非接觸式IC卡收費系統(tǒng)中的硬件故障分析
湖北省黃(石)黃(梅)高速公路是我國“五縱七橫”公路規(guī)劃中的滬蓉國道湖北段的一部分,是湖北省目前建設最完善,技術最先進的高速公路,是我省第一條機電系統(tǒng)高速公路,標志著我省公路管理開始走上現(xiàn)代化、信息化。黃(石)黃(梅)高速公路非接觸式IC卡收費系統(tǒng)概況 黃黃高速公路自動化收費系統(tǒng)于1000年12月份正式啟動,距今已安全、穩(wěn)定運行一年。沿線共設八個收費站,42條收費車道。收費方式采取封閉式半自動收費體系,以現(xiàn)金為主要付款方式,以非接觸式IC卡為載件,實行“人工收費、計算機管理,閉路電視監(jiān)視”模式。收費系統(tǒng)分三個層次,即“車道—站—中心”,車道完成收費操作,并將收發(fā)卡數(shù)據(jù),費收數(shù)據(jù)和抓拍的未征費車輛圖片上傳到收費站機房,站機房接收車道送上的信息,分析統(tǒng)計本站的費收情況并上傳到中心,中心接收各站的費收數(shù)據(jù),匯總分析出全路數(shù)據(jù),并管理IC卡和抓拍的圖片。
非接觸式IC卡收費系統(tǒng)結構
黃黃高速公路收費系統(tǒng)采用三級管理模式,即:車道—站—中心。車道是信息和收費數(shù)據(jù)采集的地方,以工控機為數(shù)據(jù)處理核心,通過外部設備:讀寫卡機、鍵盤、攝像機、報警器、視頻捕獲卡、數(shù)據(jù)疊加卡等接收數(shù)據(jù),并通過費額顯示器,顯示器、針式打印機、通行燈、自動欄桿等將處理結果顯示出來,同時車道集線器將數(shù)據(jù)傳送到站計算機組,站設備負責將每班、每天的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,生成相應的報表,并將數(shù)據(jù)傳送到中心。
硬件設備故障統(tǒng)計和分析
以黃黃高速公路非接觸式IC卡收費系統(tǒng)硬件設備故障為例,2001年6月至12月里,共發(fā)現(xiàn)并解決大小問題169個,更換各類備件180件次(其中不包括燈泡,風扇,電池)。
由于車道設備的使用頻率最高、所處的環(huán)境最惡劣,所以故障率也相對來說較高,這從表中也可以看出,80%的問題都是在車道設備。而在非接觸式IC卡收費系統(tǒng)中使用卡機相對來說是一個較復雜的技術,加上使用頻繁、機械部件較多,所以車道設備的大部分問題又出現(xiàn)在卡機上(對于車道常見設備故障的處理方法將在后面討論)。這半年里卡機所換的零部件共81件次,占整個系統(tǒng)更換零部件數(shù)量的72.3%。
攝像系統(tǒng)、超高報警系統(tǒng)和車道通行燈系統(tǒng)一般情況下不容易損壞,但由于它們常年都曝露在外面,加上交通事故和不可抗拒的自然因素,所以損壞的頻率也有點高。在這半年里共損壞車道攝像機3臺,亭內(nèi)攝像機5臺(其中被雷擊壞2臺),解碼器壞5次,長延時錄像機壞3次,報警錄像機壞2次,亭內(nèi)攝像機外殼壞5個,超高桿被撞壞2次,紅外檢測器損壞了2套,浠水站E01道有一次使整個車道通信燈報廢。
通訊設備和工控機內(nèi)備件一般不會損壞,但如果受到瞬時大電流沖擊也會損壞(此項應與防雷結合處理)。
車道常見故障的分析處理方法
車道設備是相對獨立的一套系統(tǒng),它能保證在與機房設備聯(lián)系中斷的情況下獨立工作一個月。技術柜內(nèi)的工控機是車道設備的核心,車道上的所有外圍設備是在工控機的控制下完成自己的工作的。工控機對相應設備的控制是通過串口控制的。工控機內(nèi)有一個MOXA串口板,將串口擴展為8口,再通過多串口板來控制各外設。
當外圍設備不能正常工作時,首先看工控機的指令是否能正常到過相應的設備,這個工作可以通過相應的應用程序檢測串口工作狀態(tài)來實現(xiàn)。
如果接收不到正常的指令,就說明是在MOXA板、多串口板、連接線三個環(huán)節(jié)上出了問題。從實際情況來看,MOXA串口板工作非常穩(wěn)定,除了遭受強電流沖擊發(fā)生過故障外沒有遇到過問題,所以問題一般出現(xiàn)在多串口板和連接線上。連接線的好壞可以通過檢查接線頭和利用萬用表測試來檢查,如果連接線正常,問題就出現(xiàn)在多串口板上了。多串口板上有自己的單片機來處理相應的信息,完成相應的工作。由于車道是24小時不間斷工作,所以可能導致單片機工作不正常,以致使指令無法正常傳輸,這時可以插拔多串口板的電源,讓單片機重啟,如果還不能恢復正常工作,說明多串口板上的芯片出現(xiàn)了故障,需要更換多串口板。
如果指令能正常傳輸,則是外圍設備出現(xiàn)了問題,具體分析如下:
一、卡機??C是由電源模塊、電源板、控制板、步進電機、步進電機驅動器、卡箱觸點、讀寫器、光電管、機械傳動部分組成??C的控制指令存儲在控制板上的89C51芯片上,同樣由于長時間不間斷工作,可能會導致程序混亂,使卡機不能正常工作,這也可以通過插拔卡機電源來恢復。從日常情況來看,電源模塊、電源板和步進電機驅動器是非常穩(wěn)定的部件,很少出現(xiàn)故障。日常發(fā)生的問題主要出現(xiàn)在:光電管臟、卡箱觸點氧化導致接觸不良、信號線等,這些問題可以加強日常維護,來解決。另外,由于長時間、高強度的使用,令步進電機、讀寫器、以及控制板上的芯片損壞??C中的機械部件,經(jīng)過近兩年的使用已經(jīng)出現(xiàn)變形、老化的現(xiàn)象,特別是收卡機內(nèi)的傳動盒,里面的橡膠傳動輪已經(jīng)老化變形,造成了吃卡不順等問題。還有發(fā)卡機內(nèi)的傳動小車的托板,由于長期受力,已經(jīng)有變形的情況出現(xiàn),并造成發(fā)卡不暢。電子元器件也存在老化的現(xiàn)象,最近一段時間卡機控制板和工控機控制板的故障率大大提高,說明元件的壽命已經(jīng)快到期限。
二、自動欄桿。自動欄桿目前最常見的問題在三個:A、動作緩慢;B、車輛過后不能自動落下;C、欄桿不能動。對于問題A,可以先通過欄桿控制器調(diào)整抬起和落下的速度,如果不能解決就是欄桿控制器壞了。對于問題B,可以先讓車輛檢測器復位,如果不能解決就是車輛檢測器壞了。對于問題C,可以斷開欄桿電源,看看電機是否有問題。
三、頂棚燈。與此相關的部件有保險、變壓器、燈泡,可依次判斷這些部件的好壞來確定問題所在。
四、鏈盤。鍵盤是收費員用得最多的設備,所出現(xiàn)的問題一般是老化,特別是常用的“有效鍵”。
五、車道攝像機。車道圖像是通過車道工控機內(nèi)視頻疊加卡傳到監(jiān)控機房的,如果出現(xiàn)問題可以使用相關的檢測工具來判斷發(fā)生故障的部位。
如何降低設備故障發(fā)生率有一些故障是元器件本身損壞造成的,我們對這半年來的維修情況進行了分析,除了正常報廢和交通事故、自然災害所造成的設備故障外,其它54%的故障都是可以避免的。
一、設備老化和磨損方面的故障占了將近43%。所以,日常維護的好壞起到了至關重要的作用。加強設備維護力量,盡早發(fā)現(xiàn)并排除設備隱患和老化方面的問題。各站應配備專職維護員一名,負責處理日常的維護和維修工作,并且要即時實施到位。
二、在設備維護方面建議定期做如下事情:首先,保證備件齊全充足;第二,統(tǒng)一更換CPU風扇和控制柜風扇;第三,統(tǒng)一更換卡機控制板電池和工控機主板電池;第四,統(tǒng)一更換UPS后備電池;第五,統(tǒng)—對設備轉動部位進行上油。
三、保養(yǎng)問題(指施工或維修時由于疏忽而被忽視的一些小問題,如螺絲松動等)方面的故障占了4.73%。加強維護員、維修員的技術水平不僅僅是要求職業(yè)技術上的提高,同時也要提高職業(yè)素質,嚴格按照操作程序進行處理。
四、故障處理要先搶通后修復,縮短系統(tǒng)中斷時間,保證設備連續(xù)正常運轉。
五、雷雨天氣,有些車道,廣場攝像機被雷擊壞,防雷也是重點。
六、提高員工的職業(yè)素質,讓員工規(guī)范操作、愛護設備是使系統(tǒng)正常運行和延長使用壽命的最好方法,以上五部分論述,囊括了設備各個方面要素,為保障系統(tǒng)正常運行,除了要及時發(fā)現(xiàn)故障、解決故障外,還要對設備故障進行分類統(tǒng)統(tǒng)計建立設備故障檔案和使用檔案,詳細的記錄每個設備部件的使用時間,和使用壽命,對于已達到報廢期限的部件要提前更換,防止故障的發(fā)生。對于任何一套系統(tǒng),不論其設備是如何的先進,技術是如何的—流,始終都會有故障的發(fā)生,找出能夠降低故障發(fā)生率的有效方法是關鍵,亦是本文中心要點。