西安易畅信息高速公路不停车电子自动收费系统1.doc
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1、高速公路不停车视频识别自动收费系统高速公路不停车视频识别自动收费系统西安易畅信息技术发展有限公司目 录1概述42系统介绍52.1系统组成52.2系统结构62.3工作流程83.技术方案93.1车辆信息自动采集系统93.2.车辆自动计费系统93.2.1系统工作原理93.2.2系统设计原则123.2.3系统开发平台143.2.4. .NET平台的基本组成143.3车辆自动缴费系统214.系统特点224.1采集系统性能特点224.1.1视频触发224.1.2先进的算法224.1.3高可靠的车牌号码识别234.1.4高速数据处理和控制234.1.5实时数据传输234.1.6嵌入式一体化234.1.7数据
2、库管理244.1.8系统报警244.1.9系统远程管理维护244.1.10稳定244.1.11安全性254.1.12易维护性254.2车辆自动计费系统性能特点254.2.1技术先进254.2.2系统提供灵活多样的接口264.2.3采用国际国内的相关标准264.2.4简便易用274.2.5远程使用274.2.6性能可靠274.2.7安全保密284.3车辆自动交费系统性能特点284.3.1快捷284.3.2安全环保284.3.3准确284.3.4适用环境能力强284.3.5性价比高便于安装维护295实施方案295.1与现有系统数据信息共享、兼容运行295.1.1新、原系统数据信息共享295.1.2
3、有卡,入口为新系统,出口为原系统315.1.3有卡,入口为原系统,出口为新系统325.1.4有卡,入口、出口都为原系统325.1.5无卡,入口为原系统,出口为新系统335.1.6无卡,入口为新系统,出口为原系统345.1.7无卡,入口、出口都为原系统345.2充值卡的发放与管理355.3费用的解充355.4费类型处理365.5系统实现方案365.5.1定制新原系统接口365.5.2部署自动收费系统365.5.3系统调试365.5.4系统实施37高速公路不停车视频识别自动收费系统1概述 随着我国经济的高速发展,高速公路的建设已经成为目前我国最为重要的经济发展平台。高速公路在中国内地的出现和发展仅
4、仅走过了20年的历程,在今天,到2010年底全国高速公路总里程达到6.5万公里,位居世界第二,高速公路正在为中国经济和社会的发展提供着便捷、高效率的运输服务,对中国经济、社会的发展以及公众的生活方式和质量产生重大而深远的影响。国家高速公路网规划完成后,可以形成“首都连接省会、省会彼此相通、连接主要地市、覆盖重要县市”的高速公路网络。这个网络能够覆盖10多亿人口,直接服务区域GDP占全国总量的85以上,实现东部地区平均30分钟、中部地区平均一小时、西部地区平均两小时抵达高速公路,客货运输的机动性将有显著提升。高速公路网络是国家的重要战略资源。国家高速公路网的形成有利于加快建设全国统一市场,对发展
5、生产力、增强竞争力具有十分重要的作用,从长远看,对中国人民生活方式的现代化也将产生重要影响。在国家和地方的共同努力下,依靠政府和公众的积极行动,加之国际合作的有力支持,相信国家高速公路网的建立必将在使中国人民享有更好的交通服务的历史进程中扮演越来越重要的角色。高速公路建设发展到现在这样一个阶段,要能够使得高速公路建设更加符合国情,更加科学化在高速公路建设的四大机电工程(收费系统、监控系统、照明系统、通信系统)当中,收费系统是最核心的部分。 现阶段,高速公路的收费系统,基本上都是停车,排队收费,在很多收费站路口都出现化很多时间排队缴费的现象,这对日益增长的车辆和越来越高的工作效率要求来说,已渐渐
6、满足不了发展的要求。我们推出的这套不停车电子自动收费系统,可以实现不停车而自动缴费,以减少高速公路收费时的车辆滞留现象,并排除了收费站不直接处理现金而带来的不安全因素。在设计上,充分考虑到现收费站现有的硬件设施,最大化的利用原设备,减少新设备的投资,节约建设的成本。2系统介绍2.1系统组成该系统由车辆信息自动采集系统、车辆自动计费系统、车辆自动缴费系统三部分组成,三部分的功能说明分别如下:l 车辆信息自动采集系统通过先进的视频识别车牌系统、RFID射频读卡完成车辆进入高速路入口时和行驶出高速路出口时的车辆信息的采集,传输到后台信息库。l 车辆自动计费系统自动根据出入口采集到的车辆信息,通过数据
7、库的相关收费标准和有关的综合信息查询,核算出应缴费的缴费金额,自动传输到车辆自动收缴费系统。l 车辆自动收缴费系统通过接收计费系统传到的收费信息命令,系统采集通行车辆所携带的电子充值卡信息,处理、完成收费过程;自动控制、处理缴费失败(卡金额不足缴费金额、未携带射频卡等)后的人工缴费收费工作。2.2系统结构系统结构图一:读卡收费金额传入车辆信息入口视频数据采集车辆计费费系统出口视频数据采集车辆信息库高速公路计费标准车辆收费系统RFID读卡器帐户信息库图一:系统组成图二系统结构示意图:入口数据采集出入口数据采集计算机中心处理系统器 出口收费出口收费 自动收费成功车道自动收费不成功,进入人工收费车道
8、图二:系统结构示意图2.3工作流程首先车辆经过(0120KM/H)高速路入口,入口处视频触发采集车辆信息,系统采集到该车辆的车型、车牌号、颜色等信息,传输到后台的计算机系统,计入系统的中心数据库。当该车辆到达出口前30米时,通过出口处的视频触发采集车辆信息后,同样将采集到该车辆的车型、车牌号、颜色等信息后传入到后台的计算机系统,计算机系统根据传入的车牌号信息,查询计算机中心数据库,并自动对比该车辆的入口信息之后,启动车辆的计费处理系统。在计费处理系统中,计算机根据车辆出、入口的信息,车型情况,计算出应缴纳的费用,并据自动传达到收费系统。当车辆(车速适当控制1120KM/H)到达收费系统的范围(
9、120米),系统计费自动识别车辆内(任何位置)充值卡,即刻完成收缴费用的工作,车辆顺利通行。如果自动收费失败(卡金额不足缴费金额、未携带射频卡等),系统自动控制、把车辆导入到人工收缴工作程序。人工收费处根据中心计算机自动传到的信息,收取现金人民币或用信用卡收缴。充值卡的发放。充值卡可委托银行或其他机构进行代办销售和充值,并提供发票,同时可在代办点、收费站、网上查询充值卡的价值并打印清单状态。3.技术方案3.1车辆信息自动采集系统车辆信息的自动采集分进入高速公路入口端和该车辆驰出高速公路的出口端。前、后端口由采集设备 、通信设备、中心管理计算机三部分组成。前端采集设备即摄像机视频识别、RFID射
10、频读卡器、视频采集卡,计算机,视频采集软件,射频采集软件组成。本系统的识别单元包含车牌高速定位、车牌字符智能分割、车牌字符识别等多项自主研发的核心算法,均具有很高性能。由于其运算速度极高,可在高车速仍准确捕捉到车辆牌照。识别单元的车牌字符智能分割算法可自动判断车牌格式,在各种车牌格式下均可完整而准确地分割出牌照号码字符,识别的字符符合“GA3692”(92式牌照)和“GA36.12001”(02式新牌照)标准的民用车牌照和军车、警车等特殊的汉字、字母、数字、颜色等信息(不含农用车、摩托车及特种车辆)3.2.车辆自动计费系统3.2.1系统工作原理本部分是实现不停车电子自动收费的核心部分,包括中心
11、计算机和系统软件。系统的输入为车辆信息采集系统采集的出入口车辆的信息和出入高速公路的收费站编号。输出为缴费金额和车辆编号。系统工作原理见图三。在图三中:系统的输入为:入口车辆信息采集系统、出口车辆信息采集系统、远距离RFID射频识别系统。入口车辆信息采集系统通过视频触发,将采集到的车辆信息(车型,车牌号)存储到进入收费站车辆信息表中。出口车辆信息采集系统通过视频触发,将采集到的车辆信息(车型,车牌号)存储到驰出收费站车辆信息表中,同时通过车牌号查询进入收费站车辆信息表,通过系统基础数据:收费站信息表、收费站标准信息表、收费站距离信息表,计算出该车牌号的车辆应缴费金额。远距离RFID射频识别系统
12、采集到车辆携带的射频卡号,通过射频卡号查找到系统中与卡对应的账户信息,再根据驰出收费站车辆信息表中的车牌号、时间、收费站编号与采集射频卡的收费站编号与时间,计算出携带该射频卡的车牌号,再根据车牌号查询出该车辆应缴费金额。根据账户余额,扣除应缴的费用。如果费用不足或采集射频卡失败,则该车辆进入人工收费系统,同时系统返回出口收费端该车辆的应缴费用。车辆型号,车牌号入口车辆信息采集系统进入收费站车辆信息表车辆型号,车牌号出口车辆信息采集系统驰出收费站车辆信息表收费站信息表收费站距离信息表收费站标准信息表核算缴费金额车辆应缴费用信息表查询帐户余额帐户信息表自动缴费计算车牌号缴费是否成功人工收费工缴费结
13、束卡发放与充值远距离RFID射频识别系统射频卡号图三:收费系统工作流程图3.2.2系统设计原则为了研制出科学、实用的管理信息系统,向高速公路提供先进的技术与优质的服务,我们对“”的总体方案设计规定了以下原则:1、系统设计原则:(1)将系统按节点分解为三级系统、收费站管理系统、计算机中心管理系统、高速公路管理局系统;收费站系统具有各类数据采集和数据查询系统;计算机中心系统具有少量的数据采集功能,具有完全的数据交换、统计、处理和实现收缴费业务功能;管理局系统具有数据查询、统计和在在网上公布。在各级系统之间,数据经审核直接上报或下发,节省了大量时间,提高了工作效率; (2)采用微软系列操作系统、网络
14、、数据库系统方案,充分考虑到用户的易用性和接受程度,降低使用成本;(3)建立严格的安全保障机制,保障系统数据的安全。2、软件设计原则应用软件:采用分层开发原则,充分利用业界成熟的系统架构,确保系统的稳定性、易用性和良好的可维护性。3、硬件配置原则硬件的选型兼顾性能、价格和系统升级潜力。4、数据管理与通信原则采用开放系统标准下的客户/服务器(Client/Server)结构和浏览器/服务器(Browser/Server),网络运行基于国际流行的TCP/IP协议。系统总体架构设计图如下:系统采用多层网络结构设计,以“集中/分布式数据库冗余技术”构建大型网络数据库,使系统可以脱机使用,同时联机/脱机
15、状态自动检测和自动切换;系统将B/S和C/S结构完美结合;系统支持XML技术;系统采用USB接口的硬件安全认证、数字签名和加密的电子安全令牌技术,增强了系统的安全性。 采用技术 1、 服务器操作系统:Windows 2008 server 2、 开发平台:Microsoft C# 2.0 3、 数据库:Microsoft SQL Server2008 4、 软件体系结构:C/S结构和B/S结构结合 5、 应用环境:Microsoft .net framework2.0 6、 客户端环境:Windows 7,IE7.03.2.3系统开发平台对Windows操作系统来说,开发Web服务最好的应用集
16、成平台是Microsoft.NET。Microsoft.NET是Microsoft应Web服务时代的应用开发环境推出的一个整体技术框架。.NET技术是2002年微软公司推出的全新概念,对于它很难做出一个明确的定义,它代表了一个集合、一个环境、一个编程的基础结构。其目的是将互联网本身作为构建新一代操作系统的基础,对互联网和操作系统的设计思想进行延伸。具体地说,.NET技术就是要在不同的网站之间建立起协定,促使网站之间的协同合作,实现信息的自动交流,从而帮助用户最大限度地获取信息、并对他们的数据进行简单、高效的管理。一切都是因为Web服务的出现,使得.NET和J2EE争夺的焦点已不完全是对象模型之
17、间的战争或者编程语言选美竞赛了。Web服务使用基于 XML 的消息处理作为基本的数据通讯方式,消除使用不同组件模型、操作系统和编程语言的系统之间存在的差异,使异类系统能够作为单个计算网络协同运行。开发人员可以用像过去在创建分布式应用程序时使用组件一样的方式创建将来自各种源的Web服务组合在一起的应用程序。3.2.4. .NET平台的基本组成MS.NET平台由以下四个基本元素组成:(1)智能客户端(Smart Clients):包括智能客户应用软件和智能设备。.NET应用智能客户应用软件和操作系统使智能设备(诸如PC、手机、PDA和其它移动设备等)能够随时随地图4.1 .NET的基本组成通过We
18、b Services操作数据和进行通讯。(2)XML Web Services:是MS.NET的核心技术,Microsoft .NET 已与 Windows Server 2008 家族紧密集成。它使用 XML Web 服务使软件集成程度达到了前所未有的水平:离散、组块化的应用程序通过 Internet 互相连接并与其他大型应用程序相连接。 通过集成到构成 Microsoft 平台的产品中,.NET 提供了通过 XML Web 服务迅速可靠地构建、托管、部署和使用安全的联网解决方案的能力。Microsoft 平台提供了一套联网所需的开发人员工具、客户端应用程序、XML Web 服务和服务器。
19、这些 XML Web 服务提供了基于行业标准构建的可再次使用的组件,这些组件调用其他应用程序的功能,调用的方法独立于创建应用程序,操作系统、平台或设备用于访问它们的方法。 利用 XML Web 服务,开发人员可以在企业内部集成应用程序,并跨网络连接合作伙伴和客户。这种先进的软件技术使联合合作成为可能,并且所带来的更有效的商业到商业和商业到用户服务可以对企业收入产生潜在的重要影响。数百万其它用户可以以各种组合使用这些组件,获得高度个性化、智能化的计算体验。 Windows Server 2008 家族的其他 .NET 优势有助于开发人员: l 利用现有的投资、现有用于 Windows Serve
20、r 的基于 Windows 的应用程序将继续运行在 Windows Server 2008 上,并且可被简便地重新包装为 XML Web 服务。 l 减少代码的编写工作量,使用已经掌握了的编程语言和工具。实现这一点要归功于 Windows Server 2008 内置的应用程序服务,如 ASP.NET、事务监视、消息队列和数据访问。 l 进程监视、循环、内置指令用于为应用程序可提供可靠性、可用性和可伸缩性。 所有这些优点都在改进的内核 Windows 服务器结构中实现并构成了 .NET 的基础。(3)服务器:.NET的服务器是一系列用于生成、发布和操作Web Services的基础程序,包括W
21、indows和各种.NET企业版服务器等等。.NET企业版服务器包括:l Exchange Server 2000:通信和协作工具;l Microsoft SQL Server 2000:是一个具有健壮性、高可伸缩性、支持XML的数据库管理系统; l BizTalk Server 2002 :用于创建和管理基于XML的跨程序和服务的商务流程;l Commerce Server 2002:创建功能齐全的B2C电子商务站点;l Host Integration Server 2000:它使在Windows平台上开发的应用程序能够与旧式后端系统中的程序实现数据共享和交互操作;l Internet S
22、ecurity and Acceleration Server 2000:提供了防火墙安全和高速缓存特性,提高与Internet相连局域网的安全性和性能;l Application Center 2000:简化Web服务器或应用程序服务器群集的创建和管理任务。(4)ASP.NET技术ASP .NET建立在.NET Framework类的基础之上,是统一的 Web 开发平台,它以控件和底层支持的形式,提供了一个Web应用程序模型,从而简化了Web程序和XML Web服务的开发。通过提供一种新的编程模型和结构,用于生成更安全、可伸缩和稳定的应用程序。在Web服务上,ASP取得了很多先进的技术,但是
23、毕竟ASP只是一种Web脚本描述语言,发展潜力不大。而.NET的ASP.NET是一个可以编译的、支持用任何与.NET 兼容的语言(包括 Visual Basic.NET、C# 和 JScript.NET.)创作应用程序。另外,任何ASP.NET应用程序都可以使用整个.NET框架。开发人员可以方便地获得这些技术的优点,其中包括托管的公共语言运行库环境、类型安全、继承等等。ASP.NET采用的另一个技术就是参数缓存技术。这种技术能将整个页面缓存起来,将页面分段,以完成一个Web服务。参数缓存技术已经在Oracle、IBM和Macomedia的服务器中采用。ASP.NET可以无缝地与编程工具(如 M
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