高速公路機電系統(tǒng)分析高速公路收費站畢業(yè)論文

西安航空學院論文（畢業(yè)設計）西安航空學院論文（畢業(yè)設計）畢業(yè)設計題目:高速公路機電系統(tǒng)分析專業(yè):電氣自動化西安航空學院論文（畢業(yè)設計）第一章引言高速公路是指“能適應年平均晝夜小客車交通量為25000輛以上、專供汽車分道高速行駛、并全部控制出入的公路”。一般能適應120公里/小時或者更高的速度，要求路線順暢，縱坡平緩，路面有4個以上車道的寬度。中間設置分隔帶，采用瀝青混凝土或水泥混凝土高級路面，為保證行車安全設有齊全的標志、標線、信號及照明裝置；禁止行人和非機動車在路上行走，與其他線路采用立體交叉、行人跨線橋或地道通過。

高速公路是經濟發(fā)展的必然產物。第一，高速公路適應工業(yè)化和城市化的發(fā)展。城市是產業(yè)與人口的集聚地，其汽車的增長遠比鄉(xiāng)村快的多，成為汽車的集聚中心，因此高速公路的建設多從城市的環(huán)路，輻射路和交通繁忙路段開始，逐步成為以高速公路為骨干的城市交通??第二，汽車技術的發(fā)展，對高速公路建設提出客觀要求。目前汽車已成為人類社會必不可少的交通工具，因此需要高速公路等基礎設施的配合汽車的輕型化和載重化是兩大發(fā)展趨勢，前者要求速度保障后者要求承載力，而高速公路恰能使二者有機結合。高速公路按其功能可分為城市內部高速公路和城市間高速公路兩大類；按其距離長短可分為近程高速公路（500km以內）、中程高速公路（500--1000km）和遠程高速公路（1000km以上）三類；按其布局形式分為：平面立體交叉高速公路、路堤式高速公路、路塹式高速公路、高架高速公路和隧道高速公路。20世紀30年代西方一些國家開始修建，60年代以來世界各國高速公路發(fā)展迅速。

世界第一條高速公路誕生于30年代的德國，到目前為止，全世界已有60多個國家和地區(qū)興建了高速公路，總里程達20多萬公里。在國外，一條高速公路建成3至5年后，其兩端的大城市會沿高速公路不斷延伸發(fā)展，形成以高速公路為軸線的產業(yè)帶。高速公路建成后，其兩側和周邊將形成高速公路經濟帶，極大地推動了區(qū)域經濟的發(fā)展和市場化進程。高速公路機電系統(tǒng)是發(fā)揮道路設施交通功能的主要輔助管理系統(tǒng)是對高速公路實施現(xiàn)代管理的主要工具。高速公路機電系統(tǒng)主要由高速公路監(jiān)控、收費、通信、照明、供配電和隧道安全運行保障等子系統(tǒng)構成。第二章高速公路機電系統(tǒng)一．高速公路通信系統(tǒng)1.1高速公路通信系統(tǒng)的特點高速公路通信系統(tǒng)是高速公路現(xiàn)代化管理的支撐系統(tǒng),是實現(xiàn)高速公路現(xiàn)代化管理必不可少的基礎設施。它實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、語音和圖像等信息準確而及時地傳輸,同時保證高速公路管理部門之間業(yè)務聯(lián)絡通訊的暢通,并為高速公路內部各部門與外界建立必要的聯(lián)系。主要有以下特點:（1）高速公路的各級管理機構及沿線設施一般均建筑在公路兩側,沿公路呈線狀分布。一般通信站都設置在收費站或管理所的所在地,通信站的地理位置在公路建設時已基本確定,即不能隨意選址設站（2）高速公路的管理體制一般采取分級管理、集中控制調度,高速公路通信網的網絡結構為樹形結構。此外,各級管理機構與公路沿線各地有關部門及上級機關也必須保持通信聯(lián)絡的暢通,高速公路通信系統(tǒng)是以內部通信為主,并進入電信公用網。（3）在高速公路管理處、管理所、服務區(qū)、收費站收費、監(jiān)控分中心等機構之間以及外場監(jiān)控設備與監(jiān)控分中心之間需進行語音、數(shù)據(jù)、圖像等各類信息的傳輸和交換。為及時處理交通事故,進行交通調度指揮,有關部門必須和巡邏車等保持通信聯(lián)絡。1.2數(shù)字通信網在高速通信系統(tǒng)中的優(yōu)點2.1數(shù)字通信網的優(yōu)點近年來,由于計算機技術、大規(guī)模集成電路技術及光通信技術的迅速發(fā)展,大大加快了從模擬通信向數(shù)字通信過渡的進程。數(shù)字通信網由數(shù)字交換和數(shù)字傳輸兩大部分組成,它可以對話音、數(shù)據(jù)、圖像等各類信息進行數(shù)字化,把它們都作為數(shù)字信號來處理,它和以往的模擬通信網相比有如下優(yōu)點:不同的信息使用通用的處理設備,不僅容易實現(xiàn)而且比較經濟;噪聲和衰減失真不隨傳輸距離而增加,大大提高了通信質量;數(shù)字通信設備大量采用集成電路和大規(guī)模集成電路,有利于設備小型化和降低成本;易于進行信號處理,大大提高了通信網的功能。以數(shù)字技術為基礎進而實現(xiàn)傳輸和交換一體化,進一步提高了系統(tǒng)的經濟性和可靠性。數(shù)字通信網使得高速公路通信質量產生了一個飛躍,高速公路通信系統(tǒng)作為一個新建網,理所當然要適應技術發(fā)展的方向,積極采用數(shù)字通信技術,構筑數(shù)字通信網。2.2數(shù)字通信網的構成數(shù)字通信網是由數(shù)字交換節(jié)點和數(shù)字鏈路組成的,使用數(shù)字交換設備和數(shù)字傳輸設備在兩個或多個指定的點間提供數(shù)字連接,是用數(shù)字信號來傳輸和交換信息的通信網。數(shù)字通信的特點是將時間上連續(xù)的信號通過抽樣、量化及編碼變成時間上離散的信號,再將各路信號的傳輸時間安排在不同的時間間隙內。為了分清首尾和劃分段落,還要在規(guī)定數(shù)目的時間間隙加入識別碼組即幀同步碼,形成按一定時間規(guī)律排列的比特流,即pcm信息碼。在我省高速公路通信系統(tǒng)中,由于用戶電話機等設備一般還是模擬式的,所以采用pcm基群終端機音頻口與用戶設備接口。pcm基群終端機完成信息的編解碼和32路64kbps數(shù)字信號的時分復用構成2.048mbps基群群路信號。采用數(shù)字程控交換機實現(xiàn)64kbps電路交換,并在交換機主局建立頻率基準。當傳輸系統(tǒng)采用sdh傳輸系列時,可在各站直接分插上下2.048mbps電路與pcm基群群路接口。1.3從層次分析高速公路通信系統(tǒng)a)第一通信層:長途網它包括各路段管理處與省管理局及各管理處之間的通信,屬主干線通信。b)第二通信層:地區(qū)網包括各路段管理處與所屬管段內的管理所、收費站、服務區(qū)等部門之間的通信,屬區(qū)間通信。1.4高速公路通信系統(tǒng)的組成和功能高速公路通信系統(tǒng)確保話音、數(shù)據(jù)及圖像等各類信息準確及時地傳輸,為各種先進的管理手段提供信息傳輸?shù)幕A。高速公路通信系統(tǒng)基本上由以下幾部分組成:a)主干線傳輸作為交通專業(yè)通信網的通信主干線,它不僅要滿足長途網和地區(qū)網的傳輸要求,而且考慮到省內各地區(qū)交通部門的通信需要;b)業(yè)務電話它是通信系統(tǒng)基本的通信業(yè)務,包括網內各級管理機構的業(yè)務電話和個人電話,它能實現(xiàn)專用網內用戶和公用網用戶之間的通話;c)指令電話為在高速公路內部進行交通管理和調度指揮服務,指令電話調度臺對分機具有選呼、組呼、全呼等功能,它包括有線指令電話和無線指令電話;d)緊急電話是高速公路內部專用的安全報警電話,它為高速公路使用者提供緊急呼救求援的通信手段;e)數(shù)據(jù)傳輸包括收費系統(tǒng)內部的收費車道—收費站—收費(分)中心三級計算機數(shù)據(jù)通信網絡和監(jiān)控系統(tǒng)內部的外場監(jiān)控設備—監(jiān)控(分)中心之間的二級計算機數(shù)據(jù)通信網絡,通信系統(tǒng)為上述計算機通信網絡提供傳輸信道;f)圖像傳輸包括cctv交通監(jiān)控圖像及會議電視圖像傳輸,通信系統(tǒng)為各類圖像信息提供傳輸信道。二．高速公路監(jiān)控系統(tǒng)2.1監(jiān)控系統(tǒng)應用目的高速公路與一般公路相比，具有線型好、設計標準高、交通流量大、行車速度快等特點，但如不采用先進的監(jiān)控管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發(fā)生交通事故和交通阻塞。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是通過沿線的外場設施(各類檢測、顯示等裝置)及時、準確、完整地收集并預告前方道路的各類信息，如交通量、事故、路況等，道路使用者通過監(jiān)控中心的監(jiān)視(顯示)設備直觀地了解交通運行狀況。在發(fā)生交通異常時，能即使確定事故或手阻區(qū)域，并實時發(fā)布相應的誘導和救援信息。由于種種氣候問題如大霧、暴雪、暴雨等低能見度的惡劣天氣造成了高速公路發(fā)生嚴重堵車、關閉、車輛事故、甚至是連環(huán)相撞等重大交通事故。加之目前高速公路的配套設施還存在不完善的問題，以及駕駛員的對交通法規(guī)不足等多方面原因，使得高速公路的管理難度越來越大。為了提高高速公路的管理和服務水平，目前各高速公路都在實施或即將實施全程監(jiān)控。高速公路全程監(jiān)控正日益成為高速公路日常運營管理的一個重要手段，發(fā)揮著越來越重要的作用。閉路電視監(jiān)控是高速公路全程監(jiān)控的重要組成部分，可供監(jiān)控人員直觀了解道路交通狀況，同時也可增加自動檢測設備，及時發(fā)現(xiàn)交通事件或異常隋況，還可通過錄像回放對事件發(fā)生過程進行了解和調查，為及時發(fā)現(xiàn)和處理交通事故、避免二次事故、保障交通暢通、減少財產損失、提高服務水平提供了有力支持。因此閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的重要性不言而喻。高速公路的重大車禍事故搶險救援與普通公路差別較大，一旦事故出現(xiàn)，就存在傷亡嚴重、救火迫切以及快速清理現(xiàn)場和救出傷者的應急反應能力。而且還需要與高速交警、消防部門、醫(yī)療衛(wèi)生部門等多個部門的聯(lián)動救援。因此，實現(xiàn)高速公路運行監(jiān)控的可視化、網絡化、系統(tǒng)化、智能化，是提高高速公路管理水平的重要舉措，每一個環(huán)節(jié)都不可缺少。如今，越來越多的“非現(xiàn)場執(zhí)法”被運用到各種交通事故中。交警不需要到現(xiàn)場，借助高科技，不僅處罰準確、透明，而且“認事不認人”的陽光違法追究原則也在改變一些駕駛人的觀念。面對鐵證如山的“電子罰單”，一些過去習慣于通過關系擺平的人，也只能乖乖認罰。3G、高清、網絡備受青睞近年來高速公路路網不斷完善，高速公路的管理將由“線狀”變?yōu)椤懊鏍睢?，高速公路傳統(tǒng)視頻監(jiān)視點對點模擬傳輸方式雖然直觀、圖像質量清晰，隨著路網完善，視頻圖像的不斷增加，點對點模擬方式顯然不適應現(xiàn)階段或將來對視頻圖像的管理和利用，難以發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)的綜合管理作用。隨著IP網絡逐漸走向寬帶化和相關設備價格的不斷下降，區(qū)別于占用專門光纖傳輸點到點之間模擬視頻圖像的純IP架構下的高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)將極大的提高高速公路視頻監(jiān)控水平，以實現(xiàn)隨機、開放、智能化的遠程視頻圖像監(jiān)視。目前高速公路全程監(jiān)控的主要構成方式是采用標準的攝像機作為前端設備，其最大圖像分辨率可達到D1標準。信號傳輸采用視頻光端機，為了節(jié)省光纜纖芯，一般采用節(jié)點式光端機。由于標準攝像機的分辨率低，難以兼顧場景監(jiān)控和細節(jié)監(jiān)控。而當發(fā)生交通事故時，由于顯示細節(jié)少，在監(jiān)視畫面上只能粗略判斷事故情況。而高清攝像機的圖像分辨率高，可從100萬像素到500萬像素，分辨率動態(tài)可變。高清攝像機在高速公路上的應用是一個完全IP數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用分布存儲集中管理方案，主要特點為全數(shù)字、全IP尋址、分布式存儲架構、可變圖像監(jiān)控。采用高清IP攝像機(100萬像素以上)，保障了監(jiān)控系統(tǒng)中有效畫面具有足夠清晰的結果，有助于判斷事件情況，及時處理。在整個高速公路聯(lián)網體系中，身處任何地點的人員，也可以通過3G終端參與到視頻會議中;工作人員還可以將3G終端所拍攝到的現(xiàn)場實時聲音和圖像，發(fā)送到分指揮中心或是總指揮中心。由于3G視頻終端是通過相對性價比更高的3G公網來傳送音視頻信號，因此可以低成本實現(xiàn)對公路的機動無盲點巡檢。目前，我國絕大部分省份高速公路已形成路網，單獨路段的異常事件影響的范圍越來越廣，必然要求相臨路段之間能互通協(xié)調，這就帶來了聯(lián)網的需求，聯(lián)網主要包括數(shù)據(jù)和視頻兩部分。到現(xiàn)在為止，全國多個省已建立了聯(lián)網監(jiān)控中心，基本實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網。2.2使用監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務機構1.監(jiān)控中心監(jiān)控中心主要有地圖板、計算機系統(tǒng)、緊急電話中心、CCTV控制中心等設備。地圖板的作用在于可全面直觀地顯示道路全況，并可動態(tài)地顯示設備運行狀況。地圖板設在控制中心內，由顯示板和驅動器構成。地圖板的尺寸為14×2.5m，為全國高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中地圖板之最。地圖板的控制是通過以微計算機為基礎的控制器來完成的，控制器與監(jiān)控中心計算機系統(tǒng)中的通信單元進行通信，并對信息進行實時修改。2計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)緊急電話系統(tǒng)和CCTV控制中心均安放在一個大型操作臺上。計算機系統(tǒng)由主計算機、交通控制計算機、彩色圖型計算機等組成，此系統(tǒng)的主要功能為：1收集車輛檢測數(shù)據(jù)、交通流、占有率、氣象狀況、CCTV圖像等。2分析以上數(shù)據(jù)并可通過CCTV確認，向CMS、CWS發(fā)出命令，以完成實時控制。3在地圖板上顯示道路與外場設備的狀態(tài)、檢測參數(shù)等。4在大屏幕投影儀上動態(tài)顯示高速公路的曲線、運行狀況等。5將公路上發(fā)生事故的時間、地點，損壞、處理方式等記錄下來。6數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計報表，包括交通報告、事故與事件的報告、控制命令的報告、所有設備工作狀況的報告。7對系統(tǒng)的軟、硬件、外設自檢，若有故障發(fā)生，將報警并采取措施排障。8與收費系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信，可收集、統(tǒng)計各個收費站的每種車型的車流量、收費金額以及交通總量、收費總額等數(shù)據(jù)，并打印成報表。緊急電話控制中心用來為公路用戶在發(fā)生故障或拋錨情況下提供路邊通信服務，中心可控制本區(qū)域內的所有緊急電話。中心設備有計算機、通信終端、自動錄音與放音機等。中心與路邊的緊急電話進行雙工式免提通話，即中心和路邊的緊急電話均可進行呼叫。當某個緊急電話發(fā)出呼叫時，中心計算機會顯示發(fā)出呼叫的該電話的信息，操作員即可通過控制臺與之通話，并可進入數(shù)據(jù)庫提供諸如醫(yī)院、警察、加油站等信息以援助呼叫者，通話內容將被自動錄音。CCTV系統(tǒng)用于監(jiān)視交通狀況、收費廣場和其它相關情況，該系統(tǒng)基本上由31套裝有變焦鏡頭的彩色攝像機組成。全線28km基本上1km一套，無死角，攝像機與監(jiān)控中心的視頻/控制信號通過光纖傳輸。CCTV系統(tǒng)的控制系統(tǒng)也安放在監(jiān)控中心，其設備包括視頻、數(shù)字光端機，視頻切換矩陣，錄像機，閉路電視控制器等。當有報警時，中心的計算機系統(tǒng)收到外設產生的報警信號后，向切換矩陣發(fā)出控制信號。該區(qū)域內攝像機的圖像將鎖定在中心的監(jiān)視器上，錄像機可自動錄像，并進行數(shù)字、時間和攝像機編碼的疊加。交通控制計算機能隨時或定期對遠端站進行檢查，遠端站的和其控制的外場設備的信息顯示在屏幕上，可隨時發(fā)現(xiàn)故障報警，并能在打印機上打印出來。同時，交通計算機也能將緊急電話系統(tǒng)和CCTV系統(tǒng)的設備工作狀況和報警進行顯示和打印。管理人員可通過中心的各種計算機對系統(tǒng)進行檢查和維護。2.3監(jiān)控的目標高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要負責數(shù)據(jù)、視頻、路況的信息采集、處理和存儲，提供交通信息資源。為高速公路快速、安全、舒適、高效提供了保障。1、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)概述高速公路監(jiān)控系統(tǒng)是調整公路系統(tǒng)實現(xiàn)安全、高效、節(jié)能及環(huán)保運行的重要手段。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的作用是對高速公路網實現(xiàn)實時監(jiān)控和交通控制。在現(xiàn)有的道路和環(huán)境條件下，通過對采集的信息進行實時分析、處理和預測，采取有效的交通控制手段，預防可能發(fā)生的交通事件、事故和阻塞；當出現(xiàn)突發(fā)性交通事故或道路環(huán)境變化而導致交通阻塞時，通過系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)并采取有效措施進行緩解和排除，以防止對路網交通產生更大的影響，進而提高路網運行的利用效率和安全性。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)按照功能劃分一般分為收費監(jiān)控系統(tǒng)和道路監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。收費監(jiān)控系統(tǒng)主要是對收費站的車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發(fā)事件和特殊事件進行觀察和記錄，實施有效的監(jiān)督。道路監(jiān)控系統(tǒng)主要是對高速公路干線、互通立交、隧道等高速公路重點路段進行監(jiān)視，掌握高速公路交通狀況，及時發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，及時給予引導，保證高速公路的安全通暢。2、高速公路收費監(jiān)控系統(tǒng)高速收費監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)據(jù)監(jiān)控、圖像監(jiān)控和聲音監(jiān)控三部分組成的一個有機整體。其主要功能是以收費站為基礎，通過對數(shù)據(jù)、視頻、音頻等信息的采集，傳送到監(jiān)控室或監(jiān)控分中心進行處理和分析，完成整個收費過程。數(shù)據(jù)監(jiān)控是指利用車輛檢測器、車型自動分類器、鍵盤、讀卡機等外部設備采集到的數(shù)據(jù)信息，對收費過程進行控制，進行收費數(shù)據(jù)合理性判斷、記錄和統(tǒng)計工作，以發(fā)現(xiàn)各種異常情況(例如沖卡車輛判斷、非法卡或通行券，人工判斷車型是否有誤等)，并進行相關的處理工作(例如沖卡車輛拍照、報警，特種車輛錄像)，它是最有效、使用最廣的一種收費監(jiān)控方式。圖像監(jiān)控是指在收費廣場、收費車道和收費亭等處設置攝像頭，采集視頻信息，監(jiān)控員在監(jiān)控室通過監(jiān)視器實現(xiàn)對通過收費車道的車輛、收費人員的操作過程，包括通行券(卡)的發(fā)放、回收以及收費找零情況等進行有效的監(jiān)督，并能人工或自動啟動錄像設備記錄沖卡車輛和其他異常情況。聲音監(jiān)控是指采用有線(或無線)對講系統(tǒng)，采集音頻信息，對收費人員在收費過程中使用文明用語等情況的監(jiān)督，并監(jiān)聽車道內的突發(fā)和異常情況。3、高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)是對實時采集的路網交通信息進行處理，根據(jù)各路段的交通運行狀況分析計算，對路網未來時刻交通情況進行預測，進而通過誘導控制車流合理的調控車流分布。根據(jù)道路監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求和設備特點，系統(tǒng)又可分為交通信息采集系統(tǒng)、交通狀態(tài)分析系統(tǒng)、交通控制系統(tǒng)等。交通信息采集系統(tǒng)的功能是獲取交通信息原始數(shù)據(jù)，通過車輛檢測器、檢測線圈、通訊設備等形成的交通信息采集網，獲得路網中各路段的交通量數(shù)據(jù)；通過在重要地段的攝像機和視頻傳輸設備獲取該路段的視頻實時數(shù)據(jù)；通過氣象信息采集系統(tǒng)采集各個路段的能見度、溫度、濕度、風向、風速、雨雪等氣象條件。在這些信息中，視頻數(shù)據(jù)可在計算機或大屏幕上顯示，并根據(jù)需要對視頻數(shù)據(jù)進行抓拍記錄。交通狀態(tài)分析系統(tǒng)根據(jù)采集到的交通信息原始數(shù)據(jù)，首先判斷是否為交通事件或事故。若經過視頻人工確定為交通事故則直接將相關信息傳遞給交通控制子系統(tǒng)；若不是交通事故，則計算機利用程序求得各路段的交通狀態(tài)參數(shù)，并利用交通流理論分析該路段的交通狀態(tài)。交通控制系統(tǒng)根據(jù)交通狀態(tài)分析子系統(tǒng)輸出的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，若為交通事故，則根據(jù)發(fā)生事故的地點和特點自動生成最佳緊急交通誘導控制方案并發(fā)送給交通誘導子系統(tǒng)；若不是交通事故，則根據(jù)交通狀態(tài)，氣候數(shù)據(jù)及管理需要，按預定正常交通誘導方案執(zhí)行。高速公路道路監(jiān)控系統(tǒng)的主要是通過對高速公路全線的交通流量檢測、交通狀況的監(jiān)測、環(huán)境氣象檢測、運行狀況的監(jiān)視，按照一系列智能控制規(guī)則和策略產生控制方案，從而實現(xiàn)控制交通流量、改善交通環(huán)境、減少事故、使高速公路達到較高的服務水平。目前道路監(jiān)控系統(tǒng)在我國發(fā)展存在滯后性，遠遠不能滿足需要。各地建立的交通監(jiān)控中心大多都只是實現(xiàn)了監(jiān)視功能，而遠沒達到控制的作用，其主要原因是在高速公路建設初期，我國高速公路的交通流量一般遠沒達到設計標準，因此對高速公路的監(jiān)控特別是“控制”不夠重視，導致部分高速公路已經開始出現(xiàn)自然擁擠現(xiàn)象，造成“高速不高”的現(xiàn)象。近幾年來，一些發(fā)達國家紛紛投入智能交通系統(tǒng)（ITS）的研究與開發(fā)工作。ITS智能高速公路預警系統(tǒng)的應用，將會有效地提高營運效率、保證交通安全。2.4聯(lián)網監(jiān)控的技術特點高速公路聯(lián)網監(jiān)控系統(tǒng)就是把交通流量、路段封閉情況、交通事故狀況以及施工情況等即時信息進行編輯匯總，然后通過人工報送或網絡實時上傳，以此方便行路者了解最新路況。隨著用戶管理要求和手段的不斷提高，建設重點轉向高速公路的安全、高效運營。目前，我國絕大部分省份高速公路已形成路網，單獨路段的異常事件造成影響的范圍會越來越廣，這必然要求相臨路段之間能互通協(xié)調，這就帶來了聯(lián)網的需求。聯(lián)網信息主要包括數(shù)據(jù)和視頻兩部分。并已從單純的聯(lián)網收費、聯(lián)網監(jiān)視逐漸過渡到高速公路聯(lián)網信息管理，并凸顯出聯(lián)網收費向聯(lián)網綜合信息管理方向發(fā)展的趨勢不可逆轉。由于視頻圖像監(jiān)控的直觀性和重要性，所以聯(lián)網監(jiān)控是高速公路監(jiān)控的必然趨勢。然而，當前高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構成是一個混合式系統(tǒng)(模擬視頻+數(shù)字視頻)。且前端設備和各路段監(jiān)控中心設備品牌較為紛雜、數(shù)據(jù)格式多樣，使各路段視頻監(jiān)控系統(tǒng)彼此獨立，無法充分發(fā)揮交通監(jiān)控的路徑誘導、多路徑交通流量調控、聯(lián)網調度、應付突發(fā)事件、及時統(tǒng)一調度的功能，更無法最大程度地發(fā)揮高速公路網絡的通行能力，所以省域聯(lián)網監(jiān)控就顯得尤其必要和迫切。聯(lián)網監(jiān)控的作用1視頻聯(lián)合控制，實時圖像調用完成監(jiān)控總中心、管理處、收費站三級視頻圖像的聯(lián)合監(jiān)控。監(jiān)控總中心可切換所有的視頻實時圖像以及進行錄像控制等管理工作。2數(shù)據(jù)綜合利用，實時監(jiān)控交通路況一方面，加強路段監(jiān)控檢測數(shù)據(jù)的采集，實時獲取各路段上傳的監(jiān)控檢測數(shù)據(jù)、收費數(shù)據(jù)，通過交通監(jiān)控計算機實時顯示路網的交通流、氣候情況等。另一方面，后臺服務器對交通監(jiān)控檢測及營運的歷史數(shù)據(jù)進行綜合分析，提供分析報表、供用戶查詢輸出，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合利用。3交通事故統(tǒng)一上報，路網統(tǒng)一調度、聯(lián)動救援加強路網交通事故信息的實時上報，由省監(jiān)控中心實現(xiàn)信息的統(tǒng)一發(fā)布，及時通知路段進行事故教援。4路網信息共享，實現(xiàn)綜合服務加強路網信息的共享，為各路段管理機構及社會提供信息綜合服務，如：天氣狀況信息，高速公路路網地圖信息、高速公路路況信息、路段養(yǎng)護封道及繞行信息、交通事故警告及繞行信息等，幫助用戶了解高速公路的即時潞況，幫助用戶及時避開影響用戶出行、影響高速公路通行的所有情況，以免耽誤用戶的正常出行。2.5電力監(jiān)控近兩年來,隨著技術的不斷發(fā)展,對一些重要的供、配電系統(tǒng)(如特大橋,隧道的供、配電系統(tǒng))采用了電力監(jiān)控設施。電力監(jiān)控的基本功能在于保證電網安全經濟運行,使管理人員對電網的有功和無功功率及某些節(jié)點進行監(jiān)視、測量、控制,對電網各元件的過負荷情況加以了解,對不正常情況的發(fā)展趨勢作出判斷與控制。以計算機為中心的電力監(jiān)控系統(tǒng)將檢測到的信息通過遠程通信實時傳送到控制中心,中心計算機將收集到的信息加工處理,把精確完整的參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫。當參數(shù)超出正常范圍時,在相應變電站及控制中心同時提供聲光報警信號,控制中心自動顯示報警原因和事故狀態(tài)?？刂迫藛T將根據(jù)具體情況發(fā)出控制指令,經通道傳輸?shù)礁鞅豢卦O備的控制器進行實時控制。高速公路收費系統(tǒng)自從出現(xiàn)對車輛進行收費以來，收費技術經歷了從低級到高級，從功能簡單到豐富完善的過程。除無任何管理設備的人工收費外，綜合目前的收費方式，概括起來有兩大類（半自動收費和全自動收費）六種（計算機管理通行券（條形碼）收費、磁卡（IC卡）收費、投幣式收費、動態(tài)稱重收費、紅外線收費和不停車電子收費）。3.1半自動收費1、計算機管理通行券（條形碼）收費這種收費方式由計算機控制票據(jù)打印，對過往車輛進行人工識別，由人工操作向計算機輸入車輛判別信息打印通行券，人工收取現(xiàn)金，計算機對其進行統(tǒng)計。條形碼收費是指采用二維條形碼存儲車輛及收費信息，并用專用打印機打印通行券的收費方式。對于封閉式收費，將在入口發(fā)票，出口驗票、收費；而開放式收費在入口一次性收取所要繳納的費用。這種收費方式減少了一定的人為性漏收，但由于增加了票據(jù)打印程序，故收費速度比純人工收費要慢。2、磁卡（IC卡）收費這也是一種計算機管理的人工收費方式，其主要靠專用磁性卡片（磁券）或智能IC卡作為車輛信息的載體，較適用于封閉式公路收費。在入口車道發(fā)卡或磁券，出口處驗卡（磁券）結算費用。對于一些長期用戶（如長途客運）可以使用一種儲值卡，在卡內賦值每次使用時扣減費額可多次使用，但仍需在經過收費站時停車讀寫卡。收費站除其它必要設備外，主要設置專用讀/寫卡機（發(fā)卡機、收卡機）。采用磁卡（磁券）收費的缺點是，磁卡（磁券）消耗量大，對外部環(huán)境要求高，機器故障常發(fā)生卡死，誤讀或因磁卡磨損而信息丟失現(xiàn)象。采用接觸式IC式收費，雖然可以回收，但也存在上述問題。若采用非接觸IC卡則減少了卡的磨損，且不存在因灰塵或油污而導致接觸不良的問題，這是目前較為理想的一種收費方式。3、投幣式收費這是一種在入口發(fā)卡，出口插卡投幣的半自動非人工收費方式。這種收費方式在國外經常見到，但由于所需硬幣及車型判別方面的技術問題，在我國并不實用。4、動態(tài)稱重收費這種方式多用于保護道路橋梁，防止車輛超載。用于收費是通過測取車輛的軸重、軸距、軸數(shù)等數(shù)據(jù)，進行車輛綜合判別，作為確定收費標準的主要參數(shù)。動態(tài)稱重技術必須和車輛識別及計算機管理系統(tǒng)相結合，才能構成車輛收費系統(tǒng)。它屬于專用收費，并不經常用到。5、紅外線收費

嚴格來講這種收費方式是利用紅外線技術進行車型自動判別，作為上述三種收費方式的輔助手段，通過紅外車型分類與人工分類相結合，用以監(jiān)督人工操作。由于進行判別車輛類型的數(shù)據(jù)為一維（車長度）參數(shù)，困而誤差較大。同樣的車在通過收費口時，由于行駛角度不同會出現(xiàn)不同的判別結果。因此，這種方式僅適用于車型簡單的地區(qū)，并且由于該設備可靠性低，安裝難度高，通常很少采用。3.2全自動收費它又叫做不停車電子收費。它利用電子通信和計算機技術實現(xiàn)收費功能，在整個過程中操作者不直接介入收費環(huán)節(jié)，只需對設備進行管理監(jiān)督以及處理特別事件。每輛車都有其唯一的標識卡，安裝在汽車前擋風玻璃上。車型判別是在車輛靜態(tài)下預先審定并與汽車牌照號一一對應地記入其標識卡，這種標識卡內的數(shù)據(jù)可以被數(shù)米遠以外的微波設備讀取，也可以被修改。在收費的全過程都是由電子通信和計算機進行處理，不必人工介入，也不用停車交款，其費用是用戶提前預繳賦值在卡上，或存在銀行的專門賬戶內。

不停車電子收費的關鍵在于車輛電子自動識別和快速通訊。整個收費系統(tǒng)由四個部分組成。1、電子標識卡是一種有源電子射頻卡，功率約為1/1000瓦，其內存可作到存儲包括車輛型號、車牌照號、車主的相關資料等各種信息，是一個完善的汽車身份卡和信用卡。2、收發(fā)器是一種帶有微波線路的裝置，用它與標識卡之間建立高方向性的高頻微波通訊。它有很強的抗干擾性能和快速的通訊能力。法國采用歐洲標準的5.8GHz微波，美國采用2.5GHz微波。我國在引進該系統(tǒng)時采用哪種標準，直接關系到將來的全國高速公路聯(lián)網收費，這是一個值得重視的問題。3、進行通訊處理的微處理器它將來自標識卡的信息進行解釋并傳至車道控制器，從而取得該車的有關資料并進行相應處理，對來自車道控制器的數(shù)據(jù)信息經分析后可對標識卡內的數(shù)據(jù)進行必要的修改。4、車道控制器根據(jù)卡上的信息，判定通過車輛是否有正常通過的權力，還可判斷卡的有效性，并起動相應的交通標志，也可以發(fā)出警告給車主必要的提示。如果發(fā)生違章闖關現(xiàn)象也可驅動抓拍系統(tǒng)進行違章取證5、使用原理（1）讀寫器不斷向周圍發(fā)一組固定頻率的電磁波。（2）射頻卡內有一個LC串聯(lián)諧振電路，當它進入讀寫器的工作區(qū)域內，而且頻率與讀寫器發(fā)送的頻率相同，這樣，在電磁激勵下，LC諧振電路長生共振。（3）共振使卡內的電容有了負荷，在電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內存儲，當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為集成電路提供工作電壓。（4）CMOS集成電路中的有關控制邏輯電路對接收到的信號進行解碼。（5）根據(jù)解碼信息判斷讀寫器發(fā)來的命令要求，若是讀取信息則控制邏輯電路從存儲器中讀取有關信息：若是修改信息則有關控制邏輯啟動電壓泵將2V工作電壓提升到15V，以便對存儲器中內容進行重新寫入編程。（6）當電容放電時，射頻卡內的發(fā)射電路就將從存儲器中讀取的信息及相關的信息發(fā)送給讀寫器。（7）讀寫器對接收到的信息進行處理。四、高速公路供配電系統(tǒng)4.1負荷分類及供電方案(1)負荷分類高速公路供、配電系統(tǒng)的設計內容可分為:沿線設施供、配電及重點區(qū)域道路照明供、配電。沿線設施供、配電包括:管理機構設施、養(yǎng)護設施、服務(休息)設施的辦公、生活用電。用于交通工程管理的監(jiān)控設備、通信設備、收費設備及計算機系統(tǒng)設備等對電源的穩(wěn)定性和可靠性有較高的技術要求,原則上此類設備的供電電源按一級用電等級配電。其它用電負荷可按二級用電等級配電。重點區(qū)域的照明包括:收費區(qū)域、服務區(qū)、停車區(qū)內的道路照明,收費天棚照明和互通立交的道路照明。這些用電負荷原則上按二級用電等級配電。供電方案為能充分發(fā)揮高速公路的優(yōu)勢,達到有效地使用高速公路的目的,需要根據(jù)工程特點合理地選擇安全、可靠、安裝維護方便的設備。供電系統(tǒng)應做到供電可靠、電壓質量好、滿足生產需要。系統(tǒng)結線簡單并有一定的靈活性,操作安全、檢修方便。制定供電系統(tǒng)方案時,還要充分考慮節(jié)省基建投資,減少電能損耗,降低運行費用,減少有色金屬消耗量。一般不考慮當一電源系統(tǒng)發(fā)生故障或檢修停電時,另一電源進線也同時發(fā)生故障的情況。此外要考慮到負荷的增長,預留必要的發(fā)展余量。4.2配電方案結合高速公路的特點,一般情況下用電負荷多數(shù)集中在互通立交附近、隧道、服務區(qū)及養(yǎng)護工區(qū)等處,變電站也隨之布設在這些地方。在互通立交區(qū)段設置有匝道收費站、通信站、監(jiān)控外場設備(如車輛檢測器、電視攝像機、可變標志等),配電系統(tǒng)采用本地集中供電方式。即在互通立交的收費站處設變電站,設備的用電即可從臨近的變配電站引出。交通監(jiān)控系統(tǒng)的特點決定了它要在某些特殊路段設置監(jiān)控外場設備,這些設備的容量都很小,對供電的可靠性要求較高,為適應這些特殊的要求,在做供、配電系統(tǒng)設計時就比較困難。實際工程中經常遇到用電設備遠離互通立交、服務區(qū)等處的變電站的情況,有以下幾種:1用電設備距離變電站10~20km左右,這時,為了保證用電質量和可靠性就要采用前面提到的方案3給設備供電,即從最近的變電站引出一條高壓輸電線路至用電設備處,然后經過變壓器及低壓開關設備進行配電;2用電設備距離變電站3~5km左右,雖然不是很遠,但已超出低壓供電范圍,考慮到成本及運營費用,不采用高壓輸電方式,而改用在變電站相應低壓回路增設調壓器方案,既能達到使用要求又降低了成本造價。對于用電設備數(shù)量多,設置相對集中的情況,如特大橋,這就要求供、配電系統(tǒng)有很長的送電線路,在整條線路上散布有多個小負載,同時,這些負載對電壓損失有較嚴格的要求。在這種情況下,有必要采用中壓供電系統(tǒng),即從主變電站引出一條5~6kV中壓供電線路沿線供電,根據(jù)具體情況在全線設置若干個廂式變電站將中壓變成低壓系統(tǒng),然后再為每個用電設備配電。中壓供電系統(tǒng)應用在長距離大范圍供電工程中,既解決了低壓供電系統(tǒng)不能滿足要求的難題,和高壓供電系統(tǒng)相比又節(jié)省了投資。4.3隧道供配電系統(tǒng)為確保隧道安全、正常運營,在隧道內設置有通風、消防、照明、監(jiān)控等設施,要求供電系統(tǒng)無故障運行以保證高度的安全性。隧道供電一般應有二路外電源和一套自備電源,以確保隧道供電安全可靠。在外電源發(fā)生故障的情況下,自備柴油發(fā)電機組運轉發(fā)電。為使供電靈活、提高故障情況下供電的可靠性,系統(tǒng)采用分段母線供電,互為聯(lián)絡。通風、照明、監(jiān)控和通信設備及事故用電各自設置單獨的回路。為保證隧道照明有較穩(wěn)定的電源電壓,有利于提高燈具的使用壽命和保證照度穩(wěn)定,對全隧道照明采用獨立電源供電,可以避免因大容量電動機啟動時造成的母線電壓波動影響照明。隧道變電所宜設置在隧道口處行車道旁,對中、短隧道可在隧道口一側設置變電所,長隧道要考慮在隧道口兩側分別設置變電所。在隧道連續(xù)區(qū)段可將幾條隧道統(tǒng)一考慮,便于管理控制,同時也能節(jié)省投資。另外,需要注意的是,安裝在隧道內的供電設備必須符合特殊使用條件,如濕度、廢氣、污物、防凍鹽、高壓水等;必須滿足保護方式IP65的要求。4.4不間斷供電系統(tǒng)為保證設備用電的可靠性和電能質量,必須采用UPS系統(tǒng)。UPS不間斷供電系統(tǒng)是一套將交流市電變?yōu)橹绷麟姷恼?充電裝置和一套把直流電再轉變?yōu)榻涣麟姷腜WM逆變器。一旦市電中斷,蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓供電的連續(xù)性當電力發(fā)生故障時,UPS在柴油發(fā)電機完全起動前取代市電,繼續(xù)向用電設備供電。另外,交流電網嚴重干擾常常會造成計算機的計算錯誤和數(shù)據(jù)丟失,采用UPS后輸出的正弦波能保持良好的波形而且不帶干擾。所有列為一級負荷的設施包括收費亭、收費車道和收費站的收費設備、交通監(jiān)控設備和通信設備均由UPS供電。由于UPS的高可靠性,加上在接UPS之前會先連接穩(wěn)壓器,設計時以經濟性為原則,不再考慮采用兩臺UPS一開一備的方案。當市電電源發(fā)生停電問題時,UPS的供電電源將自動轉接至緊急發(fā)電機供電系統(tǒng),以確保一級負荷電源不間斷。高速公路收費系統(tǒng)的應用一．系統(tǒng)功能1.1收費作業(yè)流程的控制系統(tǒng)的車道收費處理單元設備控制收費作業(yè)流程，車道收費處理單元由車道計算機、顯示收費作業(yè)信息的顯示器和收費作業(yè)臺、收費費額顯示器、語音報價器、收費票據(jù)打印機、收費放行電動欄桿和車輛檢測器所組成，系統(tǒng)工作方式如下：收費員按鍵輸入交費車輛類型到收費計算機，收費計算機計費并送收費費額顯示器顯示，語音報價器報價，經收費員確認后，計算機控制打印輸出發(fā)票，并輸出信號控制收費放行電動欄桿升起，車道通行信號燈亮綠色，放行車輛，車輛檢測器測到車輛通過后向車道控制器傳送“通過”信號，車道控制器輸出控制信號，控制收費放行道閘欄桿落下，車道通行信號燈亮紅色。工作方式見圖一.1.2收費信息采集和處理系統(tǒng)以車道收費處理單元系統(tǒng)設備和CCTV系統(tǒng)設備進行采集和處理車輛通行情況和收費員收費作業(yè)情況的圖像和數(shù)據(jù)信息，并將信息傳送到收費監(jiān)控室，向收費作業(yè)管理人員提供實時的收費作業(yè)信息，工作方式見圖二.收費作業(yè)信息的采集收費作業(yè)信息的采集方式是：收費員判別繳費和免繳費車輛類型通過收費鍵盤向計算機輸入車型操作，收費計算機同時進行語音報價，此時車道報價機將發(fā)出報價提示音，同時報價機數(shù)碼管顯示應繳金額及車型。司機繳費完成，收費員通過收費鍵盤操作車輛放行，此時票據(jù)打印機打印一張票據(jù)，同時道閘欄桿將自動抬起，車道將抓拍一張疊加有本次收費相關信息的車輛圖像，本次收費數(shù)據(jù)通過網絡上傳至服務器。收費作業(yè)信息的處理：1、車道計算機接收到收費員鍵入的車型及繳費信息后，經自動處理輸出如下信息：a.語音報價機報出禮貌用語和收費金額b.控制票據(jù)打印機打印票據(jù).c.收費顯示器顯示收費作業(yè)信息d.傳送收費數(shù)據(jù)信息給車道控制器，車道控制器輸出：1向收費費額顯示器輸出顯示金額數(shù)據(jù)信息.2視頻疊加信息.（亭內和亭外攝像機）3.I/O口（繼電器組）2、車道計算機接收到收費員鍵入免費信息后，經自動處理輸出如下信息：a.車道收費計算機將本次免收費相關數(shù)據(jù)上傳至服務器。b.道閘欄桿自動升起放行，車道通行信號燈亮綠色。c.費額顯示器處于空白狀態(tài)。d.收據(jù)打印機不動作。3、CCTV亭內和車道攝像機采集的收費員工作情況圖像信息，送到車道控制器疊加收費數(shù)據(jù)信息，然后送CCTV監(jiān)視器上對應顯示收費員的作業(yè)情況和當前的收費金額，CCTV通道攝像機采集的車輛情況及通道放行情況的圖像信息送監(jiān)視器顯示。4、收費管理人員在進行實時監(jiān)視收費作業(yè)的過程中，根據(jù)收費作業(yè)情況和收費作業(yè)的要求對收費作業(yè)情況通過實時錄象機錄像。1.3收費數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)監(jiān)控室的網絡服務器、收費管理計算機、監(jiān)視計算機、財務計算機和圖像計算機，與車道收費處理單元組成一個計算機管理收費數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)。通過收費管理計算機進行參數(shù)設置，包括身份碼的黑白名單、個人密碼、費額表和用戶級別設置以及進行補罰款數(shù)據(jù)的輸入；通過監(jiān)視計算機對上傳數(shù)據(jù)實時監(jiān)視；通過財務計算機進行收費數(shù)據(jù)的查詢打印。收費數(shù)據(jù)實時傳送收費數(shù)據(jù)由各車道計算機通過局域網實時上傳到數(shù)據(jù)服務器，監(jiān)視計算機可實時監(jiān)視收費數(shù)據(jù)，并通過財務管理計算機對各個車道計算機上傳的工班收費數(shù)據(jù)進行集合并處理。在系統(tǒng)異常情況下，無法實時傳送，可自動將未傳的工班收費數(shù)據(jù)存于本地機硬盤，不會丟失，等網絡通暢后，再自動上傳。收費數(shù)據(jù)的處理過程1、初始狀態(tài)1、正反雨棚信號燈呈紅色2、道閘欄桿落下，車道紅綠信號燈呈紅色；3、手動欄桿處于封閉車道狀態(tài)；4、費額顯示器處于空白狀態(tài)；5、收費軟件顯示收費員登陸界面。2、收費員上班1、收費顯示器在等待操作員輸入工號、口令及票號。2、收費員通過數(shù)字鍵輸入自己的工號、口令及票號，確認無誤，操作確認后，系統(tǒng)進行身份與口令校驗。a.收費計算機上傳收費員工號、車道號、起始票號、上班日期和時間b.正向雨棚信號燈自動變綠、反向雨棚信號燈自動變紅c.如果是晚間上班，車道霧燈自動打開，并閃爍；d.向字符疊加器發(fā)送收費員相關信息，并進行疊加e.道閘欄桿自動落下，車道紅綠信號燈呈紅色；f.車道收費顯示報價初始化完成g.系統(tǒng)進入正常收費狀態(tài)。如果被確認為無效收費員信息，收費登陸界面則自動清空，并提示操作員重新輸入有效工號、口令及密碼。3、正常車輛的處理a.當車輛駛入收費車道并停在收費亭前時,自動抓拍線圈將抓拍一張車輛圖像并上傳至服務器，收費員進行人工車型判別，操鍵盤輸入車型，司機繳費完成后按下“確認”鍵之前，收費員可直接重新操作車型。b.通行費額將通過收費顯示器、費額顯示器同時顯示和提示收費員和司機；同時,通行收費車道視頻符疊加至視頻圖像,以便監(jiān)控員監(jiān)督。c.當收費員確認已收取應支付的全部通行費（現(xiàn)金）時即可按下“確認”鍵：d.票據(jù)打印機打印一張票據(jù)；e.道閘欄桿升起，車道通行信號燈呈綠色；f.車道收費計算機生成本次收費數(shù)據(jù)，進行車道視頻字符自動疊加，并再次抓拍一張疊加有收費數(shù)據(jù)信息的圖像，收費數(shù)據(jù)與圖像一同上傳至服務器；g.車輛通過自動落桿線圈后，道閘欄桿自動落下，車道紅綠信號燈呈紅色；4、免費車種(含軍車、公務車、緊急車)處理a.當免繳費車輛通過收費車道時，收費員首先操作以應車型，如：軍警、政府、及友鄰等；然后按下相應的車輛類型，如：一類、二類、三類……等；放行完成后，收費計算機將上傳本次收費記錄至服務器；b.道閘欄桿自動升起，車道通行信號燈顯示綠色；費額顯示器處于空白狀態(tài)，收據(jù)打印機不動作；c.車輛通過自動落桿線圈后，道閘欄桿自動落下，車道紅綠信號燈呈紅色；5、違章車的處理a.當收費員未完成收費業(yè)務處理操作,車輛已駛入道閘落桿線圈檢測范圍內，則確認該車輛違章；b.收費計算機自動觸發(fā)車道報警器，經過10秒鐘或收費員按“解除報警”鍵后報警停止；c.收費計算機自抓拍該違章車輛圖像；d.將本次違章數(shù)據(jù)信息同抓拍圖像自動上傳至服務器。6、車隊的處理當特許通過的“車隊”來到收費車道時,收費員按下“車隊開始”鍵,此時自動欄桿處于打開狀態(tài),費額顯示器和車型分類顯示器處于空白狀態(tài),當車隊全部通過檢測器檢測區(qū)域后,收費員再按下“車隊結束”鍵，自動欄桿落下，系統(tǒng)恢復到車道正常收費業(yè)務處理的初始狀態(tài)。同時，自動抓拍線圈已記錄抓拍了所有通過的車輛，并上傳服務器。7、收費員下班a.收費員下班時，操作收費鍵盤下班鍵，系統(tǒng)完成下班任務，并將下班時所有數(shù)據(jù)信息上傳至服務器；b.正反雨棚人號燈呈紅色、霧燈閉、道閘欄桿落下、車道紅綠信號燈呈紅色、收費報價顯示機初始化并呈空白。1.4數(shù)據(jù)信息的管理系統(tǒng)由收費管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對收費數(shù)據(jù)信息進行管理，收費管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫能儲存保留五年以上的數(shù)據(jù)供查詢檢索，結果可通過服務器或管理計算機的顯示器顯示，查詢檢索內容如下：a.所有收費車輛收費數(shù)據(jù)日、周、旬、月、季度、年情況b.某收費員、某車道、某班次、某一車型、某票號段在某一時間段收費情況c.某一時間段及某日等收費車次情況d.收費員工作記錄及非正常運行、非正常操作、車隊、錯票等情況記錄e.系統(tǒng)工作狀況信息二.系統(tǒng)組成各收費車道計算機相互獨立無通信關系。三.主要設備3.1主要車道設備：車道計算機、專用鍵盤、車道智能控制柜、票據(jù)打印機、道閘、車道攝像機、費額顯示器、字符疊加器、閃光報警器、霧燈、車道紅綠信號燈、雨棚紅綠信號燈車道計算機系統(tǒng)是一個獨立完成收費作業(yè)、控制收費作業(yè)流程的系統(tǒng)。與每個設備相對獨立，當系統(tǒng)網絡發(fā)生故障和進行故障處理時，不影響各個車道計算機系統(tǒng)的正常收費；當系統(tǒng)中某個車道計算機系統(tǒng)發(fā)生故障和進行故障處理時，不影響其它車道計算機系統(tǒng)的正常收費，保障收費系統(tǒng)正常的收費作業(yè)。車道收費處理計算機系統(tǒng)單元構成如下圖四：3.2控制柜技術指標：尺寸:高700mm寬560mm深590mm輸入電源：AC220V輸出電源：DC12V/4A、DC5V/1A工控機：P42.0G/256M/80G/100M網卡；多串口卡/16路I/O卡4U標準機箱視頻圖像捕獲卡：分辨率為768×576以上RS232接口：2～8個，用于外設接口(1塊多串口卡和2個工控機自帶串口)，用于費額顯示器、收費員鍵盤、IC卡讀寫器、視頻數(shù)據(jù)疊加器等設備內置PCI接口卡：8路I/O標準接口電源防雷保護：放電電流等級：5KA；最大放電電流：25KA；防護級別：1.8KV，可防護的內部短路電流：10KA控制器內配置I/O調理板（均有LED指示燈）開關量接口：固態(tài)繼電器6個（可選擇輸出數(shù)字量的任一一個控制端口），用于控制車道通行燈報警燈和頂棚信號燈；繼電器6個（可選擇輸出數(shù)字量的任一一個控制端口），用于控制自動欄桿；光耦輸入8個，用于2個車輛檢測器的檢測信號輸入和腳踏開關輸入6-10路RS232接口工作環(huán)境：-20℃～+40℃軟件平臺：Windows2000Professional或WindowsNTWorkstation4.0機殼可用彩色噴塑鋼板或不銹鋼板制造3.3局域網收費站局域網主要由兩部分組成；一部分是收費站控計算機，包括服務器及功能各異的工作站，如硬盤錄像機、報表查詢計算機、車道收費計算機等。局域網采用星形以太網結構10-100Mbps，傳輸線纜UTP-5。由于車道計算機和收費控制室計算機距離較遠，為保證傳輸質量，這二部分之間采用以太網交換機通過多模光纜連接，采用多模光纖主要是考慮到距離一般在3KM以內，防止信號過強引起反射，同時也可以降低成本。計算機收費系統(tǒng)的網絡結構為:1）用一臺網絡交換機,收費站服務器和車道各收費計算機，構成10-100Mbps星型以太局域網結構。所有車道計算機連接到二臺10-100Mbps自適應共享式集線器。站內其它計算機，如報表查詢計算機、硬盤錄像機連接到站內10-100Mbps自適應交換式集線器。車道集線器與站內集線器之間采用光纖連接。2）各收費車道計算機相互獨立無通信關系。四系統(tǒng)功能4.1系統(tǒng)功能系統(tǒng)服務器采用IBM等著名品牌的專用服務器，從硬件上首先保證服務器的穩(wěn)定性與可靠性，收費機采用在野外耐惡劣環(huán)境的品牌機。以保證系統(tǒng)在野外一年365天，每天24小時的不間斷運行。在進行系統(tǒng)設計時，在網絡上選擇了采用了目前最先進的客戶/服務器結構，設計者選擇了MicrosoftWindowsAdvancedMicrosoftSQLServerMicrosftWindowsProfessional，這是基于如下考慮。MicrosoftWindowsAdvancedServer操作系統(tǒng)它是用于局域網的服務器平臺，它的集中式安全管理和強有力的容錯管理(RAID5)等特點使之成為用于服務器的理想的操作系統(tǒng)。它將網絡管理和基本操作系統(tǒng)完美地結合起來，使網絡易于使用和管理。它是一個與平臺無關的、可伸縮的服務器操作系統(tǒng)，它可以運行在Intelx86系統(tǒng)、精簡指令集（RISC）的計算機和DECAlpha計算機上，從而使用戶在選擇計算機系統(tǒng)硬件上有很大的自由；它可以擴展到對稱的多處理器系統(tǒng)上，使得當需要提高性能時還可以增加額外的處理器；其內部完全是32位結構，在運行時有多個線程，它的搶占多任0務方式使操作系統(tǒng)能為每個應用等程序分配足夠的處理時間。MicrosoftSQLServer其安全性、事務處理能力和誤差符合重要事務的要求：其智能服務器技術增強了服務器上的數(shù)據(jù)整體性，減小了開支和維護的成本。支持方便的單一處理系統(tǒng)和新型的對稱多處理器系統(tǒng)，保證應用程序環(huán)境符合尺寸上的需求。支持多用戶的高性能快速響應，允許同時存取多個客戶、多用戶DBMS。網絡獨立性允許MicrosoftSQLServer2000支持在多機種網絡上同步連接客戶/服務器。規(guī)則和觸發(fā)器提供了數(shù)據(jù)庫整體機制.企業(yè)連接性服務用于存取公共數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng).它具有分布式數(shù)據(jù)庫管理功能,支持縮放式\多服務器應用程序。此處它還有多種應用程序和工具，以供開發(fā)者和用戶靈活的選擇。MicrosftWindowsProfessional具有友好的圖形用戶界面（GUI）、多任務環(huán)境以及網絡連接功能，它的硬件無關性、強大的應用軟件支持和廣大的用戶基礎也是選擇它的原因之一。先進性體現(xiàn)在設備的先進性、軟件的先進性和總體的先進性上。軟件的設計服務器采用MicrosoftWindowsAdvancedServer，收費計算機采用MicrosftWindowsProfessional環(huán)境，數(shù)據(jù)庫采用MicrosoftSQLServer多用戶大型關系式數(shù)據(jù)庫。通用性和可擴展性通用性和可擴展性也體現(xiàn)在以上三個方面，我們選擇的設備兼容性好，易于升級維護。收費系統(tǒng)要求每天不間斷運行，任何一個站點故障在可能引起全線系統(tǒng)的癱瘓，可靠性是一個系統(tǒng)是否真正實用的關鍵，收費系統(tǒng)大部分設備都安裝于環(huán)境條件較惡劣的室外場所，對硬件設備的可靠性和穩(wěn)定性要求很高，在設計中，除從硬件選擇上保證其各項性能指標達到或超過招標書上的要求外，還提供多種備援措施保證收費操作的順利進行，包括服務器數(shù)據(jù)熱備份、網絡電纜備份、收費工作站本地備份、大容量后備及軟件系統(tǒng)都將進行嚴格全面的測試。完備性本系統(tǒng)的收費控制措施和監(jiān)控措施對車輛收費的外部逃費控制和內部監(jiān)控控制是完備的。本收費系統(tǒng)采用WindowsAdvancedServer網絡系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用具有容錯技和數(shù)據(jù)備份技術的SQLServer大型數(shù)據(jù)庫。為了防止硬盤損壞、偶然或惡意的數(shù)據(jù)破壞、自然災害（火災、水災、地震等）、盜竊、病毒等造成的數(shù)據(jù)破壞，我們可以根據(jù)SQLServer提供的工具制定一套完整的數(shù)據(jù)備份方案，將重要數(shù)據(jù)備份到磁帶設備帶到安全的地方去，或通過網絡將備份發(fā)送到遠程站點有專人來管理。一旦數(shù)據(jù)庫遭到破壞，我們可以立即用備份的數(shù)據(jù)來恢復，這樣既安全又可靠。一套完整的數(shù)據(jù)備份解決方案，一方面是提供一系列可操作的系統(tǒng)備份硬件配置，另一方面則還需提供一套完整的數(shù)據(jù)備份操作方案。建議每日對系統(tǒng)作實時備份，每月對系統(tǒng)作月結備份，設立專職的數(shù)據(jù)檔案保管員，負責數(shù)據(jù)資料的保存。第四章高速公路機電系統(tǒng)發(fā)展趨勢高速公路信息化與智能化應用系統(tǒng)高速公路智能系統(tǒng)是智能交通框架體系的重要組成部分，高速公路的建設與管理要適應交通智能化、信息化的要求。我們必須發(fā)揮智能交通技術在解決擁堵、提高服務水平等方面的實際效用，不斷創(chuàng)造安全舒適的通行環(huán)境。1.1高速公路綜合管理系統(tǒng)將高速公路系統(tǒng)作為一個整體，對現(xiàn)有高速公路收費、稽查、監(jiān)控、信息服務、辦公自動化等多個管理業(yè)務系統(tǒng)進行集成與整合，彼此之間建立有機聯(lián)系，實現(xiàn)信息的互聯(lián)互貫，從而提高決策的科學性與準確性，進一步提高高速公路的管理效率。1.2高速公路智能收費系統(tǒng)逐步推廣電子不停車收費系統(tǒng)的建設與實施，使電子收費系統(tǒng)局部聯(lián)網并逐步形成規(guī)模效益。1.3高速公路公眾信息服務系統(tǒng)①建設一套完整的高速公路信息采集子系統(tǒng)，全面采集交通信息；②建立出行前公眾信息服務子系統(tǒng)，主要建設高速公路信息計算機網絡發(fā)布和查詢系統(tǒng)；③建立行駛途中公眾信息服務子系統(tǒng)，主要向出行者發(fā)布相關出行信息。1.4高速公路聯(lián)動緊急救援系統(tǒng)即該系統(tǒng)能夠綜合獲取各種信息，預測識別緊急事件，在確認其發(fā)生后，自動生成或選擇并執(zhí)行合適的處理方案，并依據(jù)實施方案實施效果，對緊急事件響應方案不斷進行優(yōu)化。1.5高速公路智能化養(yǎng)護系統(tǒng)①路面管理信息系統(tǒng)；②橋梁管理信息系統(tǒng)；③綠化管理信息系統(tǒng)；④養(yǎng)護業(yè)務管理系統(tǒng)的建設。1.6高速公路智能化路產管理系統(tǒng)①建立高速公路路產管理系統(tǒng)，實現(xiàn)高速公路路產變更、道路設施匯總、道路施工審批等業(yè)務管理功能，提高行業(yè)管理水平；②建立巡邏車輛GPS系統(tǒng)；③建立超限運輸管理系統(tǒng)，實現(xiàn)超限運輸管理的智能化與網絡化。結論通過本文對高速公路機電系統(tǒng)系統(tǒng)的介紹，我們清楚的認識了高速公路機電系統(tǒng)的重要性。為順應經濟全球化、信息化的趨勢，我國應緊跟世界智能交通發(fā)展的潮流，緊密結合我國國情，走出一條具有我國特色的智能交通系統(tǒng)發(fā)展之路。致謝經過近幾個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文已經接近尾聲，由于本人知識有限，經驗匱乏，難免有許多考慮不周全的地方。在這里首先要感謝我的導師老師，在每次遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設計順利的進行。從設計的選題到資料的搜集直至最后設計的修改的整個過程中，花費了老師很多的寶貴時間和精力，在此向導師表示衷心地感謝！導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責任心都將使學生受益終生！本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。最后感謝學院和專業(yè)對我們的嚴格要求，使我在畢業(yè)設計的過程中收獲頗豐。參考文獻1高速公路機電系統(tǒng)北京：人民交通出版社。2高速公路收費技術發(fā)展探討及標準化工作進展蔡華。3高速公路通信網發(fā)展趨勢林雪華。4陸化普編智能運輸系統(tǒng)北京：人民交通出版社。5高速公路叢書編委會編高速公路運營管理北京：人民交通出版社。6陳景謙編電工學廣州：華南理工大學出版社?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)HYPERLINK"/det