1、I物流园区闸口进闸/出闸电子闸系统技术方案（A 版）II2009 年 3 月目 录1 概述 42 需求分析 .52.1 进闸电子闸系统功能需求： 52.2 出闸电子闸系统功能需求： 52.3 系统配置需求： .62.4 系统结构设计需求： .62.5 系统集成需求： .62.6 系统可靠性需求： .73 设计目标及原则 83.1 设计目标： .8III3.2 设计原则 .84 电子闸系统方案设计 .104.2 电子闸系统设计思路： 114.3 电子闸设计说明 134.4 电子自动机工艺设计 .224.5 电子闸系统操作流程 265 电子闸系统软件设计 .285.1 电子闸系统软件结构 285.
2、2 电子闸系统软件流程 285.3 根据电子闸系统设计的要求，系统软件实现功能： .305.4 软件界面描述 .325.5 软件的内部结构 .405.6 软件的安全性和可维护性性 .426 设备安装与布线 436.1 布线系统的特点: 436.2 布线系统的设计原则和标准 .436.3 布线系统的总体设计方案 .447 系统可靠性设计 45IV7.1 系统备份 .457.2 系统故障快速恢复 457.3 系统可靠性质量合格证 4551 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
3、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62 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
4、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
5、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72.1.4 人工输入作业单条码信息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
6、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 920925MHz2.3.3 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：75mm75mm2.3.4 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82.3.5 工控模块，泓格 7188E3，四个 RS232 接口与 2 个 RS485 接口2.4 系统结构设计需求：2.4.1 电子闸系统具
7、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 MTBF50000 小时电子闸系统的设备完好率99.99%9 关键部分采用业界成熟的
8、高质量进口设备； 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
9、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，10将采用部分国内制造的设备，降低成本。113 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
10、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）12 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-
11、87) 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（GBT1515394） 民用建筑电气
12、设计规范(JGJ/T 16-92) 辐射电磁场干扰试验（GB T14598 91995） 快速瞬变干扰试验（IEC25522 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）13 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） 电子避雷器通用规范（SJ/T 1114
13、7-97） 电子设备雷击保护守则（GB 7450-87）144 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：
14、对讲主机I P C监控电脑GCTEthernet数据D B S e r v e rI P CI P C闸口 设备闸口 设备闸口 设备办公室闸道手动放行控制箱图 4-1 出闸自动机网络拓扑图15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
15、所示：I P CD B S e r v e r数据DCBTOEthernetL C D对讲主机共享器 8 P o r tR S 2 3 2R S 2 3 2R J 4 52 4 口配线器1 2 口配线器R S 2 3 2R S 2 3 2R J 4 5L E DR F I D R e a d e r条形码扫描仪对讲机手动放行控制箱0123CSO4567isco ERI电子闸控制器R J 4 5打印服务器打印机图 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
16、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16力，提高响应速度，使用 7188 工控模块所有硬件设备。如图 4-1 所示W S - X 4 5 0 6 - G B - TS T A T U SP O W E R O V E R E T H E R N E TM A X 1 5 . 4 W / P O R T1 0 0 0 B A S E - XS W I T C H I N G M O D U L E1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 011 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 021 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0
17、0 031 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 061 0 0 0 - X1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 041 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 051 0 0 0 - XP O E工控 7 1 8 8 E 3道闸R F I D 读卡器及天线进闸 1 #I P C + 9 寸L C D W S - X 4 5 0 6 - G B - TS T A T U SP O W E R O V E R E T H E R N E TM A X 1 5 . 4 W / P O R T1 0 0 0 B A S E - XS W I T C H I
18、 N G M O D U L E1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 011 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 021 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 031 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 061 0 0 0 - X1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 041 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 051 0 0 0 - XP O EW S - X 4 5 0 6 - G B - TS T A T U SP O W E R O V E R E T H E R N E TM A X 1
19、5 . 4 W / P O R T1 0 0 0 B A S E - XS W I T C H I N G M O D U L E1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 011 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 021 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 031 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 061 0 0 0 - X1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 041 0 0 0 - X 1 0 / 1 0 0 / 1 0 0 051 0 0 0 - XP O E进闸交换机监控室交换机出闸交换机集装箱作业系统地磅 条码
20、读写器进闸 3 #I P C + 9 寸L C D出闸 1 #I P C + 9 寸L C D出闸 2 #I P C + 9 寸L C D打印机道闸 地磅 条码读写器打印机工控 7 1 8 8 E 3R F I D 读卡器及天线图 4-1 电子闸系统网络结构图17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
21、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。184.3.1 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1
22、9 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
23、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20 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
24、 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 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21 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，
25、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：29429485（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：2095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 输入交流 80V260V，50/60Hz天线参数如下：22天线选型：与固定式读写器配
26、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：50半功率波束宽度：E 面 15，H 面 120产品尺寸：600 15075mm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 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23 通过 RS232 串口
27、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
28、、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：24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。打印机指示灯指示灯监控室自动机 5打印机指示灯自动机 1打印机指示灯自动机 2打印机指示灯自动机 3打印机指示灯自动机 4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
29、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。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25 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型号/参数 备注主板 标准工业 P4 级长卡CPU P4/2.8G软驱 1.44M光驱 24X/CD-ROM内存 DDR/512M存储硬盘 IDE/40GLAN 10/100M/RJ45并口 1 个 LPT串口 1 个 RS232/1 个 RS485通讯接口 USB 2 个 USB/2.0扩展槽 3 个 PCI BIOS 即插即用/ACPI/ 看门狗电源 A
30、TX/250W显示屏 9 寸液晶显示屏 工控机数据流26I P C tP r i n t S e r v e rR F I D R e a d e rL E D接收打印数据PCC系统读/写卡发送显示信息及获取设备状态监控室集装箱管理作业系统7 1 8 8 E 3控制电子闸发票打印机P r i n t S e r v e r发送打印数据获取设备状态处理打印请求发送显示信息及获取设备状态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
31、，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*COM 驱动程序支持中断和 1K 27QUEUE 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
32、管激光，波长 650nm10nm4.2.12 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284.2.16 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
33、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。 29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30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
