具体实施方式

本发明的核心是提供一种智能综合一体柜，保障车辆非现场执法系统和ETC门架系统安全可靠运行，同时能够对机柜环境及设备运行状态进行实时监控，实现运行维护的可视、可控、可管理。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种智能综合一体柜，包括柜体和设置于监控点的车辆信息采集模块100，柜体内设置有环境参数采集模块200、数据处理模块300、环境参数调节模块400；

车辆信息采集模块100用于采集检测区域内的车辆信息，并将车辆信息发送至数据处理模块300；

环境参数采集模块200用于采集柜体内的环境参数，并将环境参数发送至数据处理模块300；

数据处理模块300用于对车辆信息进行处理，生成车辆信息处理结果，并将车辆信息处理结果发送至远程控制中心；数据处理模块300还用于根据环境参数确定柜体内的环境参数调节量，生成相应的调节指令，并将调节指令发送至环境参数调节模块400；

环境参数调节模块400用于根据调节指令对柜体内的环境参数进行调节。

本发明实施例中，柜体安装于路测，柜体内的环境参数采集模块200和环境参数调节模块400均与数据处理模块300电连接，车辆信息采集模块100设置于监控点，并与数据处理模块300电连接。当车辆驶入检测区域时，车辆信息采集模块100采集运动车辆的车辆信息，将其定义为一条检测记录发送至数据处理模块300，数据处理模块300对采集的车辆信息进行处理并生成处理结果，并将检测记录和处理结果发送至远程控制中心，从而实现车辆的非现场执法或ETC不停车收费；同时，环境参数采集模块200实时采集柜体内的光照度、温度和湿度等，并发送至数据处理模块300进行处理，数据处理模块300分别确定柜体内的光照度、温度和湿度调节量，生成相应的调节指令，并将调节指令发送至环境参数调节模块400，使环境参数调节模块400根据调节指令分别对柜体内的光照度、温度和湿度进行调节，从而能够对机柜环境及设备运行状态进行实时监控，实现运行维护的可视、可控、可管理。

具体实施时，数据处理模块300采用工控机，并带有存储单元，工控机包括主流X86处理器，主频不低于3.0GHz，采用系统硬盘和存储硬盘双硬盘形式，设置有自适应网口和USB接口。存储单元负责存储所有数据信息，具备数据自动缓存功能，能够保存约半年的采集数据。在允许的范围内，根据需要可对数据进行统计、查询。

请参阅图2，作为本发明一种优选的实施例，车辆信息采集模块100包括非现场执法系统；

非现场执法系统包括：称重传感器、激光雷达和第一图像拍摄单元；

称重传感器设置于路面，用于采集第一检测区域内的车辆的称重数据；

激光雷达设置于路面的支撑杆或支撑门架，用于测量第一检测区域内的车辆的外廓数据；

第一图像拍摄单元设置于路面的支撑杆或支撑门架，用于拍摄第一检测区域内的车辆的车牌图像信息及车辆的外观图像信息。

本发明实施例中，第一检测区域内设置有地感线圈，当车辆经过第一检测区域内的地感线圈时，设置于路面上的称重传感器对运动车辆进行称重，设置于路面的支撑杆或支撑门架上的激光雷达对运动车辆进行轮廓测量，设置于路面的支撑杆或支撑门架上的第一图像拍摄单元对运动车辆的车牌和基本外观进行拍摄，所有车辆信息定义为一条检测记录发送至数据处理模块300，数据处理模块300将车辆的称重数据和外廓数据分别与预先存储的车辆的标准数据进行对比，若判断该车辆超限超载，则生成超限超载判定结果，对该车辆做出识别标记，并将检测记录和超限超载判定结果发送至远程控制中心，由交警和路政执法系统进行处理，从而实现车辆的超限超载非现场执法。具体实施时，称重传感器采用石英晶体称重传感器，图像拍摄单元包括摄像机、补光灯和闪光灯。

请参阅图3，作为本发明另一种优选的实施例，车辆信息采集模块100包括ETC门架系统；

ETC门架系统包括：ETC天线和第二图像拍摄单元；

ETC天线设置于路面的支撑杆或支撑门架，用于采集第二检测区域内的车辆的编码信息；

第二图像拍摄单元设置于路面的支撑门架，用于拍摄第二检测区域内的车辆的车牌图像信息及车辆的外观图像信息。

本发明实施例中，当车辆经过第二检测区域时，设置于路面的支撑门架上的第二图像拍摄单元对车辆的车牌和基本外观进行拍摄，同时，设置于路面的支撑杆或支撑门架上的ETC天线采集车辆的编码信息，数据处理模块300根据车辆的编码信息确定其行驶路径并进行精准扣费，从而实现车辆的快速不停车通过。具体实施时，第二图像拍摄单元包括摄像机、补光灯等。

作为本发明一种优选的实施例，环境参数采集模块200包括：光照度传感器以及设置在柜体内壁的温度传感器和湿度传感器；

光照度传感器用于采集柜体内的光照度参数；

温度传感器用于采集柜体内的温度参数；

湿度传感器用于采集柜体内的湿度参数。

进一步地，上述实施例中，环境参数调节模块400包括：照明设备、工业空调和半导体制冷除湿机；

照明设备用于根据调节指令对柜体内的光照度进行调节；

工业空调用于根据调节指令对柜体内的温度进行调节；

半导体制冷除湿机用于根据调节指令对柜体内的湿度进行调节。

本发明实施例中，采用光照度传感器、温度传感器和湿度传感器分别实时采集柜体内的光照度、温度和湿度参数，并采用照明设备、工业空调和半导体制冷除湿机分别对柜体内的光照度、温度和湿度参数进行调节。其中，温度传感器和湿度传感器均设置在柜体内壁，可以避免将其内置于动环机箱内导致采集温湿度参数准确度不高；工业空调集成有相应的应急散热风扇，在正常情况下应急散热风扇不工作，当工业空调发生故障或市电故障且柜体内温度过高时，启动应急散热风扇进行通风散热，降低柜体内温度。

具体实施时，环境参数采集模块200与数据处理模块300通过RS232和RS485总线进行通讯，并通过以太网口实现远程监控，同时实现柜体内有关的控制逻辑。

作为本发明一种优选的实施例，柜体内还设置有电源配给模块500，电源配给模块500包括：交流配电单元、UPS电池单元、供电切换单元和电力监测单元，供电切换单元用于交流配电单元和UPS电池单元之间的切换，电力监测单元用于电力监测和故障报警。

本发明实施例中，交流配电单元包括市电和交流发电机，UPS电池单元包括至少两组UPS(UPS1和UPS2)，供电切换单元包括两个电源切换器(ATS1和ATS2)，ATS1负责市电与交流发电机供电的切换，ATS2负责UPS1与UPS2之间的切换，电力监测单元具备电力监测和故障报警功能。其中，UPS电池单元还配有外置电池组，以满足长时间停电时继续供电的需要。系统在正常运行状态下由市电保证电能供应，当市电故障时立即启动UPS提供长时运行(至少4小时)，切换过程中系统不断电。当切换到UPS工作状态时可关闭一些附加设备以节约能源。此外，系统预留有交流发电机接口，在突发情况下还可通过交流发电机对系统进行供电维持系统运行。为了保证柜体内各设备的安全用电，布置安全接地和防雷装置，设两路防雷器，1路用于防止来自市电的浪涌，1路用于防止来自于应用系统(比如车辆信息采集模块)的浪涌。具备主线输入防雷，并提供丰富的电源插头适应多种设备的接入。因此，电源分配器负责外部电源的输入稳压、系统防雷、冲击保护及内部各电气设备的电源分配、功率监测等。支持平滑叠加太阳能、油机输入，支持功率、配电的平滑扩容、配电可模块化扩展。

具体实施时，外场设备均做保护及防雷接地，采用独立接地方式，接地电阻≤4Ω。设备保护接地应与设备防雷接地连成一体，防雷引下线采用Φ10以上圆钢(或类似材料)，并与基础内预留的接地引线端子采用焊接方式连接，在圆钢外加保护套。接地极采用一字形排列，材料选用角钢，接地极与引下线焊接良好。

请参阅图4，在上述实施例的基础上，电源配给模块500还包括：开关电源501、主逆变器502、备用逆变器503和电池504，开关电源501的输入端连接交流配电单元，开关电源501的二次下电输出端连接主逆变器502的直流输入端，主逆变器502的交流输出端连接第一用电设备，开关电源501的一次下电输出端连接备用逆变器503的直流输入端，备用逆变器503的交流输出端连接第二用电设备和主逆变器502的旁路交流输入端，电池504并联设置在开关电源501的电池端和主逆变器502、备用逆变器503的直流输入端之间。

本发明实施例中，开关电源501的二次下电输出接入到主逆变器502直流输入，主逆变器502的交流输出连接第一用电设备(包括生产设备或其他关键设备，例如工控机、相机、天线、动环、照明使用等设备以及称重传感器、激光雷达和图像拍摄单元等设备)；开关电源501的一次下电输出接入到备用逆变器503直流输入，备用逆变器503的交流输出连接第二用电设备(例如空调)和主逆变器502的旁路交流输入；电池504接入到开关电源501的电池端。针对主次要设备采用交流供电、有断电续航需求、有供电n+1模块冗余要求下，充分利用开关电源501在市电停电电池续航状态下先一次下电、然后二次下电的特性，在一次下电后，二次下电前优先保证关键设备工作，同时对非关键设备进行断电；利用逆变器支持直流输入和交流旁路输入的特性，将备用逆变器503的交流输出作为主逆变器502的旁路交流输入，其工作特性如下：当两个逆变器均正常时，备用逆变器503承担所有的负载输出；当备用逆变器503故障或者一次下电后时，主逆变器502可从48V直流获取输入产生220V交流输出；当市电正常，主逆变器502故障时，主逆变器502默认可从旁路交流220V输入产生交流220V输出。从而实现在单个逆变器故障的情况下仍然对设备进行有效的交流220V供电，并对第一用电设备和第二用电设备的供电划分优先级，保证在停电的情况下优先保证第一用电设备的供电。

具体实施时，电源配给模块500还包括浪涌保护开关505，浪涌保护开关505的最大放电电流为40KA，具体型号为RPM-40/3N+NPG。

请参阅图5至图7，作为本发明一种优选的实施例，柜体内还设置有感知预警模块600，感知预警模块600包括：振动检测传感器、烟雾检测传感器和视频监控单元；

振动检测传感器用于采集柜体内的振动信息，并将振动信息发送至数据处理模块300进行处理；

烟雾检测传感器用于采集柜体内的烟雾信息，并将烟雾信息发送至数据处理模块300进行处理；

视频监控单元包括摄像头和用于调节摄像头的角度的调节机构，柜体的至少一层设置有摄像头，用于采集柜体内的视频监控信息，并将视频监控信息发送至数据处理模块300进行处理。

本发明实施例中，振动检测传感器采用陀螺仪，采集柜体内的振动信息，并将振动信息发送至数据处理模块300进行处理，当振动达到一定阈值时启动声光报警器进行报警。其中，振动检测传感器控制回路上设置有控制开关，在正常开门后，如果需要维修或者移动柜体，可以提前将控制开关现场或远程关闭，防止误报警。

烟雾检测传感器对柜体内外的多个节点进行消防状态检测，将烟雾信息发送至数据处理模块300进行处理，当发生燃烧起火、烟雾弥漫的火灾情况时，即时报警并在显示界面上显示相关的报警状态。

视频监控单元包括摄像头和用于调节摄像头的角度的调节机构，且柜体的至少一层设置有摄像头，其中，每层柜体设置的摄像头的数量可根据需要监测的设备多少或复杂程度进行设置，保证每层需要监测的设备都有对应的摄像头对其进行监控，同时，远程控制中心可通过调节机构来根据监控对象的位置调节摄像头的角度，使得监控对象处于摄像头视场中央，监控对象包括柜体内部线路、柜体内部设备工作状态等。当柜门正常打开后，柜内设备照明自动打开，各个摄像头实时采集柜体内的内部线路、内部设备工作状态、柜门打开时的图像信息等，远程专家可以实时远程查看柜体内设备运行情况并及时远程维护，还可通过视频和音频来远程指导现场操作人员进行维修。因此大部分故障由远程或现场操作员即可解决，减少到现场的次数，降低维护费用，真正实现了“前端智能采集+后台大数据集中管理”模式，7×24小时实时监控前端一体化机柜运行情况，准确掌握设备、环境运行状态。同时，通过每层设置的摄像头采集柜门打开时的图像信息，可以保存柜门被打开时的第一手资料，在智能综合一体柜被盗时提供线索。

具体实施时，如图7所示，针对每个局部空间内，根据需要监测的设备多少或复杂程度，可在柜体周边布设数量不等的摄像头，如：可在柜体内每个长方体上表面的对角线上布设两个摄像头，或在柜体内每个长方体上表面的棱角上布设四个摄像头，或在柜体内每个长方体上表面的四个边线中点处布设四个摄像头，等等。

可选的，在本发明的一些实施例中，感知预警模块600还包括加热器、水浸传感器和门磁传感器等，实现对智能控制柜的全方位监控。柜体内还设置有液晶显示屏和声光报警器，环境参数采集模块200实时采集柜体内的光照度、温度和湿度等环境参数，发送至数据处理模块300进行处理，同时通过液晶显示屏实时显示，当数据处理模块300判断环境参数异常时，声光报警器进行告警。

作为本发明一种优选的实施例，柜体内还设置有权限管理模块700和/或门禁管理模块800；

权限管理模块700包括：用户信息注册和删除单元、电子锁开锁单元、日志管理单元和密码重置单元；

门禁管理模块800包括：人脸图像采集单元、人脸图像存储单元、人脸图像对比单元、柜门开启单元和人脸图像更新单元，人脸图像采集单元用于采集待识别的人脸图像，人脸图像存储单元用于存储人脸图像模板，人脸图像对比单元用于将待识别的人脸图像与人脸图像模板进行对比，柜门开启单元用于根据人脸图像对比单元的对比结果开启柜门，人脸图像更新单元用于对人脸图像存储单元中存储的人脸图像模板进行更新。

本发明实施例中，用户信息注册和删除单元用于管理系统登录，根据权限管理原则和授权，对系统操作人员进行注册和删除管理；电子锁开锁单元用于人脸识别开锁和/或密码开锁的设置；日志管理单元用于对注册人员完成系统操作任务后的日志进行管理；密码重置单元用于管理人员为开锁人重置密码。

门禁管理模块800采用三维和二维人脸图像融合的人脸识别，人脸图像采集单元嵌设在柜门上，并在柜门的外侧设置可输入密码的触摸屏，人脸图像采集单元采用Kinect传感器和摄像头，预先采集一个或多个用户的人脸深度图像和RGB图像，人脸图像对比单元分别提取用户人脸深度图像和RGB图像的特征来建立用户的人脸模板数据库，存储在人脸图像存储单元中。当有用户想打开柜门时，人脸图像采集单元实时采集待识别的人脸图像，人脸图像对比单元将待识别的人脸图像与人脸图像存储单元中的人脸图像模板进行对比，若待识别的人脸图像与人脸图像存储单元中的人脸图像模板匹配，则人脸识别成功，并向柜门开启单元发送开门信号，柜门开启单元打开柜门。同时，门禁管理模块800会自动记录人脸识别记录，形成开锁状态报告，包括开锁人的身份证信息、现场人脸三维图像和二维图像以及开锁时间，方便以后查询，保证系统历史数据可查。当待识别的人脸图像与人脸图像存储单元中的人脸图像模板不匹配，且该用户走至柜体附近对柜体进行破坏导致强烈震动，则发送警报信号，并向开锁人发送警告语音信息，如果柜门被强制破坏打开，则自动保存柜门被打开时的第一手资料(包括现场人脸图像、视频和开锁时间)，为柜体被盗提供线索。

具体实施时，考虑到人脸特征随着年龄或季节的变化会有微小的变化，因此，本实施例中，人脸图像更新单元对人脸图像存储单元中的预设时间段的同一用户的用户人脸特征数据进行计算得到该时间段内该用户的人脸平均特征数据，并将该用户的人脸模板数据更新为平均特征数据。其中，预设时间段可以为一个月或一季度或一年，对预设时间段的时间长短不做限制。例如：随着时间的推移，某个人的脸部变胖了，脸宽由月初的12.3cm增加到月底的12.4cm，如果设置的时间段是1个月，则对此用户的人脸一个月的数据求平均值，假设为12.35cm，则2月份该用户人脸宽度的模板值由12.3更新为12.35cm。通过人脸图像更新单元对预先存储在人脸图像存储单元中的一个或多个用户的用户人脸的模板特征数据定期更新，来避免人脸特征随着时间而改变导致识别率下降的问题。此外，该门禁管理模块800支持远程管理系统对门禁进行控制，支持远程开关门操作。远程管理系统可实时获取、核实和设置开门人员权限。

需要说明的是，本发明实施例中，采用基于人脸识别的门禁管理模块800，代替现有的门锁，可以保障柜体表面没有外漏物(机柜外部无任何可拆卸单元)，从而保证了柜体的整体性和防盗性。同时，通过智能门禁、智能监控、振动检测等多种防盗手段，实现组合防盗。

作为本发明一种优选的实施例，柜体内还设置有自检模块和动作控制模块。

本发明实施例中，自检模块用于采集柜体内相关设备的工作参数，并将采集到的工作参数发送给数据处理模块300；具有自诊断功能，发生故障时通过信息接口向外部发出故障信息，可根据故障等级、故障种类自动派单，基于GPS/北斗快速定位故障站点，获取站点信息。根据区域、监控点位、设备种类派单到不同运维人员，实现智能最优化运维。具备供电监控管理功能，通过安装带液晶显示的智能电量仪对柜体供电进线进行各项供电参数监测，实时监测柜内系统电流、电压以及各设备的运行电流、电压情况，以及UPS电源的各部件工作状态、运行参数等；具备事件日志和数据上报功能，通过数据接口能将监测数据实时上报，同时在发生重要事件时及时上报预警信息；支持串口和以太网口数据传输。

动作控制模块接收数据处理模块300发送的动作指令，并执行该动作指令。与智能综合一体柜外围设备的电源输入的开关相连，还可对相应的开关执行先断开再连接的复位动作；在智能综合一体柜外围设备的工作参数出现异常时，控制智能综合一体柜的各外围设备的电源输入(或相关采集的数据)的开关接收动作模块发送的动作指令，并执行该动作指令对相应的开关执行先断开再连接的复位动作。通过设置在智能综合一体柜内的动作控制模块实现外围设备在故障时的自动复位，自动解决一大部分的外围设备的故障，大大减少一些不必要的现场维修，同时保证外围设备及时恢复工作，降低使用智综合一体柜的人力和物力成本。尤其适用于不方便实施现场维修的场合。

作为本发明一种优选的实施例，柜体内还设置有通信交换模块。

本发明实施例中，通信交换模块设置于机柜内部，是整个系统数据网的核心设备，负责系统对外(如远程控制中心)的数据收发，以及内部各个设备之间的业务数据交换。通信交换模块包括交换机、防火墙、无线数传通信单元等几个部分。为了保证系统通信的可靠性，设计双机热备结构，正常工况条件下通过负载均衡等手段充分利用硬件性能，保证数据交换实时性，当其中某个设备损坏时，也能保证数据通信不中断。通信交换模块完成智能综合一体柜内部及整机对外的数据沟通，内部各模块之间通过千兆以太网进行数据交换，整个系统对外通过冗余光纤来保证通信的速率和稳定性。支持串口和以太网口数据传输。

交换机，支持双机热备份、POE供电和可视化管理与配置，双机热备切换时间不大于50ms，支持光电混合，光口支持10Gbps；硬件防火墙，支持基于IPv4、IPv6的状态防火墙及攻击防范；支持攻击特征库的手动和自动升级(TFTP和HTTP)，可以防御但不限于Land、Smurf、Fraggle、Ping of Death、Tear Drop、IP Spoofing、IP分片报文、ARP欺骗、ARP主动反向查询、TCP报文标志位不合法超大ICMP报文、地址扫描、端口扫描、SYN Flood、UPDFlood、ICMP Flood、DNS Flood之类的多种恶意攻击；对于连接到视频专网的设备，若发现其存在连接到外部网络的行为，及时进行检测和告警；支持可视化远程管理和配置；支持日志和报表功能。无线数传通信模块，支持千兆以太网、4G、5G高速接入，支持本地和远程可视化管理和配置，具备硬件看门狗。

请参阅图8和图9，作为本发明一种优选的实施例，柜体的底部设置有基台，基台包括与柜体固定的上基台910和与地面固定的下基台920，柜体的底部设置有斜向下伸出的避雨板，上基台的顶部设置有与避雨板相适应的倒角，下基台920的上表面至少一侧宽于上基台910的下表面。

本发明实施例中，上基台910和下基台920采用混凝土浇筑而成，下基台920固定于地面，柜体固定于上基台910，由于柜体离地面比较高，可以很好地解决智能综合一体柜的防水防潮问题。同时，下基台920的上表面至少一侧宽于上基台910的下表面，这样，下基台920至少一侧伸出一个平台，便于维修人员检修时摆放工具、元器件等。此外，柜体的底部设置有斜向下伸出的避雨板，上基台910的顶部设置有与避雨板相适应的倒角，这样，雨水从倒角流向外面，避免从柜体底部进入柜体内，通过柜体底部的避雨板和上基台顶部的倒角完美对接，防水防潮效果更好。

进一步地，上述实施例中，上基台910设置有空腔911，空腔911的上方设置通孔912，空腔911的两侧设置有通风孔913，通风孔913设有网罩914，通风孔913的下边沿设置有斜面，空腔911的一侧还设置有进线孔915。

本发明实施例中，空腔911上方的通孔912及两侧的通风孔913均与空腔911连通，通风孔913的下边沿设置成斜面(外低内高)，防止外面水源进入柜体内的同时，能进一步增强散热效果；通风孔913设有网罩914，网罩914为不锈钢材料制成，既能通风又能防鼠害；通风孔913和进线孔915离地面10厘米以上，可以有效防水。外部线路从进线孔915进入后依次沿空腔911和通孔912进入柜体内，该空腔911既能解决柜体的防水问题又很好解决了柜体内散热问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。