一种IP化收费车道控制系统及方法与流程

本发明涉及收费车道领域，具体涉及一种ip化收费车道控制系统及方法。

背景技术：

1、车道控制器作为车道收费系统的核心设备，控制车道外部的收费设备，是收费系统的重要组成部分；目前，高速公路收费站入口和出口的收费车道岗亭内使用的车道控制器仅作为车道设备的io驱动控制，功能单一，智能化程度不高，不能适应当前无人化值守的需求，主要表现在以下几个方面：无法监测设备的运行状态，现有车道控制器功能单一，无法监测设备的io状态、运行状态，智能化程度低；无法快速定位设备故障点，维修效率低，当设备出现故障时，只能人工现场判断设备故障点，系统无法自动识别故障点，导致维护人员不能提前准备好备件，维修效率低；无法对设备进行远程控制，当设备出现故障时，对设备进行重新上电复位就可实现故障消除，现有车道控制器无法使设备实现远程断电和上电控制功能，只能由维护人员前往现场消除故障，效率低，且维修响应不及时；无法识别设备的隐性故障，无法对设备的状态进行分类统计和管理，形成设备运行状态的大数据，无法检测设备的渐发性故障，只有在设备故障彻底暴露后才能被发现；设备故障消除响应时效慢，没有设备故障自动主动推送功能，响应时效慢。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种ip化收费车道控制系统及方法，解决现有技术中车道控制器功能单一的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面、本发明提供一种ip化收费车道控制系统，包括控制单元、无线扩展单元、供电单元、保护单元，所述控制单元位于保护单元底部，所述无线扩展单元通过控制单元的插针和连接器以pin对pin方式与控制单元连接，所述供电单元通过无线扩展单元的插针和连接器以pin对pin方式与无线扩展单元连接；

4、所述控制单元，用于与车道设备以及车道控制器进行双向通信，在线监测所述车道设备以及车道控制器的运行状态，以获得监测数据；

5、所述无线扩展单元，用于接收所述监测数据后，将所述监测数据上传至物联网平台或智能运维平台；

6、所述供电单元，用于提供所述控制单元以及无线扩展单元所需电力；

7、所述保护单元，用于保护所述控制单元、无线扩展单元以及供电单元的内部电路板和元器件，并提供i/o物理接口。

8、在其中一些实施例中，所述控制单元至少包括主控单元板模块、io模块、通信模块、存储模块；

9、所述主控单元板模块，用于接收车道设备io控制状态、以太网通信状态和串口通信状态，并监测车道控制器的运行状态和被监测车道设备的运行状态，以获得监测数据；

10、所述io模块，用于通过io接口连接车道设备，并将所述车道设备的io状态通过串口发送至主控单元板模块，接收主控单元板模块的控制指令，基于所述控制指令驱动控制车道设备，其中，所述车道设备至少包括etc雨棚信号灯、栏杆机、车辆检测器；

11、所述通信模块，用于连接收车道外设，实现通信协议自动加载适配，并接收车道外设的以太网数据和串口数据，将所述数据发送至主控单元板模块，接收主控单元板模块的控制指令后，驱动车道外设；

12、所述存储模块，用于对主控单元板模块、io模块、通信模块的数据进行存储和传输。

13、在其中一些实施例中，所述主控单元板模块至少包括主控模块、io控制模块、通信监测模块、协议智能适配模块、环境监测模块、数据上传模块、显示模块；

14、所述主控模块，用于处理io控制模块、通信监测模块、协议智能适配模块、数据上传模块以及显示模块的程序调用、协议转换与通信、信号传输和处理、数据存储和传输；

15、所述io控制模块，用于io驱动控制；

16、所述通信监测模块，用于串口以及以太网的监测与数据分析；

17、所述协议智能适配模块，用于智能识别接入外设的品牌及设备类型，实现通信协议自动加载适配；

18、所述环境监测模块，用于实时监测车道控制器的工作温度及湿度；

19、所述数据上传模块，用于通过网口或4g/5g方式将监测数据上传至智能运维平台；

20、所述显示模块，用于通过hdmi外接显示器显示本地车道设备状态。

21、在其中一些实施例中，所述无线扩展单元至少包括无线扩展板；

22、所述无线扩展板，用于与控制单元配合使用，实现数据存储、4g/5g移动数据传输和wifi6无线网络。

23、在其中一些实施例中，所述无线扩展板至少包括硬盘模块、4g/5g通讯模块以及无线网络模块；

24、所述硬盘模块，用于将大量数据安全地存储在本地sata硬盘中，并通过控制单元进行读写操作；

25、所述4g/5g移动数据模块，用于提供稳定的网络连接，实现远程数据传输；

26、所述无线网络模块，用于提供wifi模组，通过无线网络进行设备调试和软件升级。

27、在其中一些实施例中，所述供电单元至少包括电源板；

28、所述电源板，用于将电源芯片设计为设备所需的电力规格，使所述设备获得稳定的电力供应。

29、在其中一些实施例中，所述电源板至少包括电源芯片、iso接口；

30、所述电源芯片，用于提供设备所需的电力规格，确保设备能够得到稳定的电力供应；

31、所述iso接口，用于对前端设备提供poe非标供电。

32、第二方面、本发明还提供一种ip化收费车道控制方法，通过如上所述的ip化收费车道控制系统实现，包括如下步骤：

33、通过所述控制单元与车道设备以及车道控制器进行双向通信，在线监测所述车道设备以及车道控制器的运行状态，以获得监测数据；

34、基于所述监测数据，所述无线扩展单元将所述监测数据上传至物联网平台或智能运维平台，使维护人员快速确定车道设备故障点。

35、在其中一些实施例中，所述通过所述控制单元与车道设备以及车道控制器进行双向通信，在线监测所述车道设备以及车道控制器的运行状态，以获得监测数据，包括；

36、所述控制单元的io模块通过io接口连接车道设备，采集车道设备io控制状态；

37、所述控制单元的通信模块通过以太网和rs232/rs485接口连接车道外设，接收车道外设的以太网数据和串口数据，并采集车道控制器运行时的温度和湿度，以获得监测数据。

38、在其中一些实施例中，所述车道外设至少包括车道摄像机、高清车牌识别摄像机、计重系统控制箱、天线控制器以及综合信息显示屏中的一种或多种。

39、与现有技术相比，本发明提供的ip化收费车道控制系统及方法，提供外设的统一接入能力，实时感知外设的网络接入，监测设备的连接状态；实现不同设备采集到的不同协议与数据格式向网口转换,实现数据的透明传输；实现外设ip私有化，提供外设的路由功能；既能通过本地网络、串口进行控制，又能进行集中管理；采用集约化车道的理念，对设备控制与业务分离，支持“去岛化、去亭化”等手段建设收费站能节约建设投资，新建收费站能便于后期收费功能升级、改造，后期费用投入大幅度降低；大幅度提高收费车道利用率，提升收费工作效率，从而减低人力成本和动力消耗，以及相关的系统维护成本；采用了较为先进的“云-边-端”的设计理念，提高了收费站级数据系统先进性、可靠性、安全性、扩展性和可利用性，形成一套标准化的收费系统，便于后期全省收费系统推广应用和功能升级，提升高速公路机电系统信息化应用水平；实现硬件集中设置、集中管理功能，大幅提高收费车道整体实时监控管理能力及故障发现及判断能力，从而提高系统设备维护维修能力。