机电设备教案.doc

机 电 设 备1机电设备介绍 机电设备主要分为电动栏杆机，费额显示器，天线，数字摄像机，声光警报器，地感线圈，设备亭及亭内设备。1.1 设备亭及亭内设备1.1.1 设备亭设备亭内设电缆分线盒、配电盘、插座等，并设有通风、消防设施等，设备亭内铺防静电活动地板。设备亭基本技术指标：l 长1.8m，宽1.7m，高2.2m，采用后开门形式。l 设备亭选用的所有制造材料均满足无毒、无污染的要求。外壳选用不锈钢板加工而成。1.1.2 亭内设备设备亭内主要安放车道控制器，车道控制器实现对车道设备的管理和控制，下载费率表、黑名单等，进行图象抓拍，并保存40天的收费数据。控制器主要由工业控制机、接口板、电源和设备机箱等部分组成。(1) 工业控制主要配置：l 工业级CPU母板，充分电磁兼容设计，低功耗，全面故障自我诊断能力及报警提示；l 1个并口，6个以上串口；l 配置视频捕捉卡，（只限于出口车道）；l 10/100M自适应网卡。(2) 扩展接口板l 具有对外围设备驱动功能的数据量I/O板；l 所有接口板和功能板必须附有光电隔离保护以减少雷电及高能浪涌的冲击。(3) 车道控制器外围电路及设备机箱l 继电器：触点电流容量需大于实际电流10倍以上，寿命5106次以上；l 风扇：需采用含油轴承，免维护高可靠风扇，确保机箱内产生正气压以防止灰尘堆积；l 电源控制：车道控制器需对总电源和工控机等各独立设备电源分别控制，并做抗干扰处理；l 设备机箱：便于安装和内部维修，门框和进线孔加密封橡胶垫圈，不设通风孔，保证机箱防水、防尘。(4) 电源防雷保护器l 放电电流等级：5KA；l 最大放电电流：25KA；l 防护级别：1.8KV；l 可防护的内部短路电流：10KA。(5) 其它技术指标l 电源：220V20%，50Hz2%l 工作环境：温度-3060，湿度95%在-560之间；l MTBF：20000小时；l MTTR：1小时。(6) 显示器所有的显示和指示应在照明条件下清晰可见，收费员或管理人员能容易地调节屏幕的反差（对比）度。其主要技术指标如下：l 15”以上液晶显示器；l 1024768分辨率以上；l 振动：1055Hz；l 冲击：50g，11ms；l 环境温度： 050；l 相对湿度： 595%非冷凝；l MTBF：大于15000小时；MTTR：小于0.5小时。1.2 电动栏杆机为保证合法用户不停车通过，ETC车道应采用高速栏杆。在没有车辆通过时保持常闭状态。栏杆的断面直径为75mm，外表面推荐用泡沫材料，并且贴有红、白相间的高强级反光膜；当电动栏杆发生故障或断电时，栏杆应始终处于竖直状态；当栏杆处于竖直状态时，自动栏杆距收费车道边缘不小于450mm；当自动栏杆在下落时，车辆检测器发现有车通过时，栏杆应能自动停止下落并反向抬起；当车辆水平冲撞栏杆时，栏杆体与机箱连接部应有脱离装置，使栏杆体在车辆碰撞力作用下水平移开；栏杆的启动和停止要平稳。其主要技术参数如下：l 栏杆抬起时间小于0.7秒；l MTBF：大于1,000,000起落次；l MTTR：小于0.5小时；l 电源AC 220V15%，5060Hz；最小电流：50mA，最大电流5A；l 使用寿命大于5,000,000起落次或大于10年；l 操作温度范围：-20+70。1.3 费额显示器(1) 基本要求l 采用点阵式显示屏，在长期暴露于太阳光的环境条件下，其可见性不能降低。l 收费显示屏可自动调节发光强度，以防止在夜间产生眩光影响司机视觉，又节省了能源，防止器件过早恶化。l 至少能够显示三行汉字，每行不少于8个16点汉字。 (2) 技术参数l 字符尺寸（最小）：100mm40mm；l 分辨率：大于48128；l 发光亮度：1000mcd；l 贮存温度范围：-20+70；l 操作温度范围：-20+70；l 相对湿度：10%95%非冷凝；l MTBF： 大于15，000小时；l MTTR： 小于0.5小时；l 箱体防护等级：IP65。1.4 天线天线主要控制着微波读写控制器，微波读写控制器由微波天线和读写控制器组成。微波天线是一个微波数据收发模块，负责调制/解调信号数据；读写控制器是控制发射和接收数据、以及处理收发信息的模块。微波读写控制器以无线通讯的方式，与电子标签进行数据交换、采集和更新标签中的收费信息，并通过串行口与车道控制器通讯。1.4.1 微波读写控制器应具备以的功能微波读写控制器应具备以下功能：l RSU和OBU之间的DSRC应符合GB/T 20851.1-2007(电子收费 专用短程通信 物理层)、GB/T 20851.2-2007 (电子收费 专用短程通信 数据链路层)、GB/T 20851.3-2007 (电子收费 专用短程通信 应用层)的相关规定。l 内置RSU应内置符合JR/T 0025安全交易规范规定的PSAM作为安全认证模块，所有的加密和认证过程均通过PSAM的方式进行，PSAM卡通信速率不低于56kbps。l 支持高安全性电子钱包交易方式，符合PBOC规范。l 使用频道隔离技术，多车道互不干扰。l 先进的防碰撞技术，支持多OBU交易。l 可存储8,000交易信息。l 兼容单片/两片式电子标签，提供多自由度可调的安装方式。l 可配置天线工作方式，且发射功率软件可调。1.4.2 微波读写控制器技术指标要求微波链路特性：下行链路技术要求见下表序号参数A 类B 类1载波频率信道1：5.830GHz信道2：5.840GHz同左 2占用带宽5MHz5MHz3频率容限1010-6510-64e.i.r.p+33dBm同左5杂散发射-36dBm100kHz（30MHz1000MHz） -40dBm1MHz（2400MHz2483.5MHz） -40dBm1MHz（3400MHz3530MHz）-33dBm100kHz（5725MHz5850MHz）-30dBm1MHz（其它1GHz20GHz）同左6邻道泄漏功率比-30dB同左7天线半功率波瓣宽度水平面38垂直面45同左8天线极化右旋圆极化同左9XPD最大增益方向：RSUt15dB-3dB区域：RSUt10dB同左 10调制方式ASKFSK11调制系数调制误差调制系数：0.50.9调制误差：-200kHz+200kHz12频率偏移512kHz13编码方式FM0MANCHESTER14位速率256kbps1Mbps15位时钟精度10010-62010-616OBU唤醒方式1517个周期14kHz方波b同左17OBU唤醒时间5ms同左18OBU唤醒灵敏度-40dBm同左19OBU接收灵敏度-50dBm-70dBm20OBU接收带宽5.825GHz5.845GHz同左21BER1010-6以内110-6以内22前导码32位，16位“1”+16位“0”16位“0”23后导码最多8位最多8位a 对应载波2.5倍信道带宽以外。b RSU强制要求发送该波形；OBU可选择被该波形唤醒或者被正常通信帧信号唤醒。上行链路技术要求见下表序号参数A 类B 类1载波频率信道1：5.790GHz信道2：5.800GHz同左2占用带宽5MHz5MHz3频率容限20010-62010-64e.i.r.p+10dBm同左5杂散发射-36dBm100kHz（30MHz1000MHz）-40dBm1MHz（2400MHz2483.5MHz）-40dBm1MHz（3400MHz3530MHz）-33dBm100kHz（5725MHz5850MHz） -30dBm1MHz（其它1GHz20GHz）同左6邻道泄漏功率比30dB同左7天线半功率波瓣宽度70同左8天线极化线极化或右旋圆极化同左9XPD最大增益方向：RSUr15dB-3dB区域：RSUr10dB同左10调制方式ASKFSK11调制系数调制误差调制系数：0.50.9调制误差：-200kHz+200kHz12频率偏移512kHz13编码方式FM0MANCHESTER14位速率512kbps1Mbps15位时钟精度10010-62010-616RSU接收灵敏度-70dBm同左17BER1010-6以内110-6以内18前导码32位，16位“1”+16位“0”16位“0”19后导码最多8位最多8位a 对应载波2.5倍信道带宽以外。环境特性参 数规 格使用温度-40 +70保存温度-60 +80抗电磁干扰10V/m 0.1-1000MHz ASK调幅电磁波可靠性MTBF70000小时工作寿命15年1.5 数字摄像机数字摄像机是能够自动完成视频图像采集、压缩并传输的外部设备。它可以在抓拍线圈的控制下采集图像或者自动定时采集，传输方式为以太网接口TCP/IP协议，支持客户机和服务器两种模式，可通过网络可以不受地域限制，将识别结果传送到系统服务器。数字摄像机主要技术指标：l 自动完成视频图像采集、压缩并传输；l 可通过串口或触发信号控制视频图像采集；l 支持自动定时采集功能；l 可自行定义图片分辨率；l 可自行定义采集间隔时间；l 以太网接口TCP/IP协议，支持客户机和服务器两种模式；l DSP嵌入式设计、不需操作系统、多重硬件监控设计，运行稳定、不死机；l 体积小、功耗低，便于安装维护。1.6 声光警报器报警器用于非ETC用户、无效OBU或ETC专用卡内金额不足以支付通行费的车辆误入ETC车道时的声光报警，采用黄闪声光报警器，报警器发出的声响和闪光应使收费广场范围内的人员可听见和/或看见。1.7 地感线圈l 线圈电缆由截面积不小于1.5mm2的多股铜导线构成，应用于超低压电路（AC32V以下）；l 埋设后的环形线圈绝缘电阻：10MW；l 电感量范围：701000mH。2线圈铺设，管道铺设及天线安装 2.1 线圈铺设 2.1.1 概叙Etc系统采用设备前置方案，即电子标签读写天线、天线控制器、电动栏杆、通行信号灯、黄色闪光报警器等安装在车道前部，在电动栏杆以前的位置依次排列触发线圈、存在线圈、抓拍线圈、落杆线圈等共计6个线圈。单个线圈只能铺设在一块整板上，不能经过伸缩缝主线在经过伸缩缝处要进行适当的处理，防止主线拉断。线圈上下方要铺沙，防止树脂包裹线圈 2.1.2 线圈布局1地感线圈布局各设备集成商根据收费广场路型、天线安装位置及覆盖范围以及车道逻辑实现方式，严格按照图纸控制地感线圈尺寸、线圈间距以及线圈边距。2. 地感线圈放样1） 线圈施工放样单个线圈所在区域横向与纵向均路面尽可能避开路面裂缝及伸缩缝；根据线圈布局无法避开裂缝或者损坏路面，考虑更换水泥板块路面；2） 放样标记采用油漆等防水材料，根据设计布局要求标记准确、清晰。 3. 线圈切割1、 单线圈切割1） 单线圈切割要求切缝连续匀直；2） 单线圈切割要求切缝宽度与深度以设计图纸为准，要求切缝底部平顺；3） 线圈锐角处需加切150mm*150mm倒角，倒角宽度与深度与线圈边要求一致。2、 主线槽切割1） 主线槽切割要求切缝连续匀直；2） 单线圈切割要求切缝宽度与深度以设计图纸为准，要求切缝底部平顺；3） 主线槽与单个线圈切缝底部平顺联通；4） 主线槽应与岛面管道贯通。4. 布线敷设1、 清洗单个线圈以及主线槽切割完毕后用清水清洗切缝，要求切缝及槽内无泥砂等杂物，清洗结束后同时检查所有切缝底部是否平顺无尖角。2、 干燥线圈切缝及主线槽清洗结束后，应用空压机将槽内留存的水吹出路面，同时用汽油喷灯将切缝及主线槽内烤至干燥。3、 布线1） 线圈切槽底部先填塞一周泡沫填条，2） 布线，要求布线平直，不扭曲，不打结，不损伤3） 布线完毕再填塞一周泡沫填条4） 引线双绞处理，至少1米20周5） 引线平顺布入主线槽6） 引线通过路面裂缝及伸缩缝处需加套管，套管长度至少1米，套管大小根据线径适宜。4、 测试埋设后的环形线圈于接线端子处检测：绝缘电阻10MW；电感量范围：120180mH。，5、 浇注布线完毕检测合格后切缝及线槽内浇注环氧树脂，要求浇注填充饱满，光滑，不起泡，不抛洒，不污染路面。2.2 管道铺设每个岛头有60*3的镀锌钢管6根，管内必穿铁丝钢管埋的深度：500mmETC线井500*500*550mm需在雾灯基础、天线基础、栏杆机基础、费显基础、摄像机基础下预留管道口2.3 天线安装采用单柱安装天线立柱方式，悬挂于车道正中挂装高度不低于5.5m天线信号覆盖宽度应可调整在3m7.5 m范围内外场施工时，在上架前需要RSU的结构件在地面上组装完毕，并将天线角度预调到该站点的标准天线角度。尽量保证固定件的主体垂直90度摆放，以便天线角度和预先制定的角度接近。设备安装完毕前，需用量角器最终测量天线的实际角度，尽可能达到预设角度，上下浮动角度3度以内。线缆与RSU之间的连接时需用手将接头按照线序拧入设备接头，以手力拧不动为标准。线缆与RSU之间的连接处需用防水胶泥和胶带缠绕加以防护。3. ETC车道工作流程及设备使用维护3.1 ETC车道工作流程当ETC系统检测到车辆进入ETC车道时，安装在路测的微波天线与安装在汽车档风玻璃上的“电子标签”自动进行信息交换，与微波天线相连接的ETC车道控制器根据电子标签中存储的信息识别出车辆信息，并根据行驶里程和费率从其帐号中扣除通行费。交易完成后，车道电动栏杆自动升起，放行车辆，车辆通过后，栏杆自动降下。整个收费过程无需人工干预，用户可不停车快速通过ETC收费车道。1. 车辆进入通讯范围，首先压到触发线圈，启动读写天线；2. 读写天线与电子标签进行通讯，判别车辆电子标签是否有效，如有效则进行交易；无效则报警并保持车道封闭，直到车辆离开检测线圈。3. 如交易成功，系统控制电动栏杆抬升，通信信号灯变绿，费额显示器上显示交易信息。4. 车辆通过抓拍线圈时，系统进行图像抓拍，字符叠加器可将过车信息叠加到抓拍图像钟。5. 车辆通过落杆线圈，栏杆自动回落，通行信号灯变红。6. 系统保存交易记录，并将其上传至收费站服务器，等待下一辆车进入。3.1.1 入口ETC车道流程关键步骤说明：第一步 OBU有效性判定读出OBU信息，判断OBU是否有效；必须读取的数据包括：OBU发行商代码、OBU编号、OBU有效时间、车型。 第二步读卡品基本文件须读出的数据包括：卡编号、卡类型、有效时间、卡网络号、发卡方标识、卡版本号。第三步 卡片有效性判定 第四步 黑名单判定 第五步 写入入口信息须写入的数据包括：通过区域号、路段号、站点号、车道号、过车时间、入口状态标识、车型、车牌。3.1.2出口ETC车道流程关键步骤说明：第一步 OBU有效性判定读出OBU信息，判断OBU是否有效；必须读取的数据包括：OBU发行商代码、OBU编号、OBU有效时间、车型。第二步 读卡片基本信息文件需读出的数据包括：卡编号、卡类型、有效时间、卡网络号、发卡方标识、卡版本号。第三步 卡片有效性判定第四步 黑名单判定 第五步 读入口信息须读取的数据包括：入口通过区域号、路段号、站点号、车道号、时间、车型、车牌，入口状态标识。第六步 入口信息有效性判定判断是否有入口状态标识、是否是有效的入口站编码、入口时间有没有超时、是否是回头车、是否逆向车等。如过正常则计算应缴通行费，否则报警并退出本流程。第七步 电子钱包扣款ETC专用卡必须对钱包文件进行扣款操作。仅当扣款成功后才允许放行。第八步 回写出口信息须写入的数据包括：通过区域号、路段号、站点号、车道号、时间、出口状态标识、车型、车牌。第九步 形成流水记录流水记录必须包括如下数据：车道序列号、卡编号、卡