第一篇：基于RFID的ETC不停車自動收費系統設計

《物聯網基礎》課程論文

（2015學年—2016學年第一學期）

專 業：計算機網絡技術（網絡管理）班 級：13網管2班___________ 姓 名：___________ 指導老師：_____________

2015年12月26日

目錄

引 言.......................................................................3 1.系統工作原理...............................................................3 2.系統構成...................................................................4 3ETC系統的類型..............................................................5 4系統工作流程...............................................................6 5結 語......................................................................7 6參考文獻...................................................................7 第2頁

基于RFID的ETC不停車自動收費系統設計

基于RFID的ETC不停車自動收費系統設計

摘要：該系統車主只要在車窗上安裝感應卡并預存費用，通過收費站時便不用人工繳費，也無須停車，費用將從卡中自動扣除。這種收費系統每車收費耗時不到兩秒，其收費通道的通行能力是人工收費通道的5到10倍。具有方便、快捷等優點。

關鍵詞：ETC電子收費系統停車收費

引 言

不停車收費技術特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境下采用。實施不停車收費，可以允許車輛高速通過，故可大大提高公路的通行能力；公路收費走向電子化，可降低收費管理的成本，有利于提高車輛的營運效益；同時也可以大大降低收費口的噪聲水平和廢氣排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以縮小收費站的規模，節約基建費用和管理費用。另外，不停車收費系統對于城市來說，就不僅僅是一項先進的收費技術，它還是一種通過經濟杠桿進行交通流調節的切實有效的交通管理手段。對于交通繁忙的大橋、隧道，不停車收費系統可以避免月票制度和人工收費的眾多弱點，有效提高這些市政設施的資金回收能力。

1.系統工作原理

ETC系統是利用微波（或紅外或射頻）技術、電子技術、計算機技術、通信和網絡技術、信息技術、傳感技術、圖象識別技術等高新技術的設備和軟件（包括管理）所組成的先進系統，以實現車輛無需停車既可自動收取道路通行費用。目前，大多數ETC系統均采用微波技術。

不停車收費系統通過路邊車道設備控制系統的信號發射與接收裝置（稱為路邊讀寫設備，簡稱RSE），識別車輛上設備（稱為車載器，簡稱OBU）內特有編碼，判別車型，計算通行費用，并自動從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費。對使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛，則視作違章車輛，實施圖象抓拍和識別，會同交警部門事后處理。

第3頁

基于RFID的ETC不停車自動收費系統設計

圖一：系統工作原理圖

2.系統構成

電子不停車收費系統可分為前臺和后臺系統：（1）前臺系統

包括三種核心設備:車輛自動識別系統(Au-tomatic Vehicle Identification簡稱AVI)、車輛自動分類系統(Automatic Vehicle Classification簡稱AVC)和錄像實施系統(Video Enforcement System簡稱VES)。車輛自動識別系統采用無線調頻設備(Ra-dio Frequency)識別用戶的身份標識卡(TAG)及其有效性;車輛自動分類系統借助傳感器組的信息確定車輛的收費類別;錄像實施系統利用高速圖像處理設備自動俘獲違章車輛的車牌號碼。核心設備與其他控制設備共同組成不停車系統的車道控制器。

① AVI AVI分為兩大類:激光設備與無線電調頻設備。激光設備采用條碼技術,掃描貼于車輛前端的條碼,獲取用戶的身份標識(ID),缺點是易受環境條件、距離位置、條碼安裝與完整性等因素的影響。無線電調頻設備采用無線波來識別貼于車輛前端的用戶身份標識卡來識別用戶身份,具有更高的可靠性;其中,無線頻率(RF)常用的頻率是5.8GHz。TAG分為只讀TAG、可讀寫TAG、多功能TAG(帶蜂鳴器、無線電信息收發等)三大類。

② AVC AVC系統根據車輛的物理特性來確定車輛的收費類別。AVC的物理特性依據包括∶車輛的體積、重量、裝載人數、車軸或車輪的數目、車輛的用途等等。AVC與一系列的車道傳感器相連,傳感器的信號提交事務處理系統后,由車輛分類單元判定收費類型。AVC設備包括∶前置線圈、感應踏板、發射光塔、掃描儀和高速攝像等設備。

③ VES VES利用光學字符識別(OCR)技術自動獲取非法車輛的車牌號碼。VES攝錄方式包括照片、錄像帶和數字影像等等。VES利用模糊識別技術,借助光學字符識別設備實現非法用戶的車牌號碼識別。VES過程包括∶感應觸發、圖像俘獲、圖像識別、圖像儲存、圖像處理和圖像刪除等等。關鍵技術: API編程技術(控制外部設備,包括通信卡、DI/DO卡和聲卡);單片機編程技術;快速查詢算法;模糊識別;通信控制和圖像處理。

第4頁

基于RFID的ETC不停車自動收費系統設計

2）后臺系統

收費系統的后臺系統工作任務主要為向客戶發售車載標識卡,并做標識卡的初始化;接受客戶補交金額和查詢;接收前臺收費數據文件;交易和結算;向前臺和客戶發送補交金額的黑名單指令和信息;存儲、管理抓拍圖像等。

它主要包括如下系統:計算機管理系統、道路運營管理系統、結算中心管理系統、客戶服務中心管理系統、銀行管理系統。實際上是一個具有財務結算性質的計算機網絡,網絡通過各個終端的工作,將數據文件迅速可靠地傳送,利用專用軟件正確地完成全部工作。

3ETC系統的類型

ETC系統可分為收費站電子不停車收費系統和自由流不停車收費系統。（1）收費站不停車收費系統

收費站不停車收費一般采取混合收費方式,既有不停車收費車道,又保留半自動收費車道。其主要特征為: ① 與半自動收費車道并列設置。在收費車道中,根據使用情況開設部分ETC專用收費車道;② 車輛通過收費車道的車速較低,通常為30km/h一50km/h,通過率為600輛/h一1000輛/h;③ 在車道出口端設置自動欄桿,以防無卡車輛通過。

圖二：收費站ETC通道

收費車道入口設置不停車收費車道標志和信號燈。由于車輛密度不大,天線并不連續工作,無車輛通過時,天線處于休眠狀態。在天線輻射區外的車道,埋設一個環行線圈,當車輛進入線圈工作區時,線圈發出信號,激活天線進入工作狀態。車輛進入通信區,通過微波天線,車載標識卡響應天線的詢問信息,將客戶身份與車型代碼上傳給車道天線,由天線轉送給車道控制機進行核查,如為有效合法卡,車道放行,信號燈變綠,如果進一步交換信息,讀寫數據,可繼續通信,直到收費過程結束,如果進入車道的車輛為非法無效卡車,或是無標識卡的車輛，第5頁

基于RFID的ETC不停車自動收費系統設計

車道控制機將根據天線傳送的信息,指令自動欄桿關閉,攔截非法車輛,并發出聲光警報,現場人員將對其進行處理。車道控制機將收集到的數據上傳至后臺系統,進行數據交換和清算等,并將需要發布的結果下傳車道。

這種方式適用于不停車收費用戶在所有繳費用戶中并非多數的情況。（2）自由流不停車收費系統

自由流不停車收費系統在道路主線上每隔一定里程設置一個橫跨道路上空的龍門架,架上安裝不停車收費設備,實施分段開放式不停車收費。車輛無須減速,以正常行駛速度完成收費工作。其主要特征為: ① 無收費島、亭之類設施;② 進入收費點時無須減速,車輛繼續高速行駛;③ 需要建立一套高精度逃費取證處理系統,現場抓拍捕捉車輛逃費證據,以便于以后依法處理,目前大多采用高速、高分辨率的攝像機對車輛牌照進行抓拍;④ 在收費點附近,需建造一條與主線平行的普通收費車道,以便對非法無效卡車或無標識卡的車輛收費;⑤ 車道天線控制器能控制多部天線并行工作,與多輛車載標識卡同時通信。

此系統主要優點為減少收費站建設投資,車速高,無行車延誤,車輛通行能力接近2000輛/h。但設備投資大,技術上實現難度也較大,特別是如何防止和遏制逃費車輛是關鍵技術。這種方式適用于不停車收費用戶在所有繳費用戶中已成為大多數的情況。

4系統工作流程

高速公路收費的特點是不僅要按照車型分類標準收費,而且按照入出口的距離標準進行收費。各種類型的不停車收費系統的收費過程基本相同,其原理是在車輛上安裝一種標識卡,在ETC收費車道上安裝有車載標識卡的讀寫設備,當車輛進入ETC收費車道時,標識卡以微波通信方式與該車道的天線進行雙向數據交換,從卡上讀取車牌照號、車型等數據,如需要也可向車載標識卡上寫入信息,系統根據讀取的信息,識別車輛合法與否,進行數據處理,計算收費金額,并從其賬戶上扣除相應金額,記錄交易數據,控制車道外部設備等

第6頁

基于RFID的ETC不停車自動收費系統設計

圖三：ETC車輛標識卡

具體流程為:（1）后臺系統初始化車載標識卡,將車牌照號、車型、收費率等數據寫入標識卡,并發放給客戶,建立有關客戶檔案;（2）車輛進入ETC收費車道,感應天線激活線圈,進而激活微波天線,讀取標識卡上的信息,并傳送給車道控制機進行核查;（3）如為合法車輛,則進行收費交易,依據后臺系統完成清算,通行燈將會變綠,顯示收費額和余額,車輛通過,記錄數據;（4）如為非法車輛,車道控制機觸發報警信號,同時控制自動欄桿下落,關閉車道,車道攝像機進行圖像抓拍,車輛進行人為處理。

5結 語

不停車收費系統使用方便，減少尾氣的排放，杜絕了收費工作中的貪污作弊現象，為今后的智能車輛公路管理系統打下了良好的技術基礎。

6參考文獻

(1)馬靜.物聯網基礎教程J].清華大學出版社2012年第1版.第7頁

第二篇：ETC不停車收費系統解決方案

ETC 不停車收費系統解決方案

ETC不停車收費系統

電話：

解決方案

I

***

目錄

第1章

1.1 1.2 第2章

2.1 2.2 2.3 2.4 第3章

3.1 3.2 3.3 第4章

4.1 4.2 4.3 第5章

5.1 5.2 5.3 ETC不停車收費系統總述..........................................................................1 需求概述..............................................................................................1 系統總體建設目標和系統指標..............................................................4 ETC不停車收費系統整體框架...................................................................7 ETC不停車收費總體說明......................................................................7 車道子系統..........................................................................................8 收費站子系統.......................................................................................9 路段收費分中心子系統.........................................................................9 ETC不停車收費系統詳述........................................................................11 收費站子系統.....................................................................................11 收費車道子系統.................................................................................19 發卡子系統........................................................................................29 ETC不停車收費系統關鍵產品說明..........................................................30 路側設備RSU.....................................................................................30 車載設備OBU....................................................................................33 車道控制器........................................................................................35 ETC不停車收費系統優勢及特色.............................................................38 通訊集成優勢.....................................................................................38 通訊系統優勢.....................................................................................38 通訊產品優勢.....................................................................................39 第1章 ETC不停車收費系統總述

1.1 需求概述

1.1.1 應用場景描述

隨著國民經濟快速發展，我國綜合國力不斷增強，交通基礎建設大為改善，尤其以高速公路為主骨架的覆蓋全國范圍的高等級公路網絡正在逐步形成。截至到2005年底，我國高速公路里程己達4.1萬公里，為交通事業跨越式發展奠定了堅實的基礎，在某種程度上緩解了交通在經濟建設中的瓶頸制約作用。但是，隨著經濟的持續快速增長，路網通過能力日益滿足不了交通量增長的需要，交通擁擠，阻塞現象日趨嚴重，交通污染和事故越來越引起社會普遍的關注，交通問題仍十分突出。如廣佛高速路，自建成通車后的6年間，交通量增加了5倍，原來的四車道己經飽和、正準備擴展為六車道。然而，持續不斷的交通增長需求顯然不能由無止境的車道擴展來滿足。

國內外實踐經驗證明，一個國家當交通發展到一定程度，再單純依靠修建道路設施來解決交通擁擠問題，不僅受投資等諸多條件的制約，而且效果也是有限的。如何實現各類車輛的有效指揮、協調控制和管理已經成為交通運輸和安全管理部門面臨的一個重要問題。

經過長期和廣泛的研究，各發達國家已從主要依靠修建更多的公路，擴大路網規模來解決不斷增長的交通需求，轉移到用高技術來改造現有公路運輸系統及管理體系，從而達到大幅度提高路網通行能力和服務質量的目的。日本、美國和西歐等發達國家為了解決共同所面臨的交通問題，競相投入大量資金和人力，開始大規模進行公路交通運輸智能化的研究實驗。起初，稱為智能車輛公路系統(Intelligent Vehicle-Highway Systems IVHS)，進行公路功能和車輛智能化的研究。隨著研究的不斷深入，系統功能擴展到公路交通運輸的全過程及其有關服務部門，發展成為帶動整個公路交通運輸現代化的智能交通系統(Intelligent Transportation System ITS)。

ETC特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境下采用。實施不停車收費，一方面，可以允許車輛高速通過（幾十公里以至一百多公里），與傳統的人工收費8秒出票相比較，不停車收費大大加快了高速公路收費道口的通行能力，據測算，較人工收費道口，ETC車道通行能力將提高4~6倍，可減少車輛在收費口因交費、找零等動作

而引起的排隊等候。另一方面，也使公路收費走向電子化，可降低車輛管理的成本，有利于提高車輛的營運效益，同時也大幅度降低收費口的噪聲水平和廢氣排放，并可以杜絕少數不法的收費員貪污路費、減少國家損失，與原來的人工收費和人工電腦收費方式相比，實行不停車收費后具有明顯優勢，不僅極大的改善了路上密集車輛所造成的環境污染，減少車輛阻塞現象，行車更加安全，更為主要的是將大大提高過路橋收費效率。

1.1.2 ETC系統建設的優勢

ETC技術特別適用于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境下采用，傳統的采用車道隔離措施下的不停車收費系統通常稱為單車道不停車收費系統：在無車道隔離的分車道交通流下的不停車收費系統通常稱為自由流不停車收費系統。實施不停車收費將徹底改變目前半自動收費過程中的弊端。由于不需要停車交費，當交通量較大時，不會產生收費站前車輛排隊等候的現象，減少了車輛延誤；由于無需人工參與和無現金交易，可完全避免收費過程中的舞弊和貪污現象；同時也能解決由于交通堵塞而引起的能源消耗和環境污染等問題。電子收費系統在國外被廣泛地應用于開放式的收費站，國內目前部分省市的高速公路已有所實施。電子收費系統代表當今最先進的收費技術，也是未來發展的方向，有著廣闊的發展前景。

（1）實施ETC系統可以提升高速形象

ETC系統實現了不停車收費，解決了因人工停車收費造成的排隊塞車現象；用戶得到更快的通關速度和全新的收費體驗，恢復了高速公路本應具有的高速、快捷形象，降低了政府和公路部門的壓力。

（2）ETC不停車收費相較于MTC收費系統使得交通更加安全

收費站的設置在相當程度上影響了交通安全，在收費區常出現交通事故主要有追尾、側撞、撞物等類型。引起追尾事故的主要原因是車輛行駛速度過快，駕駛判斷失誤至使預留的剎車距離不足撞收費站前的排隊車輛；駕駛員為尋求空閑的收費車道、最小的排隊長度或選擇一個特定的收費方式而變換車道是側撞事故的起因；收費站的設置給駕駛操作增加了難度，因為操作不當撞上收費亭等固定物。影響收費區交通安全的主要因素有：收費車道收費型式配置、車輛加速度、通過速度、車道數及跨車道車流量。ETC系統的實施使得這些因素發生變化，收費區的交通安全狀況也將隨之變化，ETC系統對交通安全的影響主要體現在如下幾個方面：

①ETC車輛加速度及通過速度的發生變化，追尾事故數相應減少； ②在ETC專用車道上駕駛員操作相對簡化，使撞物的可能性減小。（3）ETC可以節省投資運營成本

在收費運營方面人工收費系統存在如下弊端：

①收費營運效率低：據交通部及一些公路主管部門的有關資料統計，目前公路收費的總額只占應收總額的70%左右，有相當一部分流失，給國家和公路經營管理單位造成了極大損失；

②人工收費需要更多的人力付出及運營管理費用。

③為了提高收費站的通行能力，使其能承受路段的車流量，收費車道往往多于路段的車道數，不僅要投入更多的成本，還要占用更多的土地資源。

實施了ETC系統后，投資成本及運營費用將發生相應變化，運營效率也將得到提高，主要表現為：

①收費效率的提高：現代化的技術使收費運營管理進一步規范化，可以允許車輛高速通過（幾十公里以至100多公里），與傳統的人工收費8秒出票相比較，不停車收費大大加快了高速公路收費道口的通行能力，據測算，較人工收費車道，ETC車道通行能力將提高4~6倍，可減少車輛在收費口因交費、找零等動作而引起的排隊等候，減少了收費金額的流失，由于無需人工參與和無現金交易，杜絕了收費人員錯收、漏收、收取假幣現象，同時解決了個別收費人員的營私舞弊行為。

②運營費用的變化：ETC系統實施后，減少了人工車收費車道數目，減少了人力投入，相應地減少了人員的工資，行政辦公的結構將相應發生變化，以計算機網絡為主的信息化管理提高了效率；ETC系統可以自動判斷車型完成收費，收費無需人工干預，實現了收費站的無人值守，降低政府和公路部門的管理成本；但也可能引起費用的增加：ETC設施的價格相對昂貴，其維護及維修費用相應會較高，但是設施質量提高有可能會減少維修的次數。

③投資成本的變化：相對人工收費言ETC系統需要相對昂貴的投資，但系統實施后，收費站的通行能力增加（一般ETC車道的通行能力是MTC車道的3~5倍），相應地可減少部分收費車道，從而減少了新建設施的成本，同時也節約了土地資源。

(4)ETC系統更加環保節能

機動車是大氣污染的移動發生源，其排放的碳氫化合物、一氧化碳、氮氧化合物、鉛化物和顆粒物質是造成大氣污染的主要原因之一。此外，機動車的運行需要消耗燃料，又造成大量的能源消耗。車輛的油耗與排放與車輛的運行狀態密切相關，由于停車收費使得收費站處的車輛處于加減速或怠速狀態，車輛發動機處于慢速或空轉狀態，根據車輛的燃油消耗特性，在此狀態下發動機的燃油耗量增加，廢氣排放量也就相應增加，由此加劇了大氣污染。

ETC系統的實施，使得交通流運行狀況得到改善，車輛在收費物的停車次數減少，排隊等待的時間就明顯縮短，無疑減少了車輛的油耗與排放，解決了收費站附近由于交通堵塞而引起的能源消耗和環境污染等問題。

1.2 系統總體建設目標和系統指標

1.2.1 系統總體建設目標

? 支持ETC/MTC一鍵切換

本系統兼容ETC與MTC系統，為車道子系統提供支持，輕松實現兩種收費方式間的一鍵切換，在識讀設備出現故障、MTC車道擁堵以致阻塞ETC車道或者客戶有其它需求的時候，可以實現ETC與MTC收費方式間的實時切換，保證系統的安全穩定運行，最大限度地提高車道的利用率。

? 支持ETC/MTC組合式收費模式

本系統兼容為車道子系統提供組合式收費的支持，支持ETC雙界面卡用戶的ETC入MTC出、MTC入ETC出、MTC入MTC出等通行方式，最大限度的滿足不同用戶的要求。電子標簽采用雙片式（電子標簽+雙界面卡）。將雙界面卡插入ETC電子標簽中可以實現不停車通過ETC專用車道，使用雙界面卡采用普通刷卡方式可以通過人工收費車道。組合收費模式可以很好的適應國內路網復雜、多數入口和出口收費站車流量小、車道少的現狀。

? 具備完備的安全體系

安全體系包括交易安全和數據安全。ETC系統具備嚴密的密鑰體系，密鑰由上級管理部門分發，分多個等級，高一等級的密鑰只用于保護下一等級的密鑰，最低等級的密鑰應用在IC卡、ESAM卡和PSAM卡等終端應用介質中。采用3DES加密技術，密鑰驗證符合金融交易安全的要求，一般包括內部認證、外部認證等認證過程。數據安全包括數據存儲的安全和數據傳輸的安全，通過采用訪問控制、認證、機密控制、數據完整性控制等措施來保證數據存儲和傳輸的安全。MTC系統除了技術上的保障之外，還有嚴格的管理制度，有效的保障了系統的安全。

? 網絡化系統

網絡化系統保證了信息的及時傳遞和更新，在網絡正常的情況下，路段控制中心能夠將系統定義的黑灰名單及時傳遞到各個收費站出入口，實施對欠費車輛的告警提示，對不法車輛進行攔截或報警等操作。能夠將各種費率表及時下發至各個收費站點，能夠及時了解整個路網的動態信息，及時發現路網的擁塞或其他異常情況，進行動態路由。

1.2.2 1.2.2系統綜合指標

1.2.2.1系統指標

1.數據傳輸性能：在網絡正常的情況下，收費站實時（至多為0.5s）收集所轄車道產生的收費數據；

2.運營參數下發性能：在網絡正常的情況下，收費站下發系統參數至車道平均等待時間至多為60s；

3.收費監控性能：在網絡正常的情況下，車道操作信息實時（至多為1s）上傳至收費站；

4.通行券不可讀（壞卡）/超時/車牌查詢性能：在網絡正常的情況下，收費站對通行券不可讀（壞卡）/超時/車牌查詢平均等待時間至多為1s；

5.數據庫備份性能：在正常情況下，應支持在線數據備份與離線數據備份，備份一個2G的數據庫，時間至多為60min；

6.靈活性：通過對參數的設置，使收費站系統能夠適應不同的業務管理需求； 7.安全性：具備完備的分布式多層安全保障體系，有嚴格的用戶權限管理、安全認證機制確保數據不被非法訪問；

1.2.2.2可靠性指標

1、MTBF：100,000小時

在網絡故障時（超過24h），有完備的備用數據傳輸方案，保證數據及時上傳至收費站，同時保證數據的完整性、一致性、真實性、不可抵賴性和安全性不受破壞；

1.2.2.3系統應用范圍

特別適用于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境下采用。

第2章 ETC不停車收費系統整體框架

2.1 ETC不停車收費總體說明

路段收費分中心子系統發卡子系統收費站子系統車道子系統單業主系統組成

圖 2-1 收費站子系統在收費系統中的位置

高速公路收費系統組成最基礎的是單業主的運營模式。從結構上劃分，主要由車道子系統、收費站子系統、路段收費分中心子系統和發卡子系統組成。

高速公路收費系統主要由車道子系統、收費站子系統、路段收費分中心子系統（管理中心子系統）和發卡子系統組成。收費站子系統是聯網收費的重要部分，是聯網收費最基礎的管理單元。該子系統向上的接口是路段收費分中心子系統，向下的接口是車道子系統。

收費站子系統要求能夠對本站的收費車道實時監控，對所有車道收費數據進行匯總和統計，并整理上傳到路段收費分中心；接收路段收費分中心下發的費率表等系統參數，并下發至車道；提供報表服務，及時享用數據結果。

2.2 車道子系統

在ETC系統中，從功能上來說，各車道是完成車輛通關的基本配置，所有車道子系統通過收費站連接到路段收費分中心中心組成一個大的網絡，車道子系統還可以分解成多個單元，但因為多個單元配合才能完成相應功能，故這里抽象到車道為止，抽象如圖 2-2所示：

接入收費站OBE數據采集卡C攝像機RSU車輛檢測器車道計算機道閘車輛檢測器控制器車道

圖 2-2 車道子系統

車道子系統主要包括底層應用單元（車道計算機）、車道控制單元（控制器（廣義的控制機包括工控機）、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OBE）

車道子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 2.3 收費站子系統

報警裝置OMC服務器數據庫應用服務器收費站監控中心

圖 2-3 收費站子系統

收費站子系統主要包括工控機、報警裝置和服務器硬件。收費站子系統主要實現的功能如下： ? 接收各車道上傳的交易數據 ? 將數據上傳至路段收費分中心 ? 實時監控車道狀況

? 對車道及收費站的系統參數進行配置 ? 提供查詢及報表等服務

2.4 路段收費分中心子系統

監控終端OMC服務器數據庫應用服務器路段收費分中心

圖 2-4 路段收費分中心子系統

路段收費分中心子系統主要包括工控機和服務器硬件，實現的主要功能如下： ? 接收來自各收費站的數據信息，維護總的數據庫

? 提供查詢及報表、打印等多種服務 ? 管理代碼、費率、密鑰等信息

通過internet/專線連接到各服務網點，維護發卡數據（單業主）。第3章 ETC不停車收費系統詳述

3.1 收費站子系統

3.1.1

應用場景描述

在整個高速公路聯網收費系統中，收費站系統位于ETC車道系統和路段收費分中心系統之間。? 收費站系統可以對下屬的各條ETC車道的設備進行實時監控，當設備發生異常情況時，及時報警，使得故障得到及時的處理。? 收費站系統可以對下屬的各條ETC車道的收費交易情況進行實時監控，當發現交易異常時，及時進行處理。? 收費站系統可以對下屬的各條ETC車道的收費交易數據、抓拍圖像進行審核稽查，可以提高收費管理的力度。? ? 報表定義靈活、快捷，既能滿足標準中規定的報表格式，又允許用戶自定義格式。收費站系統可以將上層管理中心的參數（費率表、灰/黑名單等）及時轉發到下屬的車道系統。? 收費站系統中的通信子系統既可以和ETC車道系統通信，又可以和MTC車道系統通信，可以屏蔽ETC車道系統和MTC車道系統的差異，起到數據融合的作用。? ? 收費站系統具有完備的權限管理功能，能夠嚴格控制操作人員的操作權限。軟件接口具有開放性，軟件通信接口采用通用的接口協議（例如Socket、SOAP協議等等），很容易和其他的同構或者異構系統進行數據通信，具有兼容性和開放性的特點。

3.1.2

收費站網絡結構圖

報警裝置OMC服務器數據庫應用服務器收費站監控中心

圖 3.5 收費站網絡結構圖

收費站的網絡設備包括：收費站服務器（安裝收費站服務器軟件）、ETC收費管理計算機（安裝收費站客戶端軟件）、交換機、激光打印機（打印報表）。

3.1.3

軟件結構

ETC車車車車車車車ETC車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車車 圖 3.6 軟件結構

從軟件結構角度講，收費站系統分為6個子系統，分別是ETC車道管理子系統、ETC車道監控子系統、告警子系統、系統管理子系統、查詢統計子系統、數據通信管理子系統。

3.1.4

功能描述

3.1.4.1 ETC車道管理子系統(1)添加車道

向收費站系統注冊ETC車道。注冊的ETC車道信息包括：車道ID、車道IP地址、車道類型（入口/出口）等信息。

(2)刪除車道

將一個停止使用的車道進行刪除操作。

(3)查看車道

查看已經添加到收費站系統的所有車道信息。

3.1.4.2 ETC車道監控子系統(1)監控ETC車道交易情況

收費站系統可以實時顯示站內各ETC車道的車輛收費情況。具體監控信息包括：車道號、當前車輛的抓拍圖像、車型、車牌號、收費金額、電子標簽類型、電子標簽號等信息。

收費站系統可以對車道系統的工作流程進度的實時、動態監控。

(2)監控ETC車道的設備狀況

收費站系統可以實時顯示站內各車道的設備狀態情況。

車道設備包括：RSU、欄桿、通行燈、雨棚燈、霧燈、費額顯示器、車道攝像機、視頻采集卡、車輛檢測器（連接觸發線圈、抓拍線圈和落桿線圈）。

設備狀態情況能夠用模擬圖顯示出來。

RSU、費額顯示器、視頻采集卡、車輛檢測器和車道攝像機的狀態有正常和異常兩種狀態；欄桿有打開和關閉兩種狀態；通行燈（還有雨棚燈、霧燈）有允許通行、禁止通行和關閉三種狀態。

(3)監控ETC車道的狀態

收費站系統可以實時顯示車道的狀態。

具體監視信息包括：車道ID、車道名稱、IP地址、類型（入口/出口）、狀態（開啟/關閉）、鏈路狀態（連接/斷開）。

(4)收費審核/稽查

1)稽核操作員通過收費站的審核/稽查系統，可以對收費車道產生的原始過車記錄、系統抓拍車輛圖片以及車道監控員登記的特殊事件進行稽核。

稽核功能具體包括：入/出口車道收費交易的稽核、車輛入口圖像查詢、沖崗車黑名單錄入。

3.1.4.3 告警子系統

告警子系統針對的是ETC車道監控子系統，是對ETC車道監控子系統出現的異常情況進行告警。而對于系統操作異常產生的告警，比如操作人員誤操作、非法操作等，是在日志管理功能中實現的。

(1)告警級別

告警級別有4種：緊急、主要、次要、提示。

(2)告警類型

ETC車道交易告警類型有6種：系統信息驗證失敗、車輛信息驗證失敗、ICC信息驗證失敗、黑名單告警信息、RSU/OBU操作告警、車道計算機反應超時。

ETC車道設備告警類型有5種：I/O卡操作告警、車道設備（包括欄桿、通行燈、雨棚燈、霧燈）操作告警、圖像采集告警、費額顯示器告警、字符疊加器告警。

(3)告警查詢

交易告警的查詢內容包括：告警類型、告警級別、告警描述、告警時間、告警位置（指車道ID）、備注。

(4)告警監控

監控子系統監控到的異常情況，會在告警監控窗口中實時顯示出來，以提醒相關人員進行處理。

告警形式：在監控窗口顯示告警的文字或者圖像信息，同時根據告警級別的不同，會有不同的聲音提示。

3.1.4.4系統管理子系統(1)人員管理

人員管理指對收費站的操作人員和車道的操作人員的管理。具體包括人員的增加、刪除、修改、查詢功能，能根據需要進行操作人員的密碼修改和設置功能。

(2)數據庫管理

系統提供強大的數據庫管理功能，包括數據庫的參數配置、備份、災難恢復等。具體如下： ? ? 數據庫參數配置：系統支持對數據庫參數進行配置，如數據庫名稱、路徑等。數據庫備份：系統能按照設定的周期進行備份，并支持手動備份，包括備份周期、備份路徑的設定以及磁盤空間不足時的處理策略設置，并支持數據恢復。備份策略支持全備份和差分備份。? 數據庫災難恢復：數據庫發生災難性錯誤時，可將數據庫恢復到某個時間點備份的數據庫。

(3)權限管理

收費站系統通過“操作人員—角色—操作權限”的對應關系，提供了完備的權限管理機制。管理員可以對收費站系統的操作人員、下屬車道系統的操作人員進行權限分配操作。

操作權限包含只讀和讀寫兩種屬性，具有讀寫權限的操作人員可以進行權限范圍內的系統參數的設置和更改。

所有操作人員都可以更改自己賬號的登錄密碼。

(4)日志管理

日志管理功能可對收費站系統的日志進行記錄和查詢。

日志記錄：收費站系統自動記錄操作人員操作日志，日志內容包括操作人員的個人信息、操作時間、地點、所進行的合法操作、所進行的非法操作、操作中產生的異常。

日志查詢：操作人員可以對日志進行查詢。

3.1.4.5查詢統計子系統

以下的查詢統計都支持對結果的打印功能。

(1)查詢

? 灰/黑名單車輛查詢

查詢的內容包括：CPU卡內部編號、車牌號、卡片路網編號、灰/黑名單生成時間、類型（黑名單和灰名單兩種類型）、灰/黑名單生成原因。

? 費率表查詢

查詢的內容包括：費率表版本號、入口收費站、出口收費站、車型、收費里程（km）、收費金額（元）。? 車型分類編號查詢

查詢車型分類編號和車型分類名稱。? 車種分類編號查詢

查詢車種分類編號和車種分類名稱。車種包括普通車、公務車、軍警車、緊急車、免費車、車隊。? 業務數據查看

可以查看的業務數據包括：卡片類型、協約類型、合同版本表、服務提供商、路段編碼、收費站編碼。

入/出口車道交易記錄查詢

對于入口車道，“出口信息、交易金額”等信息都顯示“無”。

(2)統計報表

報表格式和交通部制定的《收費公路聯網收費技術要求》的附錄五中的附件A“均一制、開放式、混合式收費系統報表格式”一致。

報表的內容包括： ? ? ? 收費情況統計：按車型、車種分類，按小時段、日、月、年分類； 車流量統計：按車型、車種分類，按小時、日、月、年分類； 特殊車輛統計：包含在“按車種分類的車流量統計”之中。

報表格式支持用戶自定義設計，既可以滿足標準，又可以滿足客戶的個性化需要。? 數據通信管理子系統

數據通信管理子系統向上負責和路段收費分中心的數據同步通信，向下負責和車道系統的數據同步通信。

軟件通信接口支持各種通用的接口協議（如Socket、SOAP協議等等），很容易和其他的同構/異構系統進行數據通信。3.1.4.6與車道系統同步數據(1)向車道系統下發數據

如果車道系統設置的時間服務器是收費站服務器，則車道系統定期從收費站系統接收同步時鐘。

(2)從車道系統接收數據

從車道接收的數據包括：入/出口車道收費交易記錄、車輛交易告警信息、設備告警信息、設備狀態信息、車輛交易處理過程信息、上下班登記表。

其中，入/出口車道收費交易記錄包括：車道ID、卡號、卡類型、入口收費站名稱、入口日期時間、出口收費站名出、出口（交易）日期時間、出口車道類型（封閉式/開放式）、交易金額、卡余額、車型、車牌、脫機交易序號、交易狀態（成功/失敗）、終端機編號、終端機交易序號、交易驗證碼。

3.1.4.7數據融合

數據融合是指收費站系統將ETC車道上傳的數據和MTC車道上傳的數據融合在一起，屏蔽掉車道收費類型的差異。收費站系統的數據通信管理子系統將ETC車道系統上報的收費數據和MTC車道系統上報的收費數據的字段合并在一起，取其并集，從而達到數據融合的目的。

(1)與路段收費分中心同步數據

收費站從路段收費分中心接收的數據包括：灰/黑名單車輛表、費率表、車輛類別表、車輛用戶類別、服務提供商信息表、協議類型表、合同版本號表、卡片類型表、車道參數表、操作人員信息表、路段編碼、站編碼。

3.1.4

工作流程

收費站系統的工作流程大部分是軟件操作流程，這里僅對一些主要流程作簡要描述。

3.1.4.1 車道參數下發流程

收費站系統中的參數一般為自動下發到車道系統，但對于一些特殊情況，如重新安裝了車道系統等情況，需要從收費站手工將參數下發到車道。

手工下發參數流程：

1)選擇菜單“參數管理->車道參數下發”，彈出車道參數下發界面； 2)選擇要下發的參數、車道； 3)確認關閉，返回成功信息。

3.1.4.2 查詢統計流程

1)選擇查詢/統計功能菜單； 2)輸入相應查詢/統計條件； 3)返回查詢/統計結果； 4)查看結果或者打印結果； 5)確認關閉。

3.1.4.3 收費稽核流程

收費稽核流程描述如下： 1)查詢稽核內容； 2)進行稽核操作； 3)保存稽核結果。

3.1.4.4 監控流程

收費站監控服務器圖 3.4 監控流程

車道計算機

1)車道計算機將交易信息、車道設備狀態上報給收費站監控服務器；

2)收費站監控服務器實時顯示車道計算機上報的信息，提供友好的用戶界面給收費站管理者，如果有異常情況，則收費站監控客戶端會發出告警信息。3.2 收費車道子系統

3.2.1

車道子系統特點

1、支持ETC/MTC一鍵切換

本系統兼容ETC與MTC系統，輕松實現兩種收費方式間的一鍵切換，在識讀設備出現故障、MTC車道擁堵以致阻塞ETC車道或者客戶有其它需求的時候，可以實現ETC與MTC收費方式間的實時切換，保證系統的安全穩定運行，最大限度地提高車道的利用率。

2、支持ETC/MTC組合式收費模式

本系統兼容ETC系統的雙界面卡，可以支持組合收費。支持ETC雙界面卡用戶的ETC入MTC出、MTC入ETC出、MTC入MTC出等通行方式，最大限度的滿足不同用戶的要求。電子標簽采用雙片式（電子標簽+雙界面卡）。將雙界面卡插入ETC電子標簽中可以實現不停車通過ETC專用車道，使用雙界面卡采用普通刷卡方式可以通過人工收費車道。組合收費模式可以很好的適應國內路網復雜、多數入口和出口收費站車流量小、車道少的現狀。

3、可有效提高道路的通行效率，降低環境污染

在手工收費方式下，收費作業的完成比較耗時，而且效率低。收費車道通行速度慢。當高速公路車流密集時會有通行車輛在收費車道排隊等候的情況發生。一方面造成高速公路通行能力大幅下降。另一方面，由于排隊等候車輛的鳴笛和頻繁啟動所引起的有害廢氣排放，會造成收費車道周圍環境的污染。

本系統可有效縮短收費時間，提高公路的通行能力，降低對收費車道周圍環境的污染。在MTC方式下，服務時間小于8s（入口）、20s（出口），在ETC方式下，服務時間小于3s。

4、支持非現金付費

本系統可以支持月/年卡、公務卡、預付卡、儲值卡、記帳卡等攜卡車輛通行，實現電子支付，提高車道通行能力。

5、具備完備的安全體系

安全體系包括交易安全和數據安全。ETC系統具備嚴密的密鑰體系，密鑰由上級管理部門分發，分多個等級，高一等級的密鑰只用于保護下一等級的密鑰，最低等級

的密鑰應用在IC卡、ESAM卡和PSAM卡等終端應用介質中。采用3DES加密技術，密鑰驗證符合金融交易安全的要求，一般包括內部認證、外部認證等認證過程。數據安全包括數據存儲的安全和數據傳輸的安全，通過采用訪問控制、認證、機密控制、數據完整性控制等措施來保證數據存儲和傳輸的安全。MTC系統除了技術上的保障之外，還有嚴格的管理制度，有效的保障了系統的安全。

6、可有效解決跟車問題

當有多個車輛同時進入RSU天線覆蓋區域時，將出現跟車問題。本系統很好的解決了跟車問題，保證在跟車的情況下，合法的車輛可以順利通過ETC車道，并完成收費，而非法的車輛將會被攔截。

7、可有效解決鄰道干擾問題

當部署多條ETC車道或攜帶電子標簽的車輛通行ETC車道鄰近的MTC車道時，由于天線的覆蓋區域重疊，射頻信號反射等因素，本車道的RSU可能會接收到鄰近車道車輛的信號，造成鄰道干擾問題。本系統通過精準的頻率控制，使用信道隔離技術，可以有效解決鄰道干擾問題。

8、一體化設計，整體解決方案

提供車道子系統完整的軟硬件系統集成。

3.2.2

車道子系統組成

在各個設備中，電子標簽讀寫天線（路側單元RSU）通過網線直接連接到位于收費亭的車道計算機上，讀寫天線與車載電子標簽之間的信息交換由車道控制應用程序直接控制；其它設備如自動欄桿、費額顯示器、車道通行燈、車輛檢測器等設備則通過車道控制器與車道計算機連接，由應用程序控制，視頻信號通過字符疊加器疊加過車信息后傳至收費站的監視器上。

3.2.3

系統功能

3.2.3.1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）。3.2.3.2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（或高頻卡，下同，本系統同時支持雙界面卡和高頻卡），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。

3.2.3.3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。

3.2.3.4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。

系統對過車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。

3.2.3.5異常車輛處理功能

系統提供異常車輛處理功能。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。

3.2.3.6數據庫管理功能

系統提供強大的數據庫管理功能，包括數據庫的參數配置、備份、災難恢復等。具體如下：

? ? 數據庫參數配置：系統支持對數據庫參數進行配置，如數據庫名稱、路徑等。數據庫備份：系統能按照設定的周期進行備份，并支持手動備份，包括備份周期、備份路徑的設定以及磁盤空間不足時的處理策略設置，并支持數據恢復。備份策略支持全備份和差分備份。? 數據庫災難恢復：數據庫操作發生錯誤時，可將數據庫恢復到某個時間點備份的數據庫

3.2.3.7數據同步功能

系統具有數據同步功能，車道服務器可以獨立完成一次收費交易，但交易信息可及時同步到收費站系統。系統也可以及時接收收費站下發的運行參數信息。

系統上傳的信息包括：原始交易數據、入口車道的過車記錄、上下班登記表、設備狀態信息、車道處理過程信息等。

接收收費站的下傳信息包括：同步時鐘、費率表、黑名單、通行卡有效啟用日期、OBU有效啟用日期、收費站信息表、收費員信息表等。

3.2.3.8日志管理功能

系統具有日志管理功能，可對系統日志進行記錄和查詢。

? 日志記錄：本系統自動記錄管理人員操作日志和系統運行信息日志，包括操作人員的個人信息、操作時間、地點、所進行的合法操作、所進行的非法操作、操作中產生的異常、系統運行中發生的異常等。? 日志查詢：操作人員可以對日志進行查詢，便于系統的維護和事故的追查。3.2.3.9RSU配置功能

系統提供RSU配置功能，可通過專用配置管理工具配置RSU的網絡參數、射頻參數、業務參數等信息。

網絡參數包括RSU的IP地址、子網掩碼、車道計算機IP地址和端口、時間服務器IP等信息。

射頻參數包括天線功率、調制深度、通信頻點等信息。

業務參數包括協議物理層類型、握手命令重傳個數、握手命令等待響應時間、ETC交易類型等信息。

3.2.3.10脫機工作功能

系統提供脫機工作功能，當車道系統與收費站的通信出現異常時，系統可降級運行和脫機操作，獨立完成對經過車輛的收費處理操作，待網絡系統恢復正常后再將交易記錄等數據上傳給收費站。

3.2.5

ETC車道系統工作流程

開始（車道開啟）結束（車道關閉）車輛駛入車道下一輛車進入欄桿關閉，通行信號燈變紅RSU和OBE通信副線圈感應到車輛離開驗證OBE合法性并交易成功車輛駛離車道主線圈檢測到車輛欄桿打開，通行信號燈變綠觸發攝相機拍照字符疊加，生成交易記錄 圖3.5 ETC車輛典型通關流程

ETC車道系統工作流程如下： ? 首先，車輛進入讀寫天線覆蓋范圍，讀寫天線與車輛上電子標簽進行通訊，通過抓拍線圈時如果讀寫天線仍然沒有檢測到電子標簽，證明車輛沒有電子標簽，則報警并保持車道關閉； ? 如果車輛裝有電子標簽，讀寫天線和電子標簽進行通訊交互，同時判斷電子標簽的合法性，包括是否含有CPU卡，卡內余額是否充足等，如果標簽有效則進行交易，如果標簽無效則報警并保持車道關閉； ? 在車輛觸發抓拍線圈時，啟動攝像機進行拍照，將車輛拍照信息以及車輛電子標簽信息同時保存到車道計算機，并可以進行信息比對，如果抓拍信息與電子標簽信息不符則報警； ? ? ? 如果車輛電子標簽與車輛拍照信息相符，則通行信號燈變綠，抬起欄桿放行； 車輛通過防砸車線圈后，欄桿自動回落，通行信號燈變紅；

系統保存交易記錄，并將其上傳至收費站服務器中，等待下一輛車進入。

TCP/IPRS232RS232RS232TCP/IPTCP/IP費額顯示器聲光報警器通行信號燈收費站服務器崗亭車道攝像機通信區域抓拍線圈RSU車道控制器防砸車線圈ETC車道崗亭

圖3.6 ETC車道系統工作流程 3.2.6

車道子系統軟件

ETC軟件系統包括車道系統和后臺管理系統兩大部分。

3.2.6.1車道軟件

車道系統包括以下子系統：車輛檢測系統、車輛識別系統、計費系統、設備控制系統、圖像抓拍系統、通信系統、設備診斷系統。

圖3.7 車道控制軟件界面

3.2.6.2后臺管理軟件

后臺管理系統則由站監控系統、中心管理系統以及系統接口等部分組成。

圖3.8 后臺管理系統

3.2.6.3軟件特色

系統采用模塊化方法設計，結構靈活。在基本配置下，可以靈活增加功能模塊，進行多種形式的靈活配置；可以根據路段車流特征、交通管理和不同運營方式的需要，通過軟件靈活進行車道類型選擇和運營參數配置。同時，為了保證交易數據的上傳以便業主及時對數據進行結帳，以及為了及時給車道下發新的運營參數，系統提供了收費站數據庫與車道計算機之間通過網外介質上傳、下發數據的機制。

3.2.7

車道部署

ETC車道建設部署方式主要有兩種方式，一種采用車道中置的方式，對現有人工收費站改動較大，需要大量的土建施工；另一種建設部署方式只需要在現有車道上增加ETC系統中電子標簽的讀寫天線（路側單元RSU）這樣的關鍵設備，對現有人工收費車道改動相對較小。ETC車道主要包括的設備有電子標簽讀寫天線（路側單元RSU）、車道通行信號燈、費額顯示器、自動欄桿機、車輛檢測器、車道攝像機等設備。

3.4.1 ETC車道建設部署方式一

ETC車道建設部署方式一如下圖所示：

MTC車道高速公路入口聲光告警器通行信號燈攝像機費額顯示器L雨棚信號燈ETC車道高速道閘崗亭雨棚信號燈ETC車道RSU地感線圈BMTC車道高速公路出口車道控制器聲光告警器通行信號燈攝像機通信區域地感線圈A

車道中置

為了使安裝有電子標簽的車輛能夠方便快捷通過ETC車道，ETC車道一般采取中置設置原則，即將ETC車道設置在中央分隔帶兩側的車道。

WETC收費島加長，欄桿與MTC島頭平齊

ETC收費島比MTC收費島長，ETC車道系統自動欄桿機的水平位置與MTC收費島島頭頂端平齊。在該種布局下，當車輛進入ETC車道出現交易異常后，可以不需要倒車即可順利駛到右邊的MTC收費車道，最大限度地保障了ETC車道的通暢，也避免了許多由于誤入車輛帶來的麻煩。

欄桿常閉

ETC車道采用欄桿常閉式設計，在目前，欄桿常閉式設計比較符合中國的國情，可有效防止非法車輛的逃費行為。

3.4.2 ETC車道建設部署方式二

ETC車道建設部署方式二如下圖所示：

崗亭MTC車道崗亭RSU/雨棚燈ETC車道車道控制器地感線圈通信區域聲光告警器車道攝像機費額顯示器通行信號燈崗亭通行信號燈聲光告警器崗亭車道攝像機車道控制器費額顯示器ETC車道通信區域地感線圈RSU/雨棚燈崗亭MTC車道崗亭

ETC車道建設部署方式二

ETC車道建設部署方式二對MTC車道做盡量少的改造，使之應用于ETC收費，車輛進入ETC車道如果自動收費不成功，則人工干預抬桿放行或車輛退出ETC車道進入MTC收費。3.3 發卡子系統

3.3.1 系統組成

發卡子系統布置于各服務網點，包括工控機、OBU發卡器(OBU)、雙界面卡發卡器(雙界面卡)，在單業主系統中，通過網絡連接到路段收費分中心；在聯網收費的系統中，發卡子系統通過網絡連接到省域或區域收費管理中心（可參考6.6.2架構）。實現的主要功能如下：

? 提供OBU和雙界面卡的發放以及掛失、解掛、注銷和雙界面卡的充值等服務 采用C/S結構，連接到中心數據庫，不受地域的限制，完全可以在需要的地方設置服務網點。其中OBU和雙界面卡的服務又是可以獨立的，可以只提供OBU或雙界面卡的服務，也可以同時提供兩種服務。

第4章 ETC不停車收費系統關鍵產品說明

在ETC建設過程中，從目前情況來看，一般招標過程采用由集成商來進行投標的形式，一般其利潤來源于車道控制器。每個省市一般都有本省市做MTC的軟件公司進行ETC車道軟件及收費站軟件的軟件供應商，一般來說，我們只能以設備供應商來參與投標。在少數的幾個省市，可能會有我們的車道軟件的市場。在這種情況下，在與各地的合作過程中要有正確度市場定位。

4.1 路側設備RSU

RSU(ZXRIS 8900)通訊可以適用于無防護的一款室外型路側控制單元。其特點如下： ? 通過了國家智能交通系統工程技術研究中心對產品的物理層測試、協議和互操作測試，完全符合國家標準；

? 基于ISO和CEN規定的5.8GHz微波專用短程通訊（DSRC）技術，符合DSRC國際技術標準，具有良好的互換性和兼容性；

? 內置PSAM模塊，在線密鑰計算與認證，確保數據安全，基于多重DES或RSA加密技術，防止鏈路竊聽與數據破解；

? 支持高安全性電子錢包交易方式，符合PBOC2.0規范； ? 先進的防碰撞技術，支持多OBU交易；

? 可存儲交易信息大于8000條，支持程序遠程更新，支持交易數據下載； ? 軍工級的天線設計水平，保證了更窄的波瓣角和更高的增益； ? 天線與控制單元一體化設計，結構緊湊，業內體積最小，安裝便捷； ? 兼容單片/兩片式電子標簽；

? 安裝方式靈活，水平/垂直方向可旋轉，多自由度可調，支持頂掛、側掛和壁掛，可調角度范圍為0～90°，便于現場調測；

? 可配置天線工作方式，發射功率動態可調，可根據現場環境實現自動定標，便于規劃調整和覆蓋優化；

? 良好的熱設計及智能溫度控制系統，可保證產品在超低溫啟動及運行、高溫運行等方面特性良好；

? 可遠程配置工作頻點，使用頻道隔離技術，頻點精準；

? 水平半功率波瓣角度小，鄰道泄漏功率比高于標準要求，有利于克服鄰道干擾； ? 內置電源適配器，支持交流直接輸入，動態范圍85~300VAC； ? 高可靠性，在室外無需任何防雨、防塵設施，防護等級達到IP65； ? 全室外設備，全天候工作，高強度防雷設計，可以承受強雷電襲擊；

? RSU與車道軟件之間的通信接口支持最新國家標準，與其它廠家的車道軟件通信時可靈活定制通信接口，并可提供整套軟件開發包。

技術參數如下： 1.機械特性

1)尺寸：296×199×57mm（一體機）

2)重量：2.5kg

3)外殼材料：底殼：鑄鋁

表殼：ABS+PC 4)安裝位置：龍門架、懸臂、立柱 5)安裝方式：頂掛、側掛、壁掛 2.微波鏈路特性

1)調制方式：ASK 2)編碼方式：FM0 3)工作頻率：上行5.790/5.800GHz

下行5.830/5.840GHz 4)通訊速率：上行512kbps

下行256kbps

5)通訊距離：0~30m（可調）6)發射功率：≤33dBm 7)天線極化：右旋圓極化 8)接收靈敏度：≤-80dBm 9)接收帶寬：﹤5MHz 10)天線半功率角：水平半功率波瓣寬度小于20°

垂直半功率波瓣寬度小于38°

3.電氣及應用特性

1)電源：額定220VAC/110VAC

動態85~300VAC 2)PSAM卡：規格：ISO 7816

通訊速率：56kbps 3)外部接口：10/100M FE

RS485/RS232 4)典型交易時間：＜230ms

5)電氣接口：7路干節點，輸入/輸出可配 4.環境參數

1)工作溫度：-40～+75℃ 2)存儲溫度：-40～+85℃ 3)相對濕度：4％～95％ 4)防護等級：IP65 5)可靠性：MTBF>100,000小時 6)靜電：

接觸放電：6KV 空氣放電：8KV 性能判據：Class B 7)工作壽命：>15年 4.2 車載設備OBU

? 完全符合國家標準

? 通過國家智能交通系統工程技術研究中心對產品的物理層測試、協議和互操作測試 ? 人性化設計

? 外觀小巧時尚 ? 輕觸式余額查詢按鈕

? 中文LCD、蜂鳴及LED同時提供，以便于交易提示及電池低壓告警 ? 多種外殼顏色可選，以滿足使用者的個性化需求

? 支持實時顯示電子錢包余額、交易結果、讀寫工作狀態等指示信息 ? 識別穩定可靠

? OBU接收靈敏度高，設計時充分考慮了防爆膜的影響，保證識別穩定可靠 ? 大范圍的方向適應性，適合于不同安裝角度和位置 ? 低功耗設計

? 免維護時間可達5年 ? 高抗振性

? 充分考慮擋風玻璃弧度，可適用于各類車型 ? 超強3M雙面膠固定，安裝方便且牢固 ? 高數據可靠性

? 機械防拆設計，保護用戶數據，非法拆卸時，OBU即時失效并具有報警指示信息

? 支持全系統密鑰控制及加解密處理

? OBU可大量存儲必要的信息，可采用DSRC方式讀出 ? 良好的兼容性

? 完全按照國家標準設計，可兼容任何符合國家標準的RSU ? 支持各種類型的邏輯加密卡

? 支持接觸式/非接觸式兩種方式讀寫雙界面CPU卡

? CPU卡支持記賬卡和電子錢包功能，電子錢包交易符合中國人民銀行頒布的《中國金融集成電路（IC）卡規范》

? 良好的易用性

? 獨有的數據導入/導出功能，支持ICC數據導入/導出 ? 支持程序在線更新 ? 支持交易數據下載 技術參數如下： 1.機械特性

1)尺寸：85×65×20mm 2)重量：100g 3)外殼材料：ABS+PC 4)安裝位置：汽車擋風玻璃內側

5)安裝方式：超強3M雙面膠固定，防拆卸開關 2.微波鏈路特性

1)調制方式：ASK 2)編碼方式：FM0 3)工作頻率：上行5.790/5.800GHz

下行5.830/5.840GHz 4)喚醒時間：≤1ms 5)喚醒靈敏度：≤-40dBm 6)接收靈敏度：≤-50dBm 7)通訊速率：上行512kbps

下行256kbps 8)天線極化：線極化 3.電氣及應用特性

1)功耗：≤5μA（靜態電流）

≤25mA（工作電流）

2)通訊接口：DSRC（空口）

UART（mini USB接口）

3)典型交易時間：＜230ms 4)存儲容量：用戶存儲區>4kB 5)MMI應用界面：LCD顯示

蜂鳴器提示

LED狀態提示

6)電池壽命：3.6V/1300mAh鋰電

工作壽命大于5年

4.環境參數

1)工作溫度：-25～+70℃ 2)存儲溫度：-40～+85℃ 3)相對濕度：5％～95％ 4)可靠性：MTBF>100,000小時 5)靜電：

接觸放電：6KV 空氣放電：8KV 性能判據：Class B 6)免維護時間：>5年

4.3 車道控制器

智能化車道控制器產品可以實現簡單便捷的車道系統集成。該產品具有以下特點： ? 具有中央處理單元；

? 具有LCD觸摸屏，可實現人機界面操作，可獨立控制外設，可觀察外設工作狀態；

? 具有豐富的通訊接口，包括1路網口，可實現設備聯網；3路RS232接口，控制RS232串口設備；

? 具有豐富的外設控制接口，包括6路光電隔離輸入、6路繼電器強電輸出、4路繼電器開關量輸出。可以獨立控制雨棚燈、通行信號燈、霧燈、電動欄桿機等；

? 內部集成高分辨率視頻采集功能模塊，具有視頻輸入、輸出接口，可實現視頻采集功能。在分辨率為768×576以上、32位真彩色模式下捕獲的時速為100公里/小時的動態車輛圖像，可清晰辨認出車牌；

? 內部集成字符疊加功能模塊，具有視頻疊加圖像功能，并可通過網口和視頻口輸出疊加圖像；

? 內部集成車輛檢測功能模塊，可實現6通道車輛檢測功能；

? 檢測器計數誤差小于1×10-4 ? 檢測車速可達100公里/小時 ? 車道寬度：3.0～4.0米； ? 檢測器可以通過觸摸屏復位； ? 檢測頻率：觸摸屏操作，4級可調 ? 檢測靈敏度：觸摸屏操作，8級可調

? 內部集成符合ISO14443協議的高頻讀卡器模塊，可實現人員鑒權功能； ? 具有配電模塊，可實現RSU、電動欄桿機、費額顯示器、攝像機等的供電保護和控制功能。? 防護等級：IP53； ? 工作溫度：-15℃~50℃； ? 儲存溫度：-30℃~60℃；

? 相對濕度:0~95%、無冷凝水的情況下能夠正常工作； ? MTBF大于20000小時； ? MTTR小于0.5小時。

第5章 ETC不停車收費系統優勢及特色

5.1 通訊集成優勢

通訊可以提供全套的解決方案，從硬件設備（路側單元RSU、車載單元OBU、車道控制器）到車道控制軟件、收費站系統軟件以及遠程操作維護平臺全套解決方案，實現了軟硬件的無縫連接，真正實現了收費系統的集成，避免了不同廠家之間產品繁瑣的對接問題，同時系統的運行更加穩定，控制更加準確合理，實現真正無人職守。

通訊致力于有效整合各類公司資源，實現ETC系統和公司的傳輸、數據、監控以及接入產品的集成，提供高速公路信息化的整體解決方案，提供端到端的集成方案和完善的一站式服務，一攬子的工程實施方案，為客戶帶來放心滿意的服務質量。

5.2 通訊系統優勢

5.3.1 ETC/MTC一鍵切換

由于通訊能夠很好的解決鄰道干擾問題，其專有技術可以保證ETC/MTC快速一鍵切換，靈活配置車道的收費模式，加快了響應速度。另外，當所有車道都安裝了ETC系統之后，業主可以自由選擇車道的工作方式，即哪個車道采用ETC收費，哪個車道采用MTC收費，增加了配置的靈活性。

ETC/MTC的區別僅僅局限于交易層次，對于ETC/MTC收費站能夠完全統一，ETC/MTC系統采用統一數據庫上傳數據，保證數據不丟失。通訊作為無線通訊的專家，可以將收費站員工的管理納入其中，包括：系統權限管理、考勤、門禁等管理，功能更加強大，管理更加便捷。

5.3.2 跟車干擾的解決

跟車是目前遇到的棘手問題，很多廠家由于產品質量和性能問題，不能有效解決。個別廠家宣稱通過“雙天線”方式可以解決跟車干擾問題，其實不然，所謂的“雙天線”方案不過是在系統實際應用中，由于設備性能問題，經常導致OBU與RSU交易時間過長，在單天線覆蓋區域內無法正常完成整個交易流程，結果出現車輛速度稍快的情況下交易失敗，車輛無法正常通過收費站的問題。基于以上情況，只能通過增加天線，以此增加覆蓋來保證交易區域的擴大，保證交易流程的完成。

解決跟車干擾的問題，其根本在于解決路側設備RSU的覆蓋區域的連續與穩定，同時解決車載單元OBU的一致性，克服了這樣兩個問題，基本可以保證先進入交易區域的車輛首先進行交易，后進入交易區域的車輛后進行交易，從而解決跟車干擾問題。

通訊路側設備RSU通訊區域可以精確控制在5~8米的范圍內，同時車載單元OBU一致性很高，可以達到±1db，喚醒時間小于1ms，從根本上降低了跟車干擾發生的幾率。

5.3.3 鄰道干擾的解決

鄰道干擾問題是目前常見的問題，由于某些廠家的技術能力限制，設計的天線方向性不好，水平波瓣角大，有的甚至大于35°，加之OBU溫漂嚴重，且系統寬帶接收，因此造成鄰道干擾嚴重。通訊路側設備RSU達到軍工級的天線設計水平，水平波瓣角小于19°，鄰道泄漏功率比高，OBU的車載單元溫漂小，能夠準確接收該車道頻段的信號。

5.3 通訊產品優勢

5.4.1 良好高低溫性能

通訊通過專有技術保證了設備具有良好的高低溫性能，OBU可穩定工作在-35°到70°的環境，路側設備RSU保證在-40°低溫下能夠正常工作，另外，工業級的器件保證了其在70°的高溫下也能正常的工作，無論嚴寒酷暑，設備都可以安全可靠的應用于大江南北。

5.4.2 OBU低溫漂設計

專有技術保證OBU溫漂在工作溫度內（-35°到70°）低于20ppm，避免由于頻偏引起的通訊不可靠，并且大大降低了鄰道干擾問題的產生。

5.4.3 OBU獨特的喚醒方式

OBU的喚醒方式業內大部分廠家采用的是全部斷電的方式，導致喚醒時間高達50~80ms，而通訊采用了半休眠的喚醒方式，即OBU休眠期間保存了部分器件的工作狀態，類似于筆記本的休眠狀態，使得OBU喚醒時間小于1ms，有效降低了整體交易時間以及發生跟車干擾的39

幾率。

5.4.4 OBU 高一致性

強大的研發能力、規范標準的生產流程保證了設備的質量和可靠性，保證了產品的高一致性，OBU的高一致性，即控制在±1db，相當于通訊距離最多相差1米，同時OBU的通訊交易靈敏度遠高于喚醒靈敏度，使得OBU一旦被路側設備喚醒必然能夠進行準確的交易通訊，大大降低了跟車干擾發生的幾率。

5.4.5 OBU誤喚醒概率低

在實際應用中發現，個別廠家的設備由于接收帶寬比較寬，濾波不好或根本沒有濾波，受到無線信號的影響嚴重，在手機通訊基站下經常會被誤喚醒導致電池消耗嚴重。我司采用專有技術，保證了OBU接收帶寬處于一個很窄的范圍，對其它頻段具有很好的抑制作用，像手機、基站信號等不會影響OBU被誤喚醒，更加節電。加之我司的天線水平波瓣角小，鄰道泄漏功率比高，防止了鄰道信號對OBU的誤喚醒。

5.4.6 RSU一體化設計

RSU采用獨特的一體化設計，其整體體積大小僅相當于同類產品的三分之一，重量更是同類產品的五分之一，成為業界體積最小，質量最輕的一款路側設備，安裝維護更加方便。由于其數字部分、射頻部分、天線一體化，外部只需要提供電源和通訊線即可，方便使用。一體化的另外一大好處是：使得前向、反向差損最小，有效的提高了靈敏度及可靠性。

5.4.7 軍工級的天線設計水平

我公司采用的天線堪稱業界“最小”，軍工級的設計水平保證了更窄的的波瓣角以及更高的增益，天線的一致性好，降低了工程安裝時，覆蓋范圍調節的難度。

精心設計的小于19度的RSU天線水平波瓣角，保證掛高5.5米的情況下，通訊區域可以精確控制在5—8米的范圍內，并且通訊區域寬度小于3.3米。鄰道泄漏功率比高于標準要求，有效的克服了鄰道干擾。

增益為16.2dBi，半功率波束寬度為19度，前后比約29dB，副瓣增益3dBi，副瓣波束寬度為33度。第一零陷增益為-10dBi，零陷波束寬度為22度。

當相鄰車道RSU發射頻率分別為5.83GHz，5.84GHz，RSU水平間距3.5米，掛高5.5米，下傾角度52度，OBU垂直高度1.5米，上仰角度60度時，本車道與相鄰車道信號比較圖。

OBU接收到本車到與相鄰車道信號比較圖

5.4.8 支持網口等多種通訊方式

路側設備RSU提供多種接口方式，包括網口、RS232/485接口，開關量接口，使用更加

方便，兼容性更強，擴展性更好。相對于業內部分廠家，增加的網口通訊方式更加快速高效，降低了交易時間，同時有利于RSU與其他設備的集成組網以及遠程設備監控。

5.4.9 設備防護

RSU采用密閉設計，防護等級達到IP65，即：可以完全防止外物及灰塵的侵入，防止來自各方向由噴射出的水進入,可以無防護的應用于室外 ；同時，設備本身具有防雷板，接口采用光耦隔離技術，可以有效的抗非直擊雷，可安全可靠的工作在高速公路收費島附近環境灰塵密布，氣候惡劣的室外環境。

5.4.10 標準化設計

我司設備通過了互聯互通測試，完全符合國家標準，具有良好的兼容性和互操作性；RSU與車道軟件之間的通信接口支持最新國家標準，與其它廠家的車道軟件通信時可靈活定制通信接口，并可提供整套軟件開發包。電信級網管系統、產品的靈活架構，保證了國家標準改變時，實現在線升級，鄭重承諾我們的產品完全符合最新的國家標準。

5.4.11 高性能車道控制器

自主研發車道控制設備，具有LCD顯示屏及觸摸屏，方便操作；內置字符疊加器，對相關信息進行疊加；具有配電模塊，為車道控制器及外設供電，1個兩極空開作為車道控制器的總開關、5個單極空開對車道外設提供220VAC供電，對外提供2路DC12V/1A電源，可提供給亭內攝像機或其它集成車道外部擴展設備；對外提供6路光電隔離型輸入接口，10路繼電器輸出接口，6路地感線圈輸入接口；具有車輛檢測功能；具有高頻讀頭，能夠進行操作前刷卡認證，增加系統安全性；設備可靠性高。

第三篇：高速公路不停車收費管理系統解決方案

高速公路不停車收費系統一：應用背景

不停車收費系統又稱電子收費系統（Electronic Toll Collection System），簡 稱ETC系統。自動識別不停車收費系統是目前世界上最先進的路橋收費方式。通過安裝在車輛擋風玻璃上的電子標簽與在收費站ETC車道上的微波天線之間的專用短程通訊，利用計算機聯網技術與銀行進行后臺結算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車就能交納費用的目的。

ETC特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境下采用。實施不停車收費，一方面，可以允許車輛高速通過（幾十公里），與傳統的人工收費８秒出票相比較，不停車收費大大加快了高速公路收費道口的通行能力，據測算，較人工收費車道，ETC車道通行能力將提高４～６倍，可減少車輛在收費口因交費、找零等動作而引起的排隊等候。另一方面，也使公路收費走向電子化，可降低收費管理的成本，有利于提高車輛的營運效益，同時也大幅降低收費口的噪聲水平和廢氣排放，并可以杜絕少數不法的收費員貪污路費、減少國家損失，與原來的人工收費和人工電腦收費方式相比，實行不停車收費后具有明顯優勢，不僅極大地改善了路上密集車輛所造成的環境污染，減少

車輛阻塞現象，行車更加安全，更為主要的是將大大提高路橋收費效率。

一般來說對于公路收費系統、車輛的大小和形狀不同、需要大約4米的讀寫距離和很快的讀寫速度、也就要求系統的頻率應該在900M Hz和2400MHz。射頻卡一般在車的擋風玻璃后面。現在最現實的方案是將多車道的收費口，分為兩個部分：自動收費口、人工收費口。天線架設在道路的上方。在距收費口約50-100米處，當車輛經過天線時，車上的射頻卡被頭頂上的天線接收到，判別車輛是否帶有有效的射頻卡。讀寫器指示燈指示車輛進人不同車道，人工收費口仍維持現有的操作方式，進入自動收費口的車輛，養路費款被自動從用戶帳戶上扣除，且用指示燈及蜂鳴器告訴司機收費是否完成，不用停車就可通過，擋車器將攔下惡意闖入的車輛。

二：無源射頻卡的優勢

(1)非接觸性。射頻卡與讀寫設備之間沒有機械接觸，無機械損傷。與讀寫設備也沒有插口(全密封)，能適應多塵、潮濕等惡劣環境，可靠性高，使用壽命長。

(2)響應速度快。普通磁卡的信息交換只有1～2kb／s，而射

頻識別卡信息交換速度為毫秒級，支持在高速移動中讀卡。

(3)安全保密性好。普通磁卡受到強磁場干擾會丟失信息，信息易被竊取、篡改或偽造。射頻識別卡利用存儲器記錄信息，不受磁場的干擾，卡內有專用的電路模塊，可作密碼運算和雙向密碼鑒別，數據安全性和保密性能好。

(4)可離線操作。感應式IC卡安全保密性好，既可聯網線使用，亦可脫離計算機網絡離線操作，免除網絡開銷。

(5)體積小，方便各種封裝形式。

三：系統構成

射頻自動識別不停車收費系統按其功能可分為自動識別控制子系統、自動判斷型子系統、數據采集子系統、車輛檢測子系統、閉路電視子系統和信號控制子系統等幾個.(1)自動識別控制子系統主要由系列射頻自動識別讀寫器、系列射頻自動識別卡、車道道閘控制機、收費員計算機終端等組成，它是整個不停車收費系統的核心，負責控制不停車收費車道所有設備的

運行、收費業務操作的管理以及與收費站計算機的通信和數據交換。

(2)自動判斷型子系統主要由光柵、高度檢測器、軸數檢測器等組成，它通過采集車輛的高度和軸數等參數，經綜合分析比較來判別車輛的車型；該子系統至少可以判別三種以上車型。自動判斷型子系統在有些場合可以由用戶選擇使用。

(3)數據采集子系統主要由系列射頻自動識別讀寫器和系列射頻電子標簽卡構成。射頻電子標簽被安裝在汽車擋風玻璃內側的上方，在電子標簽上寫有標簽編號、車號、車主、車型、應繳金額、剩余金額和有效期等信息；系列射頻自動識別讀寫器被安裝在收費島的前端，它通過微波技術從系列射頻電子標簽卡上讀取有關信息，并同步傳送給車道控制主機。

(4)閉路電視子系統主要由車道攝像機和收費站的監視器等組成。車道攝像機被安裝在收費島的前端，主要用于拍攝非法通過的違章車輛。

(5)信號控制子系統主要由通行信號燈、偏叉信號燈和自動欄桿等組成，用于提醒駕駛員正確使用不停車收費車道。

(6)車輛檢測子系統主要由三組環形線圈組成。第一組環形線

圈被安裝在收費島的入口處，用于激活天線讀取電子標簽的信息；第二組環形圈被安裝在收費島的中間出口處，用于控制通行信號燈和偏叉信號燈的狀態；第三組環形線圈被安裝在收費島的出口端，用于統計車流量，并控制自動欄桿、通行信號燈和偏叉信號燈的工作狀態。

四：工作原理和流程

1、射頻自動識別不停車收費系統不需要專門的收費員進行操作，它利用微波自動識別技術，完全通過設備本身來完成對通行車輛的收費工作。

2、存儲有車型、車號、金額、有效期等信息的射頻電子標簽卡被安裝在汽車前方擋風玻璃內側的左下角。當持卡車輛進入不停車收費車道時，車輛感應器的線圈產生來車信號，激發系列射頻自動識別讀寫器讀取該車系列射頻電子標簽卡上的信息(車型、車號、剩余金額和有效期等)，同時光柵、高度檢測器和軸數檢測器等車型差別設備，自動檢測來車的實際車型。

3、從車載系列射頻電子標簽卡讀取的信息，以及車型判別設備所采集到的數據均被送到車道控制計算機內進行分析比較，如電子卡中所記錄的車型與設備所判別的車型一致、卡中車號不在黑名單

內、應繳金額小于等于剩余金額、車輛通過時間在卡的有效期范圍內，則該卡被認為是有效卡；如前述四項比較中，有一項不符合，則該卡被認為是無效卡。

4、如來車所持系列射頻電子標簽卡為有效卡，則通行信號燈由紅色變為綠色，偏叉信號燈呈綠色直行標志，自動欄桿抬起；當來車駛離檢測范圍后，通行信號燈由綠色變為紅色，偏叉信號燈熄滅，自動欄桿關閉。駛離檢測范圍后，通行信號燈由綠色變為紅色，偏叉信號燈熄滅，自動欄桿關閉。

5、如來車所持系列射頻電子標簽卡為無效卡，則通行信號燈呈紅色，偏叉信號燈呈黃色左轉通行標志，自動欄桿關閉；當來車左行駛離無卡車輛轉向人工收費車道的車輛感應器的線圈的檢測范圍后，偏叉信號燈熄滅；如來車沒有轉向人工收費道（有些場合不設此轉向旁道），而依然向前行駛，當其抵達車輛感應器線圈的檢測范圍時，警鈴報警，將有收費員前來人工收費處理后，人工放行。

6、系列射頻電子標簽卡的銷售和費用結算均在收費中心(即購卡中心)進行。為適應不同用戶的需要，一般發行兩種電子卡，一種是預付費電子標簽卡，一種是信用式電子標簽卡。

7、預付費電子標簽卡，顧名思義是必須先付費后通行的電子

卡，該卡的發行面向整個社會。用戶僅需直接到購卡中心購買存有一定金額的電子卡，即可使用不停車收費車道。在每次使用時，系統將自動從電子卡中扣除該車的應繳金額。該電子卡可以重復使用，當卡中剩余金額很少或沒有時，用戶可以到購卡中心重新存入一定的金額到電子卡中，以保證其繼續有效。

8、信用式電子標簽卡，是一種允許用戶先通行后付款的電子卡，該卡的發行對象主要是一些由銀行信用卡為結算手段的用戶，或企業形象很好的國家機關和企事業單位，費用結算采用銀行托收的方式。

第四篇：基于RFID技術的不停車收費系統設計2010412318 （精選）

目錄

摘要............................................................................................................................................................2 關鍵詞:RFID，不停車收費，智能系統..................................................................................................2 ABSTRACT...............................................................................................................................................2 KEYWORDS: RFID, ETC, THE INTELLIGENT SYSTEM..............................................................2 第一章 緒論............................................................................................................................................2 1.1研究背景及意義.............................................................................................................................2 1.2不停車收費系統的研究現狀與發展趨勢.......................................................................................3 1.3文章內容及結構安排......................................................................................................................4 第二章 基于RFID不停車收費系統的論述............................................................................................4 2.1不停車收費系統的概述..................................................................................................................4 2.2不停車收費系統設計的基本功能...................................................................................................5 2.3不停車收費系統的硬軟件系統構成...............................................................................................6 2.4不停車收費系統的工作流程..........................................................................................................7 2.5小結..................................................................................................................................................8 第三章 射頻識別系統硬件設計..............................................................................................................8 3.1射頻識別技術原理..........................................................................................................................8

參考文獻.....................................................................................................................................................9 基于RFID技術的不停車收費系統設計

電子信息工程 沈思

指導教師 胡敏

摘要：本文首先針對目前所采用的人工收費方式的缺點，研究了基于RFID技術的不停車收費系統，并從功能、組成、應用等方面闡述了系統的架構。

其次，研究了射頻識別技術的原理，在此基礎上，給出了一種基于NRF401射頻芯片的射頻系統，并詳細闡述了系統的硬件設計。然后，對不停車收費系統軟件進行了開發設計,完成了系統軟件總體框架的設計和分析。最后，對全文的工作進行了總結。

關鍵詞：RFID，不停車收費，智能系統

The design of no stop electronic toll collection system based on

RFID technology

Student majoring in Electronic shen si

Tutor hu min

Abstract Firstly, aiming at the disadvantages of artificial charging methods currently employed.Then have a study of the system which is used in the Electronic Toll Collection and design the framework of the system from the function, composition, application and so on.Secondly, introduce the principle of Radio Frequency Identification technology, on the basis of this, presents a system of radio frequency based on RF chip NRF401, and describes the system hardware design.Then, for the development and design of the software of no stop electronic toll collection system, completed the design and analysis of the overall framework of system software.Finally, the paper summarizes the work.Keywords:RFID, ETC, The Intelligent system

第一章 緒論

1引言

1.1研究背景及意義

智能交通系統(ITS，即Intelligent Transportation System)是21世紀現代交通運輸體系的發展方向，是國家“十五”重點攻關項目。隨著國民經濟快速發展，我國綜合國力不斷增強，交通基礎建設大為改善，尤其以高速公路為主骨架的覆蓋全國范圍的高等級公路網絡正在逐步形成，高速公路為交通事業跨越式發展奠定了堅實的基礎，在某種程度上緩解了交通在經濟建設中的瓶頸制約作用。但是，隨著經濟的持續快速增長，路網通過能力日益滿足不了交通量增長的需要，交通擁擠，阻塞現象日趨嚴重，尤其以高速收費站車輛擁擠堵塞現象更為突出。如何實現各類車輛的有效指揮、協調控制和管理已經成為交通運輸和安全管理部門面臨的一個重要問題。

高速公路堵車現象時有發生，高速公路管理手段雖然越來越先進，但大部分已通車高速公路收費管理卻仍停留在比較低效的人工收費階段，這就給高速公路使用帶來諸多不便：

（1）車輛停車排隊交費等候通關的時間較長，在車流量增加時很容易造成擁堵；

（2）因停車等候交費的時間較長，降低了大橋或高速通道的通行能力和服務水準；

（3）各收費站點的現金結算工作量巨大，所需工作人員較多，增加了人力使用成本；

（4）人工收費存在人員交接班的現金復核、稽查和統計工作量，同時還存在現金移交的資金安全問題；

（5）存在收費漏、交錢不給票或給假票的情況時有發生，甚至出現假鈔假幣方面損失；

（6）不便于路況和車流信息及時交流；

（7）由不同投資主體修建的公路收入分配問題日益嚴重；

（8）經過收費站時停車繳費造成的通行速度緩慢、頻繁制動引起的機械磨損、油耗、噪音和由此產生的大量有害尾氣等問題嚴重。

我國高速公路普遍采用封閉式收費制式，各省市在聯網收費系統中，普遍采用了基于IC卡作為通行券的人工現金收費（MTC）方式，而國外發達國家經過長期和廣泛的研究，已從主要依靠修建更多的公路，擴大路網規模來解決不斷增長的交通需求，轉移到用高科技技術來改造現有公路運輸系統及管理體系，從而達到大幅度提高路網通行能力和服務質 量的目的。ETC電子不停車收費系統應運而生，ETC特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境下采用。ETC系統不僅極大的改善了路上密集車輛所造成的環境污染，減少車輛阻塞現象，行車更加安全，而且大大提高過路橋收費的通行效率。

基于此，本課題主要對射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術在高速公路不停車收費系統中的應用進行了設計。1.2不停車收費系統的研究現狀與發展趨勢

1.2.1不停車收費系統在國外的發展情況

第一個不停車收費的應用實驗是20世紀70年代末在紐約和新澤西試行的，借助于自動車輛識別的不停車收費系統，交費者既可向收費公司預付款，也可采用信用卡付賬方式。1988年美國首次將不停車收費用于Lincoln Tunnel，緊接著，于1989年在新奧爾良州Crescent city大橋上實現了完整的車輛識別與計算。同時，其他各國也紛紛推出了自己的不停車收費系統，挪威研制出了Q-free0自動不停車收費系統，該系統是將一張塑料磁卡粘貼在車輛的前窗玻璃上，當車輛到達自動收費口時，無線掃描設備通過“詢問”，接受來自過往車輛上磁卡發出的電子回答，系統的主計算機存儲所有磁卡編號和通過次數，并自動記錄通過收費口的車輛，然后和負責賬款的系統通信聯系，確定收費金額，計算機圖像抓拍系統將非法通過的車輛拍攝下來，警察和銀行部門根據相應賬單進行處罰。廈門市路橋管理有限公司于1998年8月從挪威引進了該套自動化收費系統，并于2000年應用于廈門海滄大橋。此外，法國、英國、意大利等國家還推出了基于視頻、環形線圈、紅外和微波技術的不停車收費系統。

1.2.2不停車收費系統在國內的發展情況

近年來，我國各個地區均先后提出了實施不停車收費的規劃。RFID可以通過射頻信號自動識別目標對象，無需可見光源，具有穿透性，可以透過外部材料直接讀取數據，讀取距離遠，無需與目標接觸就可以獲取數據。這些優點使它可以應用在智能交通領域，從而大大簡化過程，提高效率。在射頻識別技術的基礎上建立起來不停車收費系統，它能夠實現對車輛實時監控，高效、準確的管理，車輛進出可以不停車，免伸手。目前，不停車收費系統在我國也有了較為成熟的開發和應用。1994年底，廣東佛山大橋管理站在國內首次開發成功了1套基于微波檢測技術的不停車收費系統，該系統于1995年1月1日試開通，1997年廣州市開始實施全市路橋“一卡通”不停車收費推廣工程，系統于1999年1月1日投入運行。此外深圳機荷、梅觀高速公路也實施了不停車電子收費系統。在北京、上海等地的機場高速公路也先后實施了電子不停車收費系統，其中北京機場高速公路收費站采用的是美國AMTECH公司的產品，而上海機場高速路則是使用日本豐田的路邊設備和單、雙片式車載機及世界上最先進的雙界面卡。2007年底，包括京通快速路在內的全市n條高速路全部聯網收費，除在主要收費站開通不停車收費系統外，所有的收費口還同步開通IC卡收費功能，普通公交一卡通也能輕松刷卡。1.3文章內容及結構安排

第1章首先分析了本文的研究背景及研究意義，其次，介紹了國內外不停車收費系統的研究現狀。

第2章提出了不停車收費系統的架構，并分析了其工作流程。

第3章首先介紹了射頻識別系統的原理，然后介紹了基于NRF401的射頻系統硬件設計。

第4章對課題研究進行了總結。

第二章 基于RFID不停車收費系統的論述

2.1不停車收費系統的概述

ETC電子不停車收費系統是基于RFID技術通過遠距離、非接觸采集射頻卡的信息，實現車輛在快速移動狀態下的自動識別，從而實現目標的自動化管理。該系統產品集計算機軟硬件、無線通信、信息采集處理、數據傳輸、網絡通訊、自動控制和智能卡制作等技術綜合應用為一體，屬于先進的智能交通信息采集設備和高安全性的智能身份識別系統，是一種能有效對車輛進行自動識別和聯網監管的重要技術手段。

該系統通過安裝在車輛擋風玻璃上或者車身其他部位的車載電子標簽（OBU）與在收費站ETC車道上的車道設備控制系統信號發射與接收裝置（稱為路邊讀寫設備，簡稱RSE）以專用短程通信（Dedicated Short-Range Communication，簡稱DSRC）方式交換信息，利用計算機聯網技術與銀行進行后臺結算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車而能交納路橋費的目的。不停車收費系統主要利用車輛自動識別技術（AVI），通過路側車道控制系統的信號發射與接收裝置識別通過車輛的編號，自動從該用戶的專用賬戶中扣除通行費。對使用ETC車道未安裝車載器 4 或車載器無效車輛，則視作違章車輛，實施圖象抓拍和識別，會同交警部門事后處理。

2.2不停車收費系統設計的基本功能

高速公路不停車收費系統在開發設計中，必須體現下述功能: 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。2.2.1.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）。2.2.2.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。2.2.3.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。

2.2.4.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。

2.2.5.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。2.2.6.數據庫管理功能

系統提供強大的數據庫管理功能，包括數據庫的參數配置、備份以及數據庫災難恢復等。

2.2.7.數據同步功能

系統具有數據同步功能，車道服務器可以獨立完成一次收費交易，交易信息可及時同步到收費站系統。系統也可以及時接收收費站下發的運行參數信息。2.2.8.日志管理功能

系統具有日志管理功能，可自動記錄管理人員操作日志和系統運行信息日志，包括操作人員的個人信息、操作時間、地點、所進行的合法操作、所進行的非法操作、操作中產生的異常、系統運行中發生的異常等，也可以對日志進行查詢，便于系統的維護和事故的追查。2.2.9.RSU配置功能

系統提供RSU配置功能，可通過專用配置管理工具配置RSU的通信口參數、射頻參數、業務參數等信息。2.2.10.脫機工作功能

系統提供脫機工作功能，當車道系統與收費站的通信出現異常時，系統可降級運行和脫機操作，獨立完成對經過車輛的收費處理操作，待網絡系統恢復正常后再將交易記錄等數據上傳給收費站。

2.3不停車收費系統的硬軟件系統構成 2.3.1.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。2.3.1.1.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。2.3.1.2.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。2.3.1.3.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 6 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。2.3.2.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。

2.4不停車收費系統的工作流程 系統的工作流程如下：

(1)車主辦理ETC通行以及網上銀行業務。車主到高速公路管理部門購置RFID電子標簽。由發行系統向RFID電子標簽輸入車輛識別碼，并在數據庫中存入該車輛的全部有關信息，并在銀行系統開通網上銀行業務，使銀行賬戶與車主信息綁定。

(2)車輛信息入庫。發行系統將上述車主、車輛信息輸入收費計算機系統。RFID電子標簽貼在車上相應的部位，可以立即使用。

(3)收費站ETC通道入口寫信息。當車輛通過高速公路ETC通道入口時，該站的收費系統的RFID閱讀器發出射頻信號，由RFID電子標簽的天線接收射頻信號，激活RFID電子標簽后，該RFID讀寫器同時還向RFID電子標簽寫入入口信息。寫入信息也由電子標簽的天線接收，寫入RFID電子標簽芯片中。

(4)收費站ETC通道出口讀信息。當車輛通過高速公路ETC通道出口時，該站的收費系統的RFID閱讀器發出射頻信號，由RFID電子標簽的天線接收射頻信號，激活RFID電子標簽后，RFID讀寫器讀寫出RFID電子標簽中存儲的入口信息。(5)車輛處理。收費計算機系統向執行機構輸出執行信號。當網上銀行的儲值，即結余金額足夠支付過站的費用時，出站口綠燈亮，給予放行;若結余金額已不多，處于警告值以下，則黃燈亮，提示車主應再購買儲值，但仍予以放行;若結 7 余金額不足或已無余款，則紅燈亮，不予放行。對于闖紅燈的車輛，將由站內攝像機自動攝下站牌號，并由計算機系統記錄沖紅燈的時間，以便追究其責任。(6)收費完成。上述過程，均于瞬間完成，ETC系統可保證車輛高速通過收費站，收費計算機系統將通過該站的車輛識別碼及其新儲值等信息，經通信網絡，送至有關中心與其他收費系統中。

2.5小結

本章先闡述了不停車收費系統的概念和設計原則，然后對不停車系統進行了功能分析，最后，詳細闡述了不停車收費系統的工作流程。為下面的進一步工作做好準備。

第三章 射頻識別系統硬件設計

不停車收費系統采用RFID技術，通過路側天線與車載射頻標簽之間的無線通信，在不需要司機停車和其他收費人員采取任何操作的情況下，自動完成收費處理全過程。因此，射頻識別技術是實現不停車收費系統的非常重要的關鍵技術之一。3.1射頻識別技術原理

射頻識別技術(RFID)利用電磁感應、無線電波進行非接觸雙向通信，以達到識別目標并交換數據。應注意RF有很多工作頻段，工作原理也不盡相同，有的工作于近場，可用電磁感應描述，有的必須用電磁波發射來解釋遠場狀態。國際上最流行的EC/ISO14443A標準的射頻卡與讀寫器之間通過電感藕合方式來完成讀寫通信。當讀寫器對卡進行讀寫操作時，讀寫器發出的信號由兩部分疊加組成:一部分是電源信號，該信號由卡接收后，由卡的UC回路產生一個瞬時能量來供給芯片工作。另一部分是指令和數據信號，指揮芯片完成數據的讀取、修改、存儲等，并返回信號給讀寫器。讀寫器一般由單片機、專用智能模塊組成，并配有與PC的通信接口等，以應用于不同的領域。圖3一1為RFID的基本模型示意圖。

圖3一1 RFID的基本模型示意圖

[11]

3.2射頻識別系統的硬件設計 1.器件的選擇

(1).無線射頻芯片選型

無線射頻芯片是整個射頻系統的核心部件，基于高速公路應用的需求，考慮方案成本低，體積小，功耗低，通信距離遠，集成度高，外圍元件少，加工容易，數據 8 傳輸率高，傳輸時間短，接口簡單，開發方便等因素，本文選擇了nRF401射頻芯片，其依據是：

a.發射功率:在同等條件下，為了保證有效和可靠的通信，應選用發射功率較高的產品。nRF401的發送功率達到10dBm，在同類產品中的性價比較高。b.通信距離:nRF401的最高數據傳輸率可以達到20kbit/s，接收靈敏度高達-105dBm，在開闊的使用距離最遠可達1000m[5]。

c.功耗:作為高速公路收費中使用的車載標簽，一般貼放于汽車的擋風玻璃上，要滿足形狀小巧、輕便等要求。因此應該根據需要選擇綜合功耗較小的產品，nRF401的工作電流在同等發射功率下是較小的。

d.數據傳輸速度:現有的無線射頻芯片，數據的傳輸大多采用曼徹斯特編碼，雖然滿足數據可靠性傳輸的要求，但在編程上會需要較高的技巧和經驗，需要更多的內存和程序容量，最重要的是曼徹斯特編碼大大降低數據傳輸的效率，一般僅能達到標稱速率的三分之一，無法適應高速數據通信的需要。nRF401是采用與單片機串口相連傳輸數據的芯片，應用及編程非常簡單，傳送的效率很高，而且采用有線方式的串口傳輸，數據的誤碼率也非常低。

參考文獻

[1] 杜慧勇，唐娜娜，靳瑾，ITS的應用與發展[J]，科協論壇，2007，(4):36一37 [2] 蔣皓行，張成，林嘉寧等.無線射頻識別技術及其應用和發展趨勢[J].電子技術應用，2005年第5期

[3] 張遠.高速公路收費管理.北京:機械工業出版社，2005 [4] 趙軍輝.射頻識別技術與應用.北京:機械工業出版社，2008

[5] 白浩，高速公路不停車收費系統的研制[D]，鄭州，鄭州大學，2006.11

第五篇：杰訊高速公路不停車收費系統解決方案

杰訊高速公路不停車收費系統解決方案

一、應用背景：

射頻自動識別不停車收費系統（ETC）是目前世界上最先進的路橋收費方式，歐美等發達國家已經開始大規模推廣應用——通過安裝在車輛擋風玻璃上的電子標簽與在收費站ＥＴＣ車道上的微波天線之間的專用短程通訊，利用計算機聯網技術與銀行進行后臺結算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車就能交納費用的目的。

ＥＴＣ特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境下采用。實施不停車收費，一方面，可以允許車輛高速通過（幾十公里以至１００多公里），與傳統的人工收費８秒出票相比較，不停車收費大大加快了高速公路收費道口的通行能力，據測算，較人工收費車道，ＥＴＣ車道通行能力將提高４～６倍，可減少車輛在收費口因交費、找零等動作而引起的排隊等候。另一方面，也使公路收費走向電子化，可降低收費管理的成本，有利于提高車輛的營運效益，同時也大幅降低收費口的噪聲水平和廢氣排放，并可以杜絕少數不法的收費員貪污路費、減少國家損失，與原來的人工收費和人工電腦收費方式相比，實行不停車收費后具有明顯優勢，不僅極大地改善了路上密集車輛所造成的環境污染，減少車輛阻塞現象，行車更加安全，更為主要的是將大大提高過橋收費效率。

一般來說對于公路收費系統、車輛的大小和形狀不同、需要大約4米的讀寫距離和很快的讀寫速度，也就要求系統的頻率應該在UHF波段，即902—928MHZ。射頻卡一般在車的擋風玻璃后面。現在最現實的方案是將多車道的收費口，分為兩個部分：自動收費口、入工收費口。天線架設在道路的上方。在距收費口約50-100米處，當車輛經過天線時，車上的射頻卡被頭頂上的天線接收到，判別車輛是否帶有有效的射頻卡。讀寫器指示燈指示車輛進人不同車道，人工收費口仍維持現有的操作方式，進入自動收費口的車輛，養路費款被自動從用戶帳戶上扣除，且用指示燈及蜂鳴器告訴司機收費是否完成，不用停車就可通過，擋車器將攔下惡意闖入的車輛。

二、無源射頻卡（電子標簽）的優勢

(1)非接觸性。無源射頻卡與讀寫設備之間沒有機械接觸，無機

械損傷。與讀寫設備也沒有插口(全密封)，能適應多塵、潮濕等惡劣環境，可靠性高，使用壽命長。

(2)響應速度快。普通磁卡的信息交換只有1～2kb／s，而射頻識別卡信息交換速度為毫秒級，支持在高速移動中讀卡。(3)安全保密性好。普通磁卡受到強磁場干擾會丟失信息，信息易被竊取、篡改或偽造。射頻識別卡利用存儲器記錄信息，不受磁場的干擾，卡內有專用的電路模塊，可作密碼運算和雙向密碼鑒別，數據安全性和保密性能好。(4)體積小，方便各種封裝形式，價格比有源卡便宜許多。

三、系統構成：

射頻自動識別不停車收費系統按其功能可分為自動識別控制子系統、自動判斷型子系統、數據采集子系統、車輛檢測子系統、閉路電視子系統和信號控制子系統等幾個

(1)自動識別控制子系統主要由JX0520系列射頻自動識別讀寫器、UHF射頻自動識別卡，JX-900-12-H65天線、車道道閘控制機、收費員計算機終端等組成，它是整個不停車收費系統的核心，負責控制不停車收費車道所有設備的運行、收費業務操作的管理以及與收費站計算機的通信和數據交換。

附：JX0521射頻讀寫器主要參數：

可讀寫標簽

符合 ISO-18000-6B標準的電子標簽

工作頻率

902—928MHz(隨國家或地區不同可能略有差別)

工作方式

以廣譜跳頻(FHSS)或定頻發射方式工作

輸出功率

27—32dBm(在27—32dBm之間可調，出廠設置為：

讀寫距離

讀取距離 ≥8m ,寫入距離 ≥ 3m

讀卡速度

平均每32bits讀取時間6ms

寫卡速度

平均每32bits寫入時間50ms

32dBm

安全機制

能夠對電子標簽進行合法性檢驗

一次讀卡數

具有防碰撞檢測功能，一次可成批讀取 30張電子標簽

讀卡方式

每隔一定時間自動讀卡，也可由輸入觸發信號或命令控制讀卡

供電

配有 220V交流輸入+5V/4A直流電輸出的電源變換器

功耗

平均功率 ≤ 12W

外形尺寸

225mm×166mm×39mm

重量

鋁合金/不銹鋼外殼，整機重量約 2Kg

工作溫度-20℃～+70℃

(2)自動判斷型子系統主要由光柵、高度檢測器、軸數檢測器等組成，它通過采集車輛的高度和軸數等參數，經綜合分析比較來判別車輛的車型；該子系統至少可以判別三種以上車型。自動判斷型子系統在有些場合可以由用戶選擇使用。

(3)數據采集子系統主要由JX-900-12-H65系列射頻天線和射頻電子標簽卡構成。射頻電子標簽被安裝在汽車擋風玻璃內側的上方，在電子標簽上寫有標簽編號、車號、車主、車型、應繳金額、剩余金額和有效期等信息；JX-900-12-H65系列天線被安裝在收費島的前端，它通過微波技術從JX0520系列射頻電子標簽卡上讀取有關信息，并同步傳送給車道控制主機。

(4)閉路電視子系統主要由車道攝像機和收費站的監視器等組成。車道攝像機被安裝在收費島的前端，主要用于拍攝非法通過的違章車輛。

(5)信號控制子系統主要由通行信號燈、偏叉信號燈和自動欄桿等組成，用于提醒駕駛員正確使用不停車收費車道。

(6)車輛檢測子系統主要由三組環形線圈組成。第一組環形線圈(ENTER LOOP)被安裝在收費島的入口處，用于激活天線讀取電子標簽的信息；第二組環形圈(ESC LOOP)被安裝在收費島的中間出口處，用于控制通行信號燈和偏叉信號燈的狀態；第三組環形線圈(EXIT LOOP)被安裝在收費島的出口端，用于統計車流量，并控制自動欄桿、通行信號燈和偏叉信號燈的工作狀態。

工作原理和流程

1、射頻自動識別不停車收費系統不需要專門的收費員進行操作，它利用微波自動識別技術，完全通過設備本身來完成對通行車輛的收費工作。

2、存儲有車型、車號、金額、有效期等信息的射頻電子標簽卡被安裝在汽車前方擋風玻璃內側的左下角。當持卡車輛進入不停車收費車道時，車輛感應器的“ENTER LOOP”線圈產生來車信號，激發JX0520系列射頻自動識別讀寫器讀取該車SENSE-9520系列射頻電子標簽卡上的信息(車型、車號、剩余金額和有效期等)，同時光柵、高度檢測器和軸數檢測器等車型差別設備，自動檢測來車的實際車型。

3、從車載射頻電子標簽卡讀取的信息，以及車型判別設備所采集到的數據均被送到車道控制計算機內進行分析比較，如電子卡中所記錄的車型與設備所判別的車型一致、卡中車號不在黑名單內、應繳金額小于等于剩余金額、車輛通過時間在卡的有效期范圍內，則該卡被認為是有效卡；如前述四項比較中，有一項不符合，則該卡被認為是無效卡。

4、如來車所持射頻電子標簽卡為有效卡，則通行信號燈由紅色變為綠色，偏叉信號燈呈綠色直行標志，自動欄桿抬起；當來車駛離EXIT LOOP的檢測范圍后，通行信號燈由綠色變為紅色，偏叉信號燈熄滅，自動欄桿關閉。駛離EXIT LOOP的檢測范圍后，通行信號燈由

綠色變為紅色，偏叉信號燈熄滅，自動欄桿關閉。

5、如來車所持射頻電子標簽卡為無效卡，則通行信號燈呈紅色，偏叉信號燈呈黃色左轉通行標志，自動欄桿關閉；當來車左行駛離無卡車輛轉向人工收費車道的車輛感應器的“ESC LOOP” 線圈的檢測范圍后，偏叉信號燈熄滅；如來車沒有轉向人工收費道（有些場合不設此轉向旁道），而依然向前行駛，當其抵達車輛感應器線圈“ENTER LOOP的”檢測范圍時，警鈴報警，將有收費員前來人工收費處理后，人工放行。

6、射頻電子標簽卡的銷售和費用結算均在收費中心(即購卡中心)進行。為適應不同用戶的需要，一般發行兩種電子卡，一種是預付費電子標簽卡，一種是信用式電子標簽卡。

7、預付費電子標簽卡，顧名思義是必須先付費后通行的電子卡，該卡的發行面向整個社會。用戶僅需直接到購卡中心購買存有一定金額的電子卡，即可使用不停車收費車道。在每次使用時，系統將自動從電子卡中扣除該車的應繳金額。該電子卡可以重復使用，當卡中剩余金額很少或沒有時，用戶可以到購卡中心重新存入一定的金額到電子卡中，以保證其繼續有效。

8、信用式電子標簽卡，是一種允許用戶先通行后付款的電子卡，該卡的發行對象主要是一些由銀行信用卡為結算手段的用戶，或企業形象很好的國家機關和企事業單位，費用結算采用銀行托收的方式。

隨著我國公路事業的發展和不停車收費系統的開發應用，也會隨著增長的交通需求，我們相信不停車收費系統一定會被國家、被企業、被消費者廣泛關注和接受。不停車收費系統在我國的市場一定會有著廣闊的光明前景