基于RFID的ETC电子不停车收费管理方案

图三 ETC系统硬件结构图

2.2.1.硬件系统构成

ETC电子不停车收费系统硬件包括收费站数据采集部分、数据传输部分、监控管理部分三部分组成。

2.2.1.1.收费站数据采集部分

收费站数据采集设备主要是远距离、非接触采集车辆通过的时间、地点信息，收费站数据采集设备由若干个收费站组成局域网。数据采集系统主要实现不停车快速读取通行车辆卡号，并上传至收费管理中心，判断通过车辆所持卡号的合法性，控制红绿灯动作。对持有效卡的车辆绿灯放行，持无效卡的车辆红灯禁行，对无卡车辆向控制中心发出警报信号或抓拍车辆图像。数据采集系统是系统中的基本管理单元，采集系统将车辆通行的相关资料通过计算机网络实时传输至控制中心。图像捕捉设备将自动捕捉、存储车辆的图像，以供核查。

2.2.1.2.收费站数据传输部分

数据传输主要是完成收费站与监控室或收费管理中心之间的网络连接。它由若干个收费站数据采集设备通过IP协议组成广（局）域网，数据传输配置网络通信接口设备、数字交换机、光收发设备、网络终端设备。

2.2.1.3.监控管理部分

监控管理部分实时采集、存储各监控点处理计算机的通行数据，并进行逻辑判断和处理；完成各种信息的存储、备份以便稽核人员核查。自动生成各类数据、交通流量的统计报表供查询和打印，并实时监控车辆通行状态，将数据存机备查；负责发放射频卡、建立用户档案、修改卡片档案库资料，设定用户查询密码等工作，保障发卡操作的合法性及安全性；设立卡片挂失、补卡、清卡、退卡、用户服务查询系统；当车辆非法进入或不按规定通道通行时，系统报警。监控管理配置网络服务器、管理计算机、不间断电源、系统软件。

2.2.2.软件系统构成

ETC电子不停车收费管理系统是由服务器、数据库管理计算机、车道计算机通过混合网络拓扑结构连接而成的具备实时数据监视及采集、图像监视及采集、数据统计、信息检索等多项功能的计算机综合管理系统。其中包括由采用星型结构连接在一起的车道计算机为主，远距离射频识别系统设备、信号灯、显示牌和红外车辆检测器等为辅而构成的车道收费系统；由通过集线器连接的服务器、管理计算机、报表打印机组成的上端管理系统；由通过数据通道与图像信息通道与网络连接在一起的以计算机为主，视频采集设备为辅的多媒体采集系统。其各组成部分功能如下：

车道计算机：主要是完成车型的自动录入，射频卡的读写、网络检测、数据上传、信号灯控制、红外控制以及对各个收费车道特殊车辆（包括：无卡车、卡无效车、违章车等）的图像信息进行捕获并分类存入计算机以备随时检索使用等功能。

管理计算机：对原始数据进行交通流量、征费金额的统计并输出各种文字和文字报表；通过各种条件对收费原始数据及图像进行多条件复合查询并汇总；进行射频卡的发行、回收、挂失、恢复和充值操作；对系统进行各种初始设置等功能。

服务器：完成整个收费系统局域网络的管理及作为数据库服务器进行原始数据及图像的存储、备份工作。

图四 ETC管理系统结构图

2.3.系统功能

ETC电子不停车收费系统功能包括车辆检测功能、自动收费处理功能、设备控制功能、图像抓拍识别功能、异常车辆处理功能、数据库管理功能、数据同步功能、日志管理功能、RSU配置功能和脱机工作功能等。

图五 系统功能模块

2.3.1.车辆检测功能

系统能够通过地感线圈检测到进入ETC车道的车辆，对经过车辆进行数量统计。并根据RSU的识别结果判断车辆是否具有电子标签（OBU）。

2.3.2.自动收费处理功能

系统提供自动收费处理功能，在没有工作人员参与的情况下完成收费工作。

当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道入口时，系统会将入口信息写入双界面卡中，入口信息包括：通过区域号、路段号、站点号、车道号、入口时间、入口状态标识、车型、车牌号码。

当安装有OBU设备的车辆经过标识站时，系统会将标识站信息写入双界面卡。

当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道出口时，系统根据从双界面卡读取的入口信息，查询系统中的费率表，计算出收费额度，将出口信息写入双界面卡并进行扣款操作（如果是储值卡）。出口信息包括：通过网络号、站点号、车道号、时间、出口状态标识、车型、车牌号码。

完成自动收费以后，系统会产生收费记录，记录如下信息：车道序列号、卡编号、卡类型、入口名称、入口日期时间、出口名称、出口（交易）日期时间、出口车道类型、交易金额、双界面卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、终端机编号、终端交易序号、交易验证码等。

2.3.3.设备控制功能

系统能够根据对车辆的收费处理情况正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起下落、雨棚灯的切换、通行信号灯的切换、声光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。

2.3.4.图像抓拍识别功能

系统对经过ETC车道的当前车辆进行图像抓拍，并将该抓拍图像和处理信息关联后保存以供事后追查。系统对车辆抓拍图像具有车牌识别功能，可以将车牌识别结果与抓拍图像关联后保存，以供事后稽查。

2.3.5.异常车辆处理功能

对于经过ETC车道的异常车辆（未成功进行入口信息写入或出口收费处理的车辆），系统会使自动栏杆保持关闭状态以拦截车辆，同时进行声光报警，提醒工作人员进行处理。