一种基于物联网的智能车道控制器的设计和应用

  作者:吴传洁,熊斯鹏,黄 敏 时间:2020-01-16来源:电子产品世界

  吴传洁,熊斯鹏,黄  敏(江西方兴科技有限公司,江西 南昌 330025)
  摘  要:为了适应高速公路收费无人化需求,高速公路智能车道控制器能在线监测设备的运行状态,同时将状态实时上传至运维监测服务器,为高速公路智能运维平台提供了数据支撑。
  关键词:物联网;车道控制器;插片式结构;硬件设计;软件设计

  0 引言

  高速公路收费系统包含各种不同种类的设备,且数量繁杂,当设备出现故障维护人员往往无法快速找到故障点,容易导致故障排除不及时。该物联网智能车道控制器主要功能包括IO驱动控制和设备状态运维监测,在线监测各用电设备的电能参数(包括电流、电压、功率和累计用电量)及设备串口通信数据,并进行数据协议分析,判断设备的运行状态,并且将设备的电能参数、运行状态和I/O驱动控制的开关量状态通过无线4G或网口方式上传至运维监测服务器。另外,该车道控制器还具有远程控制每个电能端口继电器的通断功能,当设备发生故障时,可以通过服务器远程重启的方式恢复设备的正常运行。

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  1 系统设计

  物联网智能车道控制器采用嵌入式架构,单片机控制各个模块协同工作,单片机采用ST公司的STM32系列的STM32F101单片机。物联网智能车道控制器在结构上采用插片式设计方案,可灵活配置,常规配制了交换机1(选配)、交换机2(选配)、I/O口、串口监测、DTU模块(选配)、网口上传、25针或37针(2选1)IO控制接口、12 V直流输出1、12 V直流输出2、AC220 V输出、AC220 V输入等模块,根据需要可以变更配置,其中插片式设计就是实现配置变更的结构支撑。下面是物联网智能车道控制器典型应用场景示意图。
  2 产品设计设计

  2.1 结构设计

  物联网智能车道控制器采用插卡式设计,可以根据需求灵活配置。 

  1为开机电源的船型开关,按下后开关亮灯,主机开机,液晶屏3显示主界面;2为圆形自锁开关,为后面板AC220V电能输出端的总开关,按下后开关亮灯;3为 7寸触摸液晶屏,用于显示车道控制器的监测状态和参数设置。

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  本产品的接线全部从后面板引出,后面板如图3所 示,接口包括:交换机1(选配)、交换机2(选配)、I/O口、串口监测、DTU模块(选配)、网口上传、25针或37针(2选1)IO控制接口、12 V直流输出1、12 V直流输出2、AC220 V输出、AC220 V输入。
  2.2 硬件设计

  物联网智能车道控制器硬件设计框图如图4所示:以控制器主控制器为核心,具有包括交换机1(选配)、交换机2(选配)、I/O口、串口监测、DTU模块(选配)、网口上传、25针或37针(2选1)IO控制接口、12 V直流输出12 V直流输出AC220 V输出、AC220V输入等模块。
  2.3 软件设计

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  物联网智能车道控制器软件设计框图如图5所示:车道控制器上电后,接入网络之后按时间指令收集设备从网口上传的参数数据,通过对比预先在软件内设置的对应设备参数正常范围值,判断设备是否异常。当判断设备异常时设备通过软件报警,维护人员可通过业主网站页面进行远程操作以排除故障。

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  2.4 界面设计

  开机后显示主界面,如图6所示。

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  主界面中有“设备接口”、“电能状态”和“参数设置”三个菜单图标,可以通过手指点击图标进入相应的界面。屏幕的最下面一行显示收费站编号、车道号,并实时显示机箱内的温度和湿度。

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  点击“设备接口”图标进入,如图7所示。点击“电能状态”图标进入,如图8所示。

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  点击“参数设置”图标进入,如图9、10所示。

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  3 结论

  基于物联网的智能车道控制器是路网感知系统中的关键一环,把各设备信息进行有效整合并以可见的形式传导至处理层,既可以把繁杂的数据处理变成简单的指令,也可以节约有效的人力提供处理时效与效率,在万物互联的现代化技术支持下,基于物联网的智能车道控

  参考文献

  [1]孙书鹰 陈志佳 寇超.新一代嵌入式微处理器STM32F103开发与应用[J].2010(12):59-63.
  [2]罗起潮. 嵌入式车道控制器在高速公路上的应[J].城市建设理论研究2016(3):1-4.
  [3]许世乾. 高速公路自动化收费系统车道控制器的原理和应[J].城市建设理论研究2015(20):9699-9699.
  [4]贾丛. 嵌入式低功耗车道控制器的研究与探讨[J].交通世界2014(3):108-109,110.

  本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第02期第55页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。

关键词: 202002 物联网 车道控制器 插片式结构 硬件设计 软件设计

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