基于RFID的ETC電子不停車(chē)收費管理方案

2.2.系統結構

ETC電子不停車(chē)收費系統主要包括底層應用單元（車(chē)道計算機）、車(chē)道控制單元（包括工控機、車(chē)輛檢測器、道閘）、圖像采集單元（攝像機、視頻采集卡）、顯示告警單元（車(chē)道通行燈、聲光報警裝置、車(chē)道顯示屏）、射頻識別單元（RSE和OBU），該系統主要實(shí)現的功能如下：

車(chē)輛自動(dòng)識別

車(chē)輛自動(dòng)收費

控制道閘、通行燈以示通行或放行

對當前車(chē)輛進(jìn)行抓拍

對非正常車(chē)輛進(jìn)行告警

圖三 ETC系統硬件結構圖

2.2.1.硬件系統構成

ETC電子不停車(chē)收費系統硬件包括收費站數據采集部分、數據傳輸部分、監控管理部分三部分組成。

2.2.1.1.收費站數據采集部分

收費站數據采集設備主要是遠距離、非接觸采集車(chē)輛通過(guò)的時(shí)間、地點(diǎn)信息，收費站數據采集設備由若干個(gè)收費站組成局域網(wǎng)。數據采集系統主要實(shí)現不停車(chē)快速讀取通行車(chē)輛卡號，并上傳至收費管理中心，判斷通過(guò)車(chē)輛所持卡號的合法性，控制紅綠燈動(dòng)作。對持有效卡的車(chē)輛綠燈放行，持無(wú)效卡的車(chē)輛紅燈禁行，對無(wú)卡車(chē)輛向控制中心發(fā)出警報信號或抓拍車(chē)輛圖像。數據采集系統是系統中的基本管理單元，采集系統將車(chē)輛通行的相關(guān)資料通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)傳輸至控制中心。圖像捕捉設備將自動(dòng)捕捉、存儲車(chē)輛的圖像，以供核查。

2.2.1.2.收費站數據傳輸部分

數據傳輸主要是完成收費站與監控室或收費管理中心之間的網(wǎng)絡(luò )連接。它由若干個(gè)收費站數據采集設備通過(guò)IP協(xié)議組成廣（局）域網(wǎng)，數據傳輸配置網(wǎng)絡(luò )通信接口設備、數字交換機、光收發(fā)設備、網(wǎng)絡(luò )終端設備。

2.2.1.3.監控管理部分

監控管理部分實(shí)時(shí)采集、存儲各監控點(diǎn)處理計算機的通行數據，并進(jìn)行邏輯判斷和處理；完成各種信息的存儲、備份以便稽核人員核查。自動(dòng)生成各類(lèi)數據、交通流量的統計報表供查詢(xún)和打印，并實(shí)時(shí)監控車(chē)輛通行狀態(tài)，將數據存機備查；負責發(fā)放射頻卡、建立用戶(hù)檔案、修改卡片檔案庫資料，設定用戶(hù)查詢(xún)密碼等工作，保障發(fā)卡操作的合法性及安全性；設立卡片掛失、補卡、清卡、退卡、用戶(hù)服務(wù)查詢(xún)系統；當車(chē)輛非法進(jìn)入或不按規定通道通行時(shí)，系統報警。監控管理配置網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器、管理計算機、不間斷電源、系統軟件。

2.2.2.軟件系統構成

ETC電子不停車(chē)收費管理系統是由服務(wù)器、數據庫管理計算機、車(chē)道計算機通過(guò)混合網(wǎng)絡(luò )拓撲結構連接而成的具備實(shí)時(shí)數據監視及采集、圖像監視及采集、數據統計、信息檢索等多項功能的計算機綜合管理系統。其中包括由采用星型結構連接在一起的車(chē)道計算機為主，遠距離射頻識別系統設備、信號燈、顯示牌和紅外車(chē)輛檢測器等為輔而構成的車(chē)道收費系統；由通過(guò)集線(xiàn)器連接的服務(wù)器、管理計算機、報表打印機組成的上端管理系統；由通過(guò)數據通道與圖像信息通道與網(wǎng)絡(luò )連接在一起的以計算機為主，視頻采集設備為輔的多媒體采集系統。其各組成部分功能如下：

車(chē)道計算機：主要是完成車(chē)型的自動(dòng)錄入，射頻卡的讀寫(xiě)、網(wǎng)絡(luò )檢測、數據上傳、信號燈控制、紅外控制以及對各個(gè)收費車(chē)道特殊車(chē)輛（包括：無(wú)卡車(chē)、卡無(wú)效車(chē)、違章車(chē)等）的圖像信息進(jìn)行捕獲并分類(lèi)存入計算機以備隨時(shí)檢索使用等功能。

管理計算機：對原始數據進(jìn)行交通流量、征費金額的統計并輸出各種文字和文字報表；通過(guò)各種條件對收費原始數據及圖像進(jìn)行多條件復合查詢(xún)并匯總；進(jìn)行射頻卡的發(fā)行、回收、掛失、恢復和充值操作；對系統進(jìn)行各種初始設置等功能。

服務(wù)器：完成整個(gè)收費系統局域網(wǎng)絡(luò )的管理及作為數據庫服務(wù)器進(jìn)行原始數據及圖像的存儲、備份工作。

圖四 ETC管理系統結構圖

2.3.系統功能

ETC電子不停車(chē)收費系統功能包括車(chē)輛檢測功能、自動(dòng)收費處理功能、設備控制功能、圖像抓拍識別功能、異常車(chē)輛處理功能、數據庫管理功能、數據同步功能、日志管理功能、RSU配置功能和脫機工作功能等。

圖五 系統功能模塊

2.3.1.車(chē)輛檢測功能

系統能夠通過(guò)地感線(xiàn)圈檢測到進(jìn)入ETC車(chē)道的車(chē)輛，對經(jīng)過(guò)車(chē)輛進(jìn)行數量統計。并根據RSU的識別結果判斷車(chē)輛是否具有電子標簽（OBU）。

2.3.2.自動(dòng)收費處理功能

系統提供自動(dòng)收費處理功能，在沒(méi)有工作人員參與的情況下完成收費工作。

當安裝有OBU設備的車(chē)輛經(jīng)過(guò)ETC車(chē)道入口時(shí)，系統會(huì )將入口信息寫(xiě)入雙界面卡中，入口信息包括：通過(guò)區域號、路段號、站點(diǎn)號、車(chē)道號、入口時(shí)間、入口狀態(tài)標識、車(chē)型、車(chē)牌號碼。

當安裝有OBU設備的車(chē)輛經(jīng)過(guò)標識站時(shí)，系統會(huì )將標識站信息寫(xiě)入雙界面卡。

當安裝有OBU設備的車(chē)輛經(jīng)過(guò)ETC車(chē)道出口時(shí)，系統根據從雙界面卡讀取的入口信息，查詢(xún)系統中的費率表，計算出收費額度，將出口信息寫(xiě)入雙界面卡并進(jìn)行扣款操作（如果是儲值卡）。出口信息包括：通過(guò)網(wǎng)絡(luò )號、站點(diǎn)號、車(chē)道號、時(shí)間、出口狀態(tài)標識、車(chē)型、車(chē)牌號碼。

完成自動(dòng)收費以后，系統會(huì )產(chǎn)生收費記錄，記錄如下信息：車(chē)道序列號、卡編號、卡類(lèi)型、入口名稱(chēng)、入口日期時(shí)間、出口名稱(chēng)、出口（交易）日期時(shí)間、出口車(chē)道類(lèi)型、交易金額、雙界面卡余額、車(chē)型、車(chē)牌、脫機交易序號、終端機編號、終端交易序號、交易驗證碼等。

2.3.3.設備控制功能

系統能夠根據對車(chē)輛的收費處理情況正確控制車(chē)道設備的動(dòng)作，包括：自動(dòng)欄桿的升起下落、雨棚燈的切換、通行信號燈的切換、聲光報警器的開(kāi)啟和關(guān)閉、費額顯示器的顯示等。

2.3.4.圖像抓拍識別功能

系統對經(jīng)過(guò)ETC車(chē)道的當前車(chē)輛進(jìn)行圖像抓拍，并將該抓拍圖像和處理信息關(guān)聯(lián)后保存以供事后追查。系統對車(chē)輛抓拍圖像具有車(chē)牌識別功能，可以將車(chē)牌識別結果與抓拍圖像關(guān)聯(lián)后保存，以供事后稽查。

2.3.5.異常車(chē)輛處理功能

對于經(jīng)過(guò)ETC車(chē)道的異常車(chē)輛（未成功進(jìn)行入口信息寫(xiě)入或出口收費處理的車(chē)輛），系統會(huì )使自動(dòng)欄桿保持關(guān)閉狀態(tài)以攔截車(chē)輛，同時(shí)進(jìn)行聲光報警，提醒工作人員進(jìn)行處理。