半自动联网收费系统集成.docx
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半自动联网收费系统集成
半自动联网收费系统集成
总结报告
指导老师:
陈瑜
班级:
道控1102
组员名单:
李文斌、龙凡、陈毅、缪叶芬、王芬
分工:
资料搜索及整理:
龙凡、缪叶芬、陈毅
文档制作:
王芬、李文斌
<一>项目概述
1、联网收费概述
经过多年公路建设的大发展,至2001年我国高速公路已建成19,437公里,以纵贯南北和横贯东西的"五纵七横"国道主干线的主骨架的高速公路格局已初具规模,许多省的高速公路网也已经基本形成。
随着各省高速公路网的形成,对监控、收费、通信的建设要求也不局限于一条路的范围,而是要从全省范围规划联网监控、收费及通信建设。
高速公路联网收费,简单地讲,就是在某一区域的高速公路路网内,主线不设收费站,只在匝道设收费站,道路使用者只需在入口领卡(停车一次),出口交费(停车一次),就可以到达路网内的任一目的地。
目前,我国大多数高速公路联网收费尚处于省(自治区、直辖市)域联网,各地在道路交界处设立主线收费站,各地路网中主线不设站,只在匝道的出入口设立收费站,形成全封闭式路网,车辆在入口领卡,出口验卡收费。
交通部于2000年颁发了《高速公路联网收费暂行技术要求》,对各省、自治区、直辖市的高速公路联网收费的规划、设计、建设和运营管理起到了规范指导作用。
高速公路联网收费系统可以实现半自动和ETC两种收费方式,可选用IC卡、磁票、二维条卡作为通行券,支持现金、预付卡、储值卡等支付方式;各级可以实现监控下级的操作异常事件;实时监测出入口车道的设备状态;各级系统可以自动统计交通量、通告量曲线图;实现了对路费、通行券、票据、设备等的严格管理,杜绝舞弊行为;提供独特的专家分析系统等。
2、项目概况
各省高速公路联网收费管理体制分为四级,分别是省收费总中心、片区收费分中心、路段收费分中心以及收费站。
相应收费计算机网络系统也分为四层,各层之间由路由器或者三层以太网交换机通过通信系统提供的10/100M或2M通道相连,每层以以太网交换机为节点构成星型网络拓扑结构,同时各层配有功能不同的工作站和服务器等设备。
使用联网收费系统可以减少了收费站控制室的值班人员,降低运营管理费用,而且便于中心集中监督管理。
3、项目建设目标
湖南高速公路联网收费系统应为管理者提供安全、可靠、先进、实用的现代化管理手段。
为此,该系统必须实现以下目标:
1、文明服务,文明收费;
2、最大限度的防止来自驾乘人员的财务漏洞,防止路费流失;
3、根据车型和行驶里程对通行车辆收取通行费,减少逃费现象的发生;
4、防止贪污行为,提高收费业务可度;
5、加强对军警车辆、紧急车辆、冲关车辆等特殊车辆的管理;
6、兼顾出、入口交通管理,定时向交通监控系统提供交通量数据;
7、能快速、明了的收费,不会对行车造成延误;
8、发生紧急事件,能第一时间做出应对措施;
9、具备可扩充性,易于实现技术升级,同时具有较强兼容性,可支持多种付费手段;
10、统计报表准确及时,充分满足管理需要,所有登录操作均在计算机上进行,提高办公自动化程度,减少人为失误。
<二>方案设计
1、系统网络设计
收费子系统包括:
认证交易模块、车型分类库模块、账户管理模块、数据管理模块、账务管理模块、系统管理模块、统计查询和报表打印模块、计算机子系统
1、认证交易模块
对于进入车道的车辆,交易认证模块负责向读卡器发出命令,根据车型分类库模块提供的收费参数对车辆实施收费,并确认交易是否成功。
如果交易不成功,则提示工作人员改用现金交易,交易完成后,启动自动栏杆,让车辆通行。
同时报告给账户管理模块,由账户管理模块向中心服务器报告此次收费操作细节。
2、车型分类库模块
负责接收由AVC(汽车自动分类系统)提供的车辆信息,再与车型分类库中的车辆参数相比较,确定收费标准。
并通知交易认证模块,准备收取多少数额的通行费。
3、账户管理模块
负责对新卡的初始化、黑名单管理、向中心服务器核对车辆信息及报告收费细节,包括收费的用户账号、收费金额、收费时间、收费地点等信息。
4、数据管理模块
负责本车道的车辆收费数据管理、数据备份与恢复。
5、账务管理模块
负责统计本车道的财务管理和向收费站服务器汇报财务信息。
6、系统管理模块
负责系统维护、参数设置、密码管理、断点保护等。
7、统计查询和报表打印模块
负责本车道的数据统计、查询及报表打印。
8、计算机子系统
(1)收费站计算机系统
在收费系统车道—站—收费中心三级机构中,车到主要完成了具体收费业务工作,收费站则对车到收费业务进行直接管理。
除此之外,收费站在车道和中心之间起到一种承上启下的作用,收费站实时接收车道上传的原始数据,进行整理、存储、汇总,并将数据上传中心,同时接收收费中心的费率表、统一时钟等系统运行参数,并下发车道。
(2)收费中心计算机系统
收费管理中心作为全线收费业务的管理核心,和车道相比,收费站和收费中心都是收费系统的管理机构,收费站对车道收费业务进行直接管理、具体管理,而收费中心侧重于对全线的收费业务的集中、统一、宏观管理,为道路管理者提供决策依据。
2、系统硬件设备
(1)入口收费车道设备:
车道控制器、收费员终端、收费员操作台、非接触式IC卡读卡器、车辆检测器、天棚信号灯、车道通行信号灯、自动栏杆机、手动栏杆、声光报警器、雾灯、内部对讲机分机、安全警报踏板等。
(2)出口收费车道设备:
在入口车道设备的基础上增加了收费亭摄像机、车道摄像机、票据打印机、金额显示器、图像捕捉卡、视频数字叠加器等。
(3)车道控制机是车道的核心设备,安装于高速公路收费车道,用于对通过车辆的收费管理与控制。
电动栏杆:
是用于公路,桥梁,隧道,停车场收费和居民小区管理的
专用设备。
目前市场上同类产品种类繁多,普遍存在的问题是:
有的产品采用单独的电机和减速装置,体积大,需要定期进行维护(如加注机油等),在高寒地区应用时,冬天会出现凝固现象,影响正常使用;
有的产品采用一体化电机,但接口不够丰富,应用于不同的自动收费系统时,有时需要进行改动;
有的采用带有触点的到位开关,故障率高。
新型电动栏杆的主要特点如下:
1.1采用国内先进的一体化免维护力矩电机和无触点的到位开
关,并采用正弦连杆机构,确保长时间可靠工作。
1.2终点位置低功率锁紧功能。
由于到位后,栏杆处于低功率工作
状态,使栏杆起落平稳,不发生抖动。
同时电机产生的热量使内部机构
保持一定温度,防止在高寒地区使用出现凝固损。
1.3具有自动起落杆功能和防砸车功能:
通过设置不同的工作方式并配合相应的外部设备可以控制栏杆自动起落,当栏杆下面有车
时,标志杆绝不下落,从而避免意外发生。
1.4采用获得国家专利的防撞机构,在由于意外原因导致车辆撞
击电动栏杆标志杆时,防撞机构可使之旋转90度,从而避免电动栏杆的损坏。
1.5具防颤动机构,动作快捷稳定,低噪音。
1.6系统集成度高,设有多种工作模式,逻辑功能强,附设有多外设接口。
最大限度满足客户的不同要求。
1.7单程起落时间0.9秒、1.4秒、1.8秒、3秒多种型号。
1.8适应高速公路桥梁隧道等收费站,也可作为单位、居民小
区、停车场等管理场合门禁处的安全阻拦设施。
2.系统工作原理
系统可分为中心处理单元,输入部分,输出部分,系统状态监测分,电源部分.各部分功能如下:
2.1中心处理单元,采用目前应用最为广泛的51系列单片机,其
价格低,接口资源丰富,工作稳定可靠。
2.2本产品的输入部分包括工作方式选择,手动起落控制。
到位信
号输入.及外设信号输入。
a:
工作方式选择:
用BCD码开关设置工作方式,本产品设有多种工作方式,可以最大限度满足不同用户的需求。
b:
手动起落控制:
起落输入信号用来控制电机的正反转,控制信号通过光藕连接到单片机由于光耦输入采用电流环传送形式。
光耦的输入与输出相互隔离,提高了系统的抗干扰能力,可用于远距离传输,经试验,最大传输距离可达900米。
c:
到位信号输入:
到位传感器采用无触点的光电开关,工作稳定可靠。
d:
外设输入信号输入:
系统预留了外设端口,可以接车辆检测器,红外线防护装置或超声波反射装置的输出信号,
这些外设的作用是:
2.2.1用于车辆防砸,在栏杆下落过程中,当有车进入栏杆覆盖范
围内,以上外设可以检测到车辆的存在并向系统发出信号,系统由此
控制栏杆自动抬起,防止砸车。
控制电机的软件设计:
2.2.2通过工作方式的设置,可由以上外设检测到车辆到达,系统
据此实现来车自动抬杆和过车自动落杆。
因为输入信号即可能是电平以实现电平信号和开关量信号的转换。
此外,本产品也可与遥控装置配合使用,使之具有遥控功能。
2.3输出部分:
主要包括,电机正反转控制和继电器触点输出,开
放式集电极输出,电机正反转部分:
其电路框图如下。
2.4系统监控部分:
由于系统运行时会受到各种电磁干扰,因此设有看门狗电路,以防止各种干扰造成的程序非正常运行和系统死机。
2.5电源部分:
由于电机为感性负载,在工作中会产生谐波干扰,这些谐波干扰不仅会影响到系统本身的稳定,也会影响电力系统的供电环境,过量的电流谐波会使电动机产生附加的功率损耗,引起发热,目前市场上大多数产品没有考虑此问题,其电源采用普通的串联型稳压电源,效果并不理想。
为此,本产品电源部分采用了新型的开关电源设计,电路简单,抗干扰,效率高,工作稳定。
并可为外设提供标准工业电压。
也可由计算机直接控制。
<三>方案成效
1、系统功能
1)充分利用成熟的先进技术,采用性能/价格比较高的产品;
2)避免盲目追求最新技术,同时又要防止系统处理能力不够;
3)软件符合管理需要,界面友好、易维护,整个系统易用、实用。
4)系统建设尽量采用主流产品,以保证系统的高质量和稳定性;
5)系统最大限度集成世界上稳定且优秀的技术及组件,采用成熟技术以降低系统的不稳定性;
6)对系统如硬件、操作系统、网络、数据库设计尽可能详尽的故障处理方案,以保证系统的快速恢复性。
系统采用容错技术提高系统的可靠性。
7)技术方案和设备具有良好的互联、互操作能力及升级能力,遵循最新的国际标准、国家标准和行业标准,遵循开放的原则。
8)系统技术水平保证先进性,符合当今计算机科学的发展潮流。
系统网络平台、硬件平台、系统软件平台技术代表当今计算机技术发展的方向,并经实践证明其有很强的实用性;
9)各平台有能力进行该项产品的持续性开发,可以保证该项技术不断地更新并顺利升级而维持系统的先进性。
10)系统全部应用软件能与全国公安交通管理信息系统兼容。
11)系统结构易于扩充,以适应今后可能出现的较大任务负载。
硬件平台具有可升级性,当需要时可以通过新的计算机设备同原有计算机设备一起工作以提高系统的处理能力,从而保护原有投资。
2、系统的操作与应用
1)采用业内通用的易于维护的系统平台。
2)设备,安装、使用、维护应简单便捷。
3)系统软件配置体现自动化,尽量避免复杂的人工设置。
4)除了应用在高速公路收费系统中还可应用在桥梁、隧道、停车场的收费系统,以及公寓小区、货场等单位的通行管理场合。