浅谈工控机在高速公路交通机电工程中的现状与展望

【摘要】目前我国公路交通事业正处在一个高速发展的时期，国家对基础设施的投资尤其是对公路交通行业的投资十分巨大。公路交通设施的发展速度在世界上是首屈一指的。在数量和规模上达到一定程度以后，就要追求质量的提升了。也就是公路交通的运营和管理。虽然我国的交通机电发展很快，但是也有一些与道路发展不相适应的地方。本文首先介绍了工控机应用在公路交通机电工程中的发展现状，然后从现状出发对未来的应用发展进行了展望，以期对公路交通机电的发展提供参考。

【关键词】工控机；机电工程；现状；展望

1.前言

公路的交通工程机电主要由四个部分构成，第一个部分是监控部分，包括整个路段的监控设备，第二个部分是收费站的收费系统，第三个部分是道路通讯系统，第四个部分是供电和配电系统。这四个并不是独立的，而是相辅相成，互相配合的。只有四者有机地结合在一起，才能形成一套高效的公路交通机电系统。这四部分的大部分设备是由工业控制计算机和各种接口卡板构成的。虽然经过十几年的发展和更新换代，这些设备有了很大的发展，但是这些设备还是有些方面不能适应公路交通的发展，对公路交通的运营管理带来了很大的障碍，使交通秩序受到一定程度的影响。这已经成为交通机电工程中需要尽快解决的问题，也是交通机电工程下一步发展需要面临的问题。

2.工控机在机电工程应用中存在的问题

我国的高速公路进入了一个建设的高峰期，建设形式也多种多样。高速公路机电工程中的监控系统和收费系统原理是用接口卡板和工业控制计算机连接来实现系统功能的。这种系统存在明显的缺点，这种系统体积非常庞大，运维成本比较高，没有良好的适应环境的能力，非常耗电，灵活性比较差，扩展能力也不强。这就给高速公路交通控制与管理带来了许多的问题。比如耗电能力较大，当发生供电故障停电时，对于电源的要求就非常高，这样会给交通管理带来很大的隐患；扩展能力不强就意味着设备不能不断地升级和更新换代，需要升级时就必须需要更换整套设备，增加了成本并且浪费了资源，由于更换整个系统耗时较长，这就大大影响了机电设备对交通变化的响应速度。

从以上的论述可以得出，虽然经过多年的发展，中国的交通机电设施得到了很大的发展，也在不断地改进和完善，但是存在如下的一些问题：

（1）扩展和接口问题

交通机电工程的外接设备非常多，需要很多的接口，当当前的系统需要拓展新的功能需求时（多个usb接口，网络接口，串口和打印机接口），很显然，设备本身的接口满足不了外接设备的需求，这时就必须要占用有限的设备插口，需要增加新的接口进行扩展，这样就会增加设备成本，而且还会增加设备的耗电量。

（2）能耗及体积问题

众所周知，工业控制计算机设备耗电量比较大，对于电源的功率和稳定性都要求非常的高。在全社会都在提倡环保节能的情况下，这种耗能大的设备显然是不合适的。特别是当供电系统发生故障，电力供应中断时，这时工业控制计算机设备耗能特别大的缺点就暴露无遗了。很难找到相应的高质量大功率的稳定电源来供电，所以会导致公路交通机电系统的暂时瘫痪，这样就影响到了整个高速公路的交通控制与管理，对整个高速公路上的交通秩序造成了很大的影响。再一个就是收费站岗亭的空间有限，当放上这么一个体积庞大的机器之后，里面的空间就更加的狭小，占用了放置其他重要物资的空间。

（3）使用寿命和环境问题

工业控制计算机的受用寿命比较长，寿命长并不意味着机器能够一直稳定的工作。在工业控制计算机使用后期，机器的稳定性和可靠性会大幅度降低，时常会出一些故障。工控机设备能够适应各种各样的环境，但是噪音比较严重，对环境会造成很大的噪声污染，在环保越来越重要的今天，这是一个必须要考虑到的问题。

（4）建设及运营问题

工业控制计算机是公路交通机电系统的核心，需要耗费大量的人力和时间进行安装，劳动强度非常大，需要的投资比较大，而且建成后运营花费也比较高。

（5）后期维护问题

经过对机器使用过程中使用规律的统计，随着机器使用时间的延长，其维护费用也逐年的升高，而且维护费用增长速度越来越快，到了后期，维护费用就是一笔很大的支出。而且等到设备报废之后需要巨大的投资来进行设备的更换。

从以上几点的分析可以看出，以工程控制计算机为核心的公路交通机电系统存在一些的问题，有一些明显的缺点。上面所叙述的情况在一定程度上成为了交通控制与管理发展的瓶颈。在交通公路机电逐步走向信息化的今天，这些问题必须要进行解决。在设备更新换代时必须考虑到以上问题。迫切需要一些新的交通机电技术应用到公路交通控制与管理之中。以确保公路交通机电的发展与公路交通的发展相适应，提高道路的服务水平。

3.工控机在高速公路机电工程中的展望

因为以工程控制计算机为核心的道路机电系统存在的缺点，所以想要提高道路的服务水平，必须要应用新的技术进行道路机电工程的革新。嵌入式技术走进了公路交通工程技术人员的视线。嵌入式系统以应用为中心，技术基础是现代计算机技术。

与普通的工程控制计算机系统相比，嵌入式系统具有以下特点：

（1）嵌入式系统的功耗比较低，体积要比工控机系统小很多，而且集成度很高，将原来的卡板功能集中在芯片之中，所以嵌入式系统体系非常小。而且功耗都比较低，而且便于移动，能够联网。

（2）嵌入式系统是将半导体技术、先进的计算机技术和电子技术与其他行业相结合制造出来的系统，是具有技术密集性、分散度比较高的集成系统。

（3）嵌入式系统深度结合了具体的应用，具有较强的应用性与市场竞争力，使用周期也比较长。

（4）嵌入式系统的软件都是储存在芯片之中的，不需要再从硬盘之中周转，这样就大大提高了系统的运行速度和系统的可靠性。

（5）嵌入式系统对于实时任务具有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。

（6）嵌入式微处理器的低功耗特点，尤其是用于便携式的无线及移动通信设备中，在电池供电的嵌入式系统中，更显示出它无与伦比的特色。

综上所述，嵌入式系统正以其稳定、安全、可靠、体积小的特点，势将在道路交通机电设备中得到广泛应用。

4.总结

目前国内高速公路机电工程已经取得了很大的发展，但是还有一些不太完善的地方。只要有关部门足够重视这个问题，尽快制定出相应的规范，对智能交通系统进行统一规划，必将促进高速公路机电系统的发展。

参考文献

[1]荆便顺编著.道路交通控制工程[M].北京：人民交通出版社，1995，5.

[2]俞国栋，卢希龄等编.国际交通发展现状和趋势[M].北京：人民交通出版社，1992，8.

[3]杨良利.浅谈高速公路交通机电工程[J].时代报告，2002，6.

作者简介：韩卫平（1975—），男，山西运城人，大学专科，助理工程师，现供职于山西省运城高速公路有限责任公司。