研祥工控机IPC-6805E在高速公路不停车收费系统(ETC系统)中的应用

　　系统概述

　　不停车收费系统又称电子收费系统(Electronic Collection System)，简称ETC系统。它利用车辆自动识别技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网路对收费数据进行处理，实现不停车自动收费的全电子收费管理系统。该系统通过安装在车辆挡风玻璃上或者车身其他部位的车载有源电子标签与在收费站 ETC车道上的远距离读写器之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。不停车收费系统主要利用车辆自动识别技术，通过路侧车道控制系统的信号发射与接收装置识别通过车辆的编号，自动从该用户的专用账户中扣除通行费。

　　二、系统要求

　　1) 整个系统设备要求连续24小时工作，对主控设备的可靠性要求较高，主控设备一般采用工控机，MTBF：20，000小时，商用机一般不会考虑;

　　2) 主控设备安装于高速收费站内，受振动、灰尘等恶劣环境影响较大，主控设备必须防尘、防震、防潮;

　　3) 因为要调试设备、设置参数、显示结果、接外设、上传数据等，所以VGA接口、PS2接口、COM接口、USB、LAN接口是必须的，USB接口最好前置，以方便人工操作;

　　4) 应用程序全中文界面、操作简单，要求操作系统一般为Windows XP;

　　5) 主控系统要完成信息的采集、处理、分析、传输通信等功能，CPU性能不能太低，但是一般也不要求太高，适用即可，一般2.4GHZ以上CPU即可;

　　6) 扩展接口：兼顾未来及老产品维护考虑，一般要求整机提供3个PCI接口(扩视频采集卡、串口卡、PCI网卡)、2个ISA接口(数采卡或串口卡)。

　　三、系统描述

　　系统是通过远距离、非接触采集射频卡的信息，车上装有电子标签后，一进入ETC车道，专用车道里的微波设备就自动搜索信号，与车内的电子标签进行通讯，实现车辆在快速移动状态下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。该系统产品集计算机软硬件、无线通信、信息采集处理、数据传输、网络通讯、自动控制和智能卡制作等技术综合应用为一体，属于先进的智能交通信息采集设备和高安全性的智能身份识别系统，是一种能有效对车辆进行自动识别和联网监管的重要技术手段。以目前的技术手段而言，只有有源电子标签能完成稳定的高速识别。

　　除了关键收费业务之外，系统还要另外完成多种任务，如车辆位置感知、车辆图片抓拍、图像字符叠加、费额显示、自动栏杆打开与关闭、交通信号灯指示、自动报警置等，完成这些功能都有相应的功能模块与主控机相连进行控制，比如串口、USB接口、网口等。

　　四、系统框图

　　ETC车道主要组成设备有：路侧读写控制器(RSU)、车载机(OBU)、通行信号灯、报警器、字符叠加器、费额显示器、自动栏杆机、车道计算机(含显示器、键盘、主机)、车道控制器、雨棚信号灯、车辆检测器、地感线圈、摄像机，读卡机具等。

　　说明：ETC收费岛比人工收费岛向前加长7米，主要的ETC车道设备均安装在这加长的7米岛头上。

　　五、项目产品清单

　　主控设备：研祥EPE整机IPC-6805E

　　该主控设备的主板是一款采用Intel®H61芯片组，支持Intel®LGA1155封装双核、四核I3、I5、I7等系列CPU的高性能平台;支持2条800M/1066M/1333M的DDR3内存条，总容量最大支持16GB;板载2个10/100/1000Mbps网络接口;支持VGA+VGA、VGA+DVI双显示功能;支持4个SATA接口;10个USB 2.0接口、2个串口(其中1个支持RS-232/RS-422/RS-485)、1个并口等丰富的I/O接口;可以通过底板进行PCI与ISA组合扩展。

　　该整机机箱是一款壁挂机箱，该机箱采用1.2mm厚的优质钢板成型，喷涂高温烘烤漆，结构坚固。具有优良的散热、抗振及抗幅射性能。可以满足振动、电磁干扰等严酷工作环境的使用， 该主控设备的CPU板及底板采用研祥EPE总线设计，CPU板与底板间连接全采用CPCI针孔连接器来实现。该机箱外观尺寸不大，适宜在相对狭小的空间进行安装。

　　六、EVOC产品优势

　　1) 整机系统采用研祥EPE总线设计，CPU板与底板间采用CPCI针孔连接器相连，360度全包围接触，具有高度气密性、防腐防氧化性、防尘性等，解决了在多尘、潮湿、高/低温、腐蚀等各种工业恶劣环境下工作时连接器接触面间易堵塞、氧化或发霉而造成的电气接触不良，彻底消除金手指连接在实际使用中所有的不良表现，保证了工控机工作的可靠性;

　　2) CPU板一旦安装到位，CPCI针孔连接器公母头接触面间不会发生相对位移，不会产生相对摩擦，不会损伤导电层，提升了系统抗振动和冲击的能力，保证设备在振动环境下长时间可靠工作的要求;

　　3) 独特的CPU背板支架设计，将CPU散热器重量转架到金属机箱上，避免CPCI针对连接器间接触力的不平衡，同时使两个连接器间更加稳固，不会产生相对位移，进一步提高了整机在振动环境下可靠工作的能力;

　　4) EPE总线计算机解决了传统金手指工业计算机平台无法通过底板供电，造成机箱走线复杂;EPE总线定义PS-ON#，5V SBS(2A)等信号，12V电源有5个管脚可承受7A电流，避免使用ATX电源时底板与CPU板之间控制连线;

　　5) EPE总线系统扩展接口在信号分布上优先考虑高速控制信号走线，设置地信号和高速控制信号的针脚相邻, 避免由于信号传输线上存在较大的分布电容的影响，从而增强了信号的完整性，增强了EMC性能，增强了高速信号对地的参考和屏蔽作用，使得PCI、PCIE扩展信号质量得到大大改善，保证了系统的可靠性;

　　6) 整机系统采用注油减震垫对硬盘进行减震保护，在硬盘与其安装支架之间采用注油减震垫进行软连接，有效避免硬盘与支架在外界震动及冲击作用力下的相互硬碰撞，从而有力保护硬盘不被震动或冲击损坏;注油减震垫结构简单、适用宽温环境、使用寿命长、能对三维振动进行减震、兼容不同重量物体减震。

　　七、结论

　　研祥EPE总线产品具备在恶劣工业环境下长时间无故障稳定工作的特性，能够很好的满足多尘、潮湿、高/低温、腐蚀、振动等各种严酷环境下对硬件的需求。