《不停車收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題研究9800字（論文）》

高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)功能需求分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：不收費(fèi)停車系統(tǒng)主要是通過射頻識(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)的空間配對(duì)，實(shí)現(xiàn)非接觸信息的傳輸，然后處理器進(jìn)行處理，以達(dá)到識(shí)別信息的目的。該技術(shù)具有非接觸，快速識(shí)別，安全性高，存儲(chǔ)容量大，可識(shí)別多張卡的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)高速車輛的非接觸，快速識(shí)別，特別適用于高速公路系統(tǒng)，被認(rèn)為是發(fā)展視界中最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)之一。近年來，它已廣泛用于高速公路的進(jìn)出口和其他各個(gè)領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：高速公路；收費(fèi)系統(tǒng)；ETC1引言如今我國(guó)社會(huì)處在一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的時(shí)代，高速公路的發(fā)展也得到了質(zhì)的飛躍，截止2015年年末，我國(guó)高速公路通車?yán)锍踢_(dá)到了12萬公里，在通車公路里程增加的同時(shí)，交通流量也在不斷增加，車輛在高速公路運(yùn)行的速度卻呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，擁堵問題困擾著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在許多的收費(fèi)高速公路管理格局中，由于投資主體，建設(shè)單位，運(yùn)營(yíng)單位不同，形成高速公路經(jīng)營(yíng)管理單位的管理格局不符合實(shí)際情況，從而導(dǎo)致了以下很多嚴(yán)重問題：1、投資成本高，需建設(shè)的收費(fèi)站亭及輔助設(shè)施多，導(dǎo)致后期運(yùn)營(yíng)壓力大；2、運(yùn)營(yíng)成本高，人工費(fèi)、管理費(fèi)等維持運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用繁雜，運(yùn)營(yíng)壓力大；3、站點(diǎn)密集，降低了高速公路車輛的通行能力；4、傳統(tǒng)的人工收費(fèi)方式，阻礙了高速公路車輛的快速通行；5、緩慢的通行速度使設(shè)備的損耗加大，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用增高；6、收費(fèi)站的建設(shè)改造大，對(duì)環(huán)境的破壞影響較大；7、自動(dòng)化程度低，不符合高速公路現(xiàn)代化發(fā)展的理念。由此可見，運(yùn)用傳統(tǒng)的人工收費(fèi)方式，不但阻礙了高速公路的現(xiàn)代化進(jìn)程，而且影響了機(jī)動(dòng)車的安全運(yùn)行，以及交通通行方便，而運(yùn)用不停車收費(fèi)管理系統(tǒng)，不但能夠提高高速公路出入口的通行效率，而且擁有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ蔀楦咚俟番F(xiàn)代化的重要保證。2高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)及系統(tǒng)需求分析2.1高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)的特點(diǎn)ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)主要的關(guān)鍵技術(shù)為自動(dòng)車輛分型（AutomaticVehicleClassificationAVC）、視頻稽查系統(tǒng)（VideoEnforcementSystem，VES）、及車輛自動(dòng)識(shí)別（AutomaticVehicleIdentification，AVI）。與傳統(tǒng)的人工收費(fèi)方式不同，ETC技術(shù)是以頻射標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)載體，通過無線電波傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，從而達(dá)到收費(fèi)計(jì)算機(jī)與頻射標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取的目的：計(jì)算機(jī)可以讀取頻射標(biāo)簽中存放的有關(guān)車輛的固有信息（如車牌號(hào)碼、車輛類別、車主信息等）、征費(fèi)狀態(tài)信息、車輛運(yùn)行記錄，然后按照收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，通過計(jì)算，扣除本次車輛的通行費(fèi)用，并將扣除信息記錄到頻射標(biāo)簽上。在電子收費(fèi)系統(tǒng)交易中，紙幣現(xiàn)金將不再被當(dāng)做交易媒介，取而代之的是電子貨幣。這就必須要求電子收費(fèi)系統(tǒng)擁有超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、快速的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代的電子信息技術(shù)、靈活的電子控制系統(tǒng)以及巨大的數(shù)據(jù)庫，從而可以提升系統(tǒng)的安全等級(jí)、系統(tǒng)穩(wěn)定性和通訊能力，滿足客戶的多方面需求，保障系統(tǒng)的安全性，從而實(shí)現(xiàn)電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)的高速長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。1.系統(tǒng)穩(wěn)定性和兼容性。系統(tǒng)安全是系統(tǒng)的首要保證，系統(tǒng)必須安全系數(shù)高，硬件服務(wù)設(shè)施須安全可靠，在確保收費(fèi)站正常的工作環(huán)境下，以防止突發(fā)事件所引起的誤收費(fèi)、漏收費(fèi)的情況出現(xiàn)，同時(shí)盡量采用快捷有效的處理方式，將問題控制在系統(tǒng)的預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，確保在復(fù)雜多樣的環(huán)境條件下，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，所有設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)正常。2.易于操作。對(duì)于經(jīng)行收費(fèi)站的用戶來說，收費(fèi)系統(tǒng)使用的便捷性足夠影響車主對(duì)于收費(fèi)方式的選擇，高速公路不停車收費(fèi)，就是使車主不需要做任何工作就能便捷通過，同時(shí)又保證收費(fèi)系統(tǒng)和車主能夠清楚自身的過站信息，對(duì)于頻射卡中電子貨幣不足的車主，也可通過簡(jiǎn)單便捷的電話操作、網(wǎng)絡(luò)支付等多種方式進(jìn)行充值。3.兼容性強(qiáng)。高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)的建立，應(yīng)該適用于各種不同收費(fèi)道路系統(tǒng)，系統(tǒng)各個(gè)配置應(yīng)該普遍符合通用標(biāo)準(zhǔn)，在適時(shí)性基礎(chǔ)上保持兼容性及拓展性，以確保今后收費(fèi)系統(tǒng)的升級(jí)或開發(fā)，例如在系統(tǒng)中并入天氣預(yù)報(bào)功能、路況提醒功能或者線路導(dǎo)航功能等。4.運(yùn)行費(fèi)用低。高速公路收費(fèi)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之始，對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)要求是能滿足對(duì)基本功能的要求，在物盡所能原則下，應(yīng)避免資源浪費(fèi)，在基礎(chǔ)功能可升級(jí)拓展的必要條件下，系統(tǒng)的創(chuàng)建、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，需要盡可能的降低，以保證系統(tǒng)的推廣。5.隱私保護(hù)權(quán)。管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，為防止管理人員對(duì)用戶信息的泄露、濫用或其它問題出現(xiàn)，產(chǎn)生侵犯?jìng)€(gè)人隱私的法律問題，須對(duì)經(jīng)行收費(fèi)站的信息進(jìn)行系統(tǒng)的使用權(quán)限的設(shè)置，做到相關(guān)責(zé)任人和相關(guān)使用權(quán)限的制度和文件的落實(shí)。2.3高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)功能需求本設(shè)計(jì)的思路是通過分析不同角色的需求，來拓展系統(tǒng)的各種性能。角色以客戶、收費(fèi)員、管理人員以及系統(tǒng)維護(hù)人員為主要分析對(duì)象。1.客戶角度：客戶是高速公路的主要消費(fèi)者，他們主要是通過IC卡或紙幣到收費(fèi)站進(jìn)行消費(fèi)以達(dá)成出入高速公路，使用高速公路到達(dá)目的地的需求，對(duì)于機(jī)動(dòng)車的通行信息，客戶通常需要到指定地點(diǎn)進(jìn)行查詢和操作，對(duì)于車主來說，這種方式不方便，同時(shí)還浪費(fèi)時(shí)間。在不停車收費(fèi)系統(tǒng)建立后，車主只需要運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)，登錄到系統(tǒng)的指定網(wǎng)站進(jìn)行充值和查詢，操作方法簡(jiǎn)單快捷。在系統(tǒng)中，可通過不停車收費(fèi)的方式，運(yùn)用頻射卡實(shí)現(xiàn)客戶高速通行的需求。2.收費(fèi)員角度：收費(fèi)員主要是指在進(jìn)出站口坐點(diǎn)的員工，在傳統(tǒng)的人工或半人工收費(fèi)方式中，他們是收費(fèi)完成的主要執(zhí)行者，他們主要負(fù)責(zé)車輛的進(jìn)出站控制、通行費(fèi)收取、打印收費(fèi)憑據(jù)、車主信息查詢、收費(fèi)信息統(tǒng)計(jì)，生成報(bào)表等工作，同時(shí)，收費(fèi)員在通行費(fèi)用收取的關(guān)鍵作用，由于是人工操作，就必然會(huì)存在失誤，而這些失誤通常會(huì)對(duì)車主或收費(fèi)站造成損失，同時(shí)，越來越多的機(jī)動(dòng)車，人工收費(fèi)方式更加浪費(fèi)時(shí)間，收費(fèi)員的過多操作也會(huì)影響通行效率。影響到高速公路機(jī)動(dòng)車的高速通行效率，所以在系統(tǒng)中削弱收費(fèi)員的角色分量。3.管理人員角度：在本系統(tǒng)中，管理人員的主要職責(zé)由傳統(tǒng)的管理人員（收費(fèi)員）轉(zhuǎn)變?yōu)楣芾硐到y(tǒng)，統(tǒng)計(jì)收費(fèi)數(shù)據(jù)等，大大降低了管理人員的工作量，減少了對(duì)人力資源的浪費(fèi)。4.系統(tǒng)維護(hù)人員角度：在系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)是電子的，無人工操作的，所以要加大系統(tǒng)維護(hù)人員的投入，系統(tǒng)管理員的主要職責(zé)是，管理和維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括員工表、收費(fèi)站點(diǎn)表、參數(shù)設(shè)置、權(quán)限設(shè)定等，基本上是高速公路管理系統(tǒng)中的所有功能都可以使用。每個(gè)數(shù)據(jù)表均有列表界面、明細(xì)界面、確認(rèn)界面，需求列表如表1：表1需求列表編號(hào)描述。1業(yè)務(wù)受理2信息查詢3統(tǒng)計(jì)分析4角色管理5系統(tǒng)用戶6公路關(guān)卡7收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)8收費(fèi)記錄按模塊分類的詳細(xì)功能需求列表，如表2：表2功能需求表功能子功能需求描述優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)受理業(yè)務(wù)受理進(jìn)入高速公路高離開高速公路高信息查詢信息查詢收費(fèi)情況查詢高操作情況查詢高統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)分析收費(fèi)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)高財(cái)務(wù)總核對(duì)高系統(tǒng)維護(hù)角色管理顯示角色列表高增加角色高修改角色信息高刪除角色高系統(tǒng)用戶顯示系統(tǒng)用戶列表高增加系統(tǒng)用戶高修改系統(tǒng)用戶信息高刪除系統(tǒng)用戶高公路關(guān)卡顯示公路關(guān)卡列表高增加公路關(guān)卡高修改公路關(guān)卡信息高刪除公路關(guān)卡高收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)顯示收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)列表高增加收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)高修改收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)信息高刪除收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)高收費(fèi)記錄顯示收費(fèi)記錄列表高刪除收費(fèi)記錄高顯示操作記錄列表高刪除操作記錄高2.4高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)性能需求在高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)中，車道控制子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)管理和控制收費(fèi)匝道口的各項(xiàng)設(shè)施，內(nèi)設(shè)射頻讀寫器，通過解讀安裝在機(jī)動(dòng)車上的頻射卡發(fā)射的無線電波，獲得機(jī)動(dòng)車信息。然后將獲得的數(shù)據(jù)傳送給收費(fèi)站管理系統(tǒng)。對(duì)車道控制子系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)信息，收費(fèi)站管理系統(tǒng)在進(jìn)行處理、整理后，再將信息上傳至結(jié)算中心。結(jié)算中心對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、統(tǒng)計(jì)后，將數(shù)據(jù)傳至銀行，銀行再根據(jù)數(shù)據(jù)，對(duì)車主所綁定的賬戶進(jìn)行劃賬，從而實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)的自動(dòng)化運(yùn)行。不停車收費(fèi)系統(tǒng)按照功能區(qū)分為三部分，即收費(fèi)站及收費(fèi)車道系統(tǒng)、管理中心系統(tǒng)、結(jié)算中心系統(tǒng)組成，它系統(tǒng)的完成了對(duì)高速公路通行車輛的管理，對(duì)高速公路行駛的機(jī)動(dòng)車都進(jìn)行控制，該系統(tǒng)也可以對(duì)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，對(duì)有不良行車記錄的機(jī)動(dòng)車，可管控其不得進(jìn)入高速公路，同時(shí)，將機(jī)動(dòng)車號(hào)碼及監(jiān)控視頻上次管理中心，再由管理中心傳送至相關(guān)監(jiān)管部門。2.4.1收費(fèi)站及收費(fèi)車道系統(tǒng)組成收費(fèi)站及收費(fèi)車道系統(tǒng)是收費(fèi)系統(tǒng)的核心組成部分，承擔(dān)著系統(tǒng)“CPU”的角色，同時(shí)也是最基礎(chǔ)的管理單元。1、數(shù)據(jù)傳輸管理子系統(tǒng)（1）每天在數(shù)據(jù)流量較小的固定時(shí)段，向結(jié)算中心上傳匯總數(shù)據(jù)，并接收服務(wù)器下達(dá)的指令及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；（2）每天在數(shù)據(jù)流量較小的固定時(shí)段，向管理中心上傳匯總數(shù)據(jù)，并接收服務(wù)器下達(dá)的指令及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；（3）接收ETC車道控制系統(tǒng)上傳的收費(fèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并向車道控制系統(tǒng)傳輸相關(guān)信息和命令；（4）將從收費(fèi)車道傳來的數(shù)據(jù)通過處理器轉(zhuǎn)換成與收費(fèi)中心服務(wù)器統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，保證了數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性。2、實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控車道運(yùn)行情況，同時(shí)可以查控車道設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及查看車道的收費(fèi)情況，控制和管理車道；（2）在通信中斷時(shí)，自動(dòng)存儲(chǔ)并記憶數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹兄固?，在傳輸恢?fù)后，從中止處繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；3、收費(fèi)管理子系統(tǒng)（1）即時(shí)處理上傳的收費(fèi)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；（2）接收管理中心下發(fā)的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)；（3）完成各種查詢及統(tǒng)計(jì)功能。2.4.2收費(fèi)管理中心中央管理系統(tǒng)管理中心管理系統(tǒng)的主要功能是匯總高速公路通行機(jī)動(dòng)車的收費(fèi)信息，對(duì)信息進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)，并將信息數(shù)據(jù)清單反饋到結(jié)算中心，進(jìn)行其他功能的行使。管理中心管理系統(tǒng)通過對(duì)所管轄區(qū)內(nèi)的收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給收費(fèi)結(jié)算中心，中心再將數(shù)據(jù)信息匯總后，轉(zhuǎn)給銀行系統(tǒng)進(jìn)行劃賬，銀行對(duì)賬戶劃賬后，對(duì)金額不足的賬戶或者欠費(fèi)不交的賬戶名單反饋給結(jié)算中心，中心再將名單下傳至收費(fèi)站。同時(shí)管理中心也可以聯(lián)同交通監(jiān)管部門，根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ūO(jiān)管部門提供的車號(hào)名單，對(duì)部分有不良違規(guī)記錄的機(jī)動(dòng)車或涉及違法刑事案件的機(jī)動(dòng)車，做為特殊名單處理，并傳送至收費(fèi)匝道管理系統(tǒng)。管理中心管理系統(tǒng)主要功能：1、管理中心系統(tǒng)對(duì)照收費(fèi)站上傳的數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成收費(fèi)金額、流量、與銀行對(duì)賬和開展業(yè)務(wù)所用的報(bào)表，存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，并將收費(fèi)交易記錄上傳至結(jié)算中心；2、接收結(jié)算中心傳輸?shù)膶?duì)金額不足的賬戶或者欠費(fèi)不交的賬戶名單反饋等數(shù)據(jù)信息，并傳送至收費(fèi)車道管理器；3、協(xié)同相關(guān)部門，對(duì)于違法或違規(guī)機(jī)動(dòng)車的信息數(shù)據(jù)，下傳至收費(fèi)站；實(shí)時(shí)接收采集收費(fèi)站上傳的違法機(jī)動(dòng)車的數(shù)據(jù)信息及圖像信息，及時(shí)傳送至相關(guān)監(jiān)管部門；4、監(jiān)控收費(fèi)站收費(fèi)管理系統(tǒng)運(yùn)行情況及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，可以設(shè)置管理人員的管理權(quán)限，同時(shí)也可對(duì)收費(fèi)管理人員進(jìn)行管理；5、接受對(duì)頻射卡用戶使用情況、余額狀態(tài)的查詢等；6、按照嚴(yán)格的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分級(jí)管理機(jī)制，對(duì)下屬各級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行管理，通過對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵信息的加密設(shè)置，保證信息只能被訪問，不能被修改，同時(shí)對(duì)訪問登陸情況進(jìn)行記錄，通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)監(jiān)管。由于管理中心管理系統(tǒng)涉及業(yè)務(wù)較多，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的部門也較多，所以將管理中心管理系統(tǒng)劃分為：收費(fèi)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、監(jiān)控管理子系統(tǒng)、維護(hù)管理子系統(tǒng)4大模塊子系統(tǒng)。1、收費(fèi)管理子系統(tǒng)對(duì)所有的收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、管理、存儲(chǔ)。2、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)（1）在數(shù)據(jù)傳輸量較小的時(shí)段向其他系統(tǒng)（如收費(fèi)系統(tǒng)）發(fā)送數(shù)據(jù)信息，對(duì)由其他系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)信息及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行接收和存儲(chǔ)；（2）定時(shí)接收收費(fèi)站上傳的收費(fèi)數(shù)據(jù)，并向收費(fèi)站發(fā)送命令和相關(guān)信息；（3）存儲(chǔ)并處理收費(fèi)站上傳的收費(fèi)數(shù)據(jù)，保證收費(fèi)中心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與收費(fèi)站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整且同一；（4）系統(tǒng)可以向相關(guān)部門傳輸必要交通信息。3、監(jiān)控管理子系統(tǒng)（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控各收費(fèi)站、各重要路段車流量情況，同時(shí)可以查控系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，遠(yuǎn)程控制和管理收費(fèi)站子系統(tǒng)；（2）向各收費(fèi)站下發(fā)系統(tǒng)時(shí)鐘，保證系統(tǒng)的時(shí)間同步。4、維護(hù)管理子系統(tǒng)收費(fèi)站信息維護(hù)：管理各收費(fèi)站的信息等；付費(fèi)類型維護(hù)：設(shè)定各收費(fèi)站、各種需付費(fèi)機(jī)動(dòng)車的類型；費(fèi)率維護(hù)：設(shè)定各收費(fèi)站、各類型車輛的費(fèi)率等；車輛信息維護(hù)：設(shè)定所有車輛的相關(guān)信息；操作人員維護(hù)：設(shè)定管理人員的有關(guān)信息。2.4.3收費(fèi)結(jié)算中心系統(tǒng)在不停車收費(fèi)系統(tǒng)下，車輛的收費(fèi)方式主要以預(yù)付費(fèi)方式和記賬式方式這兩種形式，在收費(fèi)車道中進(jìn)行，而同一條高速公路的不同路段可能由不同的管理中心管轄，所以需要建立統(tǒng)一的結(jié)算中心系統(tǒng)來管理ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)和收費(fèi)中心的資金劃撥。結(jié)算中心屬于整個(gè)不停車收費(fèi)系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)。它負(fù)責(zé)對(duì)收費(fèi)系統(tǒng)的所有收費(fèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和處理，資金結(jié)算，對(duì)無效的車載頻射卡清單的處理，其中資金的管理和劃撥由結(jié)算中心委托銀行來進(jìn)行，結(jié)算中心系統(tǒng)各功能構(gòu)成，如圖1。圖1結(jié)算中心系統(tǒng)功能構(gòu)成2.4.4收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)要求1．收費(fèi)站及收費(fèi)車道系統(tǒng)的技術(shù)要求主要有：1）數(shù)據(jù)收集上傳功能：在網(wǎng)絡(luò)正常情況下，實(shí)時(shí)采集到車道產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并上傳到站數(shù)據(jù)庫；2）數(shù)據(jù)保存功能：保存車輛數(shù)據(jù)信息；3）數(shù)據(jù)庫備份功能：在正常情況下備份一個(gè)8G的數(shù)據(jù)庫，時(shí)間不大于1小時(shí)；4）監(jiān)控系統(tǒng)性能的功能：在網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)丟失率不超過5%，車道操作信息實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控室5）系統(tǒng)容錯(cuò)功能：具有完善的備用系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)不丟失，并可通過其他方式上傳。6）系統(tǒng)安全功能：有嚴(yán)格的用戶權(quán)限管理、認(rèn)證機(jī)制保證數(shù)據(jù)不被非法訪問。7）系統(tǒng)兼容功能：在多種操作系統(tǒng)下也可以穩(wěn)定運(yùn)行8）系統(tǒng)靈活功能：通過配置不同參數(shù)滿足不同業(yè)務(wù)管理的需求9）數(shù)據(jù)庫信息保存功能：可即時(shí)儲(chǔ)存≥10，000，000車次的過車記錄10）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定功能：平均故障間隔時(shí)間>10，000小時(shí)2．結(jié)算中心系統(tǒng)技術(shù)要求主要有：1）主服務(wù)器處理能力：TMPC值≥30000；2）數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)能力：在正常情況下存儲(chǔ)容量為一個(gè)500G的數(shù)據(jù)庫3）系統(tǒng)可靠功能：在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行4）系統(tǒng)安全功能：有嚴(yán)格的用戶權(quán)限管理、認(rèn)證機(jī)制保證數(shù)據(jù)不被非法訪問5）系統(tǒng)兼容功能：在多種操作系統(tǒng)下也可以穩(wěn)定運(yùn)行6）系統(tǒng)靈活功能：通過配置不同參數(shù)滿足不同業(yè)務(wù)管理的需求7）站數(shù)據(jù)庫信息保存功能：可即時(shí)儲(chǔ)存≥10，000，000車次的過車記錄8）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定功能：平均故障間隔時(shí)間>10，000小時(shí)3基于射頻技術(shù)的高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3.1高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在電子收費(fèi)過程中，流通的不是傳統(tǒng)的紙幣現(xiàn)金，而是存儲(chǔ)在射頻標(biāo)簽電子賬戶中的電子貨幣，通過數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)金額流通。因此，電子收費(fèi)是以現(xiàn)代通信、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等高新技術(shù)為基礎(chǔ)，無線網(wǎng)絡(luò)通信計(jì)算為聯(lián)通方式的實(shí)用型新型科學(xué)技術(shù)。在ETC收費(fèi)系統(tǒng)中，采用了大量的現(xiàn)代高新電子技術(shù)，主要是涉及無線電通信、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等多個(gè)領(lǐng)域。ETC主要的關(guān)鍵技術(shù)為車輛自動(dòng)識(shí)別（AutomaticVehicleIdentification，AVI）、自動(dòng)車輛分型（AutomaticVehicleClassification，AVC）及視頻稽查系統(tǒng)（VideoEnforcementSystem，VES）。3.1.1車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（AutomaticVehicleIdentification，AVI）是ETC收費(fèi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它是指當(dāng)車輛通過指定地點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)可以不依賴人工而自動(dòng)地識(shí)別車輛身的各種技術(shù)的統(tǒng)稱。車輛身份，泛指車輛本身的特定標(biāo)簽及一切的附加屬性，包括車型、品牌、車號(hào)、車主等信息，但這些信息都是可變的，不具有唯一性。所以對(duì)于人工來說，車牌號(hào)碼可以作為車輛的最佳標(biāo)識(shí)，但對(duì)機(jī)器來說確是很難的事，所以車輛身份就要通過專業(yè)識(shí)別技術(shù)來得到。1、車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AVI）的組成目前世界各國(guó)廠商所生產(chǎn)的AVI種類極多，且彼此之間大多難以兼容，每一家產(chǎn)品皆有其特色。即便如此，一些基本的系統(tǒng)架構(gòu)卻都基本相同，一般是由車載單元、路側(cè)單元和數(shù)據(jù)處理單元三個(gè)主要組件組成。（1）車載單元。車載單元（On-BoardUnit，OBU）附屬在車輛上，它提供一種可供識(shí)別的唯一信號(hào)，可以當(dāng)做車輛的“身份證”。（2）路側(cè)單元。路側(cè)單元（Road-SideUnit，RSU）主要負(fù)責(zé)辨別和轉(zhuǎn)換頻射卡發(fā)射的信號(hào)。（3）數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)處理單元（DateProcessingUnit，DPU）把路側(cè)單元發(fā)送來的文字或數(shù)字資料與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的賬戶資料通過對(duì)比進(jìn)行身份驗(yàn)證，并進(jìn)行通行費(fèi)的計(jì)算、交易時(shí)間、地點(diǎn)、流水號(hào)等資料數(shù)據(jù)處理。由以上分析可得，車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的基本運(yùn)作流程為：接收到來自車輛的電磁波信號(hào)；將電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)信息；將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理工作。2、車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AVI）的分類按AVI系統(tǒng)使用的工作頻率分類，可分為三種，即917MHz、2.45GHz和5.8GHz，在實(shí)際應(yīng)用中，5.8GHz已成為國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）劃分給專用短程通信（DSRC）的頻段。按AVI系統(tǒng)的通信方式分類，可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式射頻標(biāo)簽一定含有電源，當(dāng)檢測(cè)到讀寫器向射頻標(biāo)簽發(fā)送詢問信號(hào)后，射頻標(biāo)簽利用自身的電池能量發(fā)射載波和數(shù)據(jù)給車到讀寫器，其工作距離較遠(yuǎn)。在被動(dòng)式系統(tǒng)中，由讀寫器發(fā)射無線波信號(hào)后，射頻標(biāo)簽被激活進(jìn)入通信狀態(tài)。被動(dòng)式射頻標(biāo)簽的電源是供存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)用的，其工作距離較近。按目前的技術(shù)水平，主動(dòng)式和被動(dòng)式的性能比較如下表3所示。表3主動(dòng)式與被動(dòng)式通行方式性能對(duì)比類別主動(dòng)式被動(dòng)式通信距離/m約30約8可同時(shí)通信車輛數(shù)最多8輛原則上1輛信息量/kbit53946按AVI讀寫方式分類，可分為只讀型和讀寫型。只讀型系統(tǒng)采用只讀型射頻標(biāo)簽，只讀型射頻標(biāo)簽的內(nèi)容只能被讀出，而不能被修改或?qū)懭?，其?nèi)容存儲(chǔ)器是只讀型存儲(chǔ)器。讀寫型AVI系統(tǒng)采用讀寫型射頻標(biāo)簽，其內(nèi)容既可被車道讀寫器讀出，也可由車道讀寫器寫入或修改，內(nèi)容存儲(chǔ)器是RAM或EEPROM。讀寫型射頻標(biāo)簽內(nèi)部通常還帶有ROM存儲(chǔ)區(qū)，供存放固定信息和初始化信息。按有無使用射頻標(biāo)簽分類，不帶射頻標(biāo)簽接口的一般稱為單片式AVI，帶射頻標(biāo)簽接口并在使用時(shí)需插入射頻標(biāo)簽的稱為兩片式AVI。單片式AVI比較簡(jiǎn)單，價(jià)格低；兩片式AVI價(jià)格較高，具有較多優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)功能極易擴(kuò)展，是今后各個(gè)領(lǐng)域使用的主要形式，但兩片式AVI設(shè)計(jì)需要遵循的技術(shù)規(guī)范較多，設(shè)計(jì)過程較單片式更為復(fù)雜?？扇绻到y(tǒng)方案設(shè)計(jì)的好，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)遵從有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，單片式AVI系統(tǒng)也可以過渡到兩片式AVI系統(tǒng)。3.1.2車型自動(dòng)分類系統(tǒng)關(guān)于車輛的類別，通常我們認(rèn)為可以通過識(shí)別射頻標(biāo)簽信息獲取，射頻標(biāo)簽上儲(chǔ)存有車號(hào)和車型類別代碼，射頻標(biāo)簽儲(chǔ)存的車型代碼無法隨意修改，也無須運(yùn)用新系統(tǒng)既可通過通信得到準(zhǔn)確度較高的車輛類型，可是，如果用戶將卡從原有車輛上拆卸下來，安裝到與車輛類型不同的另一類車輛上，那么單憑通信而獲取的車類信息就無法分辨其真?zhèn)?。所以，這種情況下，就需要通過特定的檢測(cè)設(shè)備對(duì)車輛進(jìn)行判別，通過對(duì)各種車輛特征進(jìn)行綜合分析從而確定車型類別。這種方法需要安裝多種檢測(cè)設(shè)備用以檢測(cè)車輛外部幾何尺寸、軸數(shù)和輪數(shù)等特征參數(shù)，還需要配以專門的軟件進(jìn)行綜合判別，但是這樣又提高了系統(tǒng)投資，同時(shí)也增加了管理維修費(fèi)用。綜上所述，結(jié)合兩種判別方法的優(yōu)缺點(diǎn)的綜合考慮，我們宜采用雙管齊下，主次相輔的操作方法。以通過卡上獲取信息為主，然后再通過檢測(cè)進(jìn)行校核，這種作法既考慮了投資設(shè)備的資金問題，同時(shí)對(duì)車輛有更準(zhǔn)確的信息，大大降低了差錯(cuò)率。3.1.3視頻稽查系統(tǒng)在整個(gè)ETC不停車收費(fèi)系統(tǒng)中，視頻稽查系統(tǒng)（VideoEnforcementSystem，VES）作為對(duì)違規(guī)行為的依據(jù)，運(yùn)用攝影機(jī)采集圖像并處理，作為未按規(guī)定付費(fèi)的違法行為的證據(jù)。VES不依賴于ETC系統(tǒng)的頻射卡，而是通過攝取車牌圖像來獲得車號(hào)、車主及車籍資料等信息，并將繳費(fèi)通知郵寄或以短信方式發(fā)送給車主，對(duì)此項(xiàng)業(yè)務(wù)大部分的電子收費(fèi)系統(tǒng)均會(huì)征收費(fèi)用，且收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不低，其主要目的在于防止車主對(duì)于繳費(fèi)的習(xí)慣性違規(guī)。VES涉及的相關(guān)技術(shù)包括照相取像、錄像取像、數(shù)字取像和車牌識(shí)別等。1、照相取像初期的VES使用照相機(jī)取像的方式，通過相片來獲取車牌的相關(guān)信息，這種方法效率低、耗費(fèi)人力資源多、失誤率大。因此這種方法已經(jīng)不被采用。2、錄像取像許多地方已采用以錄像形式進(jìn)行分析，拍攝圖像后重新播放，檢測(cè)圖像并攝取車輛的相關(guān)信息，但此方式無論從圖像的獲得定位或者對(duì)違規(guī)的處理哪一方面，都依然需要耗費(fèi)大量的人力物力。3、數(shù)字取像數(shù)字取像是近年來采用的更普遍的方式，是應(yīng)用攝影機(jī)攝取數(shù)字影像并加以存儲(chǔ)，然后系統(tǒng)再將影像數(shù)字化、自動(dòng)儲(chǔ)存或可將其通過網(wǎng)絡(luò)傳送至其他服務(wù)器。同時(shí)，車牌識(shí)別提升了系統(tǒng)數(shù)字化效率，使VES達(dá)到自動(dòng)化的作業(yè)目標(biāo)，降低了對(duì)人工操作的需求，也降低了ETC系統(tǒng)的運(yùn)作成本，但由于本身的若干限制因素，使得其尚未普遍地應(yīng)用于VES系統(tǒng)。4、光學(xué)字符識(shí)別近年來，光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)已相當(dāng)成熟，有些廠商已經(jīng)將車牌自動(dòng)識(shí)別與光學(xué)字符識(shí)別(OpticalCharacterRecognition，OCR)結(jié)合起來，通過光學(xué)掃描圖像信息獲取車牌號(hào)碼信息，這樣所取得的圖像更具有足夠的品質(zhì)。VES的運(yùn)作流程為：（1）攝影激活。埋設(shè)于車道的傳感器測(cè)得車輛到達(dá)時(shí)，即通知VES激活攝影開關(guān)拍攝車輛。（2）圖像獲取。主要使用攝影機(jī)獲取車輛圖像或車輛影像。（3）圖像確認(rèn)。攝影機(jī)攝取車輛照片后傳輸給車道管理系統(tǒng)，由車道管理系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行判定，若車輛為違規(guī)車輛，系統(tǒng)將自動(dòng)存儲(chǔ)圖像資料以及車牌號(hào)碼、收費(fèi)站編號(hào)、通行日期、通行時(shí)間、違規(guī)情形及攝影機(jī)的編號(hào)等信息。（4）圖像存儲(chǔ)。車道控制器將存儲(chǔ)的圖像資料傳送至收費(fèi)站上的處理系統(tǒng)，系統(tǒng)再將存儲(chǔ)的圖像檔案?jìng)魉椭凉芾碇行姆?wù)器。（5）圖像處理。圖像資料由管理中心監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行處理。（6）圖像刪除。當(dāng)車輛對(duì)違規(guī)行為進(jìn)行糾正后，處理器將即刻刪除車輛的違章圖像資料，若違規(guī)者對(duì)違規(guī)行為不糾正，圖像資料將會(huì)一直被存儲(chǔ)于收費(fèi)站的檔案處理器，并在固定時(shí)間傳送到高速公路客戶服務(wù)中心及高速公路管理中心，當(dāng)下次違規(guī)者進(jìn)入高速公路時(shí)，將予以限制通行等處理。違規(guī)資料將被一直保存，直到違規(guī)者對(duì)違規(guī)行為進(jìn)行糾正以后再刪除。3.2高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)本文所設(shè)計(jì)的基于射頻技術(shù)的高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)，主要是通過無線射頻的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其中在車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)下所應(yīng)用的工作頻率我們采用抗干擾能力更強(qiáng)、安全性更高的5.8GHz電磁波頻率；射頻標(biāo)簽作為數(shù)據(jù)載體，要求辨識(shí)迅速、安全性高、可讀寫、可拓展的信息存儲(chǔ)空間大、系統(tǒng)升級(jí)兼容性好，故采用主動(dòng)可讀寫兩片式；不停車收費(fèi)系統(tǒng)中的讀寫器主要采用非接觸式讀寫器，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與射頻標(biāo)簽之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存取功能；在自動(dòng)車輛分型技術(shù)中所應(yīng)用的軸數(shù)與軸距檢測(cè)器，其具體檢測(cè)過程為：在機(jī)動(dòng)車沿行車方向駛?cè)胧召M(fèi)站時(shí)，由車輛分離器向檢測(cè)器發(fā)出駛?cè)胍惠v車的信息，然后車輛通過軸距檢測(cè)區(qū)域時(shí)，激光傳感器就會(huì)感應(yīng)到輪胎壓力，通過計(jì)算得出車輛的軸距范圍，再根據(jù)軸距范圍和軸數(shù)以及車身高度等參數(shù)，從而可以確定車輛的類型。軸距與軸數(shù)檢測(cè)原理如圖2所示：圖2軸距與軸數(shù)檢測(cè)原理圖在視頻稽查系統(tǒng)為了提高圖像采集的清晰度，采集圖像系統(tǒng)采用可對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)調(diào)焦，補(bǔ)光，去雜功能