移動收費管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

韋英倫

摘要：為提高高速公路收費管理效率，文章提出移動收費管理系統(tǒng)的建設(shè)構(gòu)想，介紹了該系統(tǒng)的功能需求及架構(gòu)模式，并分析了收費管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集管理以及系統(tǒng)硬件設(shè)計管理等系統(tǒng)功能的設(shè)計及實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：移動收費管理系統(tǒng);圖像識別;收費管理

0 引言

近年來，隨著高速公路車流量激增，給高速公路收費增加了難度。當(dāng)前高速公路收費方式主要有兩種，一類采用人工方式，一類采用ETC方式。人工方式操作效率比較低，故2019年我國出臺了《深化收費公路制度改革取消高速公路省界收費站實施方案》，要求在2019年年底全國各高速公路入口車輛使用ETC比例達(dá)到90%以上。但ETC普及的同時還暫時保留了人工車道，以滿足未安裝ETC車輛的出行需求。當(dāng)前人工車道堵車現(xiàn)象依然嚴(yán)重，迫切需要通過移動支付改善現(xiàn)狀。移動支付的全面覆蓋是基于我國移動互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展而發(fā)展的，移動手機(jī)APP軟件替代了傳統(tǒng)桌面應(yīng)用程序，人們只要有移動終端便能實現(xiàn)應(yīng)用程序的應(yīng)用。我國在普及ETC的同時還要求實現(xiàn)手機(jī)移動支付在人工收費車道全覆蓋，基于這一要求，文章設(shè)計了一套基于移動收費的管理系統(tǒng)，以提高人工收費車道的收費管理效率。

1 系統(tǒng)需求分析

移動收費管理系統(tǒng)包含的功能有：系統(tǒng)管理、車輛管理、路程管理、硬件管理系統(tǒng)等。系統(tǒng)管理包含收費人員權(quán)限管理、收費功能管理、收費數(shù)據(jù)管理、收費報表管理等;車輛管理包含功能有車輛信息添加、車輛信息修改、車輛信息刪除、車輛信息查看等;路程管理包含功能有路程信息添加、路程信息查看、路程信息修改、路程信息刪除等;硬件管理包含車牌識別、移動支付終端、欄桿機(jī)、費額顯示屏、收費亭內(nèi)的氣候環(huán)境系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)以及中控系統(tǒng)等。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

移動收費管理系統(tǒng)采用Java語言編寫Android客戶端，為解決IOS用戶開發(fā)了基于微信版移動收費管理系統(tǒng)。移動收費管理系統(tǒng)是由收費系統(tǒng)和車道控制系統(tǒng)組成。圖1為移動收費管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計圖。

客戶在高速公路車道入口處通過掃碼方式記錄當(dāng)前入口地址、時間等信息，此時數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞召M服務(wù)器中存儲。當(dāng)客戶下高速時在出道口處以掃描方式記錄當(dāng)前位置，支付系統(tǒng)中根據(jù)用戶行程計算費用，并扣除微信中金額?？蛻粜枰l(fā)票可通過系統(tǒng)提供的電子發(fā)票系統(tǒng)獲取[2]。

車道控制系統(tǒng)中包括車牌識別、移動支付終端、欄桿機(jī)、費額顯示屏等。人工車道宜采用智慧收費亭，保護(hù)收費員健康。智慧亭包括氣候環(huán)境系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)以及中控系統(tǒng)等。氣候環(huán)境系統(tǒng)用于采集亭內(nèi)環(huán)境信息比如溫度、濕度、PM2.5等參數(shù)，通過空調(diào)新風(fēng)機(jī)自動控制，營造舒適環(huán)境。背景音樂系統(tǒng)提供多種接口的背景音樂播放和廣播。照明系統(tǒng)與圖像采集系統(tǒng)結(jié)合，大霧天氣下需啟動照明系統(tǒng)輔助圖像系統(tǒng)采集清晰照片。信息發(fā)布系統(tǒng)是向車輛發(fā)布路況和收費信息。中控系統(tǒng)是系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，通過控制器進(jìn)行各個模塊控制和數(shù)據(jù)采集。

系統(tǒng)開發(fā)模式采用三層架構(gòu)技術(shù)：底層端為設(shè)備層，主要進(jìn)行設(shè)備信息采集、設(shè)備控制，該層是采用C+[KG-*3]+編程語言實現(xiàn)功能開發(fā);數(shù)據(jù)層采用開源MySQL進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，傳輸數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)椒?wù)器端存儲;界面層分為移動客戶端和桌面端，移動客戶端方便客戶進(jìn)行支付操作、賬單查詢等，桌面端方便工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)管理[3-4]。圖2為系統(tǒng)架構(gòu)模式。

2.2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

2.2.1 系統(tǒng)收費設(shè)計

用戶需要在移動APP上注冊賬號，將銀行號、身份證、車牌、手機(jī)號、姓名、車輛類別等信息錄入到系統(tǒng)中。用戶注冊成功后需要在系統(tǒng)中充值一定金額。當(dāng)用戶駛?cè)胲嚨罆r記錄當(dāng)前信息，用符號S（t，type，carstart）表示，t表示駛?cè)敫咚俟窌r間、type表示汽車類別、cartstart表示當(dāng)前位置，出口記錄信息用符號S（t1，type，carsend）表示。行駛路程計算方法為carsend-carstart，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用高速公路過程費收費標(biāo)準(zhǔn)計算出用戶費用，用戶提供移動二維碼進(jìn)行結(jié)算。采用UML建模技術(shù)對系統(tǒng)收費管理進(jìn)行設(shè)計。圖3為收費管理系統(tǒng)類圖。

收費管理類中包含類有chargeBLL、charge、chargeDALL、chargeMoble，分別用于收費業(yè)務(wù)邏輯管理、收費界面管理、收費數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)集管理。系統(tǒng)采用微信提供API開發(fā)微信客戶端，使用Java編寫Android應(yīng)用程序。

2.2.2 系統(tǒng)圖像采集設(shè)計

收費管理系統(tǒng)中圖像采集是該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，通過圖像采集方法識別出車輛車牌信息可提高收費效率。下頁圖4為系統(tǒng)圖像采集流程圖。

項目采用OpenCV框架進(jìn)行圖像識別，利用Canny邊緣檢測算法對車牌進(jìn)行邊緣檢測，算法關(guān)鍵步驟為從RGB圖像中提取藍(lán)色通道分量Ig=0×R+0×G+1×B，并使用雙閾值算法IBW=[JB（{]1IB（i，j）T2[JB）]進(jìn)行閾值選擇。

2.2.3 系統(tǒng)硬件管理設(shè)計

收費管理中硬件管理包含的功能主要有：氣候環(huán)境系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)以及中控系統(tǒng)。氣候環(huán)境系統(tǒng)采用傳感器進(jìn)行溫度、濕度等信息采集，本系統(tǒng)選用DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該傳感器具有較寬的測量范圍，在-10°～80°之間，精度能達(dá)到0.5°，可進(jìn)行串口通信編程。車道控制機(jī)取代了傳統(tǒng)大機(jī)柜形式，將工控機(jī)、車道控制器接口控制模塊集成在收費桌右側(cè)亭壁上，造型美觀且與亭內(nèi)氛圍相協(xié)調(diào)，可實現(xiàn)高集成化、模塊化、微型化以及高穩(wěn)定性、擴(kuò)展性、兼容性。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

為降低收費管理系統(tǒng)建設(shè)成本，系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)庫選用開源MySQL數(shù)據(jù)庫版本5.7.23。為提高數(shù)據(jù)庫開發(fā)效率，對MySQL數(shù)據(jù)庫提供類進(jìn)行二次開發(fā)，表1為數(shù)據(jù)庫類包含方法。

移動收費管理系統(tǒng)中包含的數(shù)據(jù)表主要有用戶信息表、收費信息表、收費站信息表、車輛信息表、進(jìn)站信息表、收費卡信息等。收費站信息表用于存儲收費站信息，如表2所示;收費標(biāo)準(zhǔn)信息表用于存儲收費信息，如表3所示。

3 結(jié)語

本文設(shè)計了移動收費管理系統(tǒng)，采用UML建模技術(shù)分析移動收費管理系統(tǒng)功能，即系統(tǒng)管理、車輛管理、路程管理、硬件管理系統(tǒng)。為提高系統(tǒng)開發(fā)效率，系統(tǒng)采用三層架構(gòu)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)實現(xiàn)，采用C+[KG-*3]+、Java等技術(shù)實現(xiàn)移動收費管理，重點分析了收費管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集管理以及系統(tǒng)硬件設(shè)計管理?？蛻糁恍柰ㄟ^移動手機(jī)即可完成賬號注冊，解決了ECT申請難度，提升了收費效率，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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