CN110362014A - 一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，包括人机交互模块、输入输出模块、动环检测模块以及核心工控模块，所述人机交互模块通过RS485通信单元与动环检测模块进行交互连接，所述输入输入模块通过RS485通信单元与动环检测模块进行交互连接，所述核心工控模块通过串口通信单元交互连接于动环检测模块，智能车道控制机柜集远程控制、实时监测和恒温调节功能，以及操作权限分级等功能于一体，设备可根据实际情况设置安装的站号、车道号以及设备自身IP地址等参数，设备通过射频刷卡开门方式代替传统钥匙开门方式，并使用电磁锁代替传统机械锁具，同时设备提供RJ45通信接口可供机柜与上位机通信。
Description
技术领域
本发明涉及车道控制机柜设计技术领域，具体为一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜。
背景技术
目前我国高速公路数量正在逐年增加，同时高速公路收费站正向着无人化方向发展，但现有大多数高速公路车道控制机柜人机交互不和谐，且控制等级划分不严格，不便于操控和管理，且多数高速公路车道控制机柜无法实现实时监测各联动模块供电状态和远程控制功能，更不具备智能恒温调节系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，以解决上述背景技术中提出的现有控制机柜无法实现实时监测各联动模块供电状态以及远程控制的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，包括人机交互模块、输入输出模块、动环检测模块以及核心工控模块，所述人机交互模块通过RS485通信单元与动环检测模块进行交互连接，所述输入输入模块通过RS485通信单元与动环检测模块进行交互连接，所述核心工控模块通过串口通信单元交互连接于动环检测模块，所述人机交互模块、输入输出模块与核心工控模块共用一个单片机；
所述核心工控模块包括RJ45有线网络接口和数据存储单元，所述RJ45有线接口与单片机交互连接，所述单片机的输出端与数据存储单元输入端电连接。
为了将核心工控模块中所处理和存储的数据实现有线网络远程控制，所述动环检测模块包括串口/RS485协议隔离转换单元、继电器输出单元和光耦输出单元，所述串口/RS485协议隔离转换单元通过串口通信单元与单片机交互连接，所述单片机的输出端连接有I/O输出单元，所述I/O输出单元的输出端并连有继电器输出单元和光耦输出单元。
为了将光信号转换为电信号，所述输入输出模块包括光耦检测控制单元，所述光耦检测控制单元与单片机交互连接。
为了读取IC卡信息以及获得IC卡权限，所述人机交互模块包括NFC射频发卡单元，所述NFC射频发卡单元的输出端与单片机输入端相连接。
为了对机柜内的温度进行检测、以及实现人机交互功能，所述人机交互模块还包括温度检测单元和触摸按键单元，所述温度检测单元和触摸按键单元的输出端均连接单片机的输入端。
为了读取机柜内的温湿度值，所述人机交互模块还包括液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制单元，所述液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制电源的输入端与单片机的输出端相连，所述液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制单元均交互式连接有蜂鸣器电路。
为了对机柜的电锁进行控制，所述电锁控制单元的输出端连接机柜的电锁。
为了对机柜内的电扇进行控制，所述风扇控制单元的输出端连接机柜的风扇。
为了提高液晶显示单元的质量和使用寿命，所述液晶显示单元为1.3吋OLED液晶显示单元。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
智能车道控制机柜集远程控制、实时监测和恒温调节功能，以及操作权限分级等功能于一体，设备可根据实际情况设置安装的站号、车道号以及设备自身IP地址等参数，设备通过射频刷卡开门方式代替传统钥匙开门方式，并使用电磁锁代替传统机械锁具，同时设备提供RJ45通信接口可供机柜与上位机通信。
附图说明
图1为本发明一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜的系统结构框图；
图2为本发明一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜输入输出模块电路原理图；
图3为本发明一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜人机交互模块电路原理图；
图4为本发明一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜动环检测模块电路原理图。
图中：1、核心工控模块；2、动环检测模块；3、人机交互模块；4、输入输出模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图所示，一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，包括人机交互模块3、输入输出模块4、动环检测模块2以及核心工控模块1，所述人机交互模块3通过RS485通信单元与动环检测模块2进行交互连接，所述输入输入模块通过RS485通信单元与动环检测模块2进行交互连接，所述核心工控模块1通过串口通信单元交互连接于动环检测模块2，所述人机交互模块3、输入输出模块4与核心工控模块1共用一个单片机；
所述核心工控模块1包括RJ45有线网络接口和数据存储单元，所述RJ45有线接口与单片机交互连接，所述单片机的输出端与数据存储单元输入端电连接。
其中，动环检测模块2主要负责数据协议转换和有源、无源开关量输出工作。并将核心工控模块1与其他各模块电气隔离，保护核心工控模块1。
具体地，所述动环检测模块2包括串口/RS485协议隔离转换单元、继电器输出单元和光耦输出单元，所述串口/RS485协议隔离转换单元通过串口通信单元与单片机交互连接，所述单片机的输出端连接有I/O输出单元，所述I/O输出单元的输出端并连有继电器输出单元和光耦输出单元。
本实施例中，智能车道控制机柜核心工控模块1负责实时将系统运行中产生的数据进行处理和存储，并通过动环检测模块2上串口/RS485协议隔离转换单元将串口数据转换成RS485协议数据实现与各模块间通信的功能，同时核心工控模块1的RJ45有线网络接口可连接有线网络实现设备远程控制的功能。
具体地，所述输入输出模块4包括光耦检测控制单元，所述光耦检测控制单元与单片机交互连接。
本实施例中，光耦检测控制单元是以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件，最终转换的电信号传输给单片机，实现信号的连通；另外，输入输出模块4可实时检测和控制16路电源输出，并将16路电源输出回路状态通过总线发送给人机交互模块3，使各路通断信息实时显示在OLED液晶屏上。
具体地，所述人机交互模块3包括NFC射频发卡单元，所述NFC射频发卡单元的输出端与单片机输入端相连接。
本实施例中，NFC射频发卡单元读取到IC卡数据后立刻将数据发给核心工控模块1校验和记录，确定卡片数据正确后，核心工控模块1将正确信息反馈给人机交互模块3以给电锁断电的方式打开柜门并在OLED显示屏上显示此IC卡信息。
具体地，所述人机交互模块3还包括温度检测单元和触摸按键单元，所述温度检测单元和触摸按键单元的输出端均连接单片机的输入端。
本实施例中，温度检测单元可检测机柜内的温度实时变化情况，通过单片机及时的将数据值反馈在液晶显示单元上，实现数据的快速读取。
具体地，所述人机交互模块3还包括液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制单元，所述液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制电源的输入端与单片机的输出端相连，所述液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制单元均交互式连接有蜂鸣器电路。
本实施例中，当有回路通断状态发送变化时，输入输出模块4将变化数据发送到人机交互模块3使液晶屏数据更新的同时蜂鸣器发出声音提示。
具体地，所述电锁控制单元的输出端连接机柜的电锁，所述风扇控制单元的输出端连接机柜的风扇，所述液晶显示单元为1.3吋OLED液晶显示单元。
工作原理：智能车道控制机柜核心工控模块1负责实时将系统运行中产生的数据进行处理和存储，并通过动环检测模块2上串口/RS485协议隔离转换单元将串口数据转换成RS485协议数据实现与各模块间通信的功能，同时核心工控模块1的RJ45有线网络接口可连接有线网络实现设备远程控制的功能。
人机交互模块3中温度检测单元根据检测到的实时温湿度变化情况控制风扇转动速率，同时在1.3吋OLDE液晶显示单元上显示实时温湿度值、风扇转动速率及实时时间等信息。NFC射频发卡单元读取到IC卡数据后立刻通过蜂鸣器发出提示音并通过RS485总线将数据发给核心工控模块1校验和记录，确定卡片信息正确后，核心工控模块1将正确信息反馈给人机交互模块3以给电锁断电的方式打开柜门并在OLED显示屏上显示此IC卡权限和卡号等信息。其中，人机交互模块3的触摸按键单元为四位触摸按键，四位触摸按键包括“Page”键、“上键”、“下键”以及“set”键，在未刷卡情况下，四位触摸按键的“Page”键仅可在“第一屏”和“第二屏”间切换用于用户查询服务，其余按键不起作用。在刷管理卡情况下，“Page”按键可在“第三屏”、“第四屏”和“第五屏”间切换，同时其他三位按键可用以设置参数和保存设置功能，维护卡不可进行设置操作。
该车道控制机柜具有以下特点：
1、各功能模块间采用RS485的通信方式实现数据的交互传输。
2、提供双路RJ45接口用以实现与上位机交互数据的功能。
3、断电后能保存系统设定值和记录存储信息，并具有上电自启动功能。
4、采用1.3吋OLED液晶显示屏，全中文显示，极大的方便了查询、设置等操作。
5、采用四位触摸按键，实现屏幕切换与数据设置等功能，方便美观。
6、采用PWM技术根据温度变动情况实时调节散热风扇转动速率，使柜内温度实时保持在稳定状态。
7、采用NFC射频发卡技术使能不同管理等级的射频卡，严格划分设备的控制权限。
8、使用电控锁控制柜门开闭，极大的方便用户使用的同时增加了机柜的安全性。
9、可根据实际情况自主设置机柜位置，IP地址等数据。
10、实时监测最大16路电源输出支路状态。
11、具备远程控制16路电源输出支路通断功能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：包括人机交互模块（3）、输入输出模块（4）、动环检测模块（2）以及核心工控模块（1），所述人机交互模块（3）通过RS485通信单元与动环检测模块（2）进行交互连接，所述输入输入模块通过RS485通信单元与动环检测模块（2）进行交互连接，所述核心工控模块（1）通过串口通信单元交互连接于动环检测模块（2），所述人机交互模块（3）、输入输出模块（4）与核心工控模块（1）共用一个单片机；
所述核心工控模块（1）包括RJ45有线网络接口和数据存储单元，所述RJ45有线接口与单片机交互连接，所述单片机的输出端与数据存储单元输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：所述动环检测模块（2）包括串口/RS485协议隔离转换单元、继电器输出单元和光耦输出单元，所述串口/RS485协议隔离转换单元通过串口通信单元与单片机交互连接，所述单片机的输出端连接有I/O输出单元，所述I/O输出单元的输出端并连有继电器输出单元和光耦输出单元。
3.根据权利要求1所述的一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：所述输入输出模块（4）包括光耦检测控制单元，所述光耦检测控制单元与单片机交互连接。
4.根据权利要求1所述的一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：所述人机交互模块（3）包括NFC射频发卡单元，所述NFC射频发卡单元的输出端与单片机输入端相连接。
5.根据权利要求1所述的一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：所述人机交互模块（3）还包括温度检测单元和触摸按键单元，所述温度检测单元和触摸按键单元的输出端均连接单片机的输入端。
6.根据权利要求1所述的一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：所述人机交互模块（3）还包括液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制单元，所述液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制电源的输入端与单片机的输出端相连，所述液晶显示单元、电锁控制单元和风扇控制单元均交互式连接有蜂鸣器电路。
7.根据权利要求6所述的一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：所述电锁控制单元的输出端连接机柜的电锁。
8.根据权利要求6所述的一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：所述风扇控制单元的输出端连接机柜的风扇。
9.根据权利要求6所述的一种具备远程监控和温度调节功能的新型车道控制机柜，其特征在于：所述液晶显示单元为1.3吋OLED液晶显示单元。
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