基于高速公路联网收费系统的设计方案与优化措施

基于高速公路联网收费系统的设计方案与优化措施（推荐5篇）

基于高速公路联网收费系统的设计方案与优化措施 篇1

摘要 随着经济水平的提升，我国高速公路的管理中逐渐运用了计算机等先进系统，而这项先进的技术也给联网收费系统带来了非常重要的作用，不仅如此，我国高速公路收费站因为有联网技术，快速准确的提升了工作的效率。本文结合我国高速公路收费现状进行了详细的分析，并针对存在的问题提出解决方案及优化措施。

关键词 高速公路；方案；措施

中图分类号TP3 文献标识码A 文章编号1674-6708（2015）153-0068-01

我国联网收费系统的现状

从目前来看我国各省各地的高速公路收费站的营运管理大部分都是采取一条高速公路一个运营公司的模式、建设和管理为一体的运行方式。我国经济水平得以迅速提升，高速公路建设的水平也在稳步发展，现在，联网收费系统逐渐是我们面临的一项重要的工程，也是需要持久探索的，根据我国现在的发展情况，国家为了使当前高速公路的水平快速上升一个新的台阶，制定了“贷款修路，收费还贷”这一项重要的政策在我国高速公路发展的背后起到了至关重要的作用，这项政策的出台有效的环节了我国交通的压力，将我国的格局改变为路网格局模式，推进了我国经济建设的迅速发展，但是，在发展中，总会遇到这样那样、大大小小的困难和问题，如果在联网收费建设的过程中疏于管理，不指定一个严格的执行标准去管理，也不严格的监督，会影响我国高速公路的发展步伐。联网收费系统设计方案

联网收费系统的主要是依据我国当前收费系统的现状和项目来制定的，主要是以下几个方面。1）由于收费造成交通的顺延，这个是系统要去控制的。详细为进口车道和出口车道都是大概有六秒的服务时间，服务水平平均等待1辆车，在出口道的平均服务水平等待车辆数量相等，平均服务时间是14s。2）最大程度的减少财务漏洞，要让系统设计帮助减少逃票的情况。3）此系统要和江西省统一联网收费系统相符合，比如车的型号，车的种类，都应该以报表的格式，统一进行处理和管理。4）其他：后备功能应该具备，其他部分的工作不能受某一部分的故障影响，出入口交通管理要并顾。实时掌握交通的各方面的数据等等。联网收费系统的关键技术问题

联网收费采取不了统一的执行标准是我国高速道路迅速发展时漏掉的关键问题之一，这主要是联网收费系统没有采取一致的划分，我们只有在车流量不断增大，监督管理的越大越大的压力中去钻研，如何解决高速公路联网收费系统中存在的一系列比较关键和重要的技术问题，并提出相应的改进措施，国家交通部也对我国高速公路的联网收费中，颁布了一系列合理，可靠的法律法规，但是，实行的效果在实际情况中，却不是非常完美。最明显的问题是中心与银行之间的电子结算比较薄弱，收费中心功能比较落后。

为了利用通信系统的空闲信号去链接实用，我们现如今收费站的数据网络，不管分中心，或者是中心，基本上都是用路由器进行连接的，但是值得一提的是，我们不知道，这种是不是最保险，最安全的连接方式呢？有没有考虑到，宽带能不能在各个行业的迅猛增长的时侯，及时的供应和跟进呢，数据信息库在我国高速公路联网收费中是最重要的支柱，那么，我们应该以怎么样的数据管理系统去面对每天超负荷的运用，以此来满足数据的利用和整理。高速公路收费系统技术优化措施

为了保障我国高速公路能有效，安全的运行，我们必须要以规范性的管理去操作，因为联网收费系统是比较先进的技术，系统相对比较庞大，所以，我们应该按以下几点去管理和要求。

4.1 车型的统一

由于高速公路对我国交通起到至关重要的作用，也比较特殊，我们要及时整理行驶在高速路上的各个品牌，各个车型的汽车信息，并进行汇总，另外要根据汽车的不同种类进行分类，依照汽车的提及和载重数据分类别管理，以此来保证高速公路高效率的运行，也可以针对不同的车型进行不同种的收费方式。此种收费方式是比较科学，也是比较合理的，可以给高速公路创造一定的社会效力，和经济效力。

4.2 数据项目的统一

保障高速公路正常收费运行的重要一项是必须要统一数据项目，联网区域内，数据信息系统要保证统一，因此，汽车每次从收费站出去，车的车型、拍照等相关信息就会被磁卡设备详细记录下来，并根据传输的数据计算出相应的收费金额，在此项过程中，数据项目主要包括车辆几点计入、车道号、汽车的车型等等。

4.3 结算中心必须要统一

结算中心的统一性是非常重要的，因为高速公路联网收费有可能会出现收费高，收费混乱等现象，所以道路经营者一定要将收费有一个统一的标准，并互相进行监管，保障收缴过程正常有序进行，这也将促进高速公路联网收费进一步高效率，规范化进行。结论

基于高速公路联网收费系统的设计方案与优化措施 篇2

从目前来看我国各省各地的高速公路收费站的营运管理大部分都是采取一条高速公路一个运营公司的模式、建设和管理为一体的运行方式。我国经济水平得以迅速提升, 高速公路建设的水平也在稳步发展, 现在, 联网收费系统逐渐是我们面临的一项重要的工程, 也是需要持久探索的, 根据我国现在的发展情况, 国家为了使当前高速公路的水平快速上升一个新的台阶, 制定了“贷款修路, 收费还贷”这一项重要的政策在我国高速公路发展的背后起到了至关重要的作用, 这项政策的出台有效的环节了我国交通的压力, 将我国的格局改变为路网格局模式, 推进了我国经济建设的迅速发展, 但是, 在发展中, 总会遇到这样那样、大大小小的困难和问题, 如果在联网收费建设的过程中疏于管理, 不指定一个严格的执行标准去管理, 也不严格的监督, 会影响我国高速公路的发展步伐。

2 联网收费系统设计方案

联网收费系统的主要是依据我国当前收费系统的现状和项目来制定的, 主要是以下几个方面。1) 由于收费造成交通的顺延, 这个是系统要去控制的。详细为进口车道和出口车道都是大概有六秒的服务时间, 服务水平平均等待1 辆车, 在出口道的平均服务水平等待车辆数量相等, 平均服务时间是14s。2) 最大程度的减少财务漏洞, 要让系统设计帮助减少逃票的情况。3) 此系统要和江西省统一联网收费系统相符合, 比如车的型号, 车的种类, 都应该以报表的格式, 统一进行处理和管理。4) 其他:后备功能应该具备, 其他部分的工作不能受某一部分的故障影响, 出入口交通管理要并顾。实时掌握交通的各方面的数据等等。

3 联网收费系统的关键技术问题

联网收费采取不了统一的执行标准是我国高速道路迅速发展时漏掉的关键问题之一, 这主要是联网收费系统没有采取一致的划分, 我们只有在车流量不断增大, 监督管理的越大越大的压力中去钻研, 如何解决高速公路联网收费系统中存在的一系列比较关键和重要的技术问题, 并提出相应的改进措施, 国家交通部也对我国高速公路的联网收费中, 颁布了一系列合理, 可靠的法律法规, 但是, 实行的效果在实际情况中, 却不是非常完美。最明显的问题是中心与银行之间的电子结算比较薄弱, 收费中心功能比较落后。

为了利用通信系统的空闲信号去链接实用, 我们现如今收费站的数据网络, 不管分中心, 或者是中心, 基本上都是用路由器进行连接的, 但是值得一提的是, 我们不知道, 这种是不是最保险, 最安全的连接方式呢?有没有考虑到, 宽带能不能在各个行业的迅猛增长的时侯, 及时的供应和跟进呢, 数据信息库在我国高速公路联网收费中是最重要的支柱, 那么, 我们应该以怎么样的数据管理系统去面对每天超负荷的运用, 以此来满足数据的利用和整理。

4 高速公路收费系统技术优化措施

为了保障我国高速公路能有效, 安全的运行, 我们必须要以规范性的管理去操作, 因为联网收费系统是比较先进的技术, 系统相对比较庞大, 所以, 我们应该按以下几点去管理和要求。

4.1 车型的统一

由于高速公路对我国交通起到至关重要的作用, 也比较特殊, 我们要及时整理行驶在高速路上的各个品牌, 各个车型的汽车信息, 并进行汇总, 另外要根据汽车的不同种类进行分类, 依照汽车的提及和载重数据分类别管理, 以此来保证高速公路高效率的运行, 也可以针对不同的车型进行不同种的收费方式。此种收费方式是比较科学, 也是比较合理的, 可以给高速公路创造一定的社会效力, 和经济效力。

4.2 数据项目的统一

保障高速公路正常收费运行的重要一项是必须要统一数据项目, 联网区域内, 数据信息系统要保证统一, 因此, 汽车每次从收费站出去, 车的车型、拍照等相关信息就会被磁卡设备详细记录下来, 并根据传输的数据计算出相应的收费金额, 在此项过程中, 数据项目主要包括车辆几点计入、车道号、汽车的车型等等。

4.3 结算中心必须要统一

结算中心的统一性是非常重要的, 因为高速公路联网收费有可能会出现收费高, 收费混乱等现象, 所以道路经营者一定要将收费有一个统一的标准, 并互相进行监管, 保障收缴过程正常有序进行, 这也将促进高速公路联网收费进一步高效率, 规范化进行。

5 结论

基于高速公路联网收费系统的设计方案与优化措施 篇3

关键词：物联网；智慧校园；设计

中图分类号：TP391.45

1 构建智慧校园，满足我校信息化深入应用的需求

当前，先进的信息化手段与教学的融合，已成为提高教育质量，促进人的自由而全面发展的有效途径。因此，信息化之路是我校实现跨越式发展的必然选择。2012年末學校投资1500万元完成了国内外一流的，功能完善、技术先进的多系统多业务融合的全数字校园网建设。该数字校园网通过光纤、六类双绞线、无线实现十万兆为骨干、万兆到楼、千兆到桌面的信息接入，可实现对校园区域的全面覆盖。已经实现计算机网络、IP视频安全监控、教学巡查、校园一卡通、班班通、网络接入、IP语音与视频、信息发布、多媒体录播系统等多系统业务的一体化。该数字校园不但可以满足我校办公、管理以及教学的数字化需要，还利用200M出口带宽和数字教学资源平台为我市职业教育区域数字资源中心提供服务。

2 总体建设目标

本项目建设的总体目标是，通过为期2年的建设，到2014年底，以我校目前已建设完成的国内先进的数字校园网络为依托，通过技术升级和改造，利用数字化手段特别是物联网技术，通过传感器和RFID、二维识别码等传感技术和无线通信技术对校园环境（包括资产设备、教室等）、资源（如图书、教学资源等）、活动（包括教学、管理、服务、办公等）等各个方面和环节进行综合管理。在硬件、网络基础上运用智慧校园软件信息平台，高效便捷地实现学校的教学、管理和服务等活动的全部过程，从而达到提高学校教学质量、服务水平和管理水平，促进实现学校办学宗旨的目的。实现一个平安、智能、环保、节能的智慧校园。

3 建设思路

基于物联网的智能网络采用三层体系，从物联网的建设来看，整个基于物联网技术的数字校园系统的建设目标涵盖了系统架构设计、内容实施、安全保障和项目管理体系建设的一系列内容。从项目建设内容上划分，整个系统为三层：

数据层包括：完成数据库软件、各类数据汇聚、应用数据以及安装调试完数据库服务器、应用服务器、中间件服务器和相关的数据存储设备。

应用层包括：各应用模块业务应用软件的研发实施、联调和试用。通过上述三层的建设，可以实现基于物联网技术的数字校园系统内各类数据信息的高效管理与校内共享以及现有数字校园各类信息管理系统、数字化办公系统的集成。从系统工程角度出发，按照网络系统规划、设计与分析的基本流程，根据我校信息化建设需求和未来发展趋势，结合目前物联网技术的发展，在建设上按照如下思路进行，扩充内容，增加一卡通的功能和范围，实现和数字校园的融合；分应用系统建设各物联网数字校园功能模块。

在设计方案时候坚持如下原则：

（1）实用性：针对我校的具体情况和需求，使系统最大限度的切合学校的实际要求，避免重复建设，充分利用现有数字校园的技术优势，融入物联网技术，并且使用方便，维护方便。

（2）可靠性：保证系统能长期稳定、可靠运行。首先从设备上提供系统可靠运行的基础，在结构上精心设计，严格按照国家标准和规范进行施工，以保证系统最终稳定、可靠的运行。

（3）先进性：系统设计不仅要在当前具有先进性，而且要在今后相当长一段时间内保持其先进性，它可以随着技术的不断发展而进行升级，保证系统的先进性。

（4）经济性：系统要有很好的性能价格比。以短期的投入，换取长期的回报。

（5）扩充性：硬件采用模块设计，应具有非常好的扩充性，保证用户对系统有更广泛的要求时，无需大量投入。

4 建设内容

4.1 在现有数字校园运行应用的基础上，完成系统分析和规划，形成我校基于物联网技术的数字校园建设实施方案。详细分析我校数字校园对物联网模块的实际需求，确定最终节点数以及功能分布，和有关厂商联系，做出符合实际需求，具有可操作性，满足我校实际的物联网技术方案。此方面工作是实现系统设计思路，达成系统目标的重要一步，应充分吸纳来自校内各部门、企业专家和厂商的建议。最终形成一套有针对性的实施方案，编制更细致的资金预算表。

4.2 对数字校园网络的校园一卡通系统和数字校园平台的扩充和升级。首先，完成应对现有数字校园中功能模块的扩容和升级。重点是结合校园一卡通系统，在已经完成的餐饮计费系统、机房计费系统、门禁系统和考勤系统基础上，进一步完善一卡通模块，增加校园一卡通使用范围。建设2.4G RFID网络，增加远距离读卡设备，全面普及基于手机一卡通或白卡模式的校园一卡通认证和计费系统，增加相应数据识别设备的数量。将现有一卡通的数据库和校园数字平台数据库进行数据库接口关联，初步建成物联网一卡通数据中心。对现有的全数字校园数字监控系统的功能进一步挖掘，增加电子周界与监控系统联动查询功能。实现一卡通系统数据库与数字校园平台数据库接口的对接。通过升级校园一卡通，达到能够记录每个学生、教职工人员的出入学校、轨迹、等管理。除了建设RFID网络以外，根据物联网建设需求，完成基础设施层建设，重点是无线网以及传感器网络建设。物联网下的传感器是一种能感知预定的被测指标并按照一定的规律转换成可用信号的器件和装置，传感器的种类很多，如速度传感器、入侵传感器、温度湿度传感器、位置传感器、能耗传感器等，也可以包含以师生用户的电子标签卡或者手机一卡通卡为EPC码存储设备的RDID传感器。

通过传感器，可以将校园内各类设施以及建筑物的环境参数、能源参数以及人员动态信息搜集并发送给云计算中心。所以建设物联网的一个重要基础设施就是在无线网络基础上构建无线传感器网络，其基本思想就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。按照我校目前实际，将对校园区域内的教室、实验室、办公室以及宿舍部署环境传感器，对校园重要设施区域部署状态传感器，总节点约1500个，在初期阶段可以预留点位，保证重点区域的传感器部署。

参考文献：

[1]刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2010.

[2]严大虎，陈明选.物联网在智慧校园中的应用[J].现代教育技术，2011（06）.

[3]周圆.基于物联网管理系统的EPC规范研究[D].西南交通大学，2007.

作者简介：张东旭（1979.12-），女，辽宁本溪人，讲师，研究方向：计算机。

基于高速公路联网收费系统的设计方案与优化措施 篇4

二、项目基本情况 2.1项目实施背景

随着城市建设的发展，作为展现城市形象的城市照明系统受到了各地政府的高度重视。针对城市照明的特点，我公司设计了城市照明控制系统的一整套解决方案，可以提高照明质量、节约能源、提升运行管理水平。

目前的城市照明灯光大多采用分散手控和时控方式为主，即在路灯配电箱中安装定时器，按预定的时间自行开关灯，时控方式以时间为唯一开关灯依据，不论在任何季节气象条件下，均只能在规定地统一时刻开关灯。随季节变化，需要人工干预来调整开关时间；而有些景观灯开关通常是人工手动控制方法，人工控制方式是根据开关灯时间表由值班人员手动进行开关灯操作。现行的方法既不能及时调整开关灯的时间，更无法及时反映照明设施的运行情况，并且故障率高、维修困难。另外，电力载波控制具有易受电力线强磁场干扰，通信环境恶劣，信号衰减强、时变性大等缺点。传统的路灯照明控制方式的运行、操作结果不能集中监视、记录和统计，达不到量化管理的要求。在路灯控制方面，ZIGBEE技术结合传感器技术组成的网络可以解决传统控制方法中存在的问题，使得路灯监控脱离了人工干预，实现自动化控制。基于物联网技术的城市照明控制系统在吸收消化了国外同类产品技术的基础上，通过自主开发，融合“物联网”技术，实现了路灯人多年的单灯智能控制与检修的梦想。

2.2项目基本情况

基于物联网的道路照明系统的结构，通过在每盏路灯嵌入一个无线通信模块，使它们自组网络，接受控制中心的命令并将路灯的状态反馈给控制中心；HG－2控制箱采用ZIGBEE技术与所管辖道路的所有路灯通信，采用GPRS与控制中心通信，根据控制中心的指令或时间和日照亮度对每盏路灯发出控制命令（路灯开启、关闭、照明度（功率大小）等），自动调节整条道路的功率平衡；控制中心由服务器、大屏显示、CenterView中央控制系统软件平台等组成，CenterView中央控制系统软件平台采用3D设计，通过缩放变换以俯视的角度观察和控制到整个城市、一个街道、一条道路、甚至一盏路灯的照明情况；移动计算工具（笔记本电脑、PDA、手机）和路灯维护车也能通过控制中心进行远程遥测和遥控。

2.3项目参与人员

三、项目技术报告 3.1项目关键技术

一、模块设计

无线通信模块的MCU为FREESCLAE公司MC13213。MC13213采用SIP技术在9x9mm的LGA封装内集成了MC9S08GT主控MCU和MC1320x射频收发器。MC13213拥有 3 4KB的RAM、60KB的FLASH，具有1个串行外设接口，2个异步串行通信接口，1个键盘中断模块，1个定时器/脉宽调制模块，1个8通道10位的模块转换器，以及多达32个的GPIO口等。

无线通信模块采用ZIGBEE技术、IEEE802.15.4协议，通信覆盖半径可达150m，能与在其覆盖范围内的任何路灯节点自组网络和进行通信，除了实现路灯的物物相联以外，还具有调节电子镇流器的功率输出(30％一100％)，实现节能和绿色照明，检测供电线路的电流、电压、功率因数以及、每一盏灯的工作状态，当发生故障(如灯具损坏、灯杆撞击、人为破坏)时，实时向监控中心和相关部门报警等功能。

无线通信模块还进行了防雨、防潮、防雷电、防电磁干扰设计，并充分考虑了安装方便、维护简单和可恢复性(接入两根线就实现了路灯级的无线控制，拆除两根线又恢复到原来的状态)，可以嵌入在 4 路灯的不同位置(灯杆底部、灯杆内、灯罩内)。

二、通信协议

无线通信模块的通信协议如下：对照明实施按路段顺序编号，通过命令转发和状态返回实现节点之间“手拉手”的通信。命令转发机制：每个节点通过一个位示图结构来记录哪些帧已经被转发(位示图最多可以表示256帧)，如果节点接收到命令帧后，判断该帧是否已经被该节点转发，如已转发则丢弃该帧(节点只对收到的命令帧进行转发，对帧的内容不做修改)，从而保证了以最快的速度控制一条线路，并且有效防止了某个节点故障影响整条线路的工作。

状态返回机制：命令帧发送到达指定节点后，该指定节点则接收该命令并立即返回状态；转发规则：只有节点号比目标节点号小才转发，状态返回过程则相反。

三、与中央监控的连接

一条传输通信链路由若干个ZIGBEE节点组成，在这些节点的中间设置一个簇节点(一条道路可以设置1个或多个簇节点)，其作用是以GPRS的方式与控制中心通信(命令接受和状态返回)，簇节点采用FREESCLAE公司32位CODEFIRE系列MCF52223芯片作为控制单元，GTM900B(华为GPRS通讯模块)和EM770W(华为WCDMA的3G通讯模块)作为远距离无线通信模。MCF5222x系列利用常用的V2 CODEFIRE内核构建而成，在80MHz的频率下性能高达76MIPS(Dhrystone 2．1)，接口功能包括：1个Mini USB接口，支持USB OTG功能，3个2线串口，1个麦克风输入接口，1个 HEADSET输入／出接口，1个8Ω／16Ω扬声器输出接口，1个132*96点阵LED，1个5*5按键键盘，支持RTC、ADC、PIT&GPT、PWM等；GTM900B和EM770W则完成远距离的GPRS通信。

3.2系统软件设计

控制中心的软件设计平台为Windows 2003，开发工具是微软Visual Studio 2005，数据库使用SQL Server 2005，与地理信息系统相结合，在获取了街道、建筑物以及路灯的位置、形状等特征信息后，设计以路灯为主体的3维虚拟城市，在控制中心大屏幕上动态显示道路的照明效果，并可以通过平移，放大，缩小等几何变换，观察整个城市、街道甚至每一盏路灯的照明情况。该软件主要有5个功能模块：系统设置、智能控制、电量核算、故障处理和紧急预案。系统设置中的区域设置有市，区，街道和电控箱4种；路灯设置有路灯的位置、型号、生产单位、施工单位、维护责任人，安装日期、清洗维护日期等；亮灯方式设置有全开，全关，单号路灯开，单号路灯关，双号路灯开，双号路灯关，1／3路灯开，1／3路灯关，1／4路灯开，1／4路灯关，智能控制等11种控制方式；时段设置可根据不同的城市不同的季节设置不同时段的亮灯方式。

智能控制有两方面内容：

（1）针对安装了电子型路灯的路段，根据季节变化和天气状况，通过实时采样环境光强度，对路灯的照明亮度进行智能调节；

（2）在夜间，特别是深夜当检测到汽车和行人的流量十分稀少 6 时，在不影响辨认可靠的情况下，适当降低道路的照明亮度，节约电耗；

电量核算能对市、区、街道、电控箱甚至每盏路灯进行用电量的统计和核算；故障处理是对灯具损坏、断电、断相、过流、过压、三 相不平衡以及人为破坏等情况，在第一时间向监控中心报警后迅速生成故障报告；故障处理的另一个功能是按路段和时段(年、季度、月)统计亮灯率、故障率、每次故障处理的效率(平均修理时间)；紧急预案是对一些突发事件制定度紧急预案，在特殊情况下，尽可能提供合适的道路照明，保证人民生命财产的安全。

主要功能模块

1）路灯监控的“三遥”功能：实现自动运行和手动控制；使用控制平台对路灯远程遥控、自动报警、选测；

2）报警处理功能：报警内容包括：照明电器损坏、电压电流越限等；

3）自动控制方案：设置单次模式、每天模式、节约模式，实现按需照明；

4）自动校时系统：在保证集中控制器与通信服务器正常连通的情况下，系统时钟自动与通信服务器时钟同步，系统定时自动对终端设备进行精确校时；

5）远程监控和查询：通过互联网，实现对系统的远程接管和远程实时查询；

6）数据采集功能：单灯或者支路电压、电流、功率等数据参数 采集；

7）控制功能：实现分区域（组）开、关、查询功能和单灯开、关、查询功能；

8）调光功能：实现配合LED载波电源，进行定时调光功能； 9）系统具有紧急控制开关装置、提高系统控制性能； 10）报表功能：包含历史数据存储；

3.3项目硬件构成

“基于物联网的道路照明系统”主要由单灯控制器、现场基站和监控中心监控软件三个部分组成。系统先由单灯控制器组成子网，再由现场基站通过无线的方式将子网数据远传至控制中心，最后由监控中心监控软件进行数据处理及控制。

单灯控制器

安装在每盏路灯上与电源模块及灯具进行连接，负责接收现场基站发出的信号，从而进行控制路灯开关、亮度调节、温度采集、湿度采集、亮度采集等操作；该无线路灯控制器可采集电流、电压等参数，通过无线智能控制方式传输到监控中心，为节能等评估打下数字基础。

现场基站

现场基站处于监控中心和各单灯控制器组网范围间，主要负责单灯控制器的时序调整、数据记录、数据接收及发送操作等，同时它负责控制网络的运行，将监控中心的命令下达给单灯控制器，将控制器及线路信息反馈监控中心。

监控软件

监控中心监控软件运行在Windows平台上，数据库使用MS SQL数据库，基于Web方式，支持远程访问。监控软件对现场基站进行远程数据访问和监控，包括参数配置，监控命令发送、现场灯具状态收集及管理等。它能够显示路灯状态（亮度、温度、湿度、电压、电流、功率和功率因数）信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。

（一）ZIGBEE通信系统

在ZIGBEE技术中，其体系结构通常由层来量化它的各个简化标准。每一层负责完成所规定的任务，并由向上层提供服务。各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。ZIGBEE协议的体系结构主要由物理（PHY）层、媒体接入控制（MAC）层、网络/安全层以及应用层构成。

ZIGBEE标准确定了ZIGBEE网络中的三种设备：ZIGBEE协调器、ZIGBEE路由器和ZIGBEE终端设备。每个网络都必须包括一台ZIGBEE协调器，它负责建立并启动一个网络，其中包括选择合适的射频信息、唯一的网络标识符等一系列操作。ZIGBEE路由器作为远程设备之间的中继器来进行通信，能够用来拓展网络的范围，负责搜寻网络路径在任意两个设备之间建立端到端的传输。ZIGBEE终端设备作为网络中的终端节点，负责数据采集。

根据ZIGBEE规范，将网络层分为数据实体、管理实体。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务，管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。

数据实体提供网络层的数据服务，对应用层和MAC层的接口分别为NLDE-SAP（网络层数据访问接口）、MCPS-SAP（MAC层数据访问接口），实现两个对等的应用层之间的端到端的传输。

（二）路端通信装置 路端通信装置总体框如如下：

其中AD模块和继电器模块用于路端的控制箱的控制和检测，该部分功能用户根据需求可选。如果用户控制和监测路端的路灯控制箱可以使用这些模块来实现这些功能。SPI，IIC接口便于扩展，使得硬件具有灵活性和可扩展性。

电源电路

电源电路为MCU提供3.3V工作电压，它的好坏直接决定整个系统能否稳定地工作。为了提高电源电路的抗干扰性，所有的电源引脚必须接有相应的滤波电容，在PCB布板时应将这些滤波电容尽可能地靠近相应的引脚，以抑制高频噪音，降低电源波动对系统的影响。

晶振电路

晶振电路为MCU提供工作时钟。本系统选用的是48MHz的外部有源晶振。EXTAL为晶振或外部时钟输入；XTAL为晶振输出。

PLL滤波电路

PLL滤波电路主要实现对片内PLL模块滤波的作用，VDDPLL引脚由芯片内部提供电压。片内PLL模块可以对外部接入的时钟信号进行倍频。

复位电路

复位电路实现系统上电复位以及运行时的按键复位功能。复位信号包括复位输入RSTI和复位输出RSTO。RSTI为低电平有效：正常工作时，RSTI引脚通过4.7kΩ上拉电阻接到电源正极保持高电平；若按下复位按钮，RSTI引脚接地变为低电平，芯片复位。若复位成功，RSTO会输出低电平，发光二极管点亮。注意：如果RSTI一直被拉低，MCU将无法正常工作；也不能将此引脚悬空。

3.4项目功能简介

远程控制功能：能控制交流的通断，实现远程开关灯功能；通过PWM接口，改变输入电流，实现LED灯的亮度调节。亮度调节范围从0%到99%；可实现开关时段控制（单一集中控制下的一个子网，在脱网的情况下（比如监控中心故障）也能按照某种既定的方案正常运行）。实现分组控制（比如按奇数灯号亮，偶数灯号灭）。

实时数据采集监测查询：电压、电流的实时数据；恒流模块是否正常；路灯节点时间与PC同步（可以实现后台崩溃后路灯节点的自动控制）；断电监测（采用软件轮询放上获取单灯控制器工作状态判断是否断电）；电源模块或灯具温度的采集；监控中心可以查询任意时间段每路路灯数据信息。

数据统计分析：可以统计灯的亮灯率；统计LED灯的用电量。报警功能：输出电压过压、输出电流过流的监测报警；恒流模块是否正常的监测报警；断电的报警。可实现通过GPRS把报警信息发到指定手机上。

数据存储及报表输出：现场监自动控制设备在服务器上的数据库中存储历史记录，数据库可以集中生成一个时间段的电流、电压、电能、亮灯率、开关时间的分析曲线和报表，并能打印出来。

3.5项目进度及完成期限

四、项目投资情况

资金投入情况：

本项目计划投资

万元，其中设备购置费

万元，软件开发费

万元，人员经费

万元。

项目的主体部分已经建设完成，接下来会在项目推广、测试方面做较多投入。

五、项目实施成果情况

管理效益

系统设置模块：系统设置主要功能是对系统中的一些可调参数及数据库中的一些内容进行增加、删除和修改等操作，使得用户能够更加灵活自主地使用软件中提供的功能。

手工控制模块：用户可以通过管理软件中的相关按钮，对路灯进行打开、关闭及调节功率等操作。系统除了实现传统路灯控制中对整条路段的控制，还可以将控制操作作用到某一盏具体的路灯上，通过无线传感网络实现了对路灯的单灯控制。时段控制模块：用户可以自定义时段控制命令，当系统打开时段控制后，一旦时间到达用户设定的边界值时，软件自动发送控制命令实现对路灯的自动化控制。在系统中最多可设定4个级别的时段划分，用户可为不同路段按其所处环境的不同，设定不同的时段级别，这种处理方法使得用户的管理更加灵活方便。

路灯状态查询模块：该模块可以实现路灯实时状态的显示，主要是通过一个不断轮询系统中路灯的线程来实现的，该线程的功能就是发送单灯状态查询命令给通信软件，然后再等待通信软件返回的路灯状态命令，（1）有返回状态，分析路灯状态与数据库中的路灯控制状态是否一致，对比一致则证明路灯工作正常，对比不一致则证明路灯出现故障，标志路灯的实时状态后，继续发送下一盏路灯的单灯状态查询命令；（2）线程在系统设定的时间范围内等不到通信软件返回的状态数据，则标志返回超时后，继续发送下一条单灯状态查询命令。

路灯信息统计模块：该模块主要包括电控箱信息列表和故障信息列表两部分。（1）电控箱信息列表功能是列出各个电控箱的工作状态，电控箱工作状态主要是通过查询心跳包信息表和路灯状态表一分钟内是否有该电控箱的发送数据，来判断电控箱工作是否正常；（2）故障列表时将出现故障的路灯记录在路灯状态记录表中，方便用户对历史数据的查询及维修时维修工单的生成。

实时数据统计模块：智能路灯管理软件与城市地理信息系统相结合的，将路灯的数据信息通过数据统计和状态模拟两种方式表现出 来。数据统计功能是对系统中的路灯状态数据做相应的统计，如亮灯率和故障率等；状态模拟则是用绘图的形式，在地图上通过不同的状态颜色标志的不同状态路灯，使用户更加直观地观测到路灯的实时状态。

经济效益 节省电缆及工程量

使用本系统无需铺设一根电缆,就可以进行各种方式的路灯管理。

无网络使用费

使用全球免费的2.4GSM私有无线网络，无网络使用费用，也不会受制于公用网络的流量、阻塞等。

节约电能

只需要在每一盏灯上安装无线单灯测控器，通过采取以“时控为主，光控为辅”的控制开关方法，预置合理的开关灯场景模式，根据城市不同时段的路灯照度要求，灵活多变地调整路灯的亮灯情况，有效地减少了开灯时间，从而节约了大量的电能。

降低维护成本

系统的自动巡灯和报警功能，减少了“巡灯”人员工作时间和车辆损耗，降低维护成本。

降低运营成本

通过减少开灯时间，能有效延长灯具的使用寿命，可有效降低运行成本，进一步提高了经济效益。

六、其他材料

无

年

基于高速公路联网收费系统的设计方案与优化措施 篇5

本设计中微处理器采用Philips的16位微机P51XA-S3，Philips的XA（扩展结构）使用当今高速微处理器通用的寄存器-寄存器的结构，能提供最好的性价比。

二、程序设计

1.软件总体框架。软件的总体方案采用模块化编程思想，首先分析织造运动过程，在程序设计时做到组件化、模块化。软件的总体流程如图2所示。主程序入口后，微处理器CPU初始化，存储器PSD初始化，等到主板上电指示灯闪烁后，看门狗程序检测，并对各种中断资源进行初始化操作，串口0、1相关的RAM初始化，从PSD保存的数据区拷贝原先设置的面板参数，并对织机输出清0初始化，再对操作面板进行初始化，显示设置选择菜单，操作人员可以根据织机的工作情况设置面板参数，读取面板寄存12～17，得到面板参数，开启织机运行循环。剑杆织机具有五大运动:开口，引纬，打纬，送经和卷取。织机运动控制的整体思路:在织机正常停车状态时不断地检测输入信号，产生相应的运动状态，输入信号有:点动、启动、盘车、正寻纬、反寻纬等，输入信号都是暂态，必须由软件置相应标志位保存，直到相应的运动状态完成后再由软件清除。

2.中断处理。图1为光电编码器中断流程图。

3.循环检测模块。图2为织机停车状态循环检测模块。在该模块中首先清零织机各种运动状态标志位，打开所有中断，显示等待启动画面，采样输入信号，检测有否点动信号。若有点动输入信号则点动输出，并在角度200～255度间落指引纬，在角度大于270度时置位可加指标志，为下次落指引纬作准备。若没有点动信号则检测其他开关信号，根据启动按钮记下开车状态标志位，有无盘车输入信号，有则进行盘车，有无急停输入信号，有则关闭点动和启动输出信号，有无手动寻纬信号，有则进行手动正反寻纬，有无开车输入信号，有则织机进入开车状态，进行织布。

同织机停车状态循环检测模块类似，模块化程序中存在开车织布状态循环检测模块。首先面板显示开车运行画面，开车输出，检测开车状态标志位，若是1，则织机进入开车状态，循环织布，若不是1则循环检测故障信号或停车信号，在240度～270度之间检测有无停车信号，有无断纬信号，有无断经信号，若有则置相应的标志位，其中为防止断纬信号误触发，延时1ms后再次采集断纬信号并进行判断。根据断纬标志位，在261度～266度之间处理断纬信号，关闭开车输出信号，清开车标志位，断纬指示灯亮，保存停车角度，面板显示停车角度和信息，延时100ms，反寻纬2次，退出开车状态，置断纬标志位0。根据断经标志位，在340度～345度之间处理断经信号，关闭开车输出信号，清开车标志位，断经指示燈亮，保存停车角度，面板显示停车角度和信息，延时100ms，退出开车状态，置断经标志位0。若在上述角度没有判得断纬标志位和断经标志位，则根据停车标志位进行正常停车处理，关闭开车输出信号，清开车标志位，正常停车指示灯亮，保存停车角度，面板显示停车角度和信息，退出开车状态，正常停车标志清0。故障信号和停车信号是暂态的，故在信号出现后对其标志位进行置1，进行状态保存，在处理完相应的故障动作后再清其标志位。

4.双机通讯模块。主控板（微处理器和存储芯片）与面板通讯说明:主控板和操作面板双机通讯，主控板为主机，面板为从机，主板向面板连续发送数据，顺序为：握手-读或写命令-寄存器首地址-长度-各寄存器数据-累加和，发送完后接收面板数据，如果是读面板数据，则下一步接收面板寄存器的数据并保存，若是向面板写数据，只要接收面板接收主板数据成功的回应信号。从面板得到设定参数和各种显示信息时需不断地调用通讯程序。双机通讯主板发送流程。0x01为握手信号，0x57或0x52是写或读命令,首地址为begin,写面板寄存器的个数为long，总发送长度=4个（首字节）+long*2+1个(累加和),接下来发送各寄存器数据。延时20*6.25ms=125ms等待面板回应，与面板的一次发送和接收必需在此时间内完成，否则认为通讯出错。最后发送的是累加和，累加和是前4个首字节加实际发送参数，累加和作为传送数据是否正确的依据。上述参数先放入缓存RAM单元，可连续发送，每发送完一字节后进入串口中断，在中断中判断是否数据已发送完。同理可以相应推得接收流程。

三、结论

本文设计的高速剑杆织机控制系统具有如下特点:具有故障自动检测功能;可方便的通过光电编码器调节角度;存储器容量大，可对织机上大量的数据进行记录;网络接口便于车间联网管理;在程序跑飞或电源断电情况下，看门狗电路能够让微处理器自动复位，实时时钟电路能够准确计时。

预计未来剑杆织机的转速及引纬率可能还会有所提高，但更重要的是自动化水平的进一步提高，使剑杆织机更加现代化。