淺談工控機在高速公路交通機電工程中的現狀與展望

2013-12-31 00:00:00韓衛平

電子世界 2013年18期

【摘要】目前我國公路交通事業正處在一個高速發展的時期，國家對基礎設施的投資尤其是對公路交通行業的投資十分巨大。公路交通設施的發展速度在世界上是首屈一指的。在數量和規模上達到一定程度以后，就要追求質量的提升了。也就是公路交通的運營和管理。雖然我國的交通機電發展很快，但是也有一些與道路發展不相適應的地方。本文首先介紹了工控機應用在公路交通機電工程中的發展現狀，然后從現狀出發對未來的應用發展進行了展望，以期對公路交通機電的發展提供參考。

【關鍵詞】工控機；機電工程；現狀；展望

1.前言

公路的交通工程機電主要由四個部分構成，第一個部分是監控部分，包括整個路段的監控設備，第二個部分是收費站的收費系統，第三個部分是道路通訊系統，第四個部分是供電和配電系統。這四個并不是獨立的，而是相輔相成，互相配合的。只有四者有機地結合在一起，才能形成一套高效的公路交通機電系統。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。

2.工控機在機電工程應用中存在的問題

我國的高速公路進入了一個建設的高峰期，建設形式也多種多樣。高速公路機電工程中的監控系統和收費系統原理是用接口卡板和工業控制計算機連接來實現系統功能的。這種系統存在明顯的缺點，這種系統體積非常龐大，運維成本比較高，沒有良好的適應環境的能力，非常耗電，靈活性比較差，擴展能力也不強。這就給高速公路交通控制與管理帶來了許多的問題。比如耗電能力較大，當發生供電故障停電時，對于電源的要求就非常高，這樣會給交通管理帶來很大的隱患；擴展能力不強就意味著設備不能不斷地升級和更新換代，需要升級時就必須需要更換整套設備，增加了成本并且浪費了資源，由于更換整個系統耗時較長，這就大大影響了機電設備對交通變化的響應速度。

從以上的論述可以得出，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。

從以上幾點的分析可以看出，以工程控制計算機為核心的公路交通機電系統存在一些的問題，有一些明顯的缺點。上面所敘述的情況在一定程度上成為了交通控制與管理發展的瓶頸。在交通公路機電逐步走向信息化的今天，這些問題必須要進行解決。在設備更新換代時必須考慮到以上問題。迫切需要一些新的交通機電技術應用到公路交通控制與管理之中。以確保公路交通機電的發展與公路交通的發展相適應，提高道路的服務水平。

3.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。

4.總結

目前國內高速公路機電工程已經取得了很大的發展，但是還有一些不太完善的地方。只要有關部門足夠重視這個問題，盡快制定出相應的規范，對智能交通系統進行統一規劃，必將促進高速公路機電系統的發展。