基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)研究

李偉

（北京瑞拓電子技術(shù)發(fā)展有限公司，北京100040）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的道路交通設(shè)施不斷完善，以高速公路為例，截至2017年，我國的高速公路總里程已超過1.32×105km，設(shè)置在全國各地的大小收費(fèi)站超過1 500個。高速公路建設(shè)對其收費(fèi)系統(tǒng)的功能有非常嚴(yán)格的要求，將“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)應(yīng)用于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的建設(shè)和改造中，可以豐富系統(tǒng)功能、優(yōu)化系統(tǒng)、提高充電效率、縮短車輛的等待時間，為駕駛員提供更好的服務(wù)。

2 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計

現(xiàn)有的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)包含2部分，分別是半自動收費(fèi)系統(tǒng)和ETC系統(tǒng)，前者需要由收費(fèi)人員根據(jù)通行車輛的車型和通行里程計算通行費(fèi)用，在完成收費(fèi)操作后，逐一放行；后者則是借助車載電子標(biāo)簽完成主動識別和扣費(fèi)。隨著網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的導(dǎo)入，有必要重新審視高速公路的通行費(fèi)征收系統(tǒng)[1]。

2.1 明確設(shè)計思路

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，強(qiáng)調(diào)互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合，而不僅僅是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于該產(chǎn)業(yè)。因此，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速公路計費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計必須添加適當(dāng)?shù)闹悄芤?，例如，監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計中，可以借助單片機(jī)，依照集中管理、分布監(jiān)控的基本原則，實現(xiàn)不同環(huán)節(jié)監(jiān)控工作的相對獨立性，利用相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型完成實時監(jiān)控和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，促進(jìn)工作效率的提高。

2.2 優(yōu)化工作流程

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速公路計費(fèi)系統(tǒng)體現(xiàn)了模式化和過程化的特點，可以利用信息技術(shù)和智能技術(shù)的優(yōu)勢，以及物聯(lián)網(wǎng)平臺和現(xiàn)代通信技術(shù)提高生產(chǎn)效率和效果。例如，通過在收費(fèi)站前方適當(dāng)距離處設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)的方式，能夠就逃費(fèi)車輛的外觀特點和車牌號進(jìn)行記錄，以圖片信息作為證據(jù)，將傳輸?shù)绞召M(fèi)管理部門，便于交通管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行處理[2]。

2.3 確立核心優(yōu)勢

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的收費(fèi)系統(tǒng)具備幾個非常明顯的優(yōu)勢：

1）通過對收費(fèi)過程的模式化和規(guī)范化，可以顯著提升效率；

2）能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)作為核心載體，保證工作的實時性以及數(shù)據(jù)傳遞的高效性；

3）借助智能化平臺可以提高容錯率，實現(xiàn)信息的快速收集，為相關(guān)工作提供可靠依據(jù)。信息存儲可被視為計費(fèi)系統(tǒng)的衍生優(yōu)勢。在運(yùn)行中，高速公路計費(fèi)系統(tǒng)可以采集并存儲相應(yīng)的工作信息，存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，方便管理人員進(jìn)行調(diào)取和查看，更好地了解收費(fèi)站的工作態(tài)勢，保證良好的工作效果[3]。

3 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，功能豐富，能夠為高速公路的運(yùn)營和管理提供可靠的支持和保障。

3.1 收費(fèi)系統(tǒng)

收費(fèi)系統(tǒng)是高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的核心部分，也是最重要的執(zhí)行系統(tǒng)，它可以遵循預(yù)設(shè)流程自動完成通行費(fèi)用的收取工作，為了保證系統(tǒng)的運(yùn)行效果，可以采用多種收費(fèi)模式并行的方式，如ECT自動扣費(fèi)、電子收費(fèi)、紙幣。通過互聯(lián)網(wǎng)增值技術(shù)的應(yīng)用，收費(fèi)系統(tǒng)可以與銀聯(lián)、支付寶、微信等可靠且信譽(yù)良好的收費(fèi)平臺配合使用。車輛信息的識別可以通過超短程射頻識別技術(shù)實現(xiàn)。例如，對于必須支付通行費(fèi)的車輛，可以要求他們提供唯一的證書信息，將其放置在信息識別區(qū)域，系統(tǒng)會自動完成相關(guān)信息的識別，并且依照車輛的類型和進(jìn)入高速公路的位置扣除相應(yīng)費(fèi)用，確認(rèn)扣除完成后，系統(tǒng)控制止動桿，抬起車輛，放行。紙幣的充電模式與以往的手動充電不同，業(yè)主可以獨立支付費(fèi)用。在提供身份證、駕駛證等必要信息后，系統(tǒng)會進(jìn)行核對，確認(rèn)無誤后，給出具體的繳費(fèi)金額，車主在將紙幣投入收費(fèi)箱后，系統(tǒng)控制限行桿抬起，對車輛放行。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)與收費(fèi)系統(tǒng)一樣，都是主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在對監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)強(qiáng)調(diào)“集中管理、分散工作”的設(shè)計原則，將設(shè)備布置在收費(fèi)站周邊區(qū)域，相鄰2組設(shè)備之間的距離不能小于300 m。所有的監(jiān)控設(shè)備都必須通過相應(yīng)的通信線路實現(xiàn)與管理終端的有效連接，確保監(jiān)控信息能夠被有效傳遞[4]。考慮高速公路周邊可能存在電磁干擾問題，為了保證信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果，在針對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，采用了有線連接的方式。同時，所有的架空設(shè)備在連接成完整監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的同時，都能夠獨立運(yùn)作，同一片區(qū)域至少有2臺監(jiān)控器作業(yè)，這樣可以有效避免盲區(qū)。在監(jiān)控器中，設(shè)置了相應(yīng)的單片機(jī)，緩存空間超過500 MB，能夠?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)控圖像和監(jiān)控視頻的臨時保存。

3.3 通信系統(tǒng)

為確保信息傳輸效率，在基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高速公路計費(fèi)系統(tǒng)中，通信子系統(tǒng)采用了長距離有線通信和超短距離無線通信2種不同的通信技術(shù)，而且將其全部放入了物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)中。結(jié)合實際情況分析，遠(yuǎn)程有線通信技術(shù)被應(yīng)用在人員、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、管理終端彼此之間的信息傳遞。例如，監(jiān)控系統(tǒng)和管理終端之間的上述信息傳輸是通過遠(yuǎn)程有線通信技術(shù)實現(xiàn)的。在人員和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，信息的遠(yuǎn)程傳遞主要是借助計算機(jī)載體，工作人員可以利用計算機(jī)實現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)程控制，當(dāng)某個監(jiān)控器設(shè)備發(fā)出警報信息時，工作人員能夠迅速調(diào)取監(jiān)控器顯示的畫面或者記錄的視頻，對報警原因進(jìn)行分析。在繳費(fèi)和管理認(rèn)證系統(tǒng)中應(yīng)用超短距離無線射頻通信技術(shù)時，為了確保收費(fèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，避免非法入侵帶來的損失，管理人員在對系統(tǒng)進(jìn)行操作時，必須提供具備唯一性以及網(wǎng)絡(luò)合法性的證件，系統(tǒng)完成認(rèn)證后，才能依照相應(yīng)的權(quán)限實施操作和管理[5]。

3.4 輔助系統(tǒng)

在基于互聯(lián)網(wǎng)加的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中，輔助系統(tǒng)包括硬件設(shè)備系統(tǒng)、應(yīng)急操作系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)等許多內(nèi)容，而從高速公路收費(fèi)系統(tǒng)本身特殊的工作性質(zhì)出發(fā)，放在開放式的網(wǎng)絡(luò)中顯然無法保證安全，因此，可以搭配物聯(lián)網(wǎng)或者更具安全性的網(wǎng)絡(luò)使用。為了避免斷電帶來的影響，在系統(tǒng)設(shè)計中，采用了常規(guī)電源+太陽能+蓄電池的電源系統(tǒng)，正常情況下，由常規(guī)電源供電，如果電源端出現(xiàn)異常，則啟動蓄電池為系統(tǒng)提供電能支撐，蓄電池的容量應(yīng)滿足系統(tǒng)運(yùn)行時長≥6 h的需求，而且借助太陽能發(fā)電系統(tǒng)，還能為蓄電池提供補(bǔ)充，延長系統(tǒng)運(yùn)作時間2 h以上。

4 結(jié)語

綜上所述，以經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展為支撐，高速公路的繁榮對相關(guān)工作提出了越發(fā)嚴(yán)格的要求，收費(fèi)系統(tǒng)自然也必須及時升級和更新?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”背景下，信息化和智能化技術(shù)的應(yīng)用使人工作業(yè)開始逐漸被自動化和智能化作業(yè)取代，在保證工作質(zhì)量的同時，能夠顯著提高工作效率，相關(guān)人員應(yīng)不斷對其設(shè)計進(jìn)行深入研究，豐富其功能，從而更好地服務(wù)于高速公路運(yùn)行管理。