Năm 2017, Văn phòng Chính phủ có văn bản truyền đạt ý kiến chỉ đạo của Phó Thủ tướng Trịnh Đình Dũng về việc triển khai thu phí dịch vụ sử dụng đường bộ theo hình thức điện tử tự động không dừng trên Quốc lộ 1 và đường Hồ Chí Minh đoạn qua Tây Nguyên. Bài viết tóm tắt chủ trương đó, sau đó đi vào phần kỹ thuật ít được nói tới: chuỗi xử lý một xe qua làn và máy tính công nghiệp Advantech cho trạm thu phí đặt trong tủ ngay tại làn.
Chủ trương thu phí không dừng năm 2017
Văn bản gửi Bộ Giao thông Vận tải ngày 10 tháng 10 năm 2017 nêu chủ trương triển khai dự án thu phí điện tử tự động không dừng trên hai tuyến nói trên. Lộ trình khi đó bám theo Quyết định 07 của Thủ tướng Chính phủ ban hành ngày 27 tháng 3 năm 2017. Nếu bước đầu có hiệu quả, cơ quan quản lý sẽ tiếp tục đàm phán với nhà đầu tư các dự án đường bộ theo hình thức hợp đồng BOT để mở rộng phạm vi áp dụng.
Phần còn lại của chỉ đạo là chuyện tài chính: làm rõ mức chi phí tổ chức thu theo từng khâu, xác định doanh thu hoàn vốn và cách bảo đảm hài hoà lợi ích giữa nhà đầu tư dự án BOT và nhà đầu tư dự án thu phí điện tử. Đó là bối cảnh của thời điểm 2017, ghi lại ở đây để thấy bài toán kỹ thuật được đặt ra trong điều kiện nào, chứ không phải mô tả tình trạng hiện nay.
Chuỗi xử lý một xe qua làn
Nhìn từ phía thiết bị, mỗi xe đi qua làn tạo ra một chuỗi việc phải xảy ra đúng thứ tự trong vài giây. Bảng dưới liệt kê chuỗi đó cùng loại tín hiệu tương ứng.
| Bước | Việc xảy ra tại làn | Loại tín hiệu | Yêu cầu về thời gian |
|---|---|---|---|
| 1 | Cảm biến đầu làn báo có xe vào vùng đọc | Tiếp điểm khô hoặc tín hiệu số | Phải bắt được xe chạy nhanh, không bỏ sót |
| 2 | Đầu đọc thẻ nhận mã phương tiện | Chuỗi ký tự qua cổng nối tiếp hoặc mạng | Đọc xong trước khi xe rời vùng ăng ten |
| 3 | Camera chụp và nhận dạng biển số | Ảnh qua cổng Gigabit | Kết quả phải ghép được với lần đọc thẻ cùng xe |
| 4 | Đối chiếu tài khoản và quyết định cho qua | Bản tin về máy chủ hoặc tra cứu tại chỗ | Có phương án trả lời tại chỗ khi mạng chậm |
| 5 | Hiển thị kết quả và mở cần chắn | Ngõ ra số tới tủ cần chắn và bảng hiển thị | Mở đúng lượt, đóng lại ngay sau khi xe qua |
| 6 | Ghi giao dịch và gửi về trung tâm | Bản ghi có nhãn thời gian | Không được mất bản ghi trong mọi tình huống |
Khác biệt lớn nhất giữa làn thu phí và các điểm giao thông khác nằm ở bước sáu. Một nút đèn tín hiệu mất vài phút dữ liệu đếm xe thì hệ thống vẫn dùng được, còn một làn thu phí mất bản ghi giao dịch là mất tiền và mất căn cứ đối soát. Vì vậy phần lưu trữ tại làn quan trọng ngang phần xử lý.
Giữ giao dịch khi mất đường truyền
Đường truyền từ trạm về trung tâm có lúc gián đoạn, nhất là trạm nằm xa khu dân cư. Bốn nguyên tắc dưới đây giúp làn vẫn chạy được trong khoảng thời gian đó.
- Ghi trước, gửi sau. Máy tại làn ghi giao dịch vào bộ nhớ cục bộ ngay khi phát sinh, rồi mới gửi lên. Khi đường truyền đứt, hàng đợi tiếp tục dài ra và được đẩy đi khi kết nối trở lại.
- Số thứ tự liên tục. Mỗi giao dịch mang một số thứ tự tăng dần theo làn. Trung tâm phát hiện thiếu bản ghi bằng cách kiểm tra khoảng trống trong dãy số, không cần đợi báo lỗi.
- Đồng hồ được đồng bộ. Toàn trạm lấy giờ từ một nguồn chung. Nếu mỗi làn chạy một đồng hồ riêng, việc ghép ảnh biển số với lần đọc thẻ và với bản ghi tại trung tâm sẽ sai lệch.
- Đệm chịu được mất điện. Bộ nhớ ghi giao dịch cần chịu được việc mất nguồn đột ngột giữa lúc đang ghi. Đây là lý do các máy tính đặt tại làn thường dùng thêm mô-đun bộ nhớ không mất dữ liệu thay vì chỉ ghi vào ổ thông thường.
Cách bố trí lưu trữ và truyền dữ liệu trên tuyến dài giữa các trạm được bàn kỹ hơn ở bài hệ thống giám sát đường cao tốc. Phần thiết bị chung cho tín hiệu giao thông nằm ở bài hệ thống giao thông thông minh Advantech.
Điều kiện lắp đặt trong tủ tại làn
Tủ thiết bị của làn thu phí đặt sát mép đường, cách dòng xe chưa tới một mét. Ba yếu tố quyết định danh mục thiết bị.
Thứ nhất là bụi phanh và bụi đường. Xe giảm tốc ngay tại làn nên lượng bụi kim loại ở đây cao hơn hẳn đoạn đường thẳng. Máy có quạt sẽ hút lượng bụi này vào bên trong. Thứ hai là rung. Xe tải nặng chạy qua truyền rung xuống nền và lên tủ, ổ cứng cơ chịu rung kém hơn ổ thể rắn. Thứ ba là nguồn điện. Trạm thu phí thường dùng chung nguồn với chiếu sáng và cần chắn, điện áp dao động mỗi lần động cơ cần chắn khởi động.
Chọn thiết bị cho làn thu phí không dừng
Bảng dưới ghép từng vị trí trong tủ tại làn với model có trong danh mục, kèm thông số lấy từ tài liệu sản phẩm.
| Vị trí trong làn | Model | Thông số theo tài liệu hãng | Lý do phù hợp |
|---|---|---|---|
| Máy điều khiển làn | UNO-2473G | Vi xử lý Intel Atom thế hệ 4 tới 1,91 GHz, bộ nhớ 4 GB DDR3L, 4 cổng Gigabit, 4 cổng USB 2.0 và 3.0, 2 cổng RS-232 và 2 cổng RS-422/485, VGA và HDMI, thân không quạt, hỗ trợ mô-đun iDoor cho vào ra số có cách ly, truyền thông 3G hoặc GPS và bộ nhớ MRAM, có nối đất vỏ máy và gộp cổng mạng dự phòng | Đủ cổng nối tiếp cho đầu đọc thẻ và bảng hiển thị, có tuỳ chọn bộ nhớ MRAM cho hàng đợi giao dịch |
| Máy nhận dạng biển số | ARK-2150F | Vi xử lý Intel Core i7 3517UE hai nhân 1,7 GHz tăng tốc tới 2,8 GHz, chipset Intel QM77, bộ nhớ tới 8 GB, 4 cổng Gigabit, 4 cổng RS-232/422/485, 3 cổng USB 3.0 và 3 cổng USB 2.0, 4 kênh vào và 4 kênh ra số cách ly 2,5 kV, nguồn vào 12 đến 24 VDC có khoá chống tuột, khay ổ SATA 2,5 inch và khe mSATA | Đủ sức xử lý ảnh liên tục, có sẵn vào ra số để bắt tay với phần điều khiển làn |
| Cấp nguồn và mạng cho camera | EKI-2528PAI | 5 hoặc 8 cổng Fast Ethernet, trong đó 4 cổng cấp nguồn qua cáp mạng, tự nhận tốc độ 10/100 Mbps, chống bão quảng bá, bảo vệ tĩnh điện trên cổng mạng và bảo vệ xung nhanh trên đường nguồn, vỏ kim loại IP30 gá thanh DIN hoặc treo tường, nguồn kép 24 hoặc 48 VDC kèm ngõ ra rơ le báo lỗi, nhiệt độ làm việc âm 40 đến 75 độ C | Dải nhiệt độ rộng nhất trong nhóm switch nhỏ, mỗi camera chỉ còn một sợi cáp |
| Đọc cảm biến làn và trạng thái cần chắn | ADAM-4051 | 16 kênh vào số, nhận tiếp điểm khô hoặc tiếp điểm ướt, mức vào 10 đến 50 VDC, chống quá áp 70 VDC, cách ly quang 2.500 VDC, giao tiếp RS-485 với lệnh ASCII và Modbus RTU, nguồn 10 đến 30 VDC, nhiệt độ làm việc âm 10 đến 70 độ C, cự ly bus tới 1,2 km | Một mô-đun gom đủ cảm biến vào làn, cảm biến ra làn và tiếp điểm phản hồi của cần chắn |
| Màn hình cho cabin trực | FPM-3121G | Màn hình 12,1 inch XGA 1024 x 768 đèn nền LED, khung nhôm anod hoá và nắp sau thép không gỉ, cảm ứng điện trở 5 dây, kính cường lực chống phản xạ, hai đầu vào VGA và DVI, hai đầu cấp nguồn, phím OSD khoá được ở mặt trước, mặt trước đạt IP65, gá bảng điều khiển hoặc treo tường | Mặt trước kín nước hợp cabin mở cửa liên tục, hai đầu vào hình cho phép chuyển nhanh giữa hai máy |
Trước khi lên danh mục cần bốn thông tin: số làn và loại làn của trạm, danh sách thiết bị hiện có tại làn cùng giao thức của chúng, số giờ mất kết nối xấu nhất đã ghi nhận và điều kiện nguồn tại trạm. Máy đặt trong tủ chọn ở danh mục máy tính không quạt, phần thân máy mạnh hơn cho xử lý ảnh nằm ở PC không quạt mạnh mẽ. Trang sản phẩm của hai mã dùng nhiều tại làn là UNO-2473G và EKI-2528PAI.
Phần kiến thức nền về cách phân loại máy theo môi trường lắp đặt có tại chuyên mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Khi cần lọc model theo số cổng nối tiếp và dải nhiệt độ, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu lắp đặt.
Câu hỏi thường gặp về thiết bị cho trạm thu phí
Máy đặt tại làn thu phí cần bao nhiêu cổng nối tiếp?
Đếm theo thiết bị thật tại làn: đầu đọc thẻ, bảng hiển thị phí, cần chắn và bộ đếm trục nếu có. Thông thường một làn cần từ hai tới bốn cổng nối tiếp. Nên chọn máy còn dư ít nhất một cổng để về sau thêm thiết bị mà không phải gắn thêm bộ chuyển đổi.
Mất đường truyền về trung tâm thì làn thu phí xử lý thế nào?
Máy tại làn phải ghi giao dịch vào bộ nhớ cục bộ kèm nhãn thời gian và số thứ tự, rồi gửi bù khi đường truyền trở lại. Cần chọn máy có bộ nhớ ghi nhanh và không mất dữ liệu khi mất điện đột ngột, đồng thời đặt dung lượng đệm đủ cho số giờ mất kết nối xấu nhất đã thống kê.
Camera nhận dạng biển số nên nối vào máy nào?
Camera công nghiệp truyền qua cổng Gigabit thường được nối thẳng vào máy có cổng cấp nguồn qua cáp mạng để giảm số dây tại làn. Máy nhận ảnh nên tách khỏi máy điều khiển cần chắn, vì tải xử lý ảnh thay đổi theo lưu lượng xe còn phần điều khiển cần thời gian đáp ứng ổn định.
Vì sao không dùng máy tính để bàn trong tủ tại làn?
Tủ tại làn nóng, nhiều bụi phanh và rung liên tục do xe chạy sát. Máy để bàn có quạt hút bụi vào trong, ổ cứng cơ chịu rung kém và nguồn không chịu được dao động điện áp tại trạm. Máy công nghiệp không quạt với nguồn vào dải rộng khắc phục cả ba điểm này.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
