CN210222518U - 自由流一体化智能控制机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了自由流一体化智能控制机，包括：主控模块、电源监控管理及保护模块、加密模块、接口模块、温湿度控制模块、网络控制模块和输入输出模块，电源监控管理及保护模块与主控模块的串口连接，输入输出模块与主控模块的USB接口连接，接口模块上设有网口、USB口、VGA接口、IO接口、串口和接口排线，主控模块的接口排线对应的与接口模块的接口排线连接，加密模块设有PCI插槽，加密模块通过PCI插槽与主控模块的PCI接口对应连接。本实用新型通过集成部分模块或设备，采用标准的接线方式，避免了现有技术中设备接线复杂，施工工艺和质量没有统一标准的问题。

Description

自由流一体化智能控制机

技术领域

本实用新型涉及虚拟省界站和标识站控制设备领域，具体涉及自由流一体化智能控制机。

背景技术

收费公路虚拟省界站和标识站均建设在主线断面上，业务系统要求在无人值守环境下24小时不间断稳定运行，以保证精准标识，精准扣费。在这种场景下，无疑对现场机电设备的稳定性、可靠性提出了极高的要求，运营管理单位也需强化对设备的远程运行管控，以保证在发生异常情况可即时启用应急响应机制。

目前收费公路虚拟省界站和标识站现场机电设备一般有天线设备、高清卡口、蓄电池、设备机柜等主要部分，其中设备机柜是核心组成部分，机柜内部主要放置工控机、交换机、显示器、键鼠、避雷器、空气开关、PDU插座以及天线控制器和UPS等设备，由于机柜内部组件繁多，设备接线复杂，施工工艺和质量没有统一标准，很容易拉升设备故障率和后期运维成本，设备机柜作为现场的核心控制部分，一旦出现异常，势必影响虚拟省界站和标识站整体运行，严重时可能造成系统瘫痪。同时，运营管理单位缺乏对外场设备运行状态的实时监控，导致故障发生时响应滞后。

实用新型内容

鉴于以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种自由流一体化智能控制机，解决现有省界站和标识站现场机电设备机柜内部组件繁多，且设备接线复杂，施工工艺和质量没有统一标准，故障率高且缺乏实时监控的问题。

本实用新型采用技术方案为：

一种自由流一体化智能控制机，包括：主控模块、电源监控管理及保护模块、加密模块、接口模块、温湿度控制模块、网络控制模块和输入输出模块，所述主控模块外接用于获取经过虚拟省界站和标识站的车辆信息的识别设备，所述主控模块上设有PCI接口、若干串口、若干USB接口和接口排线，所述电源监控管理及保护模块与主控模块的串口连接，所述输入输出模块与主控模块的USB接口连接，所述电源监控管理及保护模块用于对温湿度控制模块、主控模块和网络控制模块供电，所述接口模块上设有网口、USB口、VGA接口、IO接口、串口和接口排线，所述主控模块的接口排线对应的与所述接口模块的接口排线连接，所述加密模块设有PCI插槽，所述加密模块通过PCI插槽与主控模块的PCI接口对应连接，所述接口模块的网口用于外接天线控制器，所述接口模块的串口用于通过UPS连接线外接高清卡口，所述主控模块和接口模块均与所述网络控制模块连接。

优选的，所述网络控制模块包括交换机模块、光纤收发器和4G模块。

优选的，所述电源监控管理及保护模块设有两个PDU输出，其中一个用于AC220V电源输出，另一个用于DC12V/24V的UPS输出。

优选的，所述的温湿度控制模块与电源监控管理及保护模块的AC220V电源输出端口连接。

优选的，所述网络控制模块与电源监控管理及保护模块的DC12V/24V电源输出端口连接。

优选的，所述主控模块的电源端与电源监控管理及保护模块的DC12V/24V电源输出端口连接。

优选的，所述电源监控管理及保护模块包括自动重合闸模块和电力监控模块，其中，外部电源经过依次经过电力监控模块和自动重合闸模块后输出，所述电力监控模块与主控模块的串口连接，以使电力监控模块对主控模块进行监控。

优选的，所述网络控制模块通过RS45网线与所述主控模块连接。

优选的，所述输入输出模块包括鼠标和/或键盘，所述输入输出模块的视频输出端外接显示器。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过集成电源监控管理及保护模块、温湿度控制模块、网络控制模块和输入输出模块等，并采用标准的接线方式，集成多种组件，并嵌入温湿度控制模块，实现设备状态自检，支持远程监控，现场实施时，只需把天线控制器、高清卡口、UPS连接线接入自由流一体机，无需现场布设安装其他模块，即可实现系统正常启用，避免了现有技术中场机电设备机柜内部组件繁多，且设备接线复杂，施工工艺和质量没有统一标准，且缺乏实时监控的问题。

附图说明

图1为本实用新型自由流一体化智能控制机的结构示意图；

图2为本实用新型的电源监控管理及保护单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中电力监控模块的示意图；

图4为本实用新型实施例中自动重合闸模块的示意图；

图5为本实用新型实施例中接口模块的示意图；

图6位本实用新型的自由流一体化智能控制机的划费方法的流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例为

实施例：

请参考图1-6所示，一种自由流一体化智能控制机，包括：主控模块、电源监控管理及保护模块、加密模块、接口模块、温湿度控制模块、网络控制模块和输入输出模块，所述主控模块外接用于获取经过虚拟省界站和标识站的车辆信息的识别设备，所述主控模块上设有PCI接口、若干串口、若干USB接口和接口排线，所述电源监控管理及保护模块与主控模块的串口连接，所述输入输出模块与主控模块的USB接口连接，所述电源监控管理及保护模块用于对温湿度控制模块、主控模块和网络控制模块供电，所述接口模块上设有网口、USB口、VGA接口、IO接口、串口和接口排线，所述主控模块的接口排线对应的与所述接口模块的接口排线连接，所述加密模块设有PCI插槽，所述加密模块通过PCI插槽与主控模块的PCI接口对应连接，所述接口模块的网口用于外接天线控制器，所述接口模块的串口用于通过UPS连接线外接高清卡口，所述主控模块和接口模块均与所述网络控制模块连接。

优选的，所述网络控制模块包括交换机模块、光纤收发器和4G模块。

优选的，所述电源监控管理及保护模块设有两个PDU输出，其中一个用于AC220V电源输出，另一个用于DC12V/24V的UPS输出。

其中，所述的温湿度控制模块与电源监控管理及保护模块的AC220V电源输出端口连接。所述网络控制模块与电源监控管理及保护模块的DC12V/24V电源输出端口连接。所述主控模块的电源端与电源监控管理及保护模块的DC12V/24V电源输出端口连接。

优选的，所述电源监控管理及保护模块包括自动重合闸模块和电力监控模块，其中，外部电源经过依次经过电力监控模块和自动重合闸模块后输出，所述电力监控模块与主控模块的串口连接，以使电力监控模块对主控模块进行监控。

优选的，所述网络控制模块通过RS45网线与所述主控模块连接。

优选的，所述输入输出模块包括鼠标和/或键盘，所述输入输出模块的视频输出端外接显示器。

下面介绍具体实施例，各个模块具体如下：

一、电源监控管理及保护单元

所述电源监控管理及保护模块包括自动重合闸模块和电力监控模块，电力监控管理及监控保护模块的功能主要是自动重合闸、电源监控和电力输出，请参照图2-4所示，作为实施例，本申请的电力监控模块采用山东力创科技股份有限公司LCDG-DTSD206-3000。本申请的自动重合闸采用希崖自动重合闸保护器。电力监控管理及监控保护模块为整个系统各个模块进行供电，并进行统一的电源管理。具体包括以下功能：

(1)自动重合闸电源保护

可实现漏电保护、过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、短路保护、防雷保护，当出现异常时，可自动切断电源，同时不断进行自检，当异常恢复后，又可自动复位，免去了跳闸后需要人工复位的问题。另外，还可以实时显示电流电压信息，异常信息，并保存故障信息。

(2)电源状态实时监控

可实时监控电压、电流、频率、功率、电能等参数，并具备可编程设置、切换、循环LCD显示。采用数字接口：RS-485，MODBUS-RTU协议与上位机进行通信。

(3)电源防雷

考虑到设备长期在户外使用，配备独立的电源防雷模块。

(4)PDU电源输出

配备两个8口PDU输出，其中一个用于市电输出，一个用于UPS输出，实现电源类型的灵活选择。

二、温湿度控制模块

作为实施例，本申请的温湿度控制模块采用sinomeasure DS18B20温度控制器。具有如下功能：

(1)温湿度监控

监控机身内温湿度，并通过数字接口，可将监控信息发送给上位机。

(2)温度控制模块

可以设定温度的上下限，低于温度下限启动加热器工作，高于温度上限启动制冷器，使制冷器工作。

三、网络控制模块

网络控制模块包括交换机模块、光纤收发器模块、4G模块。作为实施例，所述交换机模块采用深圳市鸿章安防有限公司工业级8口交换机。所述光纤收发器模块采用netLINK千兆收发器。所述4G模块采用HUAWEI ME909s Series LTE，通过PCIE接口有嵌入式工业级控制板通信。网络控制模块功能具体如下：

(1)千兆网络交换

用于实现网络交换机的功能。包括：16个10/100/1000M自适应RJ45端口，1个调试RJ45端口，2个千兆SFP(mini GBIC)光纤模块扩展插槽，支持千兆、百兆光纤模块。18个网络指示灯。

(2)光电转换

用于实现光电转换功能，包括：光纤接口：2个SC接口(一发一收)，电口：1个RJ45接口，6个信号指示灯。

(3)4G通信

支持全网4G通信。

四、输入输出模块

具体的，输入输出模块是指通过USB接口接入鼠标和键盘，通过视频输出接口接入显示器。内置抽拉式通用键盘和触摸板鼠标，8.4寸LCD内嵌液晶显示器，用于提供输入输出功能。

五、接口模块

具体的，接口模块原理图如图5所示，能提供丰富的外围接口，便于接口扩展和接入外围设备，包括16路网口、6路USB接口、1路VGA接口、16路IO接口、4路RS232串口、2路天线，接口。

六、密钥模块

本方案的密钥模块可采用现有技术模块，作为实施例，这里的密钥模块

可采用PCI/PCIE密码卡，PCI/PCIE密码卡是北京江南天安科技有限公司开

发的专用于交通领域的专用密码卡。密码卡通过PCI/PCIE接口与嵌入式相

连接，进行各种密码运算和服务。用于提供高速公路收费密钥服务和设备认

证密钥服务。

本实用新型的自由流一体化智能控制机内部集成了嵌入式工业级主控模块、电源监控管理及保护模块、温湿度监控模块、网络控制模块、接口模块、输入输出模块、密钥模块等常用自由流硬件设备，并且提供丰富的外围设备硬件接口，可大大简化自由流车道现场硬件设备安装与现场施工。实现效果具体如下：

(1)设备高度集成化，对各个设备进行统一管理和监控，保证了设备的兼容性和稳定性。

(2)实现对电源的全方面监控和管理，保证了设备的供电可靠性，以及出现异常之后的快速维修。

(3)内置加热模块和降温模块，可适应多种气候的环境使用。

(4)内置有温度传感器、湿度传感器、电源传感器，并可将信息实时上传到后台系统。

(5)提供多种网路通信方式，并可自动切换主备链路。

(6)内置有温度高效的业务软件。

七、嵌入式工业级主控模块

嵌入式工业级主控模块是整个系统的核心控制模块，可运行业务逻辑，并可对整个系统进行统一监控和管理。具体包括处理器、内存、硬盘(双硬盘，固态硬盘和机械硬盘)，网卡(双千兆网卡)。

作为实施例，本申请的嵌入式工业级主控模块主板采用康仕达K-U67TK，其接口定义如下：

本实用新型的自由流一体化智能控制机的划费方法流程示意图请参考图6所示，包括：

获取经过虚拟省界站和标识站的车辆信息，所述车辆信息包括该车辆类型、行驶距离和高速路段信息，

根据所述车辆信息计算扣费金额；

根据车辆信息和扣费金额向支付平台发起扣费请求，并上传交易流水清单和车辆图片。

本实用新型的自由流一体化智能控制机是一款专门应用于收费公路省界虚拟站及标识点的综合型控制设备。设备具备计算运行处理、环境传感监控、电源监控、多元网络控制和I/O控制等功能，支持在户外环境长时间不间断稳定运行。设备通过搭载配套化监控管理软件，有力保证运营管理单位对省界虚拟站或标识点机电设备健康状态实时掌控，一旦出现异常状况，可迅速触发预警和维护机制，让监控人员第一时间定位异常问题并及时响应，迅速安排相关的维护作业人员进行修复，为省界虚拟站和标识点系统稳定运行提供基础性保障。具体如下：

1.施工部署标准化。使用自由流一体机有助于加快虚拟省界站和标识站系统整体安装与调试步骤，大大简化施工工序，减少施工时间，实现标准化施工，便于统筹管理。

2.动环监控预警。自由流一体机对设备运行状态和环境变量进行集中监控，及时反映异常信息，通知运营管理单位快速响应，实现设备无人值守远程管理。

3.软硬一体融合。一体机集成嵌入式主控单元、电源监控管理及保护单元、温度智能调节单位、网络控制单元、IO控制单元等，搭载配套化监控管理软件，对所集成的模块进行全方位监控，实现软硬件一体化完美融合。同时，自由流一体机性能设计充分考虑现有和未来5至10年收费公路业务拓展所需，为业务系统拓展升级提供良好支撑。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自由流一体化智能控制机，其特征在于，包括：主控模块、电源监控管理及保护模块、加密模块、接口模块、温湿度控制模块、网络控制模块和输入输出模块，所述主控模块外接用于获取经过虚拟省界站和标识站的车辆信息的识别设备，所述主控模块上设有PCI接口、若干串口、若干USB接口和接口排线，所述电源监控管理及保护模块与主控模块的串口连接，所述输入输出模块与主控模块的USB接口连接，所述电源监控管理及保护模块用于对温湿度控制模块、主控模块和网络控制模块供电，所述接口模块上设有网口、USB口、VGA接口、IO接口、串口和接口排线，所述主控模块的接口排线对应的与所述接口模块的接口排线连接，所述加密模块设有PCI插槽，所述加密模块通过PCI插槽与主控模块的PCI接口对应连接，所述接口模块的网口用于外接天线控制器，所述接口模块的串口用于通过UPS连接线外接高清卡口，所述主控模块和接口模块均与所述网络控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的自由流一体化智能控制机，其特征在于，所述网络控制模块包括交换机模块、光纤收发器和4G模块。

3.根据权利要求1所述的自由流一体化智能控制机，其特征在于，所述电源监控管理及保护模块设有两个PDU输出，其中一个用于AC220V电源输出，另一个用于DC12V/24V的UPS输出。

4.根据权利要求3所述的自由流一体化智能控制机，其特征在于，所述的温湿度控制模块与电源监控管理及保护模块的AC220V电源输出端口连接。

5.根据权利要求3所述的自由流一体化智能控制机，其特征在于，所述网络控制模块与电源监控管理及保护模块的DC12V/24V电源输出端口连接。

6.根据权利要求1所述的自由流一体化智能控制机，其特征在于，所述主控模块的电源端与电源监控管理及保护模块的DC12V/24V电源输出端口连接。

7.根据权利要求1所述的自由流一体化智能控制机，其特征在于，所述电源监控管理及保护模块包括自动重合闸模块和电力监控模块，其中，外部电源经过依次经过电力监控模块和自动重合闸模块后输出，所述电力监控模块与主控模块的串口连接，以使电力监控模块对主控模块进行监控。

8.根据权利要求1所述的自由流一体化智能控制机，其特征在于，所述网络控制模块通过RS45网线与所述主控模块连接。

9.根据权利要求1所述的自由流一体化智能控制机，其特征在于，所述输入输出模块包括鼠标和/或键盘，所述输入输出模块的视频输出端外接显示器。

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