解决方案 | ETC门架电力监测与应急供电系统

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ETC门架系统面临着电力工况无法及时监测报警，无法实时获知ETC门架是否断电，是否切换备电，何时切换备电。目前户外综合机柜配备了高频UPS主机+锂电池的后备电源，在市电中断时能够提供不小于4小时的应急供电。若出现电网供电设备或传输电缆损坏故障等情况，难以在短时间内完成修复，无法保证门架设备的正常供电。

经过充分的勘察、调研、论证，采用物联网技术、新能源技术，构建一套ETC门架电力监测与应急供电系统，以解决门架系统备电时间短、无法快速感知用电状态的问题。

ETC门架组成

原则上在高速公路每个互通立交、入/出口之间均设立ETC门架系统，实现ETC车辆和MTC车辆分段计费。

1）应配备完备的应用软件、关键设备、供电和通信网络冗余。

2）应配备可靠电源系统，保障ETC门架系统24小时不间断供电，并对供电情况进行实时监测。

3）有必要的防雷和接地保护，具备防雷击和防浪涌冲击的能力，确保人和设备的安全。

4）ETC门架系统参照网络安全等级保护中在安全通信网络、安全区域边界及安全计算环境方面的三级安全保护要求。

ETC门架系统的工程需求主要包括：设备种类多，需要提供多种类型电源；单门架总功率大于4kW，实际供电路由大于2公里；供电质量要求高，需要提供稳定的不间断电源；外场环境恶劣，物理防护需求高；涉及交易及多种网络，信息防护和网络安全需求高。

（此表预估，不太精准）

主要研究内容

1）ETC门架的电力监测技术研究及应用，实现市电、UPS、太阳能等多种供电状态的采集与监测，当供电单元出现故障时，及时报警并将故障信息推送给运维人员。

2）ETC门架电力故障报修流程跟踪，实现工单自动派发、处置、验收的全流程跟踪。

3）光伏新能源供电系统在ETC门架的应用研究，实现太阳能转化电能，达到延长ETC门架备电时间、节能环保的目的。

4）多种供电工作模式的研究，对光伏优先供电、市电优先供电、光伏+UPS优先供电、光伏+市电优先供电等多种供电模式的应用研究。

技术路线

户外综合机柜集供配电、通信、安全、动环监控及智能化管理于一体的多功能、模块化智能机柜，能够为ETC门架系统提供24小时不断电可靠、稳定供电的同时，还可实现设备运行状态实时监测、动环监测、远程监控、智能报警、防盗等多种功能。

针对ETC门架的供电系统进行物联接入开发，实现供电状态的实时采集，供电单元故障时及时报警。同时采用光伏新能源供电，实现门架系统的冗余供电，提高供电可靠性，达到节约电能，降低线路负荷，减少碳排放的效益。

针对户外综合机柜的在线监测已经具备条件，在此基础上，可实现新增太阳能供电系统的监测，即可实现电力监测的目标，主要是门架电力异常报警，包括市电断电、市电电压异常、UPS断电、UPS电压异常、相电压异常、相电流异常等；

其他硬件估计：

单晶硅太阳能电池板，额定功率475Wp，组件效率20.3%；

光伏逆变器，输出电压AC220V，输出功率2000W；

额定电压51.2V机架式磷酸铁锂电池组，额定电能量6.1KWh，使用寿命可超过十年；

太阳能电池组可以满足双向四车道门架系统8小时工作时间。

效果预估

引进光伏新能源供电，减少动力费支出。ETC门架光伏供电系统通过光伏储能技术，白天发电并储电，夜晚由储能体放电，储能体配置合理，可取代市电供电（市电仅作为备用）。据统计，该系统投运后，每套ETC门架全年可节约电能约为6200kWh，可节省电费约5000元。。

实现市电、UPS、太阳能等多种供电状态的采集与监测，当供电单元出现故障时，及时报警并将故障信息推送给运维人员，并通过太阳能转化电能，达到延长ETC门架备电时间、节能环保的目的。