征對目前如火如荼的ITS（Intelligent Transportation System智能交通系統(tǒng)）,本文通過詳細介紹工控機的發(fā)展現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合在公路機電工程中的應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢，旨在讓更多的業(yè)主和集成商能進一步了解工控產(chǎn)品，以選擇更適用、更好用的產(chǎn)品，使系統(tǒng)的使用、維護、管理發(fā)揮更大的作用，創(chuàng)造出更高的效率。
[定義]
工控機即工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。具有重要的計算機屬性和特征如具有計算機CPU、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口、并有實時的操作系統(tǒng)，控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，計算能力，友好的人機界面。
[分類]
1983年工控機被列入國家計算機系列型譜及發(fā)展規(guī)劃，當(dāng)前我國工控機的主要類別有：IPC(PC總線工業(yè)電腦簡稱工業(yè)PC)、 PLC（可編程控制系統(tǒng)）、DCS（分散型控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線系統(tǒng)）及CNC（數(shù)控系統(tǒng)）五種。據(jù)IDC統(tǒng)計2000年國內(nèi)各自的市場比例對比見附表一：
由于IPC（工業(yè)PC）可充分利用計算機技術(shù)的進步，便于更新?lián)Q代，所運行的軟件與普通PC完全一樣，便于軟件的開發(fā)和調(diào)試，所以是目前發(fā)展應(yīng)用最快的機型，其它的各種類型的工控機在早期的公路收費系統(tǒng)中有應(yīng)用，但現(xiàn)在已不再采用。
[IPC結(jié)構(gòu)]
IPC：即基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IDC統(tǒng)計目前PC機已占到通用計算機的95％以上，因其價格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟、硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認(rèn)可，這正是工業(yè)電腦熱的基礎(chǔ)。其主要的組成部份為工業(yè)機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成如CPU卡、I／O卡等。并采取全鋼機殼、機卡壓條過濾網(wǎng)，雙正壓風(fēng)扇等設(shè)計及EMC（electro magnetic compatibility）技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場包括高速公路現(xiàn)場的電磁干擾、震動、灰塵、高／低溫等問題。
[IPC特點]
1) 可靠性：工業(yè)PC具有在粉塵、煙霧、高／低溫、潮濕、震動、腐蝕和快速診斷和可維護性，其MTTR （Mean Time to Repair）一般為5min，MTTF 10萬小時以上，而普通PC的MTTF僅為10000～15000小時。
2) 實時性，工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)過程進行實時在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時進行采集和輸出調(diào)節(jié)，（看門狗功能這是普通PC所不具有的）遇險自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運行。
3) 擴充性，工業(yè)PC由于采用底板＋CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強的輸入輸出功能，最多可擴充20個板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)。
4) 兼容性，能同時利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。
[廠商介紹]
目前國內(nèi)的工控機供應(yīng)商主要由臺灣及大陸的廠商，國外的RADISYS、ROCKWELL、INTEL等產(chǎn)品由于成本高、價格高、服務(wù)難、現(xiàn)已完全退出國內(nèi)市場。隨著國內(nèi)的IT業(yè)研發(fā)，加工技術(shù)力量的不斷提升，及各類芯片和各類器件、生產(chǎn)設(shè)備在國際市場基本可平等選購，其時間和價格相差有限，軟件資源的可移植性可節(jié)省大量的人力、物力這正是目前國內(nèi)通用計算機業(yè)迅速發(fā)展的原因。如聯(lián)想電腦、曙光服務(wù)器等?，F(xiàn)狀對于國內(nèi)的工控機廠商同樣是機會，如深圳研祥工控則是在商機中涌現(xiàn)出來的優(yōu)秀廠商之一，現(xiàn)國內(nèi)市場主要工控機廠商有臺灣的研華、威達、磐儀、大眾、大陸的研祥、研發(fā)、華北等。
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1） 收費系統(tǒng)高速公路的收費系統(tǒng)大體上經(jīng)歷了三個時期：手工收費、計算機收費、ETC（ELECTONIC TOLL COLLECTION不停車收費）。在收費系統(tǒng)的第二個時期才開始使用工控機，主要使用的機型為19″寬、4U高的通用型標(biāo)準(zhǔn)主機，其體積較大，如研祥的IPC-810研華的IPC-610整機（體積為177 MM高 X482 MM寬X452 MM深，可同時擴充4個PCI、8個ISA、2個PCISA卡及各種外設(shè)，如通行券讀寫機、收費專用鍵盤、收費票據(jù)打印機、電動/手動欄桿機、車輛檢測儀、車型顯示儀、費額顯示器、監(jiān)控系統(tǒng)和對計、報警設(shè)備、信號燈、MODEM等。由于收費亭本身狹小、體積龐大的工控機加上部分資源的閑置，因而工業(yè)PC廠商依市場的需求推出體積更狹小的工業(yè)PC機箱（體積為170MM高*166MM寬*395 MM深），如研祥的IPC-6806、研華的IPC6806，不僅大大的減小了體積，并且進一步提高了資源的利用率。如果說在計算機的收費時期，工控機的應(yīng)用要求更趨于小型化，則在ETC時期將趨勢于一體化、行業(yè)化，工控機、車道控制等設(shè)備將融為一體，但由于目前國內(nèi)ETC暫無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)集成商均是各成一體，互不兼容，但若國家相關(guān)部門能盡快制定出各相關(guān)的行業(yè)規(guī)范、接口標(biāo)準(zhǔn)后，屆時全國的公路將融成一網(wǎng)，一卡通不停車收費最終真正實現(xiàn)“一卡走遍天下”。
2）監(jiān)控系統(tǒng)：作為高速公路三大機電工程之一的監(jiān)控系統(tǒng)是一個投資大而直接經(jīng)濟效短期不明顯的投資。目前的高速公路監(jiān)控主要分為收費監(jiān)控和交通監(jiān)控，經(jīng)歷的模式有三種：即模擬錄像CCTV、數(shù)字化DVR、網(wǎng)絡(luò)化DVR。由于CCTV監(jiān)控時期只是利用CCTV和錄像機進行監(jiān)視和錄像，完全人工操作。隨著數(shù)字、視頻技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在數(shù)字DVR時代，集成商通過采用具備強擴充性（如多硬盤、多ISA/PCI資源等）能長時間穩(wěn)定運行的工業(yè)PC機及視頻采集卡、視頻壓縮卡等組成DVR系統(tǒng)，當(dāng)車檢儀、車道控制儀檢測到需捕獲圖像時系統(tǒng)就能自動地進行圖像的捕獲與錄像處理。其間使用的工業(yè)PC類型也是從大（IPC-810）到小（IPC-6806），但此時期的監(jiān)控只是著限于收費站（亭）的監(jiān)控與整條高速公路的其它監(jiān)控或信息系統(tǒng)并未連成一體，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及ITS的應(yīng)用與要求，工業(yè)PC廠商，通過在CPU卡（主板）上集成提供高性能的LAN如研祥的IPC-68IIVDNF（B）、IPC1621VN、研華的PCA-6166ECPU卡等，均已提供了高性能的工業(yè)級10/100M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口，使系統(tǒng)集成商能將所有的資源系統(tǒng)通過聯(lián)網(wǎng)方式實現(xiàn)信息的共享與充分利用，從而可將采集到的交通信息數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后通過信息發(fā)布系統(tǒng)發(fā)送到各信息終端，以對交通流進行實時的引導(dǎo)和控制，進一步提高道路的通行能力。
綜合以上工控機在高速公路的兩大機電工程中的應(yīng)用不難看出，其應(yīng)用的趨勢為工業(yè)PC逐漸小型化，并且隨著行業(yè)差距的縮小，標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，最終的部分產(chǎn)品將實現(xiàn)一體化。
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1.公路主管部門不明確，某省竟然有四個部門參與高速公路管理，投資主體的多元化使管理工作更加復(fù)雜。
2.無統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
3.監(jiān)控未得到最大的重視與利用，導(dǎo)致了只監(jiān)不控的現(xiàn)狀，也沒完全實現(xiàn)和收費的聯(lián)動。
（轉(zhuǎn)載）
