(yáng)光直射造成機(jī)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(jī)箱外部。保證發(fā)卡機(jī)和內(nèi)置車道控制器的正常工作。機(jī)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(jī)不被行駛的車輛撞壞，卡機(jī)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(hù)時(shí)人員的安全。機(jī)箱的前面板上下應(yīng)各設(shè)置兩個(gè)出卡口、一個(gè)取卡按鈕、一個(gè)對(duì)講按鈕，方便大車和小車司機(jī)上或下位置的按鈕取卡。每個(gè)卡口上方應(yīng)對(duì)應(yīng)一個(gè)出卡指示燈。另外發(fā)卡機(jī)前面板上應(yīng)留有一個(gè)對(duì)講電話、一個(gè)語音提示的揚(yáng)聲器的安裝位置，通聲孔應(yīng)有防水措施。整個(gè)面板應(yīng)布局合理、美觀大方，有醒目的取卡提示。

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

3．發(fā)卡機(jī)核心控制器

核心控制器應(yīng)具有下列功能：
檢測(cè)4臺(tái)發(fā)卡機(jī)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(tái)獨(dú)立卡機(jī)的協(xié)調(diào)控制
自動(dòng)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(jí)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(yuǎn)程程序升級(jí)
6個(gè)以上RS232串口，其中1個(gè)用于和車道控制器通訊，另外用于和4臺(tái)發(fā)卡機(jī)構(gòu)和語音IO模塊通訊
嵌入式實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(qǐng)按鍵取卡”、“請(qǐng)取卡”、“請(qǐng)?jiān)俅伟存I”、“謝謝請(qǐng)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(jī)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(gè)讀寫天線分別對(duì)應(yīng)左右兩個(gè)出卡機(jī)，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(gè)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(shí)，如卡機(jī)斷電，此時(shí)天線必須切換到緊急刷卡天線上。

6．調(diào)試維護(hù)終端模塊

在全自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的右側(cè)內(nèi)置調(diào)試維護(hù)終端模塊，調(diào)試時(shí)需設(shè)置發(fā)卡機(jī)參數(shù)或當(dāng)出現(xiàn)機(jī)構(gòu)緊急故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試維護(hù)或緊急發(fā)卡操作，比如出現(xiàn)壞卡時(shí)需要人工操作出卡。調(diào)試維護(hù)終端模塊由240×64點(diǎn)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(jī)正常工作時(shí)，背光關(guān)閉。調(diào)試、設(shè)置參數(shù)、應(yīng)急刷卡時(shí)背光打開。調(diào)試人員可通過終端設(shè)置發(fā)卡機(jī)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(jī)構(gòu)故障時(shí)，發(fā)卡員可通過維護(hù)終端進(jìn)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(jī)等供電電路及車道外設(shè)的接線端子
車道控制器、卡機(jī)核心控制器和每臺(tái)發(fā)卡機(jī)構(gòu)的電源應(yīng)有不同的電源開關(guān)控制，車輛檢測(cè)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(jī)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(gè)電源的進(jìn)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(jī)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(gè)車輛檢測(cè)器
4個(gè)非接觸IC卡讀寫器及電源
對(duì)講電話
黃色閃光報(bào)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(jī)的機(jī)箱內(nèi)，由工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)和外設(shè)控制器組成。

車道控制器可采集自動(dòng)欄桿機(jī)、手動(dòng)欄桿機(jī)、車輛檢測(cè)器、緊急報(bào)警開關(guān)等輸入信號(hào)，按照預(yù)定的發(fā)卡車道程序，完成對(duì)車道設(shè)備的控制，如：控制發(fā)卡機(jī)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(hào)燈）、車輛的通行指示（車道指示燈、自動(dòng)欄桿機(jī)的開放和關(guān)閉）、當(dāng)出現(xiàn)違章闖關(guān)、發(fā)卡機(jī)構(gòu)故障、卡夾空需要更換卡夾時(shí)，車道設(shè)備控制程序自動(dòng)啟動(dòng)黃閃報(bào)警器報(bào)警，處理完畢自動(dòng)關(guān)閉黃閃報(bào)警器。

車道控制器單元采用RS232C接口與發(fā)卡機(jī)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(dòng)單元和隔離驅(qū)動(dòng)單元，輸出采用繼電器輸出或集電極開路輸出完成對(duì)強(qiáng)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(qiáng)信號(hào)和浪涌信號(hào)不會(huì)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(jī)機(jī)箱

工控機(jī)的安裝應(yīng)有減震措施。

四．車輛檢測(cè)器

發(fā)卡機(jī)內(nèi)部已預(yù)留2個(gè)車輛檢測(cè)器（VLD）安裝位置，外接環(huán)形檢測(cè)線圈。抓拍車輛檢測(cè)器提供給車道控制器的抓拍觸動(dòng)信號(hào)，并可限制無車取卡。有車時(shí)按動(dòng)按鈕才能發(fā)卡。車輛進(jìn)入或離開檢測(cè)線圈的信號(hào)送到工控機(jī)，控制對(duì)車輛進(jìn)行圖像抓拍。

車道控制器利用自動(dòng)欄桿機(jī)欄桿下的過車線圈的車輛檢測(cè)單元的車輛通過信號(hào)，從而控制電動(dòng)欄桿機(jī)的下落，并將此信號(hào)上傳到收費(fèi)站監(jiān)控室，也可作為車輛統(tǒng)計(jì)信號(hào)。也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)欄桿機(jī)自動(dòng)落桿功能。

五．非接觸IC卡讀寫器

3個(gè)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?jī)蓚€(gè)工位之間只有1個(gè)IC卡讀寫器，需要對(duì)讀寫射頻天線進(jìn)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(dòng)車輛分型器

能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5種車型進(jìn)行自動(dòng)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(shí)別器不應(yīng)采用機(jī)械式的輪軸識(shí)別器，而應(yīng)采用壓電式的傳感器。

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

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

自動(dòng)分型控制器不斷采集紅外車輛分離器的車輛有無信號(hào)、車頭高度信號(hào)和輪軸信號(hào)來判斷通過車輛的車型，并且檢測(cè)來自抓拍線圈式車輛檢測(cè)器和欄桿機(jī)下的車檢器的車輛通過信號(hào)，用來解決由于車輛長(zhǎng)度的不同而引起的車輛隊(duì)列問題，當(dāng)司機(jī)取卡時(shí)，已經(jīng)輸出當(dāng)前的車輛的車型信號(hào)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(cè)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(shí)現(xiàn)司機(jī)按鈕取卡，無人發(fā)卡功能，包括讀寫、發(fā)卡、線圈檢測(cè)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(jī)操作。
3. 能實(shí)現(xiàn)有車取卡，且每次只能取一張卡，由處于發(fā)卡機(jī)前的檢測(cè)線圈控制。
4. 上下卡口均包括兩套發(fā)卡機(jī)構(gòu)，并能自動(dòng)切換和自動(dòng)接替，以應(yīng)對(duì)換卡箱、卡機(jī)異常、讀寫異常等情況，而不影響連續(xù)發(fā)卡。出卡時(shí)，對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)有指示閃爍提示。
5. 具有對(duì)講功能，上下各有一對(duì)講按鈕，司機(jī)可以同監(jiān)控室對(duì)講。
6. 具有語音提示功能，舉例：當(dāng)取卡車輛到達(dá)取卡位置時(shí)，卡機(jī)自動(dòng)播放提示語音“你好，請(qǐng)按鍵取卡”，司機(jī)按鍵后到發(fā)出卡期間，播放“請(qǐng)稍候”，卡發(fā)出后，播放“請(qǐng)取卡”，司機(jī)取卡后，播放“謝謝，一路順風(fēng)”，欄桿抬起放行。
7. 工控機(jī)制少配置6個(gè)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(dòng)單元，能控制電動(dòng)欄桿機(jī)、雨棚信號(hào)燈、車道通行燈、報(bào)警器等設(shè)備，能檢測(cè)欄桿機(jī)線圈和取卡線圈。
9.卡機(jī)側(cè)面安裝有人工操作終端，包括刷卡天線、專用鍵盤和點(diǎn)陣顯示屏，可以進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和應(yīng)急人工發(fā)卡。
10.卡機(jī)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(hù)標(biāo)準(zhǔn)IP53。
11.內(nèi)裝4臺(tái)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(jī)頂部裝有黃色閃光報(bào)警器，在車輛闖關(guān)、出現(xiàn)壞卡、卡發(fā)完等情況時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。
13．無人發(fā)卡機(jī)應(yīng)在本地觀察每一個(gè)發(fā)卡機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有卡數(shù)，并且可通過車道控制器遠(yuǎn)傳到收費(fèi)站的IC卡管理計(jì)算機(jī)

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(gè)系統(tǒng)的核心組成部分，它不僅完成對(duì)所有外場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)、外場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)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(jī)的取卡請(qǐng)求，由系統(tǒng)自動(dòng)獲取車輛的車輛信息后進(jìn)行寫卡，自動(dòng)控制發(fā)卡機(jī)發(fā)卡，自動(dòng)控制電動(dòng)欄桿進(jìn)行車輛放行。
根據(jù)系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)，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(jí)進(jìn)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(duì)系統(tǒng)的操作能力大小不同。
3. 為利于用戶對(duì)整個(gè)發(fā)卡狀態(tài)以及設(shè)備運(yùn)行狀況有直觀、清楚的認(rèn)識(shí)，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(hào)燈、雨棚信號(hào)燈、電動(dòng)欄桿機(jī)、2個(gè)單通道車輛檢測(cè)器、黃色閃光報(bào)警器、車道攝像機(jī)、車牌識(shí)別系統(tǒng)、自動(dòng)車輛分型器的狀態(tài)。
4. 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示設(shè)備狀態(tài)、檢測(cè)數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)。
5. 系統(tǒng)對(duì)設(shè)備故障、通訊故障、設(shè)備報(bào)警等提供界面和聲音兩種方式報(bào)警方式，并自動(dòng)保存事件時(shí)間、位置等信息。
6. 對(duì)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(duì)設(shè)備的雙擊或右鍵快捷菜單等方式可直接實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。對(duì)卡箱有3種不同的操作（更換卡箱；裝入卡箱；強(qiáng)行取出卡箱）按系統(tǒng)菜單來完成。
7. 實(shí)時(shí)采集卡機(jī)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(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)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(gè)卡箱的總數(shù)是2400張,因此會(huì)產(chǎn)生額外卡.已經(jīng)確認(rèn)過,現(xiàn)路段上系統(tǒng)，只是會(huì)在界面上提示額外卡消息，分中心、中心都不會(huì)報(bào)警，不會(huì)對(duì)額外卡作出處理，對(duì)卡的總數(shù)計(jì)數(shù)等沒有影響，更不會(huì)影響正常交易。
8. 通過與設(shè)備的通訊，實(shí)時(shí)檢測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)車道設(shè)備進(jìn)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(shí)時(shí)報(bào)警到監(jiān)控中心。
10. 提供向上級(jí)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(jì)、打印發(fā)卡數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)。
11. 強(qiáng)大日志管理功能，對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的事件和操作員進(jìn)行的操作均進(jìn)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(kù)、通訊等其它功能。設(shè)備子模塊有發(fā)卡機(jī)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(bào)表、事件輸入等。

采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使系統(tǒng)的功能具有極強(qiáng)的擴(kuò)展性和通用性。各個(gè)子模塊的功能獨(dú)立，處理上與其它子模塊沒有直接關(guān)系。單個(gè)功能模塊出現(xiàn)問題，不會(huì)影響整個(gè)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(shí)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(dòng)發(fā)卡機(jī)車道配置清單