物流园区闸口 进闸/出闸电子闸系统
技术方案
（A版）
I
2009年3月
目 录
1 概述 ........................................................................................... 5 2 需求分析 .................................................................................... 6 2.1进闸电子闸系统功能需求： ................................................................ 6 2.2出闸电子闸系统功能需求： ................................................................ 6 2.3 系统配置需求： ................................................................................... 7 2.4 系统结构设计需求： ........................................................................... 8 2.5 系统集成需求： ................................................................................... 8 2.6 系统可靠性需求： ............................................................................... 8 3 设计目标及原则 ........................................................................ 10 3.1 设计目标： ......................................................................................... 10
II
3.2 设计原则 ............................................................................................. 10 4 电子闸系统方案设计 ................................................................. 13 4.2电子闸系统设计思路： ...................................................................... 14 4.3电子闸设计说明 .................................................................................. 16 4.4 电子自动机工艺设计 ......................................................................... 28 4.5电子闸系统操作流程 .......................................................................... 33 5 电子闸系统软件设计 ................................................................. 36 5.1电子闸系统软件结构 .......................................................................... 36 5.2电子闸系统软件流程 .......................................................................... 36 5.3 根据电子闸系统设计的要求，系统软件实现功能： ..................... 39 5.4 软件界面描述 ..................................................................................... 41 5.5 软件的内部结构 ................................................................................. 50 5.6 软件的安全性和可维护性性 ............................................................. 53 6 设备安装与布线 ........................................................................ 54 6.1 布线系统的特点: ................................................................................ 54 6.2 布线系统的设计原则和标准 ............................................................. 54 6.3 布线系统的总体设计方案 ................................................................. 55 7 系统可靠性设计 ........................................................................ 57
III
7.1 系统备份 ............................................................................................. 57 7.2系统故障快速恢复 .............................................................................. 57 7.3系统可靠性质量合格证 ...................................................................... 57
IV
1 概述
集装箱共有五个闸口，每闸口须建设RFID集卡识别系统、二维码识别系统，能控制打印机及起落杆，并辅之以语音提示，在闸口控制室内可通过视频监控、呼叫对讲系统对闸口进行监控和管理,并能人工操控起落杆。每闸口处须建设一个一体化机柜，把相应的工控机、二维码识别仪、呼叫系统、打印机、显示屏及小键盘放置在内，并配置防水、防尘、防高温设备，并提供20%空间放置其他设备，建设高度须适合集卡车驾驶室内方便操作
项目中提供的功能： ➢ 自动集卡
➢ 作业单识别及数据交换 ➢ 堆位票打印 ➢ 信息显示及语音提示 ➢ 闸口落杆控制
项目中提到的工作：
➢ 一体化机柜提供，含硬件设备 ➢ 提供网络接口到电子闸机柜 ➢ 负责土建部分施工，支架安装 ➢ 负责打印机及导纸系统
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2 需求分析
2.1进闸电子闸系统功能需求：
2.1.1 拖车司机可坐在驾驶座上刷卡或读条码 2.1.2 读取车辆RFID卡
2.1.3 读取司机提供的作业单条码信息 2.1.4 人工输入作业单条码信息
2.1.5在出闸自动机机柜内设有复位按钮,操作员按下此按钮,便能恢复操
作,操作员无须启动任何软件
2.1.6能与集装箱操作管理系统进行通讯，通知系统为车辆分配堆场信息 2.1.7 设有LED显示操作提示,可单行显示6个汉字 2.1.8 可以打印出堆场分配的信息或条码信息 2.1.9 能够语音提示
2.1.10安装安全光幕，防砸车处理功能
2.1.11所有硬件必须能与作业系统兼容及符合作业系统要求 2.1.12 保证电子闸系统能在恶劣环境下稳定、可靠的运行
2.2出闸电子闸系统功能需求：
2.1.1 拖车司机可坐在驾驶座上刷卡或读条码 2.1.2 读取车辆RFID卡
2.1.3 读取司机提供的作业单条码信息 2.1.4 人工输入作业单条码信息
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2.1.5能与集装箱操作管理系统进行通讯，后台码头业务系统平台对所接收到的信息进行存储、核碰、校验，并产生放行指 2.1.6 设有LED显示操作提示,可单行显示6个汉字
2.1.7 系统接收到后台放行指令后，显示屏显示相关放行指示信息，小票打印机打印相关信息 2.1.8 能够语音提示
2.1.9安装安全光幕，防砸车处理功能
2.1.10所有硬件必须能与作业系统兼容及符合作业系统要求 2.1.11 保证电子闸系统能在恶劣环境下稳定、可靠的运行
2.1.12票据打印机支持串口及网络打印功能，自动切纸，打印纸更换方
便，有高亮度缺纸指示灯
2.3 系统配置需求：
2.3.1电子闸系统机柜操作面板安装有： LED显示屏、小键盘、可视对
讲、条码读写器等
2.3.2 RFID读卡器频段为920～925MHz
2.3.3 LED支持6个汉字单行显示，也可以多屏显示，支持多种显示方式，
字体为：75mm×75mm
2.3.4 IPC为P4工业级，具有多个扩展接口
2.3.5 线材镀锡，上线标管，室外用VV电缆防水外皮，接地可靠，规范
布线
2.3.5 工控模块，泓格7188E3，四个RS232接口与2个RS485接口
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2.4 系统结构设计需求：
2.4.1电子闸系统具备室外环境要求，防尘，防水(IP56)，24小时运行/
每天
2.4.2电子闸系统机柜采用2mm不锈钢板制作，外部喷塑（黄色），尺寸
和外型参考其它码头读卡机箱
2.4.3 所有电子闸系统机柜共用锁匙，有维护照明系统 2.4.4电子闸系统各设备易安装易维护
2.5 系统集成需求：
2.5.1 线材RVV和RVVP电缆 2.5.2 上线标管
2.5.3 室外用线采用VV电缆防水外皮，接地可靠 2.5.4 规范布线
2.6 系统可靠性需求：
3.2.1 可靠性
本系统主要采取如下措施保证运行的可靠性：
➢ 电子闸系统的MTBF≧50000小时 电子闸系统的设备完好率≧99.99%
➢ 关键部分采用业界成熟的高质量进口设备；
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➢ 设计施工时，注意各设备之间的接口和匹配，并充分考虑空间距离及环
境干扰因素对信号传输质量的影响；
➢ 在硬件设计和布线施工中采用冗余，备份技术，以保证系统长期可靠运
行，缩短平均故障修复时间；
➢ 充分考虑现场因素和使用条件，在设计制造和安装时均采取一系列有效
的防护措施。如防高温，防尘，防震，防盐雾腐蚀，防潮湿，等措施。 3.2.2 可维护性
本系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。系统投入运行后，维护将是一个长期的工作，本设计充分考虑维护工作的需要，尽量做到通用化、模块化，并提供充分的培训、必要的备件，大大地减少了维护工作量，降低了维护工作的强度和难度。我公司有一支经验丰富的专业服务队伍。 3.2.3 可扩展性
用户的需要可能在应用实践中会发生变化，在设计中我们充分考虑系统扩展和升级、上级系统联网等要求，采取积木式结构设计，使系统容易扩展和实现升级。 3.2.4 经济性
电子闸自动机设计要具有先进性,以适应未来发展的需要。因此设计的思路必须超前，选用的系统设备是目前国际上先进的、性能价格比高的。设备的采购在不影响整个项目的先进性、稳定性、可靠性的前提下，将采用部分国内制造的设备，降低成本。
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3 设计目标及原则
3.1 设计目标：
3.1.1 产品外型
外型美观大方，使司机和维护人员易于接受
3.1.2 产品安装
安装简易，对环境无特殊要求，可根据现场情况灵活安装。
3.1.3 产品应用
高亮度LED显示，通过动态文字信息为客户提供直观、简易操作。
3.1.4 产品运行
能够适应户外各种环境，24小时稳定工作，机身具备IP56防护能力。
3.1.5 产品维护
产品维护简单，耗材更换方便快捷，外部有设备工作，状态提示功能。
3.2 设计原则
3.2.1 标准化
本系统的所有设计和施工方案均遵循有关国际和国家标准进行，在硬件的配置上也都采用标准结构，以使系统有开放性；软件开发上严格按照软件工程设计规范进行。 本系统所遵循的主要标准如下：
➢ 安全防范工程程序与要求（GA/T 75-1994） ➢ 民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB50198-94) ➢ 工业电视系统工程设计规范(GBJ115-87)
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➢ 彩色电视图像质量主观评价方法（GB7401-87） ➢ 软件工程国家标准（GTBB56）
➢ 光纤分布式数据接口高建局域网标准（GBJ303-88） ➢ 民用建筑半路电视系统工程技术规范（GB50198-94） ➢ 防盗报警控制器通用技术条件（GB12663-90） ➢ 中国电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ232-82） ➢ 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范（CECS72.95） ➢ 系统接地的型式及安全技术要求（GB14050-93） ➢ 工业企业通信设计规范(GBJ42-81) ➢ 工业企业通信接地设计规范(GBJ79-85)
➢ 运动设备及系统工作条件环境条件和电源（GB／T15153－94） ➢ 民用建筑电气设计规范(JGJ/T 16-92)
➢ 辐射电磁场干扰试验（GB／T14598．9－1995） ➢ 快速瞬变干扰试验（IEC255－22－4） ➢ 建筑设计防火规范(GBJ 16-87)
➢ 中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T 70-92） ➢ 中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T 72-92） ➢ 中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T 75-92） ➢ 中华人民共和国公共安全行业标准（GB 10208-89） ➢ 中华人民共和国公共安全行业标准（GA 247-2000） ➢ 安全防范系统通用图形符号（GA/T 74-94） ➢ 电子计算机机房设计规范（GB 50174-93）
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➢ 电子避雷器通用规范（SJ/T 11147-97） ➢ 电子设备雷击保护守则（GB 7450-87）
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4 电子闸系统方案设计
4.1电子闸系统网络结构
为提高广州港闸口的操作效率，实现闸口管理的自动化和电子化的操作模式，闸口采用闸口自动机系统，在硬件设计和布线施工中采用冗余，备份技术，以保证系统能长期可靠运行，缩短平均故障修复时间。为了提高系统的可靠性和可维护性，各个出闸自动机系统是相互独立的，一个自动机发生了故障，不影响其它自动终端机的工作。出入闸自动机系统由监控室工作站电脑、闸口自动机IPC、数据服务器、闸口工控等组成，采用分布式控制结构，通过广州港以太网（GCT Ethernet）进行连接。电子闸自动机系统网络拓扑图如4-1：
数据DB Server手动放行控制箱GCT EthernetIPC闸口设备对讲主机IPC闸口设备监控电脑办公室IPC闸口设备闸道
图4-1出闸自动机网络拓扑图
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每套电子闸自动机系统由出闸控制机、LCD监视器、LED显示屏、条码打印机、RFID读卡器、电子闸等主要部分组成，其中条码打印机通过打印服务器、交换机挂接到GCTBTO以太网上，实现网络远程控制；电子闸控制机为一台工业级PC机组成，分别通过RS232串口连接LED和RFID卡读卡器。另外还有可视对讲系统，司机可以通过对讲机方便的与闸口工作人员联系，及时解决问题。结构图如4-2所示：
LEDLCD共享器8PortRS23212口配线器RS232RFID ReaderRS232DCBTO Ethernet数据DB ServerIPCRS23224口配线器RJ45打印服务器打印机RJ45RJ45条形码扫描仪对讲主机对讲机手动放行控制箱电子闸控制器
图4-电子闸自动机结构图
4.2电子闸系统设计思路：
为了提高系统的可靠性和可维护性，各个电子闸控制系统是相互独立的，一条道闸发生了故障，不影响其它道的工作；为提高控制的可靠性，对道闸、红绿灯动作进行冗余控制；为提高闸口监控系统的稳定性、可靠性和抗干扰能力，提
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高响应速度，使用7188工控模块所有硬件设备。如图4-1所示
集装箱作业系统监控室交换机进闸交换机出闸交换机进闸1#IPC+9寸LCD……进闸3#IPC+9寸LCD出闸1#IPC+9寸LCD出闸2#IPC+9寸LCD工控7188E3工控7188E3RFID读卡器及天线道闸地磅条码读写器打印机RFID读卡器及天线道闸地磅条码读写器打印机
图4-1 电子闸系统网络结构图
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其中每条道的电子闸系统包括工业计算机、9寸显示屏、LED显示屏、RFID读卡器、报警灯、蜂鸣器、道闸、地磅、红绿灯等。它们可分为两部分：现场控制层和数据管理层。它们之间通过工控7188E3总线连接，组成现场控制网络。其中现场控制层就是道闸控制站，道闸控制站主要由工控7188卡的采集与控制，与集装箱作业管理系统进行通讯、监控现场设备的运行情况，和控制LED显示等。
4.3电子闸设计说明
电子闸项目中涉及的所有材料设备和施工工艺符合工业控制的行业标准，并适应广州港的现场环境，系统能够每年三百六十五（365）天、每天二十四（24）小时不间断连续运行，并且运行稳定、可靠。电子闸系统设备外观设计美观大方，各硬件和软件接口都采用工业设计中的标准接口，具有很好的兼容性，易于以后扩展和系统升级。
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4.3.1电子闸系统前置面板：
电子闸系统前置面板安装在面对车道而司机于驾驶舱伸手可及的位置，司机无需下车就可以完成一系列操作。前置面板包括以下装置： ➢ RFID读写器（另外支架） ➢ LED显示屏 ➢ 报警灯 ➢ 打印机 ➢ 条形码读写器
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➢ 蜂鸣器
➢ 不锈钢原材料，模块化结构设计
➢ 前置面板采用一次成型机加工工艺，美观大方 ➢ 各设备操作平台按照人体工学设计，分布合理，实用强
4.3.2机身设计：
➢ 不锈钢板、外壳喷塑（黄色）
➢ 所有保安电子闸系统机壳均可使用同一钥匙开启 ➢ 机身放置在安全岛上指定位置
➢ 高度及长度根据现场条件定制，方便操作及维护,拖车司机可坐在拖车驾
驶座位上轻易操作闸口电子闸系统
➢ 机箱内装有节能灯，便于维护人员检查设备 ➢ 可以在任何时间和环境下进行设备的维护工作 ➢ 电子闸系统内所有配件安装牢固，并且和容易更换 ➢ 所有电子闸系统机壳均可使用同一钥匙开启
➢ 机柜做过防水、防雷、防尘、防腐蚀、防潮、防电子干扰、通风良好等
处理，安装牢固，抗风能力强，能够达到港口闸口提出的标准 ➢ 电子闸系统系统装有漏电开工、所有电器设备都有效的接地和防雷处理
4.3.3内部设计
➢ 电子闸机柜内部各设备采用模块化设计,各自独立安装,一模块的安装与
卸载不影响其它模块结构
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➢ 各模块的安装都以卡槽固定方式为主,只需1-2颗螺钉就可安装固定和卸
载更换一模块,实现保安电子闸的易安装易维护
➢ 如一设备模块出问题需更换,维护人员只需一把螺丝刀就可在几分钟内完
成设备更换,在最短时间内恢复现场使用
4.3.4. 防尘防水设计
➢ 电子闸机柜按照IP56防尘防水标准设计,所有前置面板上司机应用设备
的界面都经过防尘防水处理(密封+玻璃胶)
➢ LED外表面使用耐磨防爆透明PC玻璃,使用LED与外界隔离,达到防水、
防尘等防护目的
➢ 机柜前后箱结合处加密封圈
4.3.5. 散热设计:
➢ 电子闸机柜各设备均选用工业级产品,工作环境温度都可达到50度,为了
进一步提高机柜的整体可靠性,在机柜内部设计了安装有工业级空调系统;
➢ 不受外界环境影响,可按现场要求把电子闸内部温度设定在特定的要求
下;
➢ 电子闸机柜顶部有隔热层，降低太阳直射对电子闸的影响。
4.3.6 RFID读卡器： ➢ 采用先施公司
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➢ 非接触式读写，读写时间短，小于1秒
➢ 通过RS232串口与工控机直接连接，确保数据通讯的安全可靠 ➢ 有单独的电源转换模块 ➢ 安装方式简单牢固，易于维护
➢ 安装位置恰当，司机打开车窗就能和容易的刷卡 ➢ RFID读写器及天线如下： 产品名称： RFID固定式读写器 ·尺寸：294×294×85（mm3） ·重量：2.5kg ·外壳材料：铝合金 ·工作温度：-10℃～+60℃ ·储存温度：-20℃～+70℃ ·工作湿度：20％～95％ ·频率：920～925MHz ·空中接口协议： ISO1800-6B ·最大读标签距离：6-10m ·读标签速度：5个/秒～60个/秒 ·指示灯：5个LED ·通讯接口：通用I/O接口，韦根接口RS232/19200bps9-pin,RJ45/100Mbps网络接口，可扩展GPRS数据传输模块 ·电源 20
输入交流80V~260V，50/60Hz
天线参数如下：
天线选型：与固定式读写器配套使用，顶装天线（5条车道用）
型号 ·频率范围：920～925MHz ·极化方式：线极化 ·驻 波 比：≤1.2 ·天线增益：9.0dBi ·特性阻抗：50Ω ·半功率波束宽度：E面15°，H面120° ·产品尺寸：600×150×75mm ·接头方式：N型 ·天线重量：＜3kg ·三防性能：防水、防酸、防霉菌 ·天线罩材料：玻璃钢
4.2.7 LED显示屏：
➢ 可同时显示6个汉字，单行显示
➢ 提供多种显示方式，超过6个汉字可进行多屏显示 ➢ 字体大小：75 mm（长）× 75 mm（宽） ➢ 字体美观清晰
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➢ 封装处涂有密封材料，确保不漏水
➢ 防反光、防尘、防水、防震、防高温、防雷击干扰 ➢ 安装于机柜上方，方便观看和维护
➢ 通过RS232串口与工控机直接连接，采用外接电源供电 ➢ 提供LED控制接口和通讯协议
➢ 提供用户界面，可以直接控制LED的显示内容
4.2.8 打印机
➢ 采用班马牌条形码扫印，既可以打印条码又可以打印堆场信息及发放小
票
➢ 支持串/并口和网络打印 ➢ 具有自动切纸功能
➢ 支持PDF文件格式及条码打印 ➢ 支持黑标定位
➢ 故障率低，有缺纸提示功能，在闸口办公室监控电脑提示打印机状态 ➢ 具有高速打印能力（150mm/秒），能满足DCBTO现场打印需求 ➢ 可打印DCBTO使用的EIR条码纸 ➢ 打印纸安装支架，便于换纸和维护 ➢ 打印机安装位置和方式设计科学，便于维护 ➢ 打印机具体情况如下：
此打印机为ATM常用机，技术成熟、性能稳定，支持串口/并口和网络打印，具备自动切纸、缺纸报警等功能。打印结束后，打印机会自动将
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票据纸送出。打印机通过打印服务器连接到监控室以太网上由集装箱作业管理系统实现远程打印。 ➢ 打印机缺纸故障报警功能：
打印机设计有缺纸报警系统，报警系统分为两部分，一部分安装在自动机前面板，另一部分根据现场情况可灵活安装于办公室，方便操作人员了解情况。
监控室指示灯打印机打印机打印机打印机打印机指示灯自动机1指示灯自动机2指示灯自动机3指示灯自动机4指示灯自动机5
图4-3 缺纸报警指示
工作原理：当闸口机中任意一台自动机出现缺纸时，安装于办公室的指示灯就会开始闪烁，同时安装在自动机上相应的指示灯也会闪烁：当操作人员发现办公室指示灯闪烁时，就可根据自动机上的指示灯找到相应的缺纸打印机。
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4.2.9 工控机：
➢ 选用研祥工控机以及9寸显示屏 ➢ 具备3个以上的串口
➢ 配置选用当前工业控制方面主流配置
表4-1 电子闸系统工控机配置
主板 CPU 存软驱 储 光驱 内存 硬盘 通LAN 讯并口 接串口 口 USB 扩展槽 BIOS 电源 显示屏
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型号/参数 标准工业P4级长卡 P4/2.8G 1.44M 24X/CD-ROM DDR/512M IDE/40G 10/100M/RJ45 1个LPT 1个RS232/1个RS485 2个USB/2.0 3个PCI 即插即用/ACPI/看门狗 ATX/250W 9寸液晶显示屏 备注 工控机数据流
监控室集装箱管理作业系统Print Server数据打印接收发送及获显示信取设息备状态LED发送显示信息及获取设备状态/写卡PCC系统读IPCtRFID Reader发送打印数据获取设备状态7188E3Print Server发票打印机
4.2.10 工控模块7188E说明
I-7188E8支持七个RS-232口和一个RS-485口 *I-7188END：7段数码管显示
*256KB FLASH，256KB SRAM，2KB EEPROM，31B NVSRAM *可作为设备服务器
*可寻址的以太网到RS232/RS485/RS422转换或嵌入式以太网控制器 *支持TCP/IP协议，包括TCP，UDP，IP，ICMP，ARP，RARP *10BASE-T NE-2000兼容 *远程配置，诊断
*内置64位唯一硬件序列号
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处理电控制打印子闸请求*COM驱动程序支持中断和1K QUEUE输入缓冲区 *内置MiniOS7 *支持串口
*程序下载口：COM1或以太网口
4.2.11 条码读写器： ➢ 采用Metrologic MS7820
➢ 键盘口RS232串口USB,IBM468x/469x口 ➢ 扫描速度，每秒1800次
➢ 光源可视，激光二极管激光，波长650nm±10nm
4.2.12 车辆检测线圈与检测器：
➢ 采用南非NORTECH公司车辆检测器TD136 ➢ 车辆检测线圈为防水密封感应线圈2x1m ➢ 埋在道闸前和路障后
➢ 与装置在道闸里的车辆检测器相连接 ➢ 能感应到超过一定大小的金属物质
4.2.13 红外车辆保护器： ➢ 进口光幕
➢ 在路障机前和道闸前各加一套，共两套
➢ 没遮挡时输出高电平信号，遮挡时输出低电平信号
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4.2.16电子闸系统功能： ➢ RFID车辆卡读取 ➢ LED显示
➢ 与集装箱作业管理系统进行通讯 ➢ 参数设置 ➢ 设备状态检测 ➢ 故障自诊断和恢复功能 ➢ 重启复位
出闸自动机对讲系统布线分解及说明
4.2.17电子闸系统对讲系统功能
对讲系统由一台主机和多台分机组成，主机安装于办公室，供操作人员使用；分机安装于闸道自动机上，供司机求助时使用。原理图如4-6所示： ➢ 出闸办公室安装对讲机主机1部,每台自动机内安装1部对讲机分机 ➢ 对讲机主机采用深圳威玛网电WEEMA-780中心管理机 ➢ 自动机对讲机分机采用深圳威玛网电WEEMA-780门口机
➢ 对讲主机安装在办公室，主机可与每一部分机通话，任一部分机可以呼
叫主机（1#）并与通话。
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出闸口办公室出闸口办公室闸口对讲分机
图4-6 对讲系统原理图
4.4 电子自动机工艺设计
4.4.1电子安装效果图
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图4-4 设备安装效果图（参考）
4.3.2动机机柜前面板：
出闸自动机机柜前置面板安装在面对车道而司机于驾驶舱伸手可及的位置，司机无需下车就可以完成一系列操作。前置面板包括以下装置： ➢ 条码扫描器（RFID读写器另安装） ➢ LED显示屏 ➢ 可视对讲机子机 ➢ 打印出纸位 ➢ 手输键盘位
➢ 不锈钢原材料，模块化结构设计
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➢ 前置面板采用一次成型机加工工艺，美观大方 ➢ 各设备操作平台按照人体工学设计，分布合理，实用强 ➢ 对讲按钮，出纸容器丝印醒目，易操作
图4-4 电子闸自动机前置面板图
4.4.3机柜机身设计： ➢ 不锈钢板、外壳喷塑
➢ 所有自动机机柜机壳均可使用同一钥匙开启 ➢ 自动机机柜放置在安全岛上指定位置
➢ 高度及长度根据现场条件定制，方便操作及维护,拖车司机可坐在拖车驾
驶座位上轻易操作
➢ 自动机机柜内装有节能灯，便于维护人员检查设备 ➢ 可以在任何时间和环境下进行设备的维护工作
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➢ 自动机机柜内所有配件安装牢固，并且和容易更换
➢ 机柜做过防水、防雷、防尘、防腐蚀、防潮、防电子干扰、通风良好等
处理，安装牢固，抗风能力强，能够达到客户提出的标准
➢ 出闸自动机系统装有漏电开关、所有电器设备都有效的接地和防雷处理
图4-5电子闸自动机正面设计图
4.4.3内部设计
➢ 出闸自动机机柜内部各设备采用模块化设计,自己独立安装,一模块的安
装与卸载不影响其它模块结构
➢ 各模块的安装都以卡槽固定方式为主,只需1-2颗螺钉就可安装固定和
卸载更换一模块,实现出闸自动机的易安装易维护
➢ 如一设备模块出问题需更换,维护人员只需一把螺丝刀就可在几分钟内
完成设备更换,在最短时间内恢复现场使用
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4.4.4. 防尘防水设计
➢ 出闸自动机机柜按照IP56防尘防水标准设计,所有前置面板上司机应用
设备的界面都经过防尘防水处理(密封+玻璃胶)
➢ 通话按钮选用防尘防水型,LED外表面使用耐磨防爆透明PC玻璃,使用
LED与外界隔离,达到防护目的 ➢ 缺纸指示灯外表面同样使用上述设计
➢ EIR条码出纸口设计成容器型,打印好的票据不直接送到机柜外(票据其
中一联送入收纸器备份),而是送入到纸张容器中,纸张容器利用阀门式透明PC玻璃与外界隔离
➢ 司机透过PC玻璃可知晓容器中是否有单据,如有单据司机只需推开PC
玻璃就可从容器中取得打印好的单据,当手离开容器后,PC玻璃在弹簧的作用下随即关上,起到防尘防水功能 ➢ 机柜前后箱结合处加密封圈
4.4.5. 散热设计:
➢ 出闸自动机机柜各设备均选用工业级产品,工作环境温度都可达到50度,
为了进一步提高机柜的整体可靠性,在机柜内部设计了安装有工业级空调系统;
➢ 不受外界环境影响,可按现场要求把自动机内部温度设定在特定的要求
下;
➢ 空调嵌入出闸自动机机柜内部,使出闸自动机机柜结构紧凑,对现场安装
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无特殊要求;
➢ 出闸自动机机柜顶部有隔热层，降低太阳直射对自动机的影响。
4.5电子闸系统操作流程
打开配电房中的电源控制箱，闭合总闸，在使用某个车道时，只需闭合该车道的分闸，该车道供电后，系统启动完毕即开始工作。电子闸的操作可手动和自动。一般情况下，电子闸系统运行在自动状态，根据判断RFID卡信息以及作业信息的合法性，道闸控制系统自动执行放行操作。 4.5.1 初始状态
控制柜电源开关有两个，两相开关为控制柜内设备供电开关，三相开关为电机供电开关，使用时将两个开关都合上。 4.5.2 读卡操作
LED显示屏显示“请刷卡”时，即系统才进行读取RFID卡操作。系统一定接收到地感线圈感应有信息才启动读卡器读卡功能，平时都在关闭状态。非正常放行RFID卡，则LED显示屏显示报警提示。当有故障或遇不能放行的单，有警示灯闪烁。
读卡机一般工作在读卡状态。在此状态下，车辆只要在感应线范畴内，蜂鸣器发出“嘀”的一声响，LED显示处理结果，表明读卡成功。当电子闸开闸放行时，为避免下一辆车刷卡引起系统混乱，只有闸杆落下后道闸发出下到位信号，LED显示“请读卡”时，才允许下一辆车读单。刷卡数据经电脑检测，若合法则放行出闸，反之，则发出报警信号，不予放行。 4.5.3 放行过程
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收到放行指令后，进闸电子闸LED显示屏显示“请进闸”，出闸电子闸LED显示“请出闸”，闸杆升起，到升限位后，红灯灭绿灯亮，车辆可通过。车过道闸地感后，若道闸红外被挡住，系统认为车还未过道闸，闸杆不动作；若道闸红外未被挡住，系统认为车已过道闸，闸杆降下，红灯亮绿灯灭，完成一次放行。LED显示“请读卡”，可以开始下一轮刷卡。放行过程中如发生故障，报警灯将会闪烁，这时可进入维修管理系统，进行测试和修护。
4.5.4 LED显示过程
IPC启动完毕，等待10秒钟，LED显示“请刷卡”，刷卡后，LED显示处理结果：
放行指令，进闸电子闸LED显示“请进闸”，出闸LED显示“请出闸”，车过后，LED显示“请刷卡”，可开始下一轮读单；
报警指令，LED显示“非法RFID卡”，5秒后LED重新显示“请刷卡”，可重新开始刷卡。
4.5.6 PCC读卡器：
➢ 采用明华公司的读卡器，可以兼容深圳码头现有的所有PCC卡 ➢ 非接触式读写，读写时间短，小于1秒
➢ 通过RS232串口与工控机直接连接，确保数据通讯的安全可靠 ➢ 有单独的电源转换模块 ➢ 安装方式简单牢固，易于维护
➢ 安装位置恰当，司机打开车窗就能和容易的刷卡
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5 电子闸系统软件设计
5.1电子闸系统软件结构
电子闸系统软件的进闸和出闸基本相同，可分为三部分设计：现场控制部分、现场数据管理部分、远程通讯部分。其中控制部分功能由7188实现，主要是对道闸、RFID读卡器、条码扫描器、打印机、红绿灯、蜂鸣器、报警灯等设备的控制和工作状态的采集；现场数据管理部分功能由闸口工控机管理软件实现，主要是采集读卡器的RFID结果以及集卡司机进行作业单条码信息输入或读取条码信息，与监控室进行通讯；远程通讯部分主要功能是将进闸或出闸信息发送给集装箱作业管理系统。
控闸口机集装箱作业系统数据库服务器数据管理数据查询同上、及出闸自动记录设备和设控制备状等态Client同上监接收Serv态态请状备序状设，及程录记控制闸进设备送发来的发er求包闸口机SQL Server闸口数据库服务器Client 5.2电子闸系统软件流程 5.2.1进闸作业流程
作业及业务流程（如下图）上，每闸口需要在集装箱车辆进入闸口并在靠近
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起落杆停车前感应放置在车头上的电子车牌，并把相应车辆数据传入闸口控制系统对车辆进行识别，语音提示集装箱拖车司机利用二维码识别仪读取相应单证代码或利用小键盘录入相关数据，闸口控制系统把相应数据传输给集装箱管理系统，在接收到集装箱管理系统处理的数据后通过在闸口的打印机打印出相应的收提箱指南，完成操作后，如无异常，起落杆自动开启，集装箱拖车可以进入码头。
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集卡到闸口RFID阅读器读取电子车牌信息显示屏/语音提示错误N闸口控制系统验证车牌真伪Y显示屏/语音提示输入自动读取地磅数据扫描单号手工输入单号监控室残损确认显示屏/语音提示错误N闸口控制系统（接收箱位/发送相关信息）校验给箱位集装箱操作管理系统（校验单号/给箱位/接收相关信息）Y打印小票/显示屏/语音提示手持封号确认开闸/绿灯放行车过落杆绿灯转红灯 38
5.2.2出闸作业流程
1）区车辆进入闸口候车区；
2) 绿色信号灯亮时，车辆进入通道；
3) 车辆进入车辆信息采集区，由系统对车辆电子车牌信息进行采集； 4) 车辆驾驶人员在人际交互系统中输入作业单条码号等信息；
5) 系统将采集到的车辆信息信息进行存储并通过集中监控中心转发给后台码头业务系统平台；
6) 后台码头业务系统平台对所接收到的信息进行存储、核碰、校验，并产生放行指令；
7) 系统接收到后台放行指令后，显示屏显示相关放行指示信息，小票打印机打印相关信息，打开电子闸门，放行车辆； 8) 临时车辆缴还临时电子车牌
5.3 根据电子闸系统设计的要求，系统软件实现功能：
5.3.1 保存进出闸记录、设备状态等信息
记录通过该闸口的每一辆车辆的详细信息和设备当时的运行情况，便于以后做数据分析和查询；
5.3.2 对出入闸操作和设备状态进行实时监控
监控通过车辆的实时情况，便于操作人员了解现场情况，对故障做出快速反应，降低故障的发生率和排除故障的时间； 5.3.3 管理用户，设置操作权限
设置用户权限，确保系统的安全性，可以有效的防止非授权人员错误
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操作造成的损失；
5.3.4 对进出闸自动机硬件部分进行配置
配置进出闸自动机各硬件的接口，一旦某个部件发生故障的时候，可以更快的定位到该部件，并做出有效的处理操作； 5.3.5 设备故障的维护
针对运行过程中出现的问题，给维修人员有限的提示和处理方法，加上对应设备的调试功能，使维修人员能够在最短的时间内做出正确的判断，解决问题； 5.3.6 数据统计
针对运行过程中重要信息，做出一些有效的统计，对于了解闸口一段时间的运行情况有很大帮助； 5.3.7 系统日志
记录系统运行过程中的每一步操作，能够及时发现问题，缩短调试时间，对系统的稳定性，以及系统以后的扩展和优化起到很好的参考作用； 5.3.8 票据及条码补打功能
如果司机忘记打印票据及条码，可到出闸口办公室补打票据及条码。
由于操作、管理的这些表相对简单，及表与表之间无复杂的关联对应字段和数据量不是很大，在进出闸自动机系统中选择使用Microsoft SQL Server 2000数据库，Microsoft SQL Server2000系统安装、运行Windows2000/2003服务器上。在Microsoft SQL Server 2000上创建DCBTO-ingate数据库，并创建和使用了7个表，见表5-1所示：
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表5-1 DCBTO出闸自动机数据库
表名 GCT-acmconfig 描述 自动机管理（增加或减少自动机终端） TCG-dev-current GCT-logdevice GCT-logpcc 保存当前自动机各设备状态 保存自动机各设备状态 保存拖车出闸记录 GCT-logpcc-current 保存最新的20条拖车出闸记录 GCT-maintenance 设备故障指导维护表 GCT-operator
登陆用户信息表 5.4 软件界面描述
5.4.1 主界面
启动时，对各功能模块进行初始化，自动进入主界面，显示当前设备的状态，如果有设备发生故障，系统会以醒目的方式提示故障的可能原因及相应的解决方法等信息；如果连接各设备成功，消息提示栏会显示初始化成功，系统状态良好等类似信息。正常运行后，主界面会显示卡号、刷卡时间、当前LED的显示信息、当前正在进行的操作、报警信息等等。
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图5-4 出闸自动机系统软件主界面
5.4.2 用户管理
普通用户是没有权限操作菜单：配置和设备控制功能的，只有管理员权限才能操作。 1 用户登陆
单击菜单：登陆 —> 用户登陆，程序进入登陆介面如图5-5所示：
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图5-5 用户登陆
2 注销登陆
单击菜单：登陆 —>注销登陆，可注销当前的用户登陆。 3 退出登陆
单击菜单：登陆 —>退出系统，进入退出系统确认介面，当正确输入用户名和密码后，即可退出此系统。
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图5-6 退出登陆
4 配置中心
单击菜单：配置 —>配置中心，程序进入如图5-7所示界面。 ➢ 单击图中的增加按钮，输入相应的终端号和IP，按保存即可成功增加 ➢ 单击修改按钮，可以修改配置的终端信息。 ➢ 一旦要将哪个终端禁用，可直接删除
图5-7 配置中心
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5 权限管理
单击菜单：配置 —>权限管理，程序进入如图5-8所示界面。 ➢ 在增加用户/设置权限介面中，可以查看当前的所有的用户及权限。 ➢ 增加按钮：在用户名框和密码框处输入相应的用户名和密码即可成功成
加一个用户。权限是可以选择的，你可以选择Adimin(管理员级)或Query(普通级浏览级)。
➢ 删除按钮：如图5-8在右边表格中选择一个用户，单击删除即可成功删
除一个用户。
➢ 单击修改密码按钮：系统弹出如图5-9所示的介面；输入当前用户名、
密码 和新密码，新密码要输入两次，以保证用户输入物新密码无误，然后单击修改按钮，此时密码修改成功。
图5-8 权限管理
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