征對目前如火如荼的ITS（Intelligent Transportation System智能交通系統(tǒng)）,本文通過詳細(xì)介紹工控機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)瞎遗，結(jié)合在公路機(jī)電工程中的應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢社牲，旨在讓更多的業(yè)主和集成商能進(jìn)一步了解工控產(chǎn)品肝谭，以選擇更適用出牧、更好用的產(chǎn)品穴肘，使系統(tǒng)的使用歇盼、維護(hù)、管理發(fā)揮更大的作用评抚，創(chuàng)造出更高的效率豹缀。

 

　　[定義]

　　工控機(jī)即工業(yè)控制計算機(jī)，是一種采用總線結(jié)構(gòu)慨代，對生產(chǎn)過程及其機(jī)電設(shè)備邢笙、工藝裝備進(jìn)行檢測與控制的工具總稱。具有重要的計算機(jī)屬性和特征如具有計算機(jī)CPU品昭、硬盤越化、內(nèi)存、外設(shè)及接口侍融、并有實時的操作系統(tǒng)仙茴，控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，計算能力哑暮，友好的人機(jī)界面签梭。

 

　　[分類]

　　1983年工控機(jī)被列入國家計算機(jī)系列型譜及發(fā)展規(guī)劃，當(dāng)前我國工控機(jī)的主要類別有：IPC(PC總線工業(yè)電腦簡稱工業(yè)PC)奕碑、 PLC（可編程控制系統(tǒng)）稻悴、DCS（分散型控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線系統(tǒng)）及CNC（數(shù)控系統(tǒng)）五種脆号。據(jù)IDC統(tǒng)計2000年國內(nèi)各自的市場比例對比見附表一：

　　

 

　　由于IPC（工業(yè)PC）可充分利用計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步赫裂，便于更新?lián)Q代，所運(yùn)行的軟件與普通PC完全一樣寝话，便于軟件的開發(fā)和調(diào)試今燃，所以是目前發(fā)展應(yīng)用最快的機(jī)型，其它的各種類型的工控機(jī)在早期的公路收費(fèi)系統(tǒng)中有應(yīng)用尊勿，但現(xiàn)在已不再采用僧凤。

 

　　[IPC結(jié)構(gòu)]

　　IPC：即基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IDC統(tǒng)計目前PC機(jī)已占到通用計算機(jī)的95％以上元扔，因其價格低躯保、質(zhì)量高、產(chǎn)量大澎语、軟途事、硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認(rèn)可擅羞，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)尸变。其主要的組成部份為工業(yè)機(jī)箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成如CPU卡、I／O卡等召烂。并采取全鋼機(jī)殼碱工、機(jī)卡壓條過濾網(wǎng)，雙正壓風(fēng)扇等設(shè)計及EMC（electro magnetic compatibility）技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場包括高速公路現(xiàn)場的電磁干擾骑晶、震動痛垛、灰塵、高／低溫等問題梁促。

 

　　[IPC特點(diǎn)]

　　1) 可靠性：工業(yè)PC具有在粉塵晚簇、煙霧、高／低溫猛屋、潮濕食召、震動、腐蝕和快速診斷和可維護(hù)性颗手，其MTTR （Mean Time to Repair）一般為5min付杰，MTTF 10萬小時以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時叨连。

　　 2) 實時性蚓橡，工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)矛唤，及時進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)抠佩，（看門狗功能這是普通PC所不具有的）遇險自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行怜腊。

　　3) 擴(kuò)充性肺然，工業(yè)PC由于采用底板＋CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強(qiáng)的輸入輸出功能腿准，最多可擴(kuò)充20個板卡际起，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡如與道控制器吐葱、視頻監(jiān)控系統(tǒng)街望、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)唇撬。

　　4) 兼容性它匕，能同時利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)窖认，多種語言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)告希。

 

　　[廠商介紹]

　　目前國內(nèi)的工控機(jī)供應(yīng)商主要由臺灣及大陸的廠商扑浸，國外的RADISYS、ROCKWELL、INTEL等產(chǎn)品由于成本高喝噪、價格高憔剂、服務(wù)難、現(xiàn)已完全退出國內(nèi)市場期第。隨著國內(nèi)的IT業(yè)研發(fā)艳拿，加工技術(shù)力量的不斷提升，及各類芯片和各類器件舌必、生產(chǎn)設(shè)備在國際市場基本可平等選購陷字，其時間和價格相差有限，軟件資源的可移植性可節(jié)省大量的人力巫紧、物力這正是目前國內(nèi)通用計算機(jī)業(yè)迅速發(fā)展的原因福吩。如聯(lián)想電腦、曙光服務(wù)器等”远裕現(xiàn)狀對于國內(nèi)的工控機(jī)廠商同樣是機(jī)會扰褒，如深圳研祥工控則是在商機(jī)中涌現(xiàn)出來的優(yōu)秀廠商之一，現(xiàn)國內(nèi)市場主要工控機(jī)廠商有臺灣的研華弦密、威達(dá)贮芹、磐儀、大眾缨叫、大陸的研祥椭符、研發(fā)、華北等弯汰。

 

　　［應(yīng)用］

　　1） 收費(fèi)系統(tǒng)高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)大體上經(jīng)歷了三個時期：手工收費(fèi)艰山、計算機(jī)收費(fèi)、ETC（ELECTONIC TOLL COLLECTION不停車收費(fèi)）咏闪。在收費(fèi)系統(tǒng)的第二個時期才開始使用工控機(jī)曙搬，主要使用的機(jī)型為19″寬、4U高的通用型標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)鸽嫂，其體積較大纵装，如研祥的IPC-810研華的IPC-610整機(jī)（體積為177 MM高 X482 MM寬X452 MM深，可同時擴(kuò)充4個PCI据某、8個ISA橡娄、2個PCISA卡及各種外設(shè)，如通行券讀寫機(jī)癣籽、收費(fèi)專用鍵盤挽唉、收費(fèi)票據(jù)打印機(jī)、電動/手動欄桿機(jī)筷狼、車輛檢測儀片家、車型顯示儀走木、費(fèi)額顯示器、監(jiān)控系統(tǒng)和對計肿兴、報警設(shè)備荡减、信號燈、MODEM等湖诅。由于收費(fèi)亭本身狹小搂素、體積龐大的工控機(jī)加上部分資源的閑置，因而工業(yè)PC廠商依市場的需求推出體積更狹小的工業(yè)PC機(jī)箱（體積為170MM高*166MM寬*395 MM深）匕伶，如研祥的IPC-6806塑汽、研華的IPC6806，不僅大大的減小了體積章迎，并且進(jìn)一步提高了資源的利用率吓死。如果說在計算機(jī)的收費(fèi)時期，工控機(jī)的應(yīng)用要求更趨于小型化焚寂，則在ETC時期將趨勢于一體化普晌、行業(yè)化，工控機(jī)沧奴、車道控制等設(shè)備將融為一體痘括，但由于目前國內(nèi)ETC暫無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)集成商均是各成一體滔吠，互不兼容纲菌，但若國家相關(guān)部門能盡快制定出各相關(guān)的行業(yè)規(guī)范、接口標(biāo)準(zhǔn)后疮绷，屆時全國的公路將融成一網(wǎng)翰舌，一卡通不停車收費(fèi)最終真正實現(xiàn)“一卡走遍天下”。

　　2）監(jiān)控系統(tǒng)：作為高速公路三大機(jī)電工程之一的監(jiān)控系統(tǒng)是一個投資大而直接經(jīng)濟(jì)效短期不明顯的投資冬骚。目前的高速公路監(jiān)控主要分為收費(fèi)監(jiān)控和交通監(jiān)控椅贱，經(jīng)歷的模式有三種：即模擬錄像CCTV、數(shù)字化DVR只冻、網(wǎng)絡(luò)化DVR庇麦。由于CCTV監(jiān)控時期只是利用CCTV和錄像機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和錄像，完全人工操作喜德。隨著數(shù)字山橄、視頻技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在數(shù)字DVR時代沪择，集成商通過采用具備強(qiáng)擴(kuò)充性（如多硬盤傅煎、多ISA/PCI資源等）能長時間穩(wěn)定運(yùn)行的工業(yè)PC機(jī)及視頻采集卡、視頻壓縮卡等組成DVR系統(tǒng)羞烘，當(dāng)車檢儀敢弟、車道控制儀檢測到需捕獲圖像時系統(tǒng)就能自動地進(jìn)行圖像的捕獲與錄像處理贼卿。其間使用的工業(yè)PC類型也是從大（IPC-810）到兴啊（IPC-6806）捅振，但此時期的監(jiān)控只是著限于收費(fèi)站（亭）的監(jiān)控與整條高速公路的其它監(jiān)控或信息系統(tǒng)并未連成一體，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及ITS的應(yīng)用與要求托足，工業(yè)PC廠商怯糠，通過在CPU卡（主板）上集成提供高性能的LAN如研祥的IPC-68IIVDNF（B）、IPC1621VN妒穷、研華的PCA-6166ECPU卡等瓦统，均已提供了高性能的工業(yè)級10/100M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口，使系統(tǒng)集成商能將所有的資源系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)方式實現(xiàn)信息的共享與充分利用橡舟，從而可將采集到的交通信息數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后通過信息發(fā)布系統(tǒng)發(fā)送到各信息終端金矛，以對交通流進(jìn)行實時的引導(dǎo)和控制，進(jìn)一步提高道路的通行能力勺届。

　　綜合以上工控機(jī)在高速公路的兩大機(jī)電工程中的應(yīng)用不難看出驶俊，其應(yīng)用的趨勢為工業(yè)PC逐漸小型化，并且隨著行業(yè)差距的縮小免姿，標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一饼酿，最終的部分產(chǎn)品將實現(xiàn)一體化。

 

　　［問題］

　　1.公路主管部門不明確胚膊，某省竟然有四個部門參與高速公路管理故俐，投資主體的多元化使管理工作更加復(fù)雜。

　　2.無統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范紊婉。

　　3.監(jiān)控未得到最大的重視與利用药版，導(dǎo)致了只監(jiān)不控的現(xiàn)狀，也沒完全實現(xiàn)和收費(fèi)的聯(lián)動喻犁。