廣州高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)需求分析

黃周平

摘要：為了人們在高速公路出行更加便利，我們快速交通將逐步走向互聯(lián)網(wǎng)模式，廣州市作為我國改革開放的前沿，高速公路的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)示范工程區(qū)域高速公路ETC跨省市互聯(lián)，將為該區(qū)域帶來更為便利的區(qū)域通行條件，不僅可以大大提高通行效率，加速城市間信息、資源流動(dòng)速度，而且對(duì)于交通低碳化發(fā)展具有積極意義，將直接為京津冀、長三角區(qū)域經(jīng)濟(jì)圈帶來經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，并對(duì)未來全國電子不停車聯(lián)網(wǎng)提供了寶貴的建設(shè)，運(yùn)營、管理經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：高速公路 ETC電子收費(fèi)系統(tǒng) 需求 分析

一、ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)特點(diǎn)及狀況

為滿足中國大規(guī)模應(yīng)用ETC和產(chǎn)業(yè)化需求，在前期成果基礎(chǔ)上，交通運(yùn)輸部和國家有關(guān)部門組織系列項(xiàng)目，攻克了開放平臺(tái)條件下專用短程通信技術(shù)與不停車收費(fèi)業(yè)務(wù)的融合、多任務(wù)管理與互操作、野外環(huán)境下車載機(jī)與路側(cè)系統(tǒng)的交易和安全管理、以及ETC檢測系統(tǒng)研制等重大技術(shù)難題，完成了ETC系列國家標(biāo)準(zhǔn)，ETC業(yè)務(wù)管理、系統(tǒng)建設(shè)、密鑰管理、設(shè)備檢測等行業(yè)技術(shù)規(guī)范，建成ETC檢測系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)室。

在交通運(yùn)輸部組織的“京津冀和長三角區(qū)域高速公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)示范工程”的帶動(dòng)下， 我中心提出的ETC技術(shù)，有力地支撐了產(chǎn)業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用。2010年底國家交通運(yùn)輸部、發(fā)展改革委員會(huì)、財(cái)政部聯(lián)合出臺(tái)《關(guān)于促進(jìn)高速公路應(yīng)用聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)技術(shù)的若干意見》，更進(jìn)一步推動(dòng)了ETC的全面發(fā)展。截至2013年3月，已有21家生產(chǎn)企業(yè)的54個(gè)型號(hào)的ETC產(chǎn)品通過檢測并在全國各地投入使用，這些企業(yè)已帶動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)投資超過20億。國內(nèi)建設(shè)和開通ETC系統(tǒng)的省市已達(dá)26個(gè)，共建ETC專用車道5500多條，ETC用戶數(shù)量突破600萬，自建新客戶服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)536個(gè)。

2010年完成山西、山東、浙江3個(gè)省市不同階段的ETC車道系統(tǒng)及ETC關(guān)鍵設(shè)備的檢測工作，2011年完成山西、安徽、河南、浙江、陜西、四川6個(gè)省市的檢測工作，2012年完成浙江、陜西、山西3個(gè)省市的檢測工作，其中包括到貨一致性抽樣測試、車載單元標(biāo)定測試、車道系統(tǒng)工程應(yīng)用測試等。

二、系統(tǒng)功能需求分析

廣州高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)包括：車道管理子系統(tǒng)、收費(fèi)管理子系統(tǒng)、收費(fèi)管理結(jié)算中心、電子標(biāo)簽管理子系統(tǒng)和服務(wù)中心管理子系統(tǒng)等五個(gè)子系統(tǒng)。

2.1車道管理子系統(tǒng)的功能劃分

高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的車道管理子系統(tǒng)是由：車載設(shè)備探測功能模塊、車輛自動(dòng)識(shí)別功能模塊、實(shí)時(shí)圖像抓拍功能模塊、控制外圍車道設(shè)備功能模塊和數(shù)據(jù)信息交換功能模塊組成。

車道管理子系統(tǒng)的各個(gè)模塊的功能描述如下：

①車載設(shè)備探測功能模塊

車載設(shè)備的判斷功能。探測車輛的到來和離開，并能夠判斷通行車輛是否裝載車載設(shè)備，傳送檢測結(jié)果

②車輛自動(dòng)識(shí)別功能模塊

具有車輛自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)信息采集功能，并將交易信息存儲(chǔ)本地。 通過車載設(shè)備獲得交易車輛信息，IC卡信息，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)以上信息進(jìn)行校驗(yàn)，并統(tǒng)計(jì)過車數(shù)量。

在入口車道將入口收費(fèi)站信息、收費(fèi)車道信息、車輛信息等寫入非現(xiàn)金支付卡中，并形成交易流水記錄存儲(chǔ)到本地。

在出口車道，根據(jù)車輛經(jīng)過的入口收費(fèi)站、標(biāo)識(shí)站、車類信息，查費(fèi)率表，計(jì)算通行費(fèi)金額，回寫出口的標(biāo)識(shí)，在支付卡中扣款并將扣款信息標(biāo)識(shí)寫入非現(xiàn)金支付卡。并形成交易流水記錄存儲(chǔ)到本地。

③實(shí)時(shí)圖像抓拍功能模塊

具有實(shí)時(shí)的圖像抓拍功能。當(dāng)車輛通過車道時(shí)，抓拍設(shè)備自動(dòng)對(duì)車輛圖像進(jìn)行抓拍并保存。

④控制外圍車道設(shè)備功能模塊

具有能夠控制外圍車道設(shè)備功能。根據(jù)車道控制機(jī)來保證指令正確控制車道設(shè)備的動(dòng)作，包括：自動(dòng)欄桿的升起（自動(dòng)欄桿的下落由欄桿自身控制）、雨棚燈的切換、通行信號(hào)燈的切換、聲光報(bào)警器的開啟和關(guān)閉、費(fèi)額顯示器的顯示等。

⑤數(shù)據(jù)信息交換功能模塊

具有數(shù)據(jù)信息的上傳和下載功能。車道控制機(jī)和收費(fèi)站之間的數(shù)據(jù)交換，包括接收收費(fèi)站下載的信息有同步時(shí)鐘、費(fèi)率表、電子黑名單表、車輛黑名單表、車類轉(zhuǎn)換表、動(dòng)態(tài)超時(shí)信息表、員工信息表等系統(tǒng)參數(shù)表。車道控制機(jī)上傳入口/出口車道的過車交易流水記錄表、抓拍圖片，通信日志記錄表以及各數(shù)據(jù)日志。

2.2收費(fèi)管理子系統(tǒng)

由于ETC車道收費(fèi)系統(tǒng)是ETC系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵，也是一個(gè)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的過程控制系統(tǒng)，因此，ETC車道收費(fèi)軟件的設(shè)計(jì)既要考慮界面的友好性、操作的方便性，又必須保證系統(tǒng)操作的實(shí)時(shí)性、可靠性，程序的簡潔性和容錯(cuò)性。采用模塊化理念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)靈活，功能完善。根據(jù)車道軟件系統(tǒng)的需求分析，本著降低程序各構(gòu)成部分的耦合性，方便程序調(diào)試、維護(hù)及日后擴(kuò)展的目的，可將該系統(tǒng)劃分為6個(gè)模塊，收費(fèi)管理子系統(tǒng)是由：系統(tǒng)初始化模塊、業(yè)務(wù)管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、串口通信控制模塊、I/O控制模塊和數(shù)據(jù)庫訪問模塊等6個(gè)功能模塊組成。

收費(fèi)管理子系統(tǒng)的各個(gè)模塊的功能：

①系統(tǒng)初始化模塊

系統(tǒng)初始化模塊是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)程序啟動(dòng)時(shí)初始化外設(shè)、數(shù)據(jù)庫連接、進(jìn)入車道工作界面、加載需要的系統(tǒng)文件（配置文件，動(dòng)態(tài)庫文件）以及對(duì)車道的外圍設(shè)備進(jìn)行初始化。

②業(yè)務(wù)管理模塊

主要是操作員上班管理，系統(tǒng)參數(shù)表的下載，車道過車收費(fèi)作業(yè)流程，以及系統(tǒng)的維護(hù)和服務(wù)器時(shí)鐘同步功能。

③數(shù)據(jù)管理模塊

主要是信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)校對(duì)、數(shù)據(jù)上傳和下載的功能。數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，通信數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)，參數(shù)表數(shù)據(jù)，過車交易數(shù)據(jù)，日志數(shù)據(jù)，報(bào)警數(shù)據(jù)。

④串口通信控制模塊

主要是控制串口設(shè)備的工作。RSU控制器、費(fèi)額顯示器、字符疊加器。

⑤I/O控制模塊

主要是控制開關(guān)設(shè)備的工作。主要包括欄桿機(jī)、通行為、雨棚燈、黃閃報(bào)警器、車輛檢測線圈。

⑥數(shù)據(jù)庫訪問模塊

通過訪問遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫服務(wù)器接口，從服務(wù)器數(shù)據(jù)庫下載所需的系統(tǒng)參數(shù)表，將本地?cái)?shù)據(jù)上傳遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫完成數(shù)據(jù)庫表記錄的添加、刪除、檢索和更新功能。

三、系統(tǒng)非功能需求分析

高速公路ETC電子收費(fèi)作為一個(gè)可以實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)，它至少應(yīng)該在系統(tǒng)的精確度、可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾性、兼容能力和擴(kuò)充能力等各方面得到保證。例如：能夠保證車輛在限制的最高速度（如100km/h）下通過收費(fèi)站時(shí)不漏讀；保證系統(tǒng)在全天24小時(shí)內(nèi)不間斷連續(xù)工作且不受電波干擾及外界影響；保證系統(tǒng)的讀寫誤碼率足夠小；保證系統(tǒng)有足夠長的平均無故障運(yùn)行時(shí)間；此外，作為一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和處理的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不停車電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)該能夠充分發(fā)揮高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來的優(yōu)勢，諸如對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)快速處理、傳輸、歸檔，對(duì)交通流量的統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)測等；并且，系統(tǒng)應(yīng)該具有遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)切換保障功能及先進(jìn)的綜合網(wǎng)絡(luò)管理功能。

結(jié)束語：需求分析是軟件生命周期中關(guān)鍵的一步，主要完成了系統(tǒng)的需要工作部分。上文包括對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了簡要、分析了廣州高速公路ETC收費(fèi)系統(tǒng)的調(diào)查情況以及本系統(tǒng)的目標(biāo)，之后劃分了系統(tǒng)功能模塊并給出了功能結(jié)構(gòu)圖，在此基礎(chǔ)上對(duì)每一個(gè)模塊的功能詳情都進(jìn)行了詳細(xì)分析說明，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的非功能需求進(jìn)行了詳細(xì)分析。

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