光电隔离在车辆进出管理系统中的运用

任安倩

（河北钢铁集团宣钢公司计控中心，河北 宣化 075100）

0 引言

光电隔离器是一种专门为工业自动化通信而发明的，解决了RS-485总线组网，是一种在复杂的电磁环境下根据RS-485系统要求而设计的RS-485总线分割集线器，为了保证数据通信的安全及可靠，RS-485在接口端我们采用了光电隔离的技术，这使得设备不仅运行稳定，安全可靠，而且有效的防止了由于附近高压电磁场干扰导致的电压升高，同时可以防止雷击浪涌引入转换器及设备。

目前，车辆进出管理已经由原有的人工手动抬杆发展成为现在依靠电子设备来控制，相较于车流量很大的门禁控制系统，一旦出现车号扫描故障，会导致车辆无法进出厂，影响接下来的物流业务管理。对于大型企业来说大多的门禁处都因有高压电线、闪电雷电等易产生电磁场干扰的因素，影响信号的扫描和传输，因此为保证业务正常顺利进行，有效防止雷击和共地干扰的产生，供电采用外接开关电源供电，利用光电隔离的这些优势可以解决复杂的电磁场干扰环境，有效地抑制闪电和电磁干扰的影响。

1 行业概述及项目背景

1.1 行业概述

车辆进出管理是采用计算机网络技术、通信技术、机电一体化等技术为企业或是客户提供的高效的出入口管理系统，它不仅仅是作为出入口管理使用，特别是有助于企业内部有序化的管理，车辆进出管理部分与RFID电子车牌系统、道闸系统、LED显示屏、监控设备等硬件设备连接，主要包括进出厂车辆的身份识别、控制道闸起降以及视频抓拍、设备监控等功能。为了保证车辆正常顺利进厂，利用光电隔离原理可以抑制闪电及电磁干扰等功能，在车辆进出管理硬件系统连接过程中加入光电隔离器，用以降低车辆进出系统硬件设备故障的发生率。

1.2 项目背景

车辆进出管理系统是室外扫描硬件包含扫描天线、扫描主机、扫描传输板，码转与计算机等构成，而大多门禁处都因有高压电线、闪电等易产生电磁场干扰的因素，导致在车号扫描的前期步骤中，扫描主机处于异常状态或是死机状态，车辆无法正常扫描车号、传输信号无法到达计算机终端，无法与车辆管理系统中数据库进行判断与核验，最终车辆因无法判断是否有权限而不能抬杆进厂。为适应社会的发展，满足车辆可以正常顺利进出厂的要求，保证制卡、过磅的一系列业务正常运转，可以通过在车辆进出管理硬件连接过程中增加光电隔离器，以解决门岗扫描天线周围的强电磁场干扰和雷击现象，降低车辆进出系统硬件设备故障的发生率，保障扫描主机等设备状态正常，车号准确无误上传，顺利的抬杆进厂。

2 系统设计

2.1 扫描主机介绍

本系统应用的车辆进出管理系统所用的扫描主机有3个显示灯源，分别为系统电源指示灯、接收信号指示灯、传输信号指示灯，正常通信模式下电源灯常亮表示电源接通，设备正在运行；接收信号灯慢闪和传输信号灯快闪属于通信正常。如遇到以下情况则说明扫描主机本机存在故障：一是电源指示灯不亮，故障可能为插座端没有供电，或是电源适配器存在故障所导致的。二是接收信号指示灯不亮；故障可能为扫描天线存在故障，不能识别到RFID车卡的射频信号，无法将信号传送到扫描主机上。还可能为接收信号指示灯本身故障。三是传输信号指示灯不亮：故障可能为与扫描主机相连的下级硬件设备存在故障，不能正常通信或是本身传输信号指示灯故障。本系统应用的扫描主机的工作环境最低温度在-30℃，适合于本地区冬季气温，同时它的通信口包含RS232和RS485串口通信，波特率可以有多种设置，应用于本企业的波特率在115200最为合适。

图1 扫描主机

2.2 车禁扫描控制板介绍

本系统应用的车辆进出管理系统所用的扫描控制板起到了承上启下的作用，除了电源端子为扫描控制板供电之外，还分别有输入端与输出端，输入端通过与室外的扫描主机控制箱内引出的信号线相接，输出端子与存储车号的控制板相连接，需要注意的一点是输入端分为INA和INB，INA和INB与扫描主机的信号线相对应，输出端的OUTA和OUTB分别要与所连的码转相对应。如果输入端和输出端的AB端子与信号线或是码转相连的一端接反，没有对应上则整个车辆进出系统仍然无法正常工作。

2.3 详细论证阶段

（1）在出现物资车辆进厂车号扫描不能上传至计算机时，计算机无法与数据库进行比对核实，导致不能触发抬杆动作。这时工作人员会首先想到是扫描的天线、扫描主机或是车禁扫描控制板出现了故障问题，通过分别更换了新的扫描天线、扫描主机和扫描控制板后问题依旧存在。

（2）联想到门岗上扫描天线附近有安装高压电线，猜想到是否由于高压电线的磁场干扰了扫描主机的正常工作状态，出现扫描主机只有电源灯常亮的死机状态，无法将信号传输给通过信号线相连的扫描控制板，进而影响扫描控制板的状态无法实现其控制功能。于是当把扫描天线通过接线拉到离门岗有一定距离的室内，远离高压电线的地方，保证其他电子控制设备不变的情况下，扫描状态正常及上传信息准确无误，信息与计算机本地数据库比对后触发抬杆动作，车杆正常起落，车辆顺利进厂制卡。

（3）于是，在找到故障原因后，工作人员想到要解决电磁干扰或是雷击的问题是才关键，所以在扫描主机和扫描控制板之间添加光电隔离器，用以起到抗高压干扰抗电磁雷击等的作用，即把所受到的干扰源隔离在整个控制系统之外，在配置和调试扫描主机和扫描控制板后保证车辆信息上传的安全可靠。

3 选用光电隔离器要求

在车辆进出管理系统中选用的光电隔离器不仅要满足本地冬季气候温度，尤其避免在冬季时由于气温过低导致光电隔离器起不到相应的隔离作用，隔离器在零下四十摄氏度时可以考虑选用。还要满足传输速率的要求，应用于企业的传输速率在300b/s-115.2kb/s时可以作为考虑。在RS-485工作模式，采用的判别电路能够自动感知数据流方向，并且自动的切换使能控制电路，轻松解决RS-485收发转换延时的问题。光电隔离器的传输距离范围在0-3km（115200-300b/s），性能安全稳定。同时重要的一点是选用的隔离器要有短路、开路的保护功能，当遇到强干扰或是雷雨闪电天气导致设备发生故障时，出现故障的部分及设备将会被隔离，从而保护其他相连的硬件电子设备不受到损坏，确保其他设备的正常运行。

图2 光电隔离器

4 结束语

相对于安装光电隔离器之前的车辆进出管理系统，安装后现有系统的故障率大大降低了，利用了光电隔离器可以有效地抑制信号和高压电磁干扰的优点，防止由于信号、高压电磁的干扰雷击等现象导致车辆进出管理系统的电子控制设备的异常或损坏，不能正常上传车辆信息、不能控制车杆的起落后无法进厂，不能完成物流制卡、过磅等程序，影响后续大量的物流工作。安装光电隔离器后的车辆进出管理系统从人力物力上都大幅降低成本，更重要的是也解决了车辆占道影响交通导致的堵车现象。