CN113870451A - 一种车道控制设备和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个实施例公开了一种车道控制设备和系统，所述车道控制设备包括：外设控制模块、ETC交易模块和处理器；其中，所述外设控制模块用于连接车道外围设备为处理器与车道外围设备进行通讯提供接口；所述ETC交易模块用于响应所述处理器的控制完成ETC交易。所述一种车道控制设备和系统采用工业级高性能稳定的硬件架构及处理器，所述硬件框架包括外设控制模块和ETC交易模块，能够在实现ETC交易和控制外设硬件的同时实现软件统一集约化、降低功耗和成本，提高设备和系统的安全性、稳定性和实时性。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，具体涉及一种车道控制设备和系统。
背景技术
ETC(Electronic Toll Collection，不停车收费系统)是目前世界上最先进的路桥收费方式，通过安装在车辆上的车载电子标签(OBU)与在收费站车道上的路侧单元(RSU)之间，利用专用短程通讯技术(DSRC)实现信息交互，然后通过计算机联网与银行进行后台结算处理，从而达到不停车交费的目的。收费车道设备网络化，软件上云，实现车道无人化和自助化，能够有效减少人员提高效率降低成本解决高速公路运营要解决的重要问题。而网络车道控制设备是高速公路收费系统的核心枢纽设备，是连接收费车道外围设备与车道工业计算机的桥梁。因此现如今对网络车道控制设备的需求不断提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车道控制设备和系统，所述车道控制设备和系统集成了外设控制模块、ETC交易模块和处理器，能够同时实现ETC交易和对外设硬件的控制。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明一方面提供一种车道控制设备，所述车道控制设备包括：
外设控制模块、ETC交易模块和处理器；
其中，
所述外设控制模块用于连接车道外围设备为处理器与车道外围设备进行通讯提供接口；
所述ETC交易模块用于响应所述处理器的控制完成ETC交易。
在一个具体实施例中，所述外设控制模块包括：
串口模块和CAN模块；
所述串口模块包括多路串口接口，用于与车道外围设备中的串口设备相连接，为所述处理器与串口设备之间的通讯提供接口；
所述CAN模块包括多路CAN接口，用于与车道外围设备中的CAN设备相连接，为所述处理器与CAN设备之间的通讯提供接口。
在一个具体实施例中，所述串口设备包括：费额显示器、LED情报板和信息提示屏。
在一个具体实施例中，所述外设控制模块还包括：
继电器模块和隔离I/O模块；
所述继电器模块包括多路IO输出接口，用于与车道外围设备中的输出设备相连接，为所述处理器与输出设备之间的通讯提供接口；
所述隔离I/O模块包括多路IO输入接口，用于与车道外围设备中的输入设备相连接，为所述处理器与输入设备之间的通讯提供接口。
在一个具体实施例中，所述输出设备包括：栏杆机、通行信号灯、报警灯和雨棚灯；
所述输入设备包括：光栅和车检器。
在一个具体实施例中，所述ETC交易模块包括：
PSAM加密卡模块和PCI/PCI-E加密卡模块；
所述PSAM加密卡模块用于完成逻辑PSAM加密卡数据的加解密操作；
所述PCI/PCI-E加密卡模块用于完成逻辑PCI/PCI-E加密卡的加解密操作。
在一个具体实施例中，所述ETC交易模块还包括：
ETC天线控制模块和同步模块；
所述ETC天线控制模块用于响应所述处理器的控制与ETC天线进行通讯，通过控制所述ETC天线完成对车载OBU的读写操作；
所述同步模块用于协调并控制多条ETC收费车道的DSRC数据同步发送。
在一个具体实施例中，所述处理器运行Linux系统。
本发明另一方面提供一种车道控制系统，所述系统包括：
上述的车道控制设备；
车道外围设备；
收费平台；
所述车道控制设备在车辆经过ETC收费车道时完成ETC收费车道的收费并将收费信息发送给所述收费平台，并控制所述车道外围设备的运行。
在一个具体实施例中，所述系统还包括：
摄像机、MTC工控机和MTC工控机外接设备；
所述摄像机对车道上通行的车辆进行实时监控，并将监控内容实时发送给所述收费平台；
所述MTC工控机和MTC工控机外接设备用于完成人工收费车道的收费，并完成与所述收费平台的信息交互。
本发明的有益效果如下：
本发明所提供的一种车道控制设备和系统采用工业级高性能稳定的硬件架构及处理器，所述硬件框架包括外设控制模块和ETC交易模块，能够在实现ETC交易和控制外设硬件的同时实现软件统一集约化、降低功耗和成本，提高设备和系统的安全性、稳定性和实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有的技术方案，下面将对具体实施方式或现有的技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本申请的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本发明一个实施例的一种车道控制设备的组成结构示意图。
图2示出根据本发明一个实施例的一种车道控制系统的组成结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。以下通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可以做出变形与改进，也应视为本发明的保护范围。
本实施例一方面提供一种车道控制设备，如图1所示，所述车道控制设备包括：
外设控制模块、ETC交易模块和处理器；
其中，
所述外设控制模块用于连接车道外围设备为处理器与车道外围设备进行通讯提供接口；所述ETC交易模块用于响应所述处理器的控制完成ETC交易，并将收费信息发送给所述处理器进行存储；所述处理器又称为嵌入式实时操作系统包括用于存储数据的内存、存储，用于连接网线的网口，连接无线的WIFI以及蓝牙，所述处理器运行Linux系统，具备卓越的稳定性，并支持Docker平台部署。
其中，
所述外设控制模块包括：串口模块、CAN模块、继电器模块和隔离I/O模块。
所述串口模块包括多路串口接口，用于与车道外围设备中的串口设备相连接，为所述处理器与串口设备之间的通讯提供接口；例如，所述串口模块包括三路串口接口，所述三路串口接口分别与串口设备费额显示器、LED情报板和信息提示屏连接。
所述CAN模块包括多路CAN接口，用于与车道外围设备中的CAN设备相连接，为所述处理器与CAN设备之间的通讯提供接口。
所述继电器模块包括多路IO输出接口，用于与车道外围设备中的输出设备相连接，为所述处理器与输出设备之间的通讯提供接口；例如，所述继电器模块包括四路IO输出接口，所述四路IO输出接口分别与输出设备栏杆机、通行信号灯、报警灯和雨棚灯连接。
所述隔离I/O模块包括多路IO输入接口，用于与车道外围设备中的输入设备相连接，为所述处理器与输入设备之间的通讯提供接口；例如，所述隔离I/O模块包括两路IO输入接口，所述两路IO输入接口分别与输入设备光栅和车检器连接，采集输入设备的I/O输入信号。
本领域技术人员能够理解，上述外设控制模块支持二次开发，在有需要时可根据需求自行控制外设接口。
所述ETC交易模块包括：PSAM加密卡模块、PCI/PCI-E加密卡模块、ETC天线控制模块和同步模块。其中，所述PSAM(Payment Security Access Module)加密卡模块为消费安全访问模块，存放消费安全控制密钥并具有计算功能的特殊接触式的CPU卡，此卡放置在收费车道的终端设备中，用于完成消费过程中用户卡和车道终端之间的安全认证功能。所述PCI/PCI-E加密卡模块是以PCI/PCI-E为接口，具有密码运算功能、秘钥管理功能、物理随机数产生功能和设备自身安全保护措施的密码设备。
所述PSAM加密卡模块用于完成逻辑PSAM加密卡数据的加解密操作；
所述PCI/PCI-E加密卡模块用于完成逻辑PCI/PCI-E加密卡的加解密操作。
所述ETC天线控制模块用于响应所述处理器的控制与ETC天线进行通讯控制所述ETC天线，通过控制所述ETC天线完成对车载OBU的读写操作，进而完成ETC收费车道的收费，并将相关收费信息例如车辆信息，通行费信息等发送给处理器进行存储。
所述同步模块用于协调并控制多条ETC收费车道的DSRC数据同步发送。其中，所述的DSRC(Dedicated Short Range Communication)数据是指专用短程通信，ETC天线与车载OBU通过DSRC数据进行通信。例如，同一高速公路上有多条例如三条ETC收费车道时，由同步模块协调、统一控制各车道的ETC天线发送的DSRC数据的时序，防止多车道间DSRC数据的干扰。
本实施例另一方面提供一种车道控制系统，如图2所示，所述系统包括：上述的一种车道控制设备、车道外围设备、收费平台、摄像机、MTC(Manual Toll Collection，人工收费)工控机和MTC工控机外接设备。
所述车道控制设备在车辆经过ETC收费车道时完成ETC收费车道的收费并将收费信息发送给所述收费平台，并控制所述车道外围设备的运行；其中，所述车道外围设备包括费额显示器、栏杆机、通行信号灯、地感、光栅、报警灯、雨棚灯、LED情报板，信息提示屏、车检器等。
所述摄像机对车道上通行的车辆进行实时监控，并将监控内容实时发送给所述收费平台。
所述MTC工控机和MTC工控机外接设备用于完成人工收费车道的收费，并完成与所述收费平台的信息交互；其中，所述MTC工控机外接设备包括票据打印机、读卡器、收费键盘、显示器及非现金收费机等。
当有车辆通过人工收费通道时，高速收费员通过所述MTC工控机外接设备完成对车辆的收费，所述MTC工控机外接设备将获取的收费信息例如车牌信息、缴费金额信息等发送给MTC工控机，MTC工控机将所述获取的信息发送给收费平台，并在需要时从收费平台读取该车辆的相关缴费信息以控制MTC工控机外接设备中的票据打印机打印所述从收费平台读取的该车辆的相关缴费信息给司机。
当车辆通过ETC收费通道时，所述车道外围设备中的地感感应到车辆到位并将车辆到位信号发送给处理器，处理器接收到车辆到位信号后控制ETC天线控制模块控制ETC天线对车载OBU进行读写操作完成ETC交易，每个ETC收费车道均安装有各自车道的ETC天线，同步模块协调并控制多条ETC收费车道的DSRC数据同步发送，ETC天线控制模块将接收到的各个ETC收费车道的ETC交易的相关收费信息例如车辆信息，通行费信息等发送给处理器进行存储，再由处理器将所述相关收费信息发送给收费平台，完成ETC交易和数据的发送后处理器控制车道外围设备中的栏杆机抬起允许车辆上高速。
其中，上述步骤仅仅是一种举例，本领域技术人员能够理解，车道外围设备不仅仅只有栏杆机，还包括例如在处理器控制车道外围设备中的栏杆机抬起允许车辆上高速的同时还可以控制费额显示屏显示本次车辆所交费用；在车辆无法完成ETC交易时控制报警灯闪烁等等。
本实施例所提供的一种车道控制设备和系统采用工业级高性能稳定的硬件架构及处理器，所述硬件框架包括外设控制模块和ETC交易模块，能够在实现ETC交易和控制外设硬件的同时实现软件统一集约化、降低功耗和成本，提高设备和系统的安全性、稳定性和实时性，同时所述车道控制设备和系统支持二次开发，灵活应用，可自行控制外设接口，提高了设备和系统的灵活性，所述车道控制系统还能够实现ETC收费和人工收费信息的统一管理。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种车道控制设备，其特征在于，所述车道控制设备包括：
外设控制模块、ETC交易模块和处理器；
其中，
所述外设控制模块用于连接车道外围设备为处理器与车道外围设备进行通讯提供接口；
所述ETC交易模块用于响应所述处理器的控制完成ETC交易。
2.根据权利要求1所述的车道控制设备，其特征在于，所述外设控制模块包括：
串口模块和CAN模块；
所述串口模块包括多路串口接口，用于与车道外围设备中的串口设备相连接，为所述处理器与串口设备之间的通讯提供接口；
所述CAN模块包括多路CAN接口，用于与车道外围设备中的CAN设备相连接，为所述处理器与CAN设备之间的通讯提供接口。
3.根据权利要求2所述的车道控制设备，其特征在于，所述串口设备包括：费额显示器、LED情报板和信息提示屏。
4.根据权利要求1所述的车道控制设备，其特征在于，所述外设控制模块还包括：
继电器模块和隔离I/O模块；
所述继电器模块包括多路IO输出接口，用于与车道外围设备中的输出设备相连接，为所述处理器与输出设备之间的通讯提供接口；
所述隔离I/O模块包括多路IO输入接口，用于与车道外围设备中的输入设备相连接，为所述处理器与输入设备之间的通讯提供接口。
5.根据权利要求4所述的车道控制设备，其特征在于，所述输出设备包括：栏杆机、通行信号灯、报警灯和雨棚灯；
所述输入设备包括：光栅和车检器。
6.根据权利要求1所述的车道控制设备，其特征在于，所述ETC交易模块包括：
PSAM加密卡模块和PCI/PCI-E加密卡模块；
所述PSAM加密卡模块用于完成逻辑PSAM加密卡数据的加解密操作；
所述PCI/PCI-E加密卡模块用于完成逻辑PCI/PCI-E加密卡的加解密操作。
7.根据权利要求1所述的车道控制设备，其特征在于，所述ETC交易模块还包括：
ETC天线控制模块和同步模块；
所述ETC天线控制模块用于响应所述处理器的控制与ETC天线进行通讯，通过控制所述ETC天线完成对车载OBU的读写操作；
所述同步模块用于协调并控制多条ETC收费车道的DSRC数据同步发送。
8.根据权利要求1所述的车道控制设备，其特征在于，所述处理器运行Linux系统。
9.一种车道控制系统，其特征在于，所述系统包括：
权利要求1-8任一项所述的车道控制设备；
车道外围设备；
收费平台；
所述车道控制设备在车辆经过ETC收费车道时完成ETC收费车道的收费并将收费信息发送给所述收费平台，并控制所述车道外围设备的运行。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
摄像机、MTC工控机和MTC工控机外接设备；
所述摄像机对车道上通行的车辆进行实时监控，并将监控内容实时发送给所述收费平台；
所述MTC工控机和MTC工控机外接设备用于完成人工收费车道的收费，并完成与所述收费平台的信息交互。
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