工控机在高速公路行业的应用现状及发展趋势

针对目前如火如荼的ITS（Intelligent Transportation System智能交通系统）,本文通过详细介绍工控机的发展现状及结构特点，结合在公路机电工程中的应用情况及发展趋势，旨在让更多的业主和集成商能进一步了解工控产品，以选择更适用、更好用的产品，使系统的使用、维护、管理发挥更大的作用，创造出更高的效率。

工控机即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。具有重要的计算机属性和特征如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统，控制网络和协议，计算能力，友好的人机界面。
由于工控机可充分利用计算机技术的进步，便于更新换代，所运行的软件与普通PC完全一样，便于软件的开发和调试，目前发展应用很快。
工控机的结构
工控机：基于PC总线的工业电脑。据2000年IDC统计目前PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软、硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。其主要的组成为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成如CPU卡、I／O卡等。并采取全钢结构机壳、机箱压条、过滤网，正压风扇等设计及EMC（electro magnetic compatibility）技术以解决工业现场包括高速公路现场的电磁干扰、震动、灰尘、高／低温等问题。
工控机的特点
1 可靠性：工控机具有在粉尘、烟雾、高／低温、潮湿、震动、腐蚀的环境中正常工作的能力和快速故障诊断、高可维护性的特点，其MTTR （Mean Time to Repair）一般为5min，MTTF 5万小时以上，而普通PC的MTTF仅为10000～15000小时。
2 实时性：工控机对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节，（看门狗功能这是普通PC所不具有的）遇险自复位，保证系统的正常运行。
3 扩充性：工控机由于采用底板＋CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡(如通道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等)相连，以完成各种任务。
4 兼容性：能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。
应用
收费系统:高速公路的收费系统大体上经历了三个时期：手工收费、计算机收费、ETC（ELECTONIC TOLL COLLECTION不停车收费）。在收费系统的第二个时期才开始使用工控机，主要使用的机型为19″宽、4U高的通用型标准主机，如Nematron “AE系列”整机(W * H * D=483 * 177 * 510 MM，可扩充多个PCI 、ISA、PCISA卡及连接各种外设，如证券读写器、收费专用键盘、收费票据打印机、电动/手动栏杆机、车辆检测仪、车型显示仪、计费显示器、监控系统和对计、报警设备、信号灯、MODEM等。在ETC时期则趋于一体化、行业化，工控机、车道控制等设备将融为一体，在国家相关部门制定出各相关的行业规范、接口标准后，届时全国的公路将融成一网，一卡通不停车收费最终真正实现“一卡走遍天下”。
监控系统：作为高速公路三大机电工程之一的监控系统是一个投资大而直接经济效益短期不明显的投资。目前的高速公路监控主要分为收费监控和交通监控，经历的模式有三种：即模拟录像CCTV、数字化DVR、网络化DVR。由于CCTV监控时期只是利用CCTV和录像机进行监视和录像，完全人工操作。随着数字、视频技术的发展及应用，在数字DVR时代，集成商通过采用具备强扩充性（如多硬盘、多ISA/PCI资源等）能长时间稳定运行的工控机及视频采集卡、视频压缩卡等组成DVR系统，当车检仪、车道控制仪检测到需捕获图像时系统就能自动地进行图像的捕获与录像处理。随着网络技术的发展及ITS的应用与要求，工控机厂商，通过在CPU卡（主板）上集成提供高性能的LAN如Nematron 的AEM系列和AES系列的SBC系列等，均已提供了高性能的工业级10/100M自适应网络接口，使系统集成商能够将所有的资源系统通过联网方式实现信息的共享与充分利用，从而可将采集到的交通信息数据经分析处理后通过信息发布系统发送到各信息终端，以对交通流进行实时的引导和控制，进一步提高道路的通行能力
综合以上工控机在高速公路的两大机电工程中的应用不难看出，其应用的趋势为工控机随着行业差距的缩小，标准的统一，最终的部分产品将实现一体化。
问题
公路主管部门不明确，投资主体的多元化使管理工作更加复杂。
缺乏统一的行业标准和规范。
监控未能最大的重视与利用，导致了只监测无控制的现状，也没完全实现和收费的联动。