專利名稱：一種高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算機收費系統(tǒng)，更確切地說涉及一種高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公路的收費對于以收費作為建設(shè)資金來源的國家是高速公路管理系統(tǒng)中極其重要的環(huán)節(jié)。目前高速公路收費系統(tǒng)技術(shù)已趨成熟。國外的高速公路收費系統(tǒng)一般是停車收費和不停車收費，如法國、西班牙、荷蘭、葡萄牙等國。
在中國國內(nèi)，高速公路收費系統(tǒng)的出現(xiàn)及發(fā)展的時間并不長，但發(fā)展速度相當(dāng)快，已經(jīng)經(jīng)歷了人工判別收費方式、計算機收費方式、電子收費方式等不同的歷史階段，并且隨著高速公路建設(shè)技術(shù)的發(fā)展，從停車收費向不停車收費系統(tǒng)發(fā)展。
目前，工業(yè)發(fā)達國家如美國、日本等國，已經(jīng)采取電子收費系統(tǒng)，中國香港大勞山隧道也安裝的是電子收費系統(tǒng)。
中國清華紫光推出了一卡通高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)。
上述系統(tǒng)的特點進入路網(wǎng)的車輛只需繳納一次通行費，實行入口發(fā)卡，出口驗卡收費，即實現(xiàn)″一卡通″的服務(wù)目標(biāo)。建立省結(jié)算中心，對收費統(tǒng)一管理、集中控制。采用CCTV監(jiān)視、圖像抓拍、車牌號識別、計算機票證管理、通行卡管理，對收費過程中來自收費員、司機的舞弊行為進行有效監(jiān)管。
但是，從收費系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)置、投資費用、建設(shè)周期、設(shè)備維護以及應(yīng)用軟件上，都難以適應(yīng)中國國情，迫切需要開發(fā)新的計算機收費系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括收費中心、收費站、收費車道，分別由計算機進行控制。收費車道是收費業(yè)務(wù)的執(zhí)行單位，具有多項功能；收費站是路網(wǎng)收費系統(tǒng)中的基層收費管理單位，也具有多項功能；收費中心是高速公路運營公司的收費管理設(shè)施，同樣具有多項功能。其目標(biāo)是采用現(xiàn)代的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用高速的通信信道，建立一個先進、高效、安全、統(tǒng)一的計算機網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)將及時準(zhǔn)確地傳輸收費信息和必要的圖像信息，實現(xiàn)高速公路的統(tǒng)一管理。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決技術(shù)方案是收費系統(tǒng)由三層構(gòu)成最高層為收費中心計算機網(wǎng)；中間一層是收費站計算機網(wǎng)絡(luò)；最底層是收費車道計算機網(wǎng)絡(luò)。主干網(wǎng)絡(luò)以光纖為傳輸介質(zhì)，基于ATM或SDH，并兼容OTN，數(shù)據(jù)傳輸速率2M以上，提供視頻、圖像、數(shù)據(jù)、聲音綜合信息傳輸服務(wù)平臺。
該收費系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，解決了幾個技術(shù)關(guān)鍵是將CLPR技術(shù)用于高速公路收費系統(tǒng)中；使用了一種結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活可靠的發(fā)卡裝置；提供一種在惡劣環(huán)境中的入口/出口車道控制器；安全可靠的通訊模塊；收費系統(tǒng)有可移植性與故障處理能力。
本發(fā)明的有益效果由于該收費系統(tǒng)高起點、高水平地自主開發(fā)了適合中國國情的收費系統(tǒng)，通行能力強，采用了非接觸式IC卡技術(shù)和支持中英文字符數(shù)字的車牌圖像識別技術(shù)，在高速公路收費系統(tǒng)方面確立了品牌優(yōu)勢，達到了國際先進水平，在近年來在激烈的國內(nèi)外競爭中，多次中標(biāo)承包了工程項目，為國家節(jié)約了外匯，取得較大的經(jīng)濟效益和較好的社會效益。


圖1為本發(fā)明的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的收費系統(tǒng)中車牌識別方法及流程圖；圖3為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道總體操作程序流程圖；圖4為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道收費員上崗流程圖；圖5為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道收費員下崗流程圖；圖6為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道采用通行券操作流程圖；圖7為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道采用帶金卡操作流程圖；圖8為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道采用公務(wù)卡操作流程圖；圖9為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道采用月票卡操作流程圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的收費系統(tǒng)作比較詳細說明。
參照圖1，這是本發(fā)明的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖中所示，收費系統(tǒng)由三層構(gòu)成最高層為收費中心計算機網(wǎng)絡(luò)1；中間一層是收費站計算機網(wǎng)絡(luò)2；最底層是收費車道計算機網(wǎng)絡(luò)3。上述網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系是收費中心計算機網(wǎng)絡(luò)1與中間一層的收費站計算機網(wǎng)絡(luò)2連接，最后與收費車道計算機網(wǎng)絡(luò)3連接。所述的收費中心計算機網(wǎng)絡(luò)1里包括中心服務(wù)器4、磁盤陣列5；所述的收費站2里包括站服務(wù)器6，收費站再與多條收費車道7連接，收費車道7包括車道控制器8；收費車道7與外場設(shè)備9連接。
主干網(wǎng)絡(luò)以光纖為傳輸介質(zhì)，基于ATM或SDH，并兼容OTN，數(shù)傳輸速率2M以上，提供視頻、圖像、數(shù)據(jù)、聲音綜合信息傳輸服務(wù)平臺。
參照圖2，這是本發(fā)明的收費系統(tǒng)中車牌識別方法及流程圖。
車牌識別技術(shù)是車輛自動識別技術(shù)的重要組成部分，其輸入是攝像機拍攝的汽車圖像，輸出是文本格式的車牌號。其工作原理是當(dāng)車輛通過檢測區(qū)域時，識別裝置將車輛通過信號傳到圖像采集設(shè)備，其將采集車輛的正面圖像傳到計算機；計算機對車牌進行識別并將識別結(jié)果送至監(jiān)控中心或收費處應(yīng)用場所。在車牌識別過程中，車輛檢測、圖像采集、車牌識別都是重要環(huán)節(jié)，其中最關(guān)鍵的是車牌識別。
車牌識別方法，分為三個步驟1)、車牌區(qū)域的定位；2)、車牌字符的切分；3)、車牌字符的識別。車牌定位就是將車牌區(qū)域從復(fù)雜的背景圖像中提取出來；字符切分，就是將待識別的字符一個一個的切分出來，以便進一步的識別；字符識別，就是對切分出來的單個字符進行分類。
對于車牌進行識別，其先決條件為抓拍圖像必須清晰。由于不同氣侯(晴天、陰、雨)、不同時間(早晨和夜晚)的光照不同，識別裝置采用低照度星光級彩色攝像機。該攝像機具有紅外補光功能，輔助開光的白平衡調(diào)整、自動增益調(diào)整、直流或視頻兩種鏡頭光圈控制模式，能在不同環(huán)境和不同要求中方便地進行設(shè)置。抓拍軟件也根據(jù)不同的時段，對視頻捕捉卡的飽和度、亮度、對比度和色調(diào)進行調(diào)節(jié)，從而確保在光照條件較差的情況下也能輸出較為優(yōu)質(zhì)清晰的畫面。
整個識別流程是從″車輛檢測器″到″圖像采集設(shè)備″到″計算機(識別)″再到″監(jiān)控中心或收費處″。
在車牌字符的識別過程中，首先將待識別字符區(qū)域規(guī)一化為12×24的二值圖像；然后將二值圖像作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，訓(xùn)練相應(yīng)的權(quán)值矩陣，實現(xiàn)字符的分類。根據(jù)其字符所在位置的差異構(gòu)造了4個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中漢字網(wǎng)絡(luò)具有288個輸入單元、25個隱層單元及35個輸出單元，字母網(wǎng)絡(luò)288個輸入單元，25個隱層單元及26個輸出單元，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)288個輸入單元，25個隊隱層單元及9個輸出單元(數(shù)字1單獨處理)。由于字母數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中相似字符太多，系統(tǒng)采用分級處理，首先將相似字符(如8/B，2/Z，0/Q/D等)作為一類進行粗分，然后對相似字符進行進一步的細分。平均識別時間為50ms。
所述的車道控制器8是收費車道7里的關(guān)鍵設(shè)備，由于工作現(xiàn)場環(huán)境是劣，如高溫、高濕、低溫、多塵、酸堿性有害氣體、強震、高噪聲等各類強電子干擾，因此選用工業(yè)控制機。
參照圖3，這是本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道總體操作程序流程圖。
所述的封閉式收費車道總體操作程序流程，其步驟是從“開始流程”到“收費員上崗流程”到“車輛進入”、“收費員鍵入車型”到“是否特殊車？”進行判斷，如果是，進入“特殊車輛的操作流程”，如果不是，進入“是否外地車且需繳貸款費？”進行判斷，如果是，“按′貸款費′鍵”，如果不是，進入“有無通行卡？”進行判斷，如果有，進入“采用帶金卡、公務(wù)卡、月票卡的操作流程”，如果無，則進入“采用通行券的操作流程”，最后進入“收費員下崗流程。
參照圖4，圖5，圖6，圖7，圖8，分別為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道收費員上崗流程圖；本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道收費員下崗流程圖；為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道采用通行券操作流程圖；為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道采用帶金卡操作流程圖；為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道采用公務(wù)卡操作流程圖；為本發(fā)明的收費系統(tǒng)封閉式收費車道采用月票卡操作流程圖。
這里不再一一詳述。
本發(fā)明涉及到的軟件包括收費站/收費中心軟件、通訊軟件。通訊軟件是高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)中重要一環(huán)，在整個系統(tǒng)的運行中承擔(dān)傳遞數(shù)據(jù)、聯(lián)系各級終端和服務(wù)器的工作，起著橋梁和紐帶的作用。因此通訊軟件的可靠性、穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性對于整個收費系統(tǒng)來說是相當(dāng)重要的。
考慮到軟件的可擴充性以及通用性，采用內(nèi)部編碼與外部編碼分離的方式，通過一個轉(zhuǎn)換子模塊將不同的外部編碼轉(zhuǎn)換為內(nèi)部編碼，使得軟件能夠適應(yīng)不同的通訊編碼需要，提高了軟件的兼容性和可擴充性。
這是本發(fā)明的收費站/收費中心軟件程序流程收費站/收費中心軟件包括職員管理、權(quán)限管理、通行費管理、罰款管理、代收費管理、卡票管理等多項管理軟件。
收費站/收費中心軟件收費程序流程，其步驟如下從“收費員從卡箱中取通行并刷卡”到“讀寫器判斷該卡是否有效？”，如果有效，便進入“讀寫器向通行券寫入入口信息”；如果無效，進入“無效卡備案并存放”再返回初始狀態(tài)“刷卡”；進入“寫入成功否？”判斷，如果是，進入“讀寫器生成本次交易記錄的認證碼，并上傳交易記錄給車道計算機”；如果不是，進入“重寫成功否？”判斷，如果是，流程向下進行，如果不是，便進入無效卡備案；如果是，便進入下一步，“通行券交給駕駛員”、“起桿放行”、“收費車道計算機等待上傳交易記錄”、“收費車道計算機將外設(shè)恢復(fù)成初始狀態(tài)”、“等待下次收費”。
權(quán)利要求
1.一種高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，用于高速公路收費網(wǎng)絡(luò)，其特征在于該系統(tǒng)包括最高層為收費中心計算機網(wǎng)絡(luò)(1)；中間一層是收費站計算機網(wǎng)絡(luò)(2)；最底層是收費車道計算機網(wǎng)絡(luò)(3)；為了實現(xiàn)功能還包括封閉式收費車道總體操作程序流程、收費站/收費中心軟件、通訊軟件；上述網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系是收費中心計算機網(wǎng)絡(luò)(1)與中間一層的收費站計算機網(wǎng)絡(luò)(2)連接，最后與收費車道計算機網(wǎng)絡(luò)(3)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的收費站計算機網(wǎng)絡(luò)，還包括站服務(wù)器6，收費站再與多條收費車道7連接，收費車道7與車道控制器8連接。
3.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的收費站計算機網(wǎng)絡(luò)還包括車牌識別裝置，車牌識別分為三個步驟1)、車牌區(qū)域的定位；2)、車牌字符的切分；3)、車牌字符的識別。
4.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的車牌區(qū)域的定位，所謂車牌定位，就是將車牌區(qū)域從復(fù)雜的背景圖像中提取出來。
5.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的車牌字符的切分，所謂字符切分，就是將待識別的字符一個一個的切分出來，以便進一步的識別。
6.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的字符識別，就是對切分出來的單個字符進行分類。
7.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的封閉式收費車道總體操作程序流程，其步驟是從“開始流程”到“收費員上崗流程”到“車輛進入”、“收費員鍵入車型”到“是否特殊車？”進行判斷，如果是，進入“特殊車輛的操作流程”，如果不是，進入“是否外地車且需繳貸款費？”進行判斷，如果是，“按`貸款費`鍵”，如果不是，進入“有無通行卡？”進行流程”，如果不是，進入“采用帶金卡、公務(wù)卡、月票卡的操作流程”，如果無，則進入“采用通行券的操作流程”，最后進入“收費員下崗流程。
8.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的封閉式收費車道總體操作程序流程，其步驟是從“開始流程”到“收費員上崗流程”到“車輛進入”、“收費員鍵入車型”到“是否特殊車？”進行判斷，如果是，進入“特殊車輛的操作流程”，如果不是，進入“是否外地車且需繳貸款費？”進行判斷，如果是，“按`貸款費`鍵”，如果不是，進入“有無通行卡？”進行判斷，如果有，進入“采用帶金卡、公務(wù)卡、月票卡的操作流程”，如果無，則進入“采用通行券的操作流程”，最后進入“收費員下崗流程。
9.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的收費站/收費中心軟件包括職員管理、權(quán)限管理、通行費管理、罰款管理、代收費管理、卡票管理多項管理軟件。
10.如權(quán)利要求1所述的高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，其特征在于所述的通訊軟件，采用內(nèi)部編碼與外部編碼分離的方式，通過一個轉(zhuǎn)換子模塊將不同的外部編碼轉(zhuǎn)換為內(nèi)部編碼，使得軟件能夠適應(yīng)不同的通訊編碼需要，使軟件具有兼容性和可擴充性。圖所示，收如費站/收費中心軟件收費程序流程，其步驟如下從“收費員從卡箱中取通行并刷卡”到“讀寫器判斷該卡是否有效？”，如果有效，便進入“讀寫器向通行券寫入入口信息”；如果無效，進入“無效卡備案并存放”再返回初始狀態(tài)“刷卡”；進入“寫入成功否？”判斷，如果是，進入“讀寫器生成本次交易記錄的認證碼，并上傳交易記錄給車道計算機”；如果不是，進入“重寫成功否？”判斷，如果是，流程向下進行，如果不是，便進入無效卡備案；如果是，便進入下一步，“通行券交給駕駛員”、“起桿放行”、“收費車道計算機等待上傳交易記錄”、“收費車道計算機將外設(shè)恢復(fù)成初始狀態(tài)”、“等待下次收費”。
全文摘要
本發(fā)明涉及高速公路聯(lián)網(wǎng)計算機收費系統(tǒng)，由三層構(gòu)成收費中心計算機網(wǎng)絡(luò)；收費站計算機網(wǎng)絡(luò)；收費車道計算機網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系是收費中心計算機與收費站計算機連接，最后與收費車道計算機連接。收費中心計算機網(wǎng)絡(luò)包括中心服務(wù)器、磁盤陣列；收費站包括站服務(wù)器，收費站再與多條收費車道連接，收費車道包括車道控制器。實現(xiàn)功能還包括收費站/收費中心軟件、通訊軟件；關(guān)鍵技術(shù)是車牌識別方法，分三個步驟1.車牌區(qū)域的定位；2.車牌字符的切分；3.車牌字符的識別。車牌定位是將車牌區(qū)域從復(fù)雜的背景圖像中提取出來；字符切分是將待識別的字符一個一個的切分出來，以便的識別；字符識別是對切分出來的單個字符分類。
文檔編號G07B15/06GK1779720SQ20041008449
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者陳紅潔, 巢國平, 黃波, 王莉萍, 陶勇剛, 原良曉, 楊和平 申請人:上海電器科學(xué)研究所(集團)有限公司