CN201820270U - 一种高速公路多功能自动发卡机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：包括工控机(7)，工控机(7)与自动发卡机、自动牌照识别系统、自动车型识别系统、LED显示屏(1)、语音音箱(6)和控制系统相连。本实用新型弥补一般自动发卡机的不足，具有智能车型识别、牌照识别系统，双频读写，ETC电子标签读写，发放纸质票据等功能，满足二义性路径识别双频复合通行卡的使用需求，减少收费人员需求数量及其劳动强度，以优质服务赢得社会的和谐，共同构建平安高速公路。

Description

一种高速公路多功能自动发卡机装置

技术领域

本实用新型涉及一种高速公路多功能自动发卡机装置，属于智能交通中的收费发卡技术领域。

背景技术

自动发卡机早年主要运用于机场、码头、停车场，在车辆入口处安装一套自动发卡机，减少值守人员，由于此类地区流水车辆少，计费简单发卡量小，对发卡速度和误差要求相对较低。随着技术不断成熟，目前自动发卡机已经在高速公路上试用，主要安装在高速公路收费站入口车道，用以实现入口处准无人化管理，既提高了车辆的通行速度，减少收费员的劳动强度又节约了收费运营成本。

由于浙江省高速公路在国内率先使用二义性路径识别系统，原有的IC通行卡由于技术的原因不再使用，取而代之的是有电源的双频复合通行卡。双频复合通信卡可与安装在高速公路路侧的RFID天线通信，把所经过的路段时的路侧标识站代码记入双频复合通信卡中，在出口收费站通过复合卡读写器读出路由记录，通过网络发送给收费分账中心，便于精确拆账。

通过对使用一般发卡机的单位调研发现，目前自动发卡机功能单一，存在的缺点主要有：①不具备双频复合通行卡读写功能；②不能够对ETC电子标签进行识别；③无法执行对于免费的军警车发放纸质票。为适应浙江省高速公路收费系统自动发卡需要，研究一种既有智能车型、牌照识别分析系统，又有双频读写、ETC电子标签读写、发放纸质票据等多功能无人值守自动发卡机装置就显得十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种高速公路多功能自动发卡机装置。它满足双频复合通行卡使用的需求，读写器具有屏蔽功能，整合车型识别和记录、牌照识别和记录、纸质票的信息记录，ETC电子标签的信息记录；车型、牌照数据库有车辆比对功能；并有语音和对讲功能，使得高速公路自动发卡系统工作更为高效快捷。

本实用新型的技术方案：一种高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：包括工控机，工控机与数据库、自动发卡机、自动牌照识别系统、自动车型识别系统、LED显示屏、语音音箱相连。

前述的高速公路多功能自动发卡机装置中，所述自动车型识别系统包括红外栅和车型识别器，所述红外栅、车型识别器和工控机三者相互连接。

前述的高速公路多功能自动发卡机装置中，所述自动牌照识别系统包括车检器和牌照识别器，所述车检器、牌照识别器和工控机三者相互连接。

前述的高速公路多功能自动发卡机装置中，所述牌照识别器包括牌照抓拍设备和处理单元，牌照抓拍设备与车检器和处理单元相连。

前述的高速公路多功能自动发卡机装置中，所述牌照抓拍设备为高清摄像机，且牌照抓拍设备设有辅助光源。

前述的高速公路多功能自动发卡机装置中，所述自动发卡机包括控制箱、仪表显示屏、打印机、卡机、对讲主机、ETC天线、天线切换板、卡机工位切换板、对讲按钮装置、声光报警器；所述控制箱和仪表显示屏经过RS232C接口与工控机连接，控制箱和仪表显示屏之间也经过RS232C接口连接；所述打印机与工控机连接；所述卡机与卡机工位切换板连接；卡机工位切换板与控制箱连接；所述ETC天线与天线切换板连接；天线切换板与控制箱连接；所述对讲主机经过对讲按钮装置与控制箱连接；所述声光报警器与控制箱连接。自动发卡机可以根据车型经过天线切换板和卡机工位切换板在上下两个系统间切换，便于不同类型车辆驾驶员使用。仪表显示屏显示的系统的有关参数，供负责维护和修理的工作人员查看。打印机为高速打印机，为免费的军警车辆服务。发卡机卡夹机架设计为同心轴转动，定位读写，卡夹对卡采用压力顶升装置，每组左右两个同心轴发卡机，总体安装有16套卡夹，控制器完成左右同心轴的卡夹转换。读写卡部分采取屏蔽措施，为防止在读卡过程中唤醒下面的通行卡。ETC天线为持有ETC电子标签的驾驶员服务，记录有关信息。声光报警器在打印机剩最后一张发票或者卡机剩最后一组通信卡时发出警报，提醒管理员添加票据、更换卡夹。驾驶员可以使用对讲装置，解疑答惑。

前述的高速公路多功能自动发卡机装置中，所述自动发卡机的卡机前面板包括上下两层相同的功能区；每个功能区设有两个复合卡出卡口，所述的发卡按钮均设在两出卡口中间；打印按钮设在所述打印机上方；还设置有ETC天线刷卡区域和对讲按钮装置。以上装置均有醒目标志，提示驾驶员正确使用发卡机按钮。卡机前面板上还设有打印机出票口。

前述的高速公路多功能自动发卡机装置中，所述卡机的读写卡部分设有屏蔽结构，以提高抗干扰能力。

本实用新型主要设备构成如下：

1、LED显示屏：

安装在在车道前方门架或侧边立柱上，显示屏内容主要以提示为主“绿农车不可进入”、“危险品车不可进入”、“免费车取纸质票”、“省外警车取通行卡”此类信息不断变化，以提醒有关驾驶员误入和对发卡机正确操作。

2、自动车型识别系统由红外栅和车型识别器组成：

红外栅：又称收尾光幕，光栅的发射管和接收管内置相同数量的光电管，并位于对应的同等高度，车辆经过时能够确切知道哪些光束被遮挡。主要完成车辆进入后的收尾判断；其次完成车辆外形二维数据采集，根据这些外部特征作为主控器进行系统评估的参考依据。

车型识别器：主要负责对数据的采集、处理和传输。识别器先对光幕、地感线识别传感器进行数据采集，对采集到的数据进行处理，依据数据库模型得出车轴数量，最后将处理车轴数量传送给工控机，再由工控机发送到自动发卡机。

3、自动牌照识别系统由车检器和牌照识别器组成：

车检器：触发牌照识别器运行。连接处理单元，处理单元接收抓拍设备的视频信号，将处理结果及车辆图像数据传给工控机，工控机存贮图片和数据，负责响应本地用户数据访问和向上级系统传输数据。

牌照识别器包括牌照抓拍设备和处理单元：牌照抓拍设备采用高清摄像机，高清摄像在对车牌抓拍时可以获得清晰牌照号牌，有利于对牌照的格式转换，从而达到清晰无误的车牌号码。

为了使摄像机成像清晰，在环境光照不足的情况下使用辅助光源进行补光。闪光灯能够根据环境光线情况自动开启和调节光强。

牌照抓拍设备和处理单元相连，处理单元由嵌入式板卡处理单元插在收费系统车道控制机主板的PCI插槽上构成，处理过程完全由嵌入式板卡处理器硬件完成。对于拍摄的每辆车的照片能够对民用、警用、军用(包括04式新军车牌照)、武警以及个性化等汽车号牌号自动识别能力。

4、语音音箱：

安装在收费亭前方的音箱，由内部语音提示电路驱动，语音模块经过RS232C接口与核心控制器连接，按照语音命令播出声卡中语音内容，如“请按键取卡”、“请取卡”、“请再次按键”、“谢谢”等，经过功率放大后推动音箱工作。

5、工控机：

是车道控制器的核心，它经过各种板卡与外设通信。卡板驱动与安装软件由厂家提供，包括：C104P多串口卡、插卡式IO卡、网卡、显卡等驱动和COMMTEST测试程序。驱动程序获取：将软件安装在服务器并共享，在车道机上先安装并配置网卡，经过网上邻居获取相应设备的驱动程序。

6、发卡机：

是实现无人值守发卡的关键设备，满足双频复合通行卡、ETC电子标签和军警免费车特殊需求，有车型和车牌的记录等功能，需换卡夹、故障能够自动提示和报警，还有与驾驶员对讲功能。

①自动发卡机控制单元采用高性能微处理器，具有多个RS232串行通讯接口，分别与上位机、语音板、仪表显示屏通讯、天线切换板、卡机工位切换、声光报警器分别按照有关控制逻辑结构链接。

②卡机的前面板按照适合大、小车按键取卡，设计为上下两层同样的功能区。每个功能区设计两个复合卡出卡口，在两出卡口中间设计有取卡按钮；设计有票据打印机出票口和取票按钮；设计有ETC电子标签读写天线；设计有对讲的按钮和喇叭。以上装置均有醒目标志，提示驾驶员正确使用发卡机按钮。

③机箱内安装有全自动发卡机机芯，发卡机卡夹机架设计为同心轴转动，定位读写，卡夹对卡采用压力顶升装置，每组左右两个同心轴发卡机，总体安装有16套卡夹，控制器完成左右同心轴的卡夹转换。读卡过程为防止唤醒下面的通行卡，读写卡部分采取屏蔽措施。

④机箱内安装有高速公路高速打印机，为免费的军警车辆服务。

⑤机箱内安装有ETC读写天线(ETC天线)，为持有ETC电子标签的驾驶员服务，记录有关信息。

⑥机箱内安装有天线切换板和卡机工位切换板，根据车型在自动发卡机的上下两个系统间切换，便于不同类型车辆驾驶员使用。

⑥机箱外安装有1套声光报警器，打印机剩最后一张发票或者卡机剩最后一组双频复合通行卡时发出警报，提醒管理员添加票据、更换卡夹。

⑧机箱内安装有对讲装置，驾驶员可以经过对讲装置，答疑解惑。

⑨机箱内安装有仪表显示屏，显示的系统的有关参数，供负责维护和修理的工作人员查看。

7、车道设备控制器、车道辅助设备：工控机经过车道设备控制装置控制车道辅助设备，如电动栏杆的抬起落下，交通指示灯的变换等，指挥车辆行驶。

与现有技术相比，本实用新型弥补一般自动发卡机的缺点和不足，满足双频复合通行卡使用的需求，读写器具有屏蔽功能，整合车型识别和记录、牌照识别和记录、纸质票的信息记录，ETC电子标签的信息记录；车型、牌照数据库有车辆比对功能；并有语音和对讲功能，使得高速公路自动发卡系统工作更为高效快捷。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

附图中的标记为：1-LED显示屏、2-红外栅、3-车型识别器、4-车检器、5-牌照识别器、6-语音音箱、7-工控机、8-控制箱、9-仪表显示屏、10-打印机、11-打印机按钮、12-卡机、13-发卡按钮、14-ETC天线、15-天线切换板、16-卡机工位切换板、17-对讲按钮装置、18-对讲主机、19-道设备控制器、20-车道辅助设备、21-数据库、22-声光报警器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例。一种高速公路多功能自动发卡机装置构成如图1所示，其特征在于：包括工控机7，工控机7与数据库21、自动发卡机、自动牌照识别系统、自动车型识别系统、LED显示屏1、语音音箱6相连。

所述自动车型识别系统包括红外栅2和车型识别器3，所述红外栅2、车型识别器3和工控机7三者相互连接。

所述自动牌照识别系统包括车检器4和牌照识别器5，所述车检器4、牌照识别器5和工控机7三者相互连接。

所述牌照识别器5包括牌照抓拍设备和处理单元，牌照抓拍设备与车检器4和处理单元相连。

所述牌照抓拍设备为高清摄像机，且牌照抓拍设备设有辅助光源。

所述自动发卡机包括控制箱8、仪表显示屏9、打印机10、卡机12、对讲主机18、ETC天线14、天线切换板15、卡机工位切换板16、对讲按钮装置17、声光报警器22；所述控制箱8和仪表显示屏9经过RS232C接口与工控机7连接；所述打印机10与工控机7连接；所述卡机12与卡机工位切换板16连接；卡机工位切换板16与控制箱8连接；所述ETC天线14与天线切换板15连接；天线切换板15与控制箱8连接；所述对讲主机18经过对讲按钮装置17与控制箱8连接；所述声光报警器22与控制箱8连接。

所述自动发卡机的卡机12前面板包括上下两层相同的功能区；每个功能区设有两个复合卡出卡口，所述的发卡按钮13均设在两出卡口中间，ETC天线14和对讲按钮装置17，打印按钮11和打印机10出票口。

所述卡机12的读写卡部分设有屏蔽罩。

在高速公路收费广场无人值守车道入口车道的大棚上方，固定一块醒目的标牌“自动发卡机车道”，提醒绿农车和其他车辆勿进入，避免车辆误入耽误通行时间。

在车道前方门架或侧边立柱上安装LED显示屏1，显示屏内容主要以提示为主，如“危险品车不可进入”、“免费车取纸质票”、“省外警车取通行卡”等信息。信息不断变化，以提醒有关驾驶员误入和对发卡机正确操作。

当车辆进入无人收费车道时，会经过一个安装在道路两侧的红外栅2，又称收尾光幕，光栅的发射管和接收管内置相同数量的光电管，并位于对应的同等高度，车辆经过时能够确切知道哪些光束被遮挡。主要完成车辆进入后的收尾判断；其次完成车辆外形二维数据采集，根据这些外部特征作为主控器进行系统评估的参考依据。

车型识别器3负责对数据的采集、处理和传输。识别器先对红外栅2、地感线传感器进行数据采集，对采集到的数据进行处理，依据数据库模型得出车轴结果，传送给工控机7，由工控机7发送到自动发卡机的控制箱8。

车检器4向牌照识别器5发出抓拍信号，抓拍单元将抓拍到的图像信号，发给工控机7，工控机7对牌照图像进行分析，存贮，负责向发卡机控制箱8发送牌照数据，车型和牌照数据经过数据上传21到监控室数据库。

自动发卡机根据车型大小设计为上下两层，各层的设备安装套数一样，其中天线切换板15，卡机工位切换板16就是为上下两套ETC天线14和卡机12设备转换而设置的。

车辆来到自动发卡机前，会出现以下几种情况：

1、正常操作。

①若是免费的军警车辆，则可直接按打印机按钮11，语音音箱6提示“请取票，谢谢！”，打印机10吐出纸票，驾驶员提取纸票，车道设备控制器19控制车道辅助设备20的电动栏杆机栏杆抬起，放行；

②若是持ETC电子标签缴费的车辆，驾驶员将电子标签在ETC天线14刷过，有关信息记录后，语音音箱6提示“刷卡成功，谢谢！”，车道设备控制器19控制车道辅助设备20的电动栏杆机栏杆抬起，放行；

③若是一般发卡缴费的车辆，驾驶员取卡时根据车型大小，按上下层相应发卡按钮13，双频复合卡上就自动记录车型、车牌号、车道代码和时间等的有关信息，写卡成功后双频复合卡从卡机12的出卡口吐出，语音音箱6提示“请取卡，谢谢！”，驾驶员根据语音提示取得双频复合卡，车道设备控制器19控制车道辅助设备20的电动栏杆机栏杆抬起，放行。

2、非正常操作。

由于驾驶员不熟悉自动发卡机的取卡按钮，会造成一些错误操作，多功能自动发卡机的操作流程是这样设定的；

①当车辆进入车道时车型识别器3、牌照识别器5就测算出该车的车型和牌照号，工控机7牌照识别系统就根据车牌号信息，区别该车是否应该免费或者缴费，工控机7将有关数据发送给自动发卡机控制箱8；

②当免费车驾驶员去按缴费发卡按钮13时，语音音箱6提示“免费车，请按免费票按钮！”，当驾驶员按票据打印机按钮11后，票据打印机10写票成功后将纸票吐出，语音音箱6提示“请取票，谢谢！”，司机取票，车道设备控制器19控制车道辅助设备20的电动栏杆机栏杆抬起，放行；

③当非免费车按免费打印机按钮11时，语音音箱6提示“非免费车，请按缴费发卡按钮！”，在驾驶员按发卡按钮13，写卡成功后双频复合卡从相应卡机12的出卡口吐出，语音音箱6提示“请取卡，谢谢”，司机根据语音提示取得双频复合卡，车道设备控制器19控制车道辅助设备20的电动栏杆机栏杆抬起，放行。

3、多功能自动发卡机可能出现的状况：

①出现坏卡。发卡机机箱内设计有坏卡识别和回收装置，当出现坏卡时具有自动回收坏卡功能。当出现坏卡时语音音箱6提示“请稍等、请稍等”，直到正常的卡读写成功后卡机12的出卡口才吐出双频复合卡。

②发卡机发生故障。当自动发卡机发生故障不能正常工作，发卡机设计有自测功能，声光报警器22动作发出设备故障的提示，提醒收费站维护人员前来维修。

③更换卡夹、票据提示。当复合通行卡卡机12卡夹中的通行卡还剩最后一组或者票据打印机只剩最后一张纸质票据时，发卡机功能经过声光报警器22发出警报，提示管理员更换卡夹或添加票据。

④驾驶员需要与管理员对讲。当驾驶员遇到问题需要与收费站管理员进行交流时，可以按对讲按钮装置17，监控室值班的管理员经过对讲主机18和对讲按钮装置17直接与驾驶员对话，为驾驶员解答疑惑。

Claims (8)

1.一种高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：包括工控机(7)，工控机(7)与数据库(21)、自动发卡机、自动牌照识别系统、自动车型识别系统、LED显示屏(1)、语音音箱(6)相连。

2.根据权利要求1所述的高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：所述自动车型识别系统包括红外栅(2)和车型识别器(3)，所述红外栅(2)、车型识别器(3)和工控机(7)三者相互连接。

3.根据权利要求1所述的高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：所述自动牌照识别系统包括车检器(4)和牌照识别器(5)，所述车检器(4)、牌照识别器(5)和工控机(7)三者相互连接。

4.根据权利要求3所述的高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：所述牌照识别器(5)包括牌照抓拍设备和处理单元，牌照抓拍设备与车检器(4)和处理单元相连。

5.根据权利要求4所述的高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：所述牌照抓拍设备为高清摄像机，且牌照抓拍设备设有辅助光源。

6.根据权利要求1所述的高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：所述自动发卡机包括控制箱(8)、仪表显示屏(9)、打印机(10)、卡机(12)、对讲主机(18)、ETC天线(14)、天线切换板(15)、卡机工位切换板(16)、对讲按钮装置(17)、声光报警器(22)；所述控制箱(8)和仪表显示屏(9)经过RS232C接口与工控机(7)连接，控制箱(8)和仪表显示屏(9)之间也经过RS232C接口连接；所述打印机(10)与工控机(7)连接；所述卡机(12)与卡机工位切换板(16)连接；卡机工位切换板(16)与控制箱(8)连接；所述ETC天线(14)与天线切换板(15)连接；天线切换板(15)与控制箱(8)连接；所述对讲主机(18)经过对讲按钮装置(17)与控制箱(8)连接；所述声光报警器(22)与控制箱(8)连接。

7.根据权利要求6所述的高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：所述自动发卡机的卡机(12)前面板包括上下两层相同的功能区；每个功能区设有两个复合卡出卡口，所述的发卡按钮(13)均设在两出卡口中间；打印按钮(11)设在所述打印机(10)上方；还设置有ETC天线(14)刷卡区域和对讲按钮装置(17)。

8.根据权利要求6或7所述的高速公路多功能自动发卡机装置，其特征在于：所述卡机(12)的读写卡部分设有屏蔽结构。

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