基于RFID的ETC電子不停車收費管理方案

2.2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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

車輛自動識別

車輛自動收費

控制道閘、通行燈以示通行或放行

對當前車輛進行抓拍

對非正常車輛進行告警

圖三 ETC系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

2.2.1.硬件系統(tǒng)構(gòu)成

ETC電子不停車收費系統(tǒng)硬件包括收費站數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、監(jiān)控管理部分三部分組成。

2.2.1.1.收費站數(shù)據(jù)采集部分

收費站數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要是遠距離、非接觸采集車輛通過的時間、地點信息，收費站數(shù)據(jù)采集設(shè)備由若干個收費站組成局域網(wǎng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要實現(xiàn)不停車快速讀取通行車輛卡號，并上傳至收費管理中心，判斷通過車輛所持卡號的合法性，控制紅綠燈動作。對持有效卡的車輛綠燈放行，持無效卡的車輛紅燈禁行，對無卡車輛向控制中心發(fā)出警報信號或抓拍車輛圖像。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是系統(tǒng)中的基本管理單元，采集系統(tǒng)將車輛通行的相關(guān)資料通過計算機網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至控制中心。圖像捕捉設(shè)備將自動捕捉、存儲車輛的圖像，以供核查。

2.2.1.2.收費站數(shù)據(jù)傳輸部分

數(shù)據(jù)傳輸主要是完成收費站與監(jiān)控室或收費管理中心之間的網(wǎng)絡(luò)連接。它由若干個收費站數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過IP協(xié)議組成廣（局）域網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸配置網(wǎng)絡(luò)通信接口設(shè)備、數(shù)字交換機、光收發(fā)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。

2.2.1.3.監(jiān)控管理部分

監(jiān)控管理部分實時采集、存儲各監(jiān)控點處理計算機的通行數(shù)據(jù)，并進行邏輯判斷和處理；完成各種信息的存儲、備份以便稽核人員核查。自動生成各類數(shù)據(jù)、交通流量的統(tǒng)計報表供查詢和打印，并實時監(jiān)控車輛通行狀態(tài)，將數(shù)據(jù)存機備查；負責發(fā)放射頻卡、建立用戶檔案、修改卡片檔案庫資料，設(shè)定用戶查詢密碼等工作，保障發(fā)卡操作的合法性及安全性；設(shè)立卡片掛失、補卡、清卡、退卡、用戶服務(wù)查詢系統(tǒng)；當車輛非法進入或不按規(guī)定通道通行時，系統(tǒng)報警。監(jiān)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(tǒng)軟件。

2.2.2.軟件系統(tǒng)構(gòu)成

ETC電子不停車收費管理系統(tǒng)是由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫管理計算機、車道計算機通過混合網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)連接而成的具備實時數(shù)據(jù)監(jiān)視及采集、圖像監(jiān)視及采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、信息檢索等多項功能的計算機綜合管理系統(tǒng)。其中包括由采用星型結(jié)構(gòu)連接在一起的車道計算機為主，遠距離射頻識別系統(tǒng)設(shè)備、信號燈、顯示牌和紅外車輛檢測器等為輔而構(gòu)成的車道收費系統(tǒng)；由通過集線器連接的服務(wù)器、管理計算機、報表打印機組成的上端管理系統(tǒng)；由通過數(shù)據(jù)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(shè)備為輔的多媒體采集系統(tǒng)。其各組成部分功能如下：

車道計算機：主要是完成車型的自動錄入，射頻卡的讀寫、網(wǎng)絡(luò)檢測、數(shù)據(jù)上傳、信號燈控制、紅外控制以及對各個收費車道特殊車輛（包括：無卡車、卡無效車、違章車等）的圖像信息進行捕獲并分類存入計算機以備隨時檢索使用等功能。

管理計算機：對原始數(shù)據(jù)進行交通流量、征費金額的統(tǒng)計并輸出各種文字和文字報表；通過各種條件對收費原始數(shù)據(jù)及圖像進行多條件復(fù)合查詢并匯總；進行射頻卡的發(fā)行、回收、掛失、恢復(fù)和充值操作；對系統(tǒng)進行各種初始設(shè)置等功能。

服務(wù)器：完成整個收費系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)的管理及作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行原始數(shù)據(jù)及圖像的存儲、備份工作。

圖四 ETC管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3.系統(tǒng)功能

ETC電子不停車收費系統(tǒng)功能包括車輛檢測功能、自動收費處理功能、設(shè)備控制功能、圖像抓拍識別功能、異常車輛處理功能、數(shù)據(jù)庫管理功能、數(shù)據(jù)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(tǒng)功能模塊

2.3.1.車輛檢測功能

系統(tǒng)能夠通過地感線圈檢測到進入ETC車道的車輛，對經(jīng)過車輛進行數(shù)量統(tǒng)計。并根據(jù)RSU的識別結(jié)果判斷車輛是否具有電子標簽（OBU）。

2.3.2.自動收費處理功能

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

當安裝有OBU設(shè)備的車輛經(jīng)過ETC車道入口時，系統(tǒng)會將入口信息寫入雙界面卡中，入口信息包括：通過區(qū)域號、路段號、站點號、車道號、入口時間、入口狀態(tài)標識、車型、車牌號碼。

當安裝有OBU設(shè)備的車輛經(jīng)過標識站時，系統(tǒng)會將標識站信息寫入雙界面卡。

當安裝有OBU設(shè)備的車輛經(jīng)過ETC車道出口時，系統(tǒng)根據(jù)從雙界面卡讀取的入口信息，查詢系統(tǒng)中的費率表，計算出收費額度，將出口信息寫入雙界面卡并進行扣款操作（如果是儲值卡）。出口信息包括：通過網(wǎng)絡(luò)號、站點號、車道號、時間、出口狀態(tài)標識、車型、車牌號碼。

完成自動收費以后，系統(tǒng)會產(chǎn)生收費記錄，記錄如下信息：車道序列號、卡編號、卡類型、入口名稱、入口日期時間、出口名稱、出口（交易）日期時間、出口車道類型、交易金額、雙界面卡余額、車型、車牌、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(shè)備控制功能

系統(tǒng)能夠根據(jù)對車輛的收費處理情況正確控制車道設(shè)備的動作，包括：自動欄桿的升起下落、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(tǒng)對經(jīng)過ETC車道的當前車輛進行圖像抓拍，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(tǒng)對車輛抓拍圖像具有車牌識別功能，可以將車牌識別結(jié)果與抓拍圖像關(guān)聯(lián)后保存，以供事后稽查。

2.3.5.異常車輛處理功能

對于經(jīng)過ETC車道的異常車輛（未成功進行入口信息寫入或出口收費處理的車輛），系統(tǒng)會使自動欄桿保持關(guān)閉狀態(tài)以攔截車輛，同時進行聲光報警，提醒工作人員進行處理。