华北科技工控机在高速公路收费系统中的应用

1、系统背景：

随着我国经济的高速发展，高速公路的建设已经成为目前我国最为热点的项目之一。在高速公路建设的四大机电工程（收费系统、监控系统、照明系统、通信系统）当中，收费系统是最核心的部分，也是效益发挥最大，最为成熟的系统。

2、系统要求：

由于高速公路收费系统需要处在野外高温 /低温、潮湿、电磁、灰尘、振动等复杂的环境条件下不间断、长时间地稳定运行，商用PC机显然难以适应如此条件，要想确保收费系统切实履行自己的收费和监控功能，只能选用工控机进行系统控制。由于对冷却系统的较高要求，传统的机箱通常需要配备两个散热风扇（一个是带过滤网的高速冷却风扇，另一个是电源风扇），但这带来的一大问题就是，由于高速公路收费系统要求长时间不停机工作(平均故障间隔时间>30000小时，平均修复时间<1小时)，散热风扇一旦坏掉可能导致系统的不稳定甚至完全崩溃。因此最理想的状态是系统可以在没有风扇的情况仅靠散热片就能稳定工作。事实上，很多嵌入式平台都是要求处理器可以在没有风扇的情况下工作。

3、系统框图及其说明：

我们将高速公路的收费系统可分为三级计算机管理体系，即收费中心、监控室和收费亭。它们之间通过网络进行数据通信。 收费中心对整个收费系统进行控制；监控室汇总收费数据并在收费中心和收费亭之间实现数据传递；收费亭按照收费中心的要求对过往车辆实施收费和监控。

收费亭是整个系统的终端设备，也是一个独立的工作单元，主要由工控机、摄像机、键盘和票据打印机等部分组成。其中摄像机配合工控机一方面负责自动巡视收费广场两侧1Km以内的各种交通状况，另一方面负责随时接受收费亭内收费员对各种冲卡车辆的报警信号，并进行自动跟踪。工控机除了正常行使收费、监控的任务外，还需要随时将这些信息传送到监控室。

图二 高速公路收费系统框图
在整个收费系统中，我们假设监控室是建设在一个双向四车道的高速公路上的。因此，一个监控室负责监管四个收费亭。监控室内需要安装一台工控机，它的主要任务一是实时接收并显示收费亭的收费信息，二是管理收费数据，打印报表并及时向收费中心传送。收费中心除了接受由监控室传送的收费数据外，也可以随时向监控室发送信息。

我们这里选用华北科技的嵌入式工业机箱RPC-208B作为收费亭和监控室所用的工控机，RPC-208B的最大优点在于其坚固耐用，扩展性强且维护方便，这使得它即使在高振动，温差大，多粉尘的恶劣环境下仍能应付自如。而华北科技最新推出的超低功耗工业主板NOVO-7266P更因其高效能低功耗的特点而成为高速公路收费系统的首选工业主板。NOVO-7266P采用支持VIA C3/EDEN处理器的VIA CLE266芯片组。VIA CLE266芯片组不但自身具有优秀的数据采集功能，它所支持的VIA C3/EDEN处理器还是当今世界上最小、最安全、最低功耗的处理器，在标准模式下它的功耗只有5W（一般主流处理器的功耗在70-80W左右），在节能模式下其功耗更是还不到1.8W，只需要一个小小的散热片散热就够了。

系统配置如下：
1)嵌入式工业机箱RPC-208B；
2)超低功耗工业主板NOVO-7266P
3)工业无源底板BP-09P6；

4、系统评价：

华北科技的这套工控系列产品由于在稳定性和功耗方面表现出众，即使面对复杂恶劣的环境仍能应付自如；它必将以出色的性能在高速公路收费系统中发挥出重要的作用。