互聯(lián)網(wǎng)+高速公路收費(fèi)系統(tǒng)研究

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摘要：以“互聯(lián)網(wǎng)+”高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)工作流程和核心優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，論述系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)和功能，最后通過(guò)模擬分析的方式檢測(cè)系統(tǒng)的價(jià)值，可為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”；高速公路；收費(fèi)系統(tǒng)；高速公路機(jī)電

0引言

要求利用信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，使互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)深度融合，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)，我國(guó)高速工作也可以借助“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)現(xiàn)工作上的優(yōu)化。2017年底的統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)高速公路總里程已經(jīng)突破13.2萬(wàn)公里，全國(guó)各地建有超過(guò)1500個(gè)收費(fèi)站，本文就“互聯(lián)網(wǎng)+”下的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

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

1.1設(shè)計(jì)思路

“互聯(lián)網(wǎng)+”強(qiáng)調(diào)的是傳統(tǒng)行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)的深度結(jié)合，而非互聯(lián)網(wǎng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用，在此背景下，擬在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中添加更多的智能化元素，使包括高速公路機(jī)電系統(tǒng)在內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在智能技術(shù)的支持下自動(dòng)化作業(yè)。如監(jiān)控系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)中以單片機(jī)作為核心結(jié)構(gòu)，以“集中管理、分布監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)一”為基本原則，將所有環(huán)節(jié)的監(jiān)控工作獨(dú)立起來(lái)，依靠單片機(jī)中的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和問(wèn)題分析、遠(yuǎn)程通信警報(bào)，保證工作的效率和實(shí)時(shí)性，智能優(yōu)勢(shì)明顯。

1.2工作流程

“互聯(lián)網(wǎng)+”下，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的工作帶有典型的模式化、流程化特點(diǎn)，以智能化、信息化技術(shù)為支持，以小范圍物聯(lián)網(wǎng)為工作平臺(tái)，以通信技術(shù)作為交互手段，工作高效、有序。如某監(jiān)控系統(tǒng)位于收費(fèi)站前方300m處，當(dāng)出現(xiàn)車(chē)輛逃避收費(fèi)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)可以記錄車(chē)輛外觀特點(diǎn)、車(chē)牌號(hào)等關(guān)鍵信息，并留下影像資料，該信息需要經(jīng)過(guò)單片機(jī)的加工和篩選，提煉核心內(nèi)容，如較為清晰的圖片、逃避行為的證據(jù)等，之后利用物聯(lián)網(wǎng)提供的有線信道進(jìn)行傳輸，終端為高速公路收費(fèi)管理處，在管理處的信號(hào)接收設(shè)備中完成數(shù)字式轉(zhuǎn)化，供管理人員了解車(chē)輛情況，進(jìn)行后續(xù)管理。其他環(huán)節(jié)的工作也帶有類(lèi)似特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化和實(shí)時(shí)性。

1.3核心優(yōu)勢(shì)

本次設(shè)計(jì)中，“互聯(lián)網(wǎng)+”下的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)帶有三大優(yōu)勢(shì)，一是模式化工作可以提升總體效率，二是以物聯(lián)網(wǎng)為載體保證了工作實(shí)時(shí)性，三是智能化的平臺(tái)能夠降低錯(cuò)誤率，也能實(shí)現(xiàn)信息積累，為其他工作提供幫助。信息的積累是系統(tǒng)的一個(gè)衍生優(yōu)勢(shì)，在持續(xù)性的工作中，收費(fèi)系統(tǒng)可以不斷將各類(lèi)工作信息（收費(fèi)站收費(fèi)總額、車(chē)輛總數(shù)、違法行為總數(shù)）進(jìn)行疊加，并以電子數(shù)據(jù)的形式保存，便于管理人員隨時(shí)調(diào)取和查看，了解收費(fèi)站工作態(tài)勢(shì)以及未來(lái)工作重點(diǎn)，提升工作水平[1]。

2“互聯(lián)網(wǎng)+”高速公路收費(fèi)系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)與功能

“互聯(lián)網(wǎng)+”下的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)包含多個(gè)環(huán)節(jié)，如物聯(lián)網(wǎng)、硬件設(shè)備等，在此以高速公路機(jī)電設(shè)備作為重點(diǎn)，進(jìn)行系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)與功能介紹。

2.1監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)是系統(tǒng)工作的執(zhí)行結(jié)構(gòu)之一，以“集中管理、分散工作”為原則，布置在收費(fèi)站周邊各處，每個(gè)監(jiān)控設(shè)備小組相距不得低于300m。所有監(jiān)控設(shè)備借助通信線路與管理終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接和通信，由于高速公路附近可能存在電磁場(chǎng)環(huán)境，為保證信號(hào)傳輸有效性，本次設(shè)計(jì)中，擬采用單一的有線方式實(shí)現(xiàn)執(zhí)行終端（監(jiān)控系統(tǒng)）與管理終端（收費(fèi)站管理部門(mén)）的連接。所有分布在各處的監(jiān)控設(shè)備均可以獨(dú)立工作，并由1個(gè)以上監(jiān)控器進(jìn)行作業(yè)，避免遺漏。監(jiān)控器內(nèi)置單片機(jī)，擬設(shè)計(jì)500mb以上緩存空間，以便臨時(shí)保留監(jiān)控圖像和視頻[2]。

2.2收費(fèi)結(jié)構(gòu)

收費(fèi)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的另一個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，可以自動(dòng)完成收費(fèi)工作，擬采取多方式并行的收費(fèi)模式，即信息收費(fèi)和紙幣并行的方式。以“互聯(lián)網(wǎng)+”為著眼點(diǎn)，系統(tǒng)與其他具備良好信譽(yù)的繳費(fèi)平臺(tái)進(jìn)行合作（如微信、支付寶、銀聯(lián)等），應(yīng)用超短距射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行信息辨識(shí)，需繳納費(fèi)用的車(chē)輛，由車(chē)主提供可識(shí)別的、帶有唯一性的證件信息，放置于對(duì)應(yīng)的識(shí)別處，系統(tǒng)自動(dòng)完成識(shí)別，并根據(jù)車(chē)輛類(lèi)型扣除費(fèi)用，之后限行桿抬起，車(chē)輛通過(guò)。紙幣收費(fèi)模式，需要車(chē)主自助繳費(fèi)，車(chē)主提供常規(guī)信息證件，如駕駛證、身份證等，系統(tǒng)核對(duì)車(chē)主信息無(wú)誤后，由車(chē)主將應(yīng)繳納的費(fèi)用投入收費(fèi)箱中，之后限行桿抬起，車(chē)輛即可通過(guò)[3]。

2.3通信系統(tǒng)

本次設(shè)計(jì)中，擬在收費(fèi)系統(tǒng)中應(yīng)用兩大類(lèi)通信技術(shù)，一是遠(yuǎn)程有線通信技術(shù)，二是超短距無(wú)線射頻通信技術(shù)，二者均納入物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)中。遠(yuǎn)程有線通信技術(shù)主要用于人員與人員之間、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和管理終端之間、人員與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間、人員與管理終端之間的通信作業(yè)，如上文所述的監(jiān)控設(shè)備信息傳輸，即借助遠(yuǎn)程有線通信進(jìn)行。人員與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的遠(yuǎn)程通信以計(jì)算機(jī)為載體，管理人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)作業(yè)，如分布于某處的監(jiān)控器發(fā)出警報(bào)，人員可調(diào)取該監(jiān)控器信息畫(huà)面、視頻進(jìn)行報(bào)警分析。超短距無(wú)線射頻通信技術(shù)應(yīng)用于繳費(fèi)和管理認(rèn)證。為避免非法人員侵入系統(tǒng)造成破壞，需要管理人員提供帶有唯一性、網(wǎng)絡(luò)合法性的證件，經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)證后，方可進(jìn)入收費(fèi)管理系統(tǒng)進(jìn)行操作。

2.4輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)包括不間斷電源系統(tǒng)、硬件設(shè)備系統(tǒng)、應(yīng)急工作系統(tǒng)等。上文多次論及本次設(shè)計(jì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的要求，物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上看是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，考慮到收費(fèi)站工作的特殊性，不能在開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行作業(yè)。與此同時(shí)，由于本系統(tǒng)在工作中依然以電能作為主要工作能源，為保證系統(tǒng)工作的可靠性和持續(xù)性，設(shè)計(jì)涵蓋常規(guī)電源、蓄電池和太陽(yáng)能的立體化、不間斷電源系統(tǒng)。正常模式下，由電源進(jìn)行供電，電源端出現(xiàn)異常，啟動(dòng)蓄電池作業(yè)，蓄電池可以滿足至少6h工作需求，并以太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)為蓄電池提供電能補(bǔ)充，使其工作時(shí)間延長(zhǎng)2h，保證系統(tǒng)工作需要。

2.5系統(tǒng)應(yīng)用模擬

選取山西省太原到舊關(guān)（太舊）高速公路某段進(jìn)行模擬，收集該段基本信息并將其代入計(jì)算機(jī)中，生成工作模型，再帶入本次設(shè)備的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行模擬。觀察指標(biāo)為：?jiǎn)栴}識(shí)別率、反應(yīng)時(shí)間、信息識(shí)別率、累積錯(cuò)誤率、建設(shè)資金、運(yùn)維資金六個(gè)方面，模擬期為一年。新系統(tǒng)在問(wèn)題識(shí)別率、反應(yīng)時(shí)間、信息識(shí)別率、累積錯(cuò)誤率方面較為理想，但建設(shè)資金和運(yùn)維資金較多。后續(xù)工作中，各地可以結(jié)合實(shí)際需要決定是否進(jìn)行收費(fèi)系統(tǒng)的更新。

3結(jié)語(yǔ)

綜上，高速公路的發(fā)展對(duì)與之相關(guān)的各項(xiàng)工作提出了更高要求，收費(fèi)系統(tǒng)也需升級(jí)。本次設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)“互聯(lián)網(wǎng)+”下的信息化和智能化，以電子自動(dòng)化作業(yè)代替人工作業(yè)，提升工作效率、降低錯(cuò)誤發(fā)生率。收費(fèi)系統(tǒng)由四大部分組成，即監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)結(jié)構(gòu)、通信系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)，各部分相對(duì)獨(dú)立同時(shí)協(xié)同工作。模擬分析證明了系統(tǒng)的價(jià)值，可作為參考推廣于后續(xù)工作中。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘆娜.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的下一代高速公路收費(fèi)技術(shù)研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2017（17）：321.

[2]馬騰飛，姬建崗.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的下一代高速公路收費(fèi)技術(shù)研究[J].中國(guó)交通信息化，2017（5）：78-81.

[3]張明月，韓彬.高速公路聯(lián)網(wǎng)機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理體系研究與探討[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013（10）：331-335.

作者：李靖博 單位：山西省交通科學(xué)研究院