CN206178890U - 自动发卡控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高速公路设备技术领域，提出的自动发卡控制系统，包括CPU和均与CPU连接的电源模块、OBU读写识别器、语音模块、信号输入模块和PC机，信号输入模块包括依次连接的输入信号处理模块和地感线圈及输入接口，输入信号处理模块与CPU连接，地感线圈及输入接口与到达线圈、第一发卡线圈和第二发卡线圈均连接，PC机与抓拍机、自助刷卡机和自动发卡机连接；电源模块与电源接口连接，OBU读写识别器依次通过OBU通讯串口和双串口光电隔离及电平转换模块与CPU连接。本实用新型构思巧妙，操作简便，解决了现有技术中取卡过程繁琐，等待时间长，ETC刷卡和自动发卡两种功能无法同时实现，易造成收费站入口堵塞的技术问题。

Description

自动发卡控制系统

技术领域

本实用新型属于高速公路设备技术领域，涉及一种自动发卡控制系统。

背景技术

随着高速公路车流量的增加，通行压力也逐渐增加，人工发卡压力也是越来越大，在这种情况下无人值守发卡机应运而生，大大缓解了收费站的通行压力，但是随着家庭轿车的普及车流量不断增加目前高速公路的通行情况仍不容乐观。

虽然现有的无人值守卡机(以下简称卡机)可以兼并ETC及MTC模式发卡，但是有局限性，目前模式不能形成快速发卡模式，只能通过按键进行取卡(ETC刷卡)，车辆通过时必须经过完整的取卡流程：到达→→抓拍→→按键(ETC车辆需将双界面卡从OBU上取出)→→取卡(ETC刷卡)→→抬杆→→驶离→→落杆。从以上环节可以看出一辆车的取卡过程较为繁琐，整个环节中司机按键后等待出卡时间(或ETC卡刷卡后等待2至3秒)和司机取卡驶离时间为主要时间，大概需要6-8秒时间甚至更长时间。且虽然发卡机设有ETC刷卡和按键发卡两种功能，但这两种功能无法同时实现，即ETC车辆与普通车辆及时通过方式不互相干涉也无法同时通过，易造成收费站入口堵塞。

实用新型内容

本实用新型提出一种自动发卡控制系统，解决了现有技术中取卡过程繁琐，等待时间长，ETC刷卡和自动发卡两种功能无法同时实现，易造成收费站入口堵塞的技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

自动发卡控制系统，包括CPU和均与所述CPU连接的电源模块、OBU读写识别器、语音模块、信号输入模块和PC机，所述信号输入模块包括依次连接的输入信号处理模块和地感线圈及输入接口，所述输入信号处理模块与所述CPU连接，所述地感线圈及输入接口与到达线圈、第一发卡线圈和第二发卡线圈均连接，所述PC机与抓拍机、自助刷卡机和自动发卡机连接。

作为进一步的技术方案，所述电源模块与电源接口连接，所述OBU读写识别器依次通过OBU通讯串口和双串口光电隔离及电平转换模块与所述CPU连接。

作为进一步的技术方案，所述语音模块包括依次连接的语音芯片、声音功放模块和声音输出接口，所述语音芯片与所述CPU连接。

作为进一步的技术方案，还包括与所述CPU连接的指示灯模块，所述指示灯模块包括依次连接的输出光电隔离及继电器驱动模块和指示灯控制及备用输出接口，所述输出光电隔离及继电器驱动模块包括依次连接的若干光电隔离模块和继电器驱动模块，所述光电隔离模块与所述CPU连接。

作为进一步的技术方案，所述继电器驱动模块包括红灯驱动模块、绿灯驱动模块和输出驱动模块。

作为进一步的技术方案，所述PC机通过PC机通讯接口与所述CPU连接，所述CPU与读卡器通讯串口连接。

作为进一步的技术方案，所述双串口光电隔离及电平转换模块包括依次连接的单电源电平转换芯片、光耦合器和电压调节模块，所述电压调节模块与所述CPU连接。

作为进一步的技术方案，还包括与所述CPU连接的用于芯片内部测试的JTAG接口。

作为进一步的技术方案，所述输入信号处理模块包括到达线圈信号处理模块、第一发卡线圈信号处理模块、第二发卡线圈信号处理模块和备用输入信号处理模块。

本实用新型使用原理及有益效果为：

1、本实用新型多台车辆依次通过自动发卡车道时，CPU将通过信号输入模块将通过车辆信息形成队列依次进行写卡并吐卡，且只有前车取卡后才会出第二张卡，在避免司机取错卡造成车辆信息不准确的同时，又不影响第二张卡的速度；如果后车为ETC车，前车取卡时，后车可同时进行ETC卡读写或刷卡操作，待两车交易成功后可同时通过，栏杆机、通行灯将保持前车通过状态，等待后车通行后再进行变灯、落杆，以此类推实现快速发卡功能，节约交易时间；若所通过车辆全部为ETC车辆时，到达OBU识别区后可自动读写，减少把ETC卡拔出再进行刷卡环节，形成不停车通行，节约交易时间。

本实用新型在自动发卡机前加设自助刷卡机，此刷卡机集OBU读写识别器、ETC刷卡面板、指示灯、语音提示于一体。在加设自助刷卡机的同时，通过配套的控制系统改变软件的交易流程，减少了原有取卡流程中的按键和等待出卡两个步骤，从而使得发卡时间节省，待司机使用习惯后会节省更多时间。这一设计将大幅度提高车辆通过自动发卡车道的效率，增加单位时间内自动发卡车道的车流量，有效缓解收费站入口排队等待通行的压力。同时通过第一发卡线圈和第二发卡线圈相配合形成前后队列，避免倒车与外界因素干扰造成误发卡，保证了自动发卡的准确性。

2、本实用新型语音模块包括依次连接的语音芯片、声音功放模块和声音输出接口，语音芯片与CPU连接，方便用户根据需要录制不同的提示音，并根据具体使用情况进行播放，以提醒过路司机按照指定流程操作，减少等待时间，提高单位时间自动取卡车道的通过率。

3、本实用新型指示灯模块的设置可以更加直观明了的提醒司机直行或停止，符合平常的生活习惯，有效保证了操作流程的顺畅性。同时系统中设置了若干光电隔离模块避免了不同组件间的相互干扰，避免了指示灯显示出现误差，使得其显示情况更加精确。

4、本实用新型JTAG接口的设置主要用于CPU内部测试及对系统进行仿真、调试，通过这一接口可及时发现与CPU相连的各芯片是否运行正常，并将测试结果及时通过PC机显示出来，便于用户及时维修，以保证系统工作的准确性。

5、本实用新型输入信号处理模块包括到达线圈信号处理模块、第一发卡线圈信号处理模块、第二发卡线圈信号处理模块和备用输入信号处理模块，车辆行驶时，CPU通过检测到的第一发卡线圈信号处理模块、第二发卡线圈信号处理模块信号顺序可对车辆的行驶方向做出判断，当车辆沿正常行驶方向行驶时，CPU才会通过PC机控制自动发卡机进行自动发卡，若车辆出现倒车或其他突发现象，即车辆未按照正常行驶方向行驶，自动发卡机则不会动作，避免了反方向倒车及外界其他因素对自动发卡系统造成干扰出现误发卡的现象，实现了发卡的准确性和无失误率。

备用输入信号处理模块的设置便于用户根据使用需要加设其他输入设备，有效满足了用户的多样化使用要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型电源模块结构示意图；

图3为本实用CPU结构示意图；

图4为本实用新型输入输出端子结构示意图；

图5为本实用新型信号输入模块结构示意图；

图6为本实用新型输出光电隔离及继电器驱动模块结构示意图；

图7为本实用新型双串口光电隔离及电平转换模块结构示意图；

图8为本实用新型声音功放模块结构示意图；

图中：1-CPU，2-电源模块，3-OBU读写识别模块，31-双串口光电隔离及电平转换模块，311-单电源电平转换芯片，312-光耦合器，313-电压调节模块，32-OBU通讯串口，4-语音模块，41-语音芯片，42-声音功放模块，43-声音输出接口，5-信号输入模块，51-输入信号处理模块，511-到达线圈信号处理模块，512-第一发卡线圈信号处理模块，513-第二发卡线圈信号处理模块，514-备用输入信号处理模块，52-地感线圈及输入接口，6-PC机，61-PC机通讯接口，7-自动发卡机，8-指示灯模块，81-输出光电隔离及继电器驱动模块，811-光电隔离模块，812-继电器驱动模块，8121-红灯驱动模块，8122-绿灯驱动模块，8123-输出驱动模块，82-指示灯控制及备用输出接口，9-读卡器通讯串口，10-JTAG接口，11-到达线圈，12-第一发卡线圈，13-第二发卡线圈，14-抓拍机，15-自助刷卡机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～8所示，本实用新型提出的自动发卡控制系统，包括CPU1和均与CPU1连接的电源模块2、OBU读写识别器3、语音模块4、信号输入模块5和PC机6，信号输入模块5包括依次连接的输入信号处理模块51和地感线圈及输入接口52，输入信号处理模块51与CPU1连接，地感线圈及输入接口52与到达线圈11、第一发卡线圈12和第二发卡线圈13均连接，PC机6与抓拍机14、自助刷卡机15和自动发卡机7连接。

工作时，车辆驶入自动发卡车道，将首先触发到达线圈11，到达线圈11包括第一到达线圈和第二到达线圈，只有车辆按照正常行驶方向行驶，依次经过第一到达线圈和第二到达线圈，且同一车辆可同时处于这两个线圈上方时，到达线圈11才会将所获取的信号将依次经过地感线圈及输入接口52和输入信号处理模块51传送至CPU1，CPU1控制PC机6操控抓拍机14对车辆进行抓拍，并将提取到的车辆信息通过PC机6传回CPU1，同时通过OBU读写识别器3判别该车辆是否为ETC车。经OBU读写识别器3识别该车辆为正常ETC车时，OBU读写识别器3将自动读取车辆相关信息，并将信息传送至CPU1，CPU1控制其他设备工作使得自动发卡车道形成不停车快速通行模式，此时司机无需刷卡，且自动发卡机7不动作，通行灯由红变绿，栏杆机抬起，车辆直接由入口驶入高速公路即可。如若非正常ETC车辆，即OBU读写识别器3检测到车辆虽然安装了OBU但是不能正常写入信息，语音模块4将在车辆到达自助刷卡机15前播放“ETC车辆请停车刷卡”的语音，提示车辆及时停车、刷卡，刷卡成功后，语音提示“ETC刷卡成功，祝您一路顺风”，此时自动发卡机7不进行发卡，通行灯由红变绿，栏杆机抬起，车辆通过后通行灯由绿变红、栏杆落下。若刷卡失败，语音模块4将自动播报“ETC卡有误，请前方取卡”，提醒司机通过前方自动发卡机7取卡通过。

若经OBU读写识别器3识别该车辆为非ETC车时，司机经过自助刷卡机15前无语音提示，车辆直接行驶到自动发卡机7前即可，当车辆按照正常行驶方向依次通过第一发卡线圈12和第二发卡线圈13时，CPU1会提前将抓拍机14所提取到的车辆信息写到IC卡内，并在车辆到达自动发卡机7前吐卡完毕，司机到达取卡工位后直接将卡取走即可，且只有卡片被取出后，通行灯才会由红变绿，栏杆机才会抬起。

多台车辆依次通过自动发卡车道时，CPU1将通过信号输入模块5将通过车辆信息形成队列依次进行写卡并吐卡，且只有前车取卡后才会出第二张卡，在避免司机取错卡造成车辆信息不准确的同时，又不影响第二张卡的速度；如果后车为ETC车，前车取卡时，后车可同时进行ETC卡读写或刷卡操作，待两车交易成功后可同时通过，栏杆机、通行灯将保持前车通过状态，等待后车通行后再进行变灯、落杆，以此类推实现快速发卡功能，节约交易时间；若所通过车辆全部为ETC车辆时，到达OBU识别区后可自动读写，减少把ETC卡拔出再进行刷卡环节，形成不停车通行，节约交易时间。

本实用新型在自动发卡机7前加设自助刷卡机，此刷卡机集OBU读写识别器、ETC刷卡面板、指示灯、语音提示于一体。在加设自助刷卡机的同时，通过配套的控制系统改变软件的交易流程，减少了原有取卡流程中的按键和等待出卡两个步骤，从而使得发卡时间节省，待司机使用习惯后会节省更多时间。这一设计将大幅度提高车辆通过自动发卡车道的效率，增加单位时间内自动发卡车道的车流量，有效缓解收费站入口排队等待通行的压力。同时通过第一发卡线圈和第二发卡线圈相配合形成前后队列，避免倒车与外界因素干扰造成误发卡，保证了自动发卡的准确性。

进一步，电源模块2与电源接口21连接，OBU读写识别器3依次通过OBU通讯串口32和双串口光电隔离及电平转换模块31与CPU1连接。

进一步，语音模块4包括依次连接的语音芯片41、声音功放模块42和声音输出接口43，语音芯片41与CPU1连接。

语音模块4包括依次连接的语音芯片41、声音功放模块42和声音输出接口43，语音芯片41与CPU1连接，方便用户根据需要录制不同的提示音，并根据具体使用情况进行播放，以提醒过路司机按照指定流程操作，减少等待时间，提高单位时间自动取卡车道的通过率。

进一步，还包括与CPU1连接的指示灯模块8，指示灯模块8包括依次连接的输出光电隔离及继电器驱动模块81和指示灯控制及备用输出接口82，输出光电隔离及继电器驱动模块81包括依次连接的若干光电隔离模块811和继电器驱动模块812，光电隔离模块811与CPU1连接。

指示灯模块8的设置可以更加直观明了的提醒司机直行或停止，符合平常的生活习惯，有效保证了操作流程的顺畅性。同时系统中设置了若干光电隔离模块811避免了不同组件间的相互干扰，避免了指示灯显示出现误差，使得其显示情况更加精确。

进一步，继电器驱动模块812包括红灯驱动模块8121、绿灯驱动模块8122和输出驱动模块8123。

继电器驱动模块812中除红灯驱动模块8121和绿灯驱动模块8122外，还设置了若干输出驱动模块8123，便于用户根据使用需要加设其他输出功能，有效满足了用户的多样化使用要求。

进一步，PC机6通过PC机通讯接口61与CPU1连接，CPU1与读卡器通讯串口9连接。

PC机6上设有与CPU1连接的PC机通讯接口61，CPU1与读卡器通讯串口9连接，这一设置适用于系统发卡、卡片初始化、和第三方系统对接等需要身份认证和扣费的场合，方便车辆通过时对ETC卡片上的信息进行读取和写入，方便快捷。

进一步，双串口光电隔离及电平转换模块31包括依次连接的单电源电平转换芯片311、光耦合器312和电压调节模块313，电压调节模块313与CPU1连接。

进一步，还包括与CPU1连接的用于芯片内部测试的JTAG接口10。

JTAG接口10的设置主要用于CPU1内部测试及对系统进行仿真、调试，通过这一接口可及时发现与CPU1相连的各芯片是否运行正常，并将测试结果及时通过PC机6显示出来，便于用户及时维修，以保证系统工作的准确性。

进一步，输入信号处理模块51包括到达线圈信号处理模块511、第一发卡线圈信号处理模块512、第二发卡线圈信号处理模块513和备用输入信号处理模块514。

输入信号处理模块51包括到达线圈信号处理模块511、第一发卡线圈信号处理模块512、第二发卡线圈信号处理模块513和备用输入信号处理模块514，车辆行驶时，CPU1通过检测到的第一发卡线圈信号处理模块512、第二发卡线圈信号处理模块513信号顺序可对车辆的行驶方向做出判断，当车辆沿正常行驶方向行驶时，CPU1才会通过PC机6控制自动发卡机7进行自动发卡，若车辆出现倒车或其他突发现象，即车辆未按照正常行驶方向行驶，自动发卡机7则不会动作，避免了反方向倒车及外界其他因素对自动发卡系统造成干扰出现误发卡的现象，实现了发卡的准确性和无失误率。

备用输入信号处理模块514的设置便于用户根据使用需要加设其他输入设备，有效满足了用户的多样化使用要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.自动发卡控制系统，其特征在于，包括CPU(1)和均与所述CPU(1)连接的电源模块(2)、OBU读写识别器(3)、语音模块(4)、信号输入模块(5)和PC机(6)，所述信号输入模块(5)包括依次连接的输入信号处理模块(51)和地感线圈及输入接口(52)，所述输入信号处理模块(51)与所述CPU(1)连接，所述地感线圈及输入接口(52)与到达线圈(11)、第一发卡线圈(12)和第二发卡线圈(13)均连接，所述PC机(6)与抓拍机(14)、自助刷卡机(15)和自动发卡机(7)连接。

2.根据权利要求1所述的自动发卡控制系统，其特征在于，所述电源模块(2)与电源接口(21)连接，所述OBU读写识别器(3)依次通过OBU通讯串口(32)和双串口光电隔离及电平转换模块(31)与所述CPU(1)连接。

3.根据权利要求1所述的自动发卡控制系统，其特征在于，所述语音模块(4)包括依次连接的语音芯片(41)、声音功放模块(42)和声音输出接口(43)，所述语音芯片(41)与所述CPU(1)连接。

4.根据权利要求1所述的自动发卡控制系统，其特征在于，还包括与所述CPU(1)连接的指示灯模块(8)，所述指示灯模块(8)包括依次连接的输出光电隔离及继电器驱动模块(81)和指示灯控制及备用输出接口(82)，所述输出光电隔离及继电器驱动模块(81)包括依次连接的若干光电隔离模块(811)和继电器驱动模块(812)，所述光电隔离模块(811)与所述CPU(1)连接。

5.根据权利要求4所述的自动发卡控制系统，其特征在于，所述继电器驱动模块(812)包括红灯驱动模块(8121)、绿灯驱动模块(8122)和输出驱动模块(8123)。

6.根据权利要求1所述的自动发卡控制系统，其特征在于，所述PC机(6)通过PC机通讯接口(61)与所述CPU(1)连接，所述CPU(1)与读卡器通讯串口(9)连接。

7.根据权利要求2所述的自动发卡控制系统，其特征在于，所述双串口光电隔离及电平转换模块(31)包括依次连接的单电源电平转换芯片(311)、光耦合器(312)和电压调节模块(313)，所述电压调节模块(313)与所述CPU(1)连接。

8.根据权利要求1所述的自动发卡控制系统，其特征在于，还包括与所述CPU(1)连接的用于芯片内部测试的JTAG接口(10)。

9.根据权利要求1所述的自动发卡控制系统，其特征在于，所述输入信号处理模块(51)包括到达线圈信号处理模块(511)、第一发卡线圈信号处理模块(512)、第二发卡线圈信号处理模块(513)和备用输入信号处理模块(514)。