基于RFID的ETC電子不停車收費管理方案

2.2.系統結構

ETC電子不停車收費系統主要包括底層應用單元（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），該系統主要實現的功能如下：

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系統硬件結構圖

2.2.1.硬件系統構成

ETC電子不停車收費系統硬件包括收費站數據采集部分、數據傳輸部分、監控管理部分三部分組成。

2.2.1.1.收費站數據采集部分

收費站數據采集設備主要是遠距離、非接觸采集車輛通過的時間、地點信息，收費站數據采集設備由若干個收費站組成局域網。數據采集系統主要實現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出警報信號或抓拍車輛圖像。數據采集系統是系統中的基本管理單元，采集系統將車輛通行的相關資料通過計算機網絡實時傳輸至控制中心。圖像捕捉設備將自動捕捉、存儲車輛的圖像，以供核查。

2.2.1.2.收費站數據傳輸部分

數據傳輸主要是完成收費站與監控室或收費管理中心之間的網絡連接。它由若干個收費站數據采集設備通過IP協議組成廣（局）域網，數據傳輸配置網絡通信接口設備、數字交換機、光收發設備、網絡終端設備。

2.2.1.3.監控管理部分

監控管理部分實時采集、存儲各監控點處理計算機的通行數據，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。自動生成各類數據、交通流量的統計報表供查詢和打印，并實時監控車輛通行狀態，將數據存機備查；負責發放射頻卡、建立用戶檔案、修改卡片檔案庫資料，設定用戶查詢密碼等工作，保障發卡操作的合法性及安全性；設立卡片掛失、補卡、清卡、退卡、用戶服務查詢系統；當車輛非法進入或不按規定通道通行時，系統報警。監控管理配置網絡服務器、管理計算機、不間斷電源、系統軟件。

2.2.2.軟件系統構成

ETC電子不停車收費管理系統是由服務器、數據庫管理計算機、車道計算機通過混合網絡拓撲結構連接而成的具備實時數據監視及采集、圖像監視及采集、數據統計、信息檢索等多項功能的計算機綜合管理系統。其中包括由采用星型結構連接在一起的車道計算機為主，遠距離射頻識別系統設備、信號燈、顯示牌和紅外車輛檢測器等為輔而構成的車道收費系統；由通過集線器連接的服務器、管理計算機、報表打印機組成的上端管理系統；由通過數據通道與圖像信息通道與網絡連接在一起的以計算機為主，視頻采集設備為輔的多媒體采集系統。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、網絡檢測、數據上傳、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：對原始數據進行交通流量、征費金額的統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據及圖像進行多條件復合查詢并匯總；進行射頻卡的發行、回收、掛失、恢復和充值操作；對系統進行各種初始設置等功能。

服務器：完成整個收費系統局域網絡的管理及作為數據庫服務器進行原始數據及圖像的存儲、備份工作。

圖四 ETC管理系統結構圖

2.3.系統功能

ETC電子不停車收費系統功能包括車輛檢測功能、自動收費處理功能、設備控制功能、圖像抓拍識別功能、異常車輛處理功能、數據庫管理功能、數據同步功能、日志管理功能、RSU配置功能和脫機工作功能等。

圖五 系統功能模塊

2.3.1.車輛檢測功能

系統能夠通過地感線圈檢測到進入ETC車道的車輛，對經過車輛進行數量統計。并根據RSU的識別結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設備的車輛經過ETC車道入口時，系統會將入口信息寫入雙界面卡中，入口信息包括：通過區域號、路段號、站點號、車道號、入口時間、入口狀態標識、車型、車牌號碼。

當安裝有OBU設備的車輛經過標識站時，系統會將標識站信息寫入雙界面卡。

當安裝有OBU設備的車輛經過ETC車道出口時，系統根據從雙界面卡讀取的入口信息，查詢系統中的費率表，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：通過網絡號、站點號、車道號、時間、出口狀態標識、車型、車牌號碼。

完成自動收費以后，系統會產生收費記錄，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.設備控制功能

系統能夠根據對車輛的收費處理情況正確控制車道設備的動作，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閉、費額顯示器的顯示等。

2.3.4.圖像抓拍識別功能

系統對經過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聯后保存以供事后追查。系統對車輛抓拍圖像具有車牌識別功能，可以將車牌識別結果與抓拍圖像關聯后保存，以供事后稽查。

2.3.5.異常車輛處理功能

對于經過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），系統會使自動欄桿保持關閉狀態以攔截車輛，同時進行聲光報警，提醒工作人員進行處理。