高速公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

田勝利 王莉紅

摘要：本文主要論述公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)中所使用的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括IP地址登錄技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸與交換技術(shù)、收費數(shù)據(jù)拆分技術(shù)、數(shù)據(jù)通信保障技術(shù)等。這些技術(shù)構(gòu)成了公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)的基礎(chǔ)，保證了公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)使用中的準確性和高效性。

關(guān)鍵詞：聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)；關(guān)鍵；技術(shù)

高速公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)的研究是一種對聯(lián)網(wǎng)收費公路運營方式進行統(tǒng)一規(guī)范化管理的完善及必要的補充。其實現(xiàn)后，使整個高速公路路網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)收費就能應(yīng)付常規(guī)的收費系統(tǒng)難以應(yīng)付的緊急情況，是對高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)應(yīng)對故障性、災(zāi)害性、災(zāi)難性事故的應(yīng)急輔助系統(tǒng)。在實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)收費的同時，保證聯(lián)網(wǎng)路段中各參營路段在公平合理的情況下實現(xiàn)自主經(jīng)營，合理清分，具有極其重大的經(jīng)濟效益和社會意義。

一、公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)對接

應(yīng)急收費系統(tǒng)作為聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，收費數(shù)據(jù)的實時采集、上傳匯總、清分是其應(yīng)具備的基本業(yè)務(wù)功能，因此必須保障每個應(yīng)急收費車道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的節(jié)點信息、費率信息、人員信息，以及本地IP地址等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息與清分中心是統(tǒng)一的、一致的、準確的。

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急系統(tǒng)使用時首先通過網(wǎng)絡(luò)與站級數(shù)據(jù)庫進行連接，運行初始配置軟件，僅需指定本地收費站名，車道號，即可生成相應(yīng)的配置文件，同時生成相關(guān)車道數(shù)據(jù)庫，并且自動更改本地IP地址為合法地址，完成費率、節(jié)點信息、人員工號等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)下載，運行完成后，車道收費軟件便配置完成。車道收費軟件便配置完成后系統(tǒng)進入車道上班登錄界面，可以正常收費工作了。同時通過網(wǎng)絡(luò)完成與站級，分中心，總中心的收費數(shù)據(jù)傳輸和對接。

二、數(shù)據(jù)傳輸、交換與拆分技術(shù)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的主要目的是解決收費站、分中心、中心之間的數(shù)據(jù)可靠傳輸，在聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)中，收費車道到收費站這一級的數(shù)據(jù)傳輸顯得比較重要，因為這是數(shù)據(jù)的第一步采集工作，在此過程中著重考慮的是如何保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，而對實時性要求不是很高。

2.1 收費原始數(shù)據(jù)的生成以及原始數(shù)據(jù)上傳到站級數(shù)據(jù)庫

車道原始數(shù)據(jù)主要包括收費員輸入信息，讀寫IC卡時卡的內(nèi)部信息，以及外部設(shè)備產(chǎn)生的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，與原聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)信息一致。

作為聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)等各方面因素沒有保障的情況下，確保收費數(shù)據(jù)的準確性，安全性和完整性至關(guān)重要，因此，當聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急車道收費系統(tǒng)會同時以三種格式對數(shù)據(jù)進行存儲備份。

第一份直接生成和保存在車道數(shù)據(jù)庫中，然后車道軟件采用面向連接的TCP協(xié)議，采用輪詢的方式從車道數(shù)據(jù)中讀取數(shù)據(jù)，把未上傳的數(shù)據(jù)上傳至站級傳輸軟件。

第二份數(shù)據(jù)是作為安全性備份的數(shù)據(jù)存儲，在每次收費數(shù)據(jù)寫入車道數(shù)據(jù)庫的同時，也以固定格式寫入文本文件中，這個文件要求和車道數(shù)據(jù)庫在不同的存儲路徑，當車道數(shù)據(jù)庫損壞，可以采用輔助軟件將保存在文本文件中的收費數(shù)據(jù)恢復制站級數(shù)據(jù)庫中，確保了數(shù)據(jù)的安全性。

第三份數(shù)據(jù)是在網(wǎng)絡(luò)通信故障時，車道收費軟件不僅同時生成上面兩個文件，而且會同時生成的一個數(shù)據(jù)文件，這個數(shù)據(jù)文件用來保存從網(wǎng)絡(luò)故障開始到網(wǎng)絡(luò)故障結(jié)束這段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)，雖然車道程序網(wǎng)絡(luò)故障結(jié)束后會自動上傳未上傳的數(shù)據(jù)，但是從對未上傳數(shù)據(jù)的安全性考慮，應(yīng)做一個備份文件，這個備份文件也可以通過輔助軟件直接從收費站提取數(shù)據(jù)，保存到站級數(shù)據(jù)庫。

車道數(shù)據(jù)信息上傳到站級數(shù)據(jù)庫采用ADO數(shù)據(jù)操作引擎，通過車道收費軟件采用輪詢方式（輪詢時間可調(diào)節(jié)，以秒為單位），將車道數(shù)據(jù)庫中未上傳的數(shù)據(jù)上傳到站級數(shù)據(jù)庫，對每條數(shù)據(jù)采用標記方式確定其是否上傳，并且在每次下班時對數(shù)據(jù)進行完整性校驗，也就是對收費站級數(shù)據(jù)庫和車道數(shù)據(jù)庫中相同班次，相同工號的數(shù)據(jù)進行比對，對沒有上傳的數(shù)據(jù)重新上傳，確保數(shù)據(jù)的完整性[3]。

2.2 收費站級數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)上傳到分中心和清分中心

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費數(shù)據(jù)向分中心和清分中心上傳時會采用兩種模式，同時將數(shù)據(jù)發(fā)送到分中心和清分中心。

（1）采用由聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急車道收費軟件直接上傳的方式，這種情況主要是針對收費站不完善，或者收費站故障等條件下的數(shù)據(jù)庫傳輸模式，車道軟件在每次把收費數(shù)據(jù)上傳到站級數(shù)據(jù)庫同時，把一份數(shù)據(jù)上傳到分中心和清分中心；如果站級數(shù)據(jù)庫不存在，則直接把數(shù)據(jù)上傳到分中心和清分中心，中心采用排隊方式進行數(shù)據(jù)插入工作。但是這種傳輸方式存在一定的弊端，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求特別嚴格，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)就無法準確的上傳到中心，因此，在應(yīng)急收費系統(tǒng)中很少應(yīng)用，只是作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫溆檬侄魏头椒ā?/p>

（2）采用將站級數(shù)據(jù)庫傳送到中心和清分中心的方法，這種上傳數(shù)據(jù)的方法安全性高，準確性高，只要確保車道數(shù)據(jù)能準確上傳到站級數(shù)據(jù)庫，就可以保證數(shù)據(jù)能安全準確的上傳到中心和清分中心。

（3）、應(yīng)急收費系統(tǒng)通過上述途徑將收費數(shù)據(jù)準確的，完整的傳輸?shù)绞召M中心，收費中心根據(jù)收費信息完成對數(shù)據(jù)的清分工作。

三、 數(shù)據(jù)通信保障技術(shù)

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)由有線通訊系統(tǒng)和無線通訊系統(tǒng)相結(jié)合組成。有線系統(tǒng)有著傳輸帶寬、傳輸穩(wěn)定、成本低廉的優(yōu)勢；而無線系統(tǒng)則具有布置方便迅速，適應(yīng)性強等特點。有線通訊和無線通訊的相結(jié)合既能滿足由有線通訊的低廉、穩(wěn)定、寬帶傳輸又能滿足無線通訊的迅速快捷布置的特點。

無線通訊系統(tǒng)作為有線通訊系統(tǒng)的輔助方式有著不可替代的作用。無線通訊根據(jù)傳輸范圍分為局域無線通訊系統(tǒng)和廣域無線通訊系統(tǒng)。

局域無線通訊可解決從幾百米到上百公里范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸問題，同時可以保證足夠的傳輸帶寬，可以傳輸包括數(shù)字視頻在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)。局域無線通訊系統(tǒng)不需要借助通信運營商提供服務(wù)，它可以和公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)融為一體，有較高的傳輸可靠性和安全性，可同時實現(xiàn)了收費數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控視頻的實時傳輸。

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費無線通訊系統(tǒng)的工作原理主要利用了無線網(wǎng)橋可以寬范圍遠距離傳輸以太網(wǎng)的特點。先將前端的復合視頻圖像通過視頻編碼器轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)碼流，通過無線網(wǎng)橋傳輸?shù)浇邮斩撕笤偻ㄟ^視頻解碼器將以太網(wǎng)碼流轉(zhuǎn)換成圖像。

局域無線通訊雖然有許多優(yōu)點，但其也有致命的弱點就是受地域限制。在沒有阻擋物的空曠地帶它的傳輸性能較好，在有山脈阻擋的區(qū)域它的傳輸性能大打折扣。但當前端應(yīng)急收費系統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)控中心距離很遠，或前端應(yīng)急收費系統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)控中心之間既沒有光纜又由于山體阻隔無法通過局域無線傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)時，便需要引入一種新的無線通訊模式——廣域無線通訊。

廣域無線通訊系統(tǒng)的原理是利用電信運營商提供的GSM，CDMA，3G網(wǎng)絡(luò)傳輸收費數(shù)據(jù)和監(jiān)控視頻。前段設(shè)備通過音視頻編數(shù)據(jù)碼轉(zhuǎn)換器生成以太網(wǎng)碼流，再利用電信運營商提供的網(wǎng)絡(luò)平臺進行傳輸，通過終端解碼器將以太網(wǎng)碼流轉(zhuǎn)換成音視頻和數(shù)據(jù)。

廣域無線通訊由于利用第三方的通訊網(wǎng)絡(luò)信號，使得覆蓋范圍廣不受距離環(huán)境限制，通訊靈活方便。但廣域無線通訊最大的障礙是通訊帶寬受限制，特別是傳輸圖像是有較大的傳輸瓶頸，圖像質(zhì)量較差。當前最理想的傳輸模式是利用3G網(wǎng)絡(luò)進行音視頻數(shù)據(jù)的傳輸。

隨著中國移動正在實施的2.75G通行技術(shù)的EDGE通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)界正在推廣的3G網(wǎng)絡(luò)的實施，通信帶寬受限制的這一問題將得到根本性改變。屆時廣域無線通訊系統(tǒng)即可不受距離、地域進行數(shù)據(jù)傳輸，同時還能提供較為滿意的傳輸帶寬，系統(tǒng)將得到更好的應(yīng)用和發(fā)展。

本文主要論述公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)中所使用的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括IP地址登陸技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸與交換技術(shù)、收費數(shù)據(jù)拆分技術(shù)、數(shù)據(jù)通信保障技術(shù)等。這些技術(shù)構(gòu)成了公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)的基礎(chǔ)，保證了公路聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急收費系統(tǒng)使用中的準確性和高效性。

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