CN108648292B - 基于无线网络技术的高速公路收费系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速公路收费系统，具体涉及一种基于无线网络技术的高速公路收费系统，包括车道音视频设备；车道外部设备，每套车道外部设备包含多个外部子设备；设备服务器，由无线转换装置实现外部子设备与设备服务器的数据通信，车道音视频设备通过音视频控制平台与设备服务器进行数据通信；车道工控机，各车道工控机通过设备服务器接收对应车道的外部子设备数据；收费服务器，获取收费数据和车道外部设备运行状态，并将收费数据发送至车道工控机。本发明各车道设备的控制与数据信息直接通过无线网络与设备服务器通讯，各车道的工控机由原本的基础控制和数据交互中心更改为单纯的操作客户端，无需大量铺设线路，避免信号干扰，故障检修快捷。

Description

基于无线网络技术的高速公路收费系统

技术领域

本发明涉及一种高速公路收费系统，具体涉及一种基于无线网络技术的高速公路收费系统。

背景技术

高速收费站收费系统主要由收费服务器、车道设备、网络设备等组成。其中，车道设备包括：车道控制机(简称车道机)、车道控制计算机(简称工控机)、车道通行信号灯、车牌识别、车道摄像机与岗亭内摄像机、语音报价器、电脑显示器、IC卡读卡器、电动栏杆机、票据打印机、车检器、计重设备、字符叠加器、费额显示器、收费键盘等设备；网络设备主要包括：光传输设备、网线传输、视频传输等。

车道设备是收费活动的主要实现端主要由车道控制计算机作为中枢处理其他车道设备的信号，并对其进行控制。车道控制计算机安装在车道机内，安装车道收费软件，通过车道机的多串拓展、I/O拓展以及网线、音频线、视频线等实现对外场设备的控制。收费系统设备控制十分复杂，控制层级多，需要大量设备协同，一旦其中一个设备出现故障，车道迅速瘫痪，维修十分复杂。随着电子设备的不断增加，车道控制机需要集成的线缆越来越多，越来越复杂，6S管理越来越困难，一旦有设备故障需要插线，以往的线缆整理前功尽弃，且系统传输节点多，传输设备多，外场设备到车道机的各类信号线缆，视频线，数据上传的网线，光缆，以及他们对应的交换机、多串口卡、网卡、视屏卡、数据光端机、视频光端机、交换机等大量设备保障传输。将大量的信号线集中在车道机和工控机位置，控制信号干扰的难度越来越高，电缆尚可采取公用导线的方式减少数量，但数据与信号缆为了避免互相干扰必须单独布设。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种基于无线网络技术的高速公路收费系统，采取设备集中管理的模式，各车道设备的控制与数据信息直接通过无线网络与设备服务器通讯，无需大量铺设线路，避免信号干扰，故障检修快捷。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述基于无线网络技术的高速公路收费系统，包括：

车道外部设备，每个车道配备一套车道外部设备，一套车道外部设备包含多个外部子设备，外部子设备主要包含票据打印机、计重设备、车检器、IC卡读卡器、电动栏杆机、费额显示器和车道通行信号灯，为每个外部子设备配备一个无线转换装置；

车道音视频设备，每个车道配备一套音视频设备，主要包括无线对讲设备、无线音响设备及监控摄像机，监控摄像机也配备一个无线转换装置；

设备服务器，由无线转换装置实现外部子设备与设备服务器的数据通信，车道音视频设备通过音视频控制平台与设备服务器进行数据通信；

车道工控机，每个车道配备一台车道工控机，各车道工控机通过设备服务器接收对应车道的外部子设备数据，向设备服务器发送操作信息；

收费服务器，通过设备服务器获取并储存收费数据和车道外部设备运行状态，并将收费数据发送至车道工控机；

无线路由器和交换机，组建上述各部分信息交互用的无线局域网。

本发明利用无线网路打破各车道自行管理的模式，对收费站各设备进行统一集中管理。为收费系统增设设备服务器，集中控制收费车道上的全部收费设备，即车道外部设备和车道音视频设备，各车道外部设备通过无线网络与设备服务器进行数据通讯，接受设备服务器管理，车道音视频设备包括无线对讲设备、无线音响设备及监控摄像机，无线对讲设备内置麦克风与扬声器，设备服务器通过音视频控制平台控制车道上的车道音视频设备，音视频控制平台采用现有的即可，收费车道在播放常规语音时，设备服务器通过音视频控制平台控制车道的无线音响设备播放语音，在监控室的监控人员需要与车道人员交流时，通过无线对讲设备进行交流。正常业务时，各车道工控机通过无线网络与收费服务器交换收费数据，设备服务器与收费服务器同步收费与控制数据。进行远程管理时，管理员通过设备服务器对各车道的车道外部设备及车道音视频设备进行远程管理。

各车道工控机由原本的基础控制和数据交互中心更改为单纯的操作客户端，车道工控机可以是台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机等。

本系统的组网方式可以是2G、3G、4G，也可以通过无线路由、信号放大器、交换机、光纤收发器的无线组网方式，具体为：

在收费站各车道布设无线路由器和信号放大器，信号放大器连接无线路由器，放大无线信号，无线路由器通过网线连接光纤收发器，通过光缆传至较远的监控室，在监控室光纤收发器将光信号转换成网络信号，用网线接入收费站网络交换机进入收费内网。

上述系统入口车道发送通行卡业务设备通信流程为：

车检器检测到来车信息，并将该信息发送至设备服务器，设备服务器向车道工控机发送来车信息提醒，与此同时，设备服务器同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，通过音视频控制平台控制无线音响设备播放迎接语，控制费额显示器显示迎接语，控制电动栏杆机落杆，控制车道通信信号灯显示红灯，控制监控摄像机识别车牌信息，并接收车牌信息。

设备服务器接收车牌信息后向车道工控机发送确认车牌信息提醒，由收费人员确认车牌信息后，通过车道工控机向设备服务器回传确认信息，然后由收费人员通过IC读卡器向通行卡内写入对应车辆信息，并通过无线转换装置将通行卡写卡信息上传至设备服务器，上传成功后，设备服务器向车道工控机发送可通行指令同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，控制电动栏杆机抬杆，控制车道通信信号灯显示绿灯，车辆放行，车道工控机同时向收费服务器发送收费信息。

车检器检测车辆离开后，向设备服务器发送车辆离开的信息，设备服务器同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，控制费额显示器显示迎接语，控制电动栏杆机落杆，控制车道通信信号灯显示红灯。

上述系统出口车道收费业务设备通信流程为：

车检器检测到来车信息，并将该信息发送至设备服务器，设备服务器向车道工控机发送来车信息提醒，与此同时，设备服务器同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，通过音视频控制平台控制无线音响设备播放迎接语，控制费额显示器显示迎接语，控制电动栏杆机落杆，控制车道通信信号灯显示红灯，控制监控摄像机识别车牌信息，并接收车牌信息。

设备服务器接收车牌信息后向车道工控机发送确认车牌信息提醒，由收费人员确认车牌信息后，通过车道工控机向设备服务器回传确认信息，然后由收费人员通过IC读卡器读取通行卡，通行卡内的信息通过无线转换装置上传至设备服务器，经由设备服务器上传至收费服务器后获得收费数据，收费服务器将收费数据反馈给设备服务器，然后设备服务器通过音视频控制平台控制无线音响设备读取通行费，并向车道工控机发送“确认车牌信息并收取通行费”的提醒，收费员确认信息，向收费服务器设置上传收费数据，同时设备服务器控制票据打印机打印票据，收费完成后，通过车道工控机向设备服务器发送收费完成指令，设备控制器联动控制车道音视频设备及外部子设备，具体为，控制无线音响设备播放告别语，控制电动栏杆机抬杆，控制车道通信信号灯显示绿灯，车辆放行，IC读卡器重置通行卡。

车检器检测车辆离开后，向设备服务器发送车辆离开的信息，设备服务器同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，控制费额显示器显示迎接语，控制电动栏杆机落杆，控制车道通信信号灯显示红灯。

如果是设置有计重设备的车道，由计重设备检测来车，并向设备服务器发送来车信息，同时将计重数据发送至设备服务器，其他流程与没有计重设备的流程相同。

收费员刷卡登录上班通信流程为：

收费员按下车道工控机收费键盘的“上班键”，车道工控机接收信号后，由显示器显示“请刷卡上班”，与此同时，车道工控机向设备服务器发送“接收上班信息”的请求，收费员通过IC读卡器刷上班卡，无线转换装置将上班卡的刷卡信息发送至设备服务器，设备服务器接收后向收费服务器发送上班请求，收费服务器接收请求后向设备服务器发送同意上班请求的反馈信号，由设备服务器向车道工控机发送刷卡人员的工号信息，并通过显示器显示登录界面，并在登录界面显示工号信息与“请输入密码”，收费人员输入密码，车道工控机将收费人员输入的密码信息通过无线网发送至设备服务器，然后由设备服务器发送至收费服务器，登录成功，开始收费。

收费员刷卡登录下班通信流程为：

收费员按下车道工控机收费键盘的“下班键”，车道工控机接收信号后向设备服务器发送“接收下班信息”的请求，设备服务器接收后向收费服务器发送下班请求，收费服务器接收请求后向设备服务器发送同意下班请求的反馈信号，然后由设备服务器向车道工控机发送同意下班的指令，通过车道工控机显示器显示“下班”，停止收费。

其中，优选方案为：

所述无线转换装置包括单片机、无线上网模块、RJ45接口、RS232-IIC数据转换卡和继电器，RJ45接口、RS232-IIC数据转换卡和无线上网模块均与单片机相连，其中，

无线上网模块实现通信数据的无线收发；

监控摄像机网线通过RJ45接口连接单片机，通过RJ45接口将监控摄像机的网线数据发送给单片机；

票据打印机、计重设备、IC卡读卡器和费额显示器均通过RS232-IIC数据转换卡与单片机相连，实现串口设备RS232接口与单片机IIC接口的数据交互；

车检器通过继电器连接至单片机，单片机通过车检器获取来车信息，并将信息发送给设别服务器，设备服务器通过来车信息控制电动栏杆机和车道通行信号灯，电动栏杆机和车道通行信号灯也通过继电器连接至单片机。

无线转换装置在车道外部设备就近处安装，通过无线上网模块将单片机接入无线网，单片机用于接收并处理设备服务器发送的指令，通过RS232-IIC数据转换卡实现与票据打印机、计重设备、IC卡读卡器、费额显示器的数据交互，车牌识别通过车道上的监控摄像机完成，RJ45接口为网线传输的监控摄像机提供无线上网通道，单片机通过继电器开关电路接收车检器反馈信号，检测有无来车，并及时将车检器的检测情况发送给设备服务器，检测到来车信号后，设备服务器控制电动栏杆机和车道通行信号灯动作。每个外部子设备配备一个无线转换装置，根据其使用需求连接合适的接口，其余接口闲置，无线转换装置设置为统一结构，安装方便，不怕混淆，为保证无线网传输质量，可采用内置无线上网模块的单片机。

所述继电器设置12个，按照英文字母顺序编号为继电器A-继电器L，继电器A-继电器H对应输出信号，继电器I-继电器L对应输入信号，其中，

连接车道通行信号灯时，单片机的1-2号端口分别通过继电器A、继电器B的线圈串联至外部供电电源，所述继电器A、继电器B的常开触点一端连接至车道通行信号灯的公共端，继电器A、继电器B的常开触点另一端连接车道通行信号灯的控制端口；

连接电动栏杆机时，单片机的1-8号端口分别通过继电器A-继电器H的线圈串联至外部供电电源，所述继电器A-继电器H的常开触点一端连接至电动栏杆机的公共端，继电器A-继电器H的常开触点另一端连接电动栏杆机的控制端口；

连接车检器时，继电器I-继电器L的线圈串联至车检器的信号针脚和公共端之间，单片机的9-12号端口分别通过继电器I-继电器L的线圈常开触点连接至外部供电电源。

连接车道通行信号灯时，单片机通过1-2号继电器控制车道通行信号灯，继电器线圈不通电时，继电器常开触点断开，继电器线圈通电时，继电器常开触点接通，车道通行信号灯红色，反之，信号灯绿色。

连接电动栏杆机时，单片机通过1-8号继电器控制电动栏杆机，单片机根据当前接收到的车辆信息控制各继电器线圈的通电状态，进而实现电动栏杆机的动作控制和状态反馈。

车检器检测到来车后，继电器I-继电器L的线圈通电，继电器I-继电器L的线圈常开触点闭合，单片机接收到高电平信号，与车检器相连的无线转换装置向设备服务器发送来车信号，如符合放行条件，由设备服务器分别向与车道通行信号灯相连的无线转换装置和与电动栏杆机相连的无线转换装置发送控制信号，电动栏杆机抬杆，车道通行信号灯绿灯亮起，放行车辆。

所述设备服务器包括主机和辅机，设备服务器接收的数据实时传送至收费服务器进行备份，一旦主机发生故障辅机同时启动。

所述辅机的切换策略为：

第一步，辅机从收费服务器接收车道外部设备和车道音视频设备的实时数据；

第二步，辅机检查车道外部设备、车道音视频设备、车道工控机和收费服务器是否在线，检查在线后，辅机与车道外部设备、车道音视频设备、车道工控机和收费服务器同步数据，替代主机工作；

第三步，辅机向工作人员报送主机故障信息。

所述车道工控机设有应急控制平台，紧急情况下启动应急控制平台，就近控制本车道的车道外部设备及车道音视频设备。

所述满足以下任意一点时启动应急控制平台：

一，当设备服务器的主、辅机均发生严重故障无法工作时，全部车道的车道外部设备及车道音视频设备无法连接设备服务器；

二，当车道组建的无线网络发生严重故障，全部车道的车道外部设备及车道音视频设备无法连接设备服务器。

S1：开启应急控制平台、关闭设备服务器并切断设备控制服务器网络；

S2：通过备用无线路由器，组建本车道无线网络；

S3：无线转换装置内部预设验证码，应急控制平台向本车道内的无线转换装置核对验证码；

S4：验证成功后，各无线转换装置只接收与之核对验证码的应急控制平台的控制指令，开展收费工作，直至故障消除；

S5：关闭应急控制平台，设备服务器恢复工作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采取设备集中管理的模式，由设备服务器通过无线网络直接控制全部车道外部设备及车道音视频设备，使外场设备由本车道管理的模式更改为设备服务器集中管理，便于远程控制、集中监控，收费设备摆脱数据线缆布设的限制，避免了线缆集中汇总和信号干扰；

2、现今，收费人员提出了如复式收费、便携收费、移动收费的新的收费方式，需要移动位置或改变控制对象和范围，目前的收费设备难以满足随时调配设计收费方案的要求，本系统，只要满足供电要求，在无线网覆盖范围内可以，任意移动设备位置，甚至实现临时多套收费设备控制对象的转变，如果增加蓄电池则可更大范围的调配使用；

3、本系统主要的系统调度通过设备服务器完成，不需要车道机，车道工控机负担的控制功能大大缩减，可以实现网页化或轻客户端办公，大型的设备已不必要，完全可使用小巧轻便的手持机或平板电脑取代原先笨重的台式电脑，设备参数完全储存在远端的设备管理服务器，更换十分方便；

4、本系统采用无线入网方式，所有的信号转换成网络模式进行上传，网络设备大大简化；

5、本系统增加设备服务器、无线转换装置、音视频控制平台可以实现对车道设备状态的实时监控，对于故障的判断可以更直接更具体到判断哪一设备出现问题，而不是发现收费停滞时现场检测车道机和工控机；

6、目前的收费系统，电源线和信号线往往同时布设，即增加工作量又不利于信号屏蔽，本系统基本不用考虑信号缆布设，可以方便对电源的布设进行独立的更专业的设计，设计的重点是考虑供电范围，而不是必须抵达某是设备；

7、目前收费系统的各类设备完全被设计成收费系统功能的一个部分，对不配合收费系统需求的功能完全被屏蔽，部分功能形成浪费，本系统是开放式的系统，可以发挥单一设备的作用，也可以扩展收费系统功能；如，摄像机图像在收费时起到监控作用，在不收费时可以承担部分站区监控安全保障的功能，无线对讲设备相对独立，需要时，可实现监控室监控人员与收费员或驾驶员之间的通话，在不收费时可以满足车道人员和监控室的对讲；

8、本系统可以更好的为无人收费提供条件，由于音视频控制平台的使用，收费员只需负责发卡和收费的机械性简单动作，便于更好的使用机械取代，收费发卡过程。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是无线转换装置结构示意图。

图3是本发明入口车道发送通行卡业务设备通信流程图。

图4是本发明出口车道收费业务设备通信流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1所示，本发明所述基于无线网络技术的高速公路收费系统，包括：

车道外部设备，每个车道配备一套车道外部设备，一套车道外部设备包含多个外部子设备，外部子设备主要包含票据打印机、计重设备、车检器、IC卡读卡器、电动栏杆机、费额显示器和车道通行信号灯，为每个外部子设备配备一个无线转换装置；

车道音视频设备，每个车道配备一套音视频设备，主要包括无线对讲设备、无线音响设备及监控摄像机，监控摄像机也配备一个无线转换装置；

设备服务器，由无线转换装置实现外部子设备与设备服务器的数据通信，车道音视频设备通过音视频控制平台与设备服务器进行数据通信；

车道工控机，每个车道配备一台车道工控机，各车道工控机通过设备服务器接收对应车道的外部子设备数据，向设备服务器发送操作信息；

收费服务器，通过设备服务器获取并储存收费数据和车道外部设备运行状态，并将收费数据发送至车道工控机；

无线路由器和交换机，组建上述各部分信息交互用的无线局域网。

收费员刷卡登录上班通信流程为：

收费员按下车道工控机收费键盘的“上班键”，车道工控机接收信号后，由显示器显示“请刷卡上班”，与此同时，车道工控机向设备服务器发送“接收上班信息”的请求，收费员通过读卡器刷上班卡，无线转换装置将上班卡的刷卡信息发送至设备服务器，设备服务器接收后向收费服务器发送上班请求，收费服务器接收请求后向设备服务器发送同意上班请求的反馈信号，由设备服务器向车道工控机发送刷卡人员的工号信息，并通过显示器显示登录界面，并在登录界面显示工号信息与“请输入密码”，收费人员输入密码，车道工控机将收费人员输入的密码信息通过无线网发送至设备服务器，然后由设备服务器发送至收费服务器，登录成功，开始收费。

收费员刷卡登录下班通信流程为：

收费员按下车道工控机收费键盘的“下班键”，车道工控机接收信号后向设备服务器发送“接收下班信息”的请求，设备服务器接收后向收费服务器发送下班请求，收费服务器接收请求后向设备服务器发送同意下班请求的反馈信号，然后由设备服务器向车道工控机发送同意下班的指令，通过车道工控机显示器显示“下班”，停止收费。

如图2所示，所述无线转换装置包括单片机、无线上网模块、RJ45接口、RS232-IIC数据转换卡和继电器，RJ45接口、RS232-IIC数据转换卡和无线上网模块均与单片机相连，其中，

无线上网模块实现通信数据的无线收发；

监控摄像机网线通过RJ45接口连接单片机，通过RJ45接口将监控摄像机的网线数据发送给单片机；

票据打印机、计重设备、IC卡读卡器和费额显示器均通过RS232-IIC数据转换卡与单片机相连，实现串口设备RS232接口与单片机IIC接口的数据交互；

车检器通过继电器连接至单片机，单片机通过车检器获取来车信息，并将信息发送给设别服务器，设备服务器通过来车信息控制电动栏杆机和车道通行信号灯，电动栏杆机和车道通行信号灯也通过继电器连接至单片机。

无线转换装置在车道外部设备就近处安装，通过无线上网模块将单片机接入无线网，单片机用于接收并处理设备服务器发送的指令，通过RS232-IIC数据转换卡实现与票据打印机、计重设备、IC卡读卡器、费额显示器的数据交互，车牌识别通过车道上的监控摄像机完成，RJ45接口为网线传输的监控摄像机提供无线上网通道，单片机通过继电器开关电路接收车检器反馈信号，检测有无来车，并及时将车检器的检测情况发送给设备服务器，检测到来车信号后，设备服务器控制电动栏杆机和车道通行信号灯动作。每个外部子设备配备一个无线转换装置，根据其使用需求连接合适的接口，其余接口闲置，无线转换装置设置为统一结构，安装方便，不怕混淆，为保证无线网传输质量，可采用内置无线上网模块的单片机。

所述继电器设置12个，按照英文字母顺序编号为继电器A-继电器L，继电器A-继电器H对应输出信号，继电器I-继电器L对应输入信号，其中，

连接车道通行信号灯时，单片机的1-2号端口分别通过继电器A、继电器B的线圈串联至外部供电电源，所述继电器A、继电器B的常开触点一端连接至车道通行信号灯的公共端，继电器A、继电器B的常开触点另一端连接车道通行信号灯的控制端口；

连接电动栏杆机时，单片机的1-8号端口分别通过继电器A-继电器H的线圈串联至外部供电电源，所述继电器A-继电器H的常开触点一端连接至电动栏杆机的公共端，继电器A-继电器H的常开触点另一端连接电动栏杆机的控制端口；

连接车检器时，继电器I-继电器L的线圈串联至车检器的信号针脚和公共端之间，单片机的9-12号端口分别通过继电器I-继电器L的线圈常开触点连接至外部供电电源。

连接车道通行信号灯时，单片机通过1-2号继电器控制车道通行信号灯，继电器线圈不通电时，继电器常开触点断开，继电器线圈通电时，继电器常开触点接通，车道通行信号灯红色，反之，信号灯绿色。

连接电动栏杆机时，单片机通过1-8号继电器控制电动栏杆机，单片机根据当前接收到的车辆信息控制各继电器线圈的通电状态，进而实现电动栏杆机的动作控制和状态反馈。

车检器检测到来车后，继电器I-继电器L的线圈通电，继电器I-继电器L的线圈常开触点闭合，单片机接收到高电平信号，与车检器相连的无线转换装置向设备服务器发送来车信号，如符合放行条件，由设备服务器分别向与车道通行信号灯相连的无线转换装置和与电动栏杆机相连的无线转换装置发送控制信号，电动栏杆机抬杆，车道通行信号灯绿灯亮起，放行车辆。

本发明利用无线网路打破各车道自行管理的模式，对收费站各设备进行统一集中管理。为收费系统增设设备服务器，集中控制收费车道上的全部收费设备，即车道外部设备和车道音视频设备，各车道外部设备通过无线网络与设备服务器进行数据通讯，接受设备服务器管理，车道音视频设备包括无线对讲设备、无线音响设备及监控摄像机，无线对讲设备内置麦克风与扬声器，设备服务器通过音视频控制平台控制车道上的车道音视频设备，音视频控制平台采用现有的即可，收费车道在播放常规语音时，设备服务器通过音视频控制平台控制车道的无线音响设备播放语音，在监控室的监控人员需要与车道人员交流时，通过无线对讲设备进行交流。正常业务时，各车道工控机通过无线网络与收费服务器交换收费数据，设备服务器与收费服务器同步收费与控制数据。进行远程管理时，管理员通过设备服务器对各车道的车道外部设备及车道音视频设备进行远程管理。

各车道工控机由原本的基础控制和数据交互中心更改为单纯的操作客户端，车道工控机可以是台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机等。

本实施例通过无线路由、信号放大器、交换机、光纤收发器的无线组网方式，具体为：

在收费站各车道布设无线路由器和信号放大器，信号放大器连接无线路由器，放大无线信号，无线路由器通过网线连接光纤收发器，通过光缆传至较远的监控室，在监控室光纤收发器将光信号转换成网络信号，用网线接入收费站网络交换机进入收费内网。为了提高控制的可靠度，给每个设备设置独立的IP地址。

如图3所示，本实施例入口车道发送通行卡业务设备通信流程为：

车检器检测到来车信息，并将该信息发送至设备服务器，设备服务器向车道工控机发送来车信息提醒，与此同时，设备服务器同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，通过音视频控制平台控制无线音响设备播放迎接语，控制费额显示器显示迎接语，控制电动栏杆机落杆，控制车道通信信号灯显示红灯，控制监控摄像机识别车牌信息，并接收车牌信息。

设备服务器接收车牌信息后向车道工控机发送确认车牌信息提醒，由收费人员确认车牌信息后，通过车道工控机向设备服务器回传确认信息，然后由收费人员通过IC读卡器向通行卡内写入对应车辆信息，并通过无线转换装置将通行卡写卡信息上传至设备服务器，上传成功后，设备服务器向车道工控机发送可通行指令同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，控制电动栏杆机抬杆，控制车道通信信号灯显示绿灯，车辆放行，车道工控机同时向收费服务器发送收费信息。

车检器检测车辆离开后，向设备服务器发送车辆离开的信息，设备服务器同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，控制费额显示器显示迎接语，控制电动栏杆机落杆，控制车道通信信号灯显示红灯。

如图4所示，本实施例出口车道收费业务设备通信流程为：

车检器检测到来车信息，并将该信息发送至设备服务器，设备服务器向车道工控机发送来车信息提醒，与此同时，设备服务器同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，通过音视频控制平台控制无线音响设备播放迎接语，控制费额显示器显示迎接语，控制电动栏杆机落杆，控制车道通信信号灯显示红灯，控制监控摄像机识别车牌信息，并接收车牌信息。

设备服务器接收车牌信息后向车道工控机发送确认车牌信息提醒，由收费人员确认车牌信息后，通过车道工控机向设备服务器回传确认信息，然后由收费人员通过IC读卡器读取通行卡，通行卡内的信息通过无线转换装置上传至设备服务器，经由设备服务器上传至收费服务器后获得收费数据，收费服务器将收费数据反馈给设备服务器，然后设备服务器通过音视频控制平台控制无线音响设备读取通行费，并向车道工控机发送“确认车牌信息并收取通行费”的提醒，收费员确认信息，向收费服务器设置上传收费数据，同时设备服务器控制票据打印机打印票据，收费完成后，通过车道工控机向设备服务器发送收费完成指令，设备控制器联动控制车道音视频设备及外部子设备，具体为，控制无线音响设备播放告别语，控制电动栏杆机抬杆，控制车道通信信号灯显示绿灯，车辆放行，IC读卡器重置通行卡。

车检器检测车辆离开后，向设备服务器发送车辆离开的信息，设备服务器同时联动无线音响设备及外部子设备，具体为，控制费额显示器显示迎接语，控制电动栏杆机落杆，控制车道通信信号灯显示红灯。

如果是设置有计重设备的车道，由计重设备检测来车，并向设备服务器发送来车信息，同时将计重数据发送至设备服务器，其他流程与没有计重设备的流程相同。

收费员刷卡登录上班通信流程为：

收费员按下车道工控机收费键盘的“上班键”，车道工控机接收信号后，由显示器显示“请刷卡上班”，与此同时，车道工控机向设备服务器发送“接收上班信息”的请求，收费员通过IC读卡器刷上班卡，无线转换装置将上班卡的刷卡信息发送至设备服务器，设备服务器接收后向收费服务器发送上班请求，收费服务器接收请求后向设备服务器发送同意上班请求的反馈信号，由设备服务器向车道工控机发送刷卡人员的工号信息，并通过显示器显示登录界面，并在登录界面显示工号信息与“请输入密码”，收费人员输入密码，车道工控机将收费人员输入的密码信息通过无线网发送至设备服务器，然后由设备服务器发送至收费服务器，登录成功，开始收费。

收费员刷卡登录下班通信流程为：

收费员按下车道工控机收费键盘的“下班键”，车道工控机接收信号后向设备服务器发送“接收下班信息”的请求，设备服务器接收后向收费服务器发送下班请求，收费服务器接收请求后向设备服务器发送同意下班请求的反馈信号，然后由设备服务器向车道工控机发送同意下班的指令，通过车道工控机显示器显示“下班”，停止收费。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上设置减灾模式，具体为，所述设备服务器包括主机和辅机，设备服务器接收的数据实时传送至收费服务器进行备份，一旦主机发生故障辅机同时启动。

所述辅机的切换策略为：

第一步，辅机从收费服务器接收车道外部设备和车道音视频设备的实时数据；

第二步，辅机检查车道外部设备、车道音视频设备、车道工控机和收费服务器是否在线，检查在线后，辅机与车道外部设备、车道音视频设备、车道工控机和收费服务器同步数据，替代主机工作；

第三步，辅机向工作人员报送主机故障信息。

所述车道工控机设有应急控制平台，紧急情况下启动应急控制平台，就近控制本车道的车道外部设备及车道音视频设备。

所述满足以下任意一点时启动应急控制平台：

一，当设备服务器的主、辅机均发生严重故障无法工作时，全部车道的车道外部设备及车道音视频设备无法连接设备服务器；

二，当车道组建的无线网络发生严重故障，全部车道的车道外部设备及车道音视频设备无法连接设备服务器。

S1：开启应急控制平台、关闭设备服务器并切断设备控制服务器网络；

S2：通过备用无线路由器，组建本车道无线网络；

S3：无线转换装置内部预设验证码，应急控制平台向本车道内的无线转换装置核对验证码；

S4：验证成功后，各无线转换装置只接收与之核对验证码的应急控制平台的控制指令，开展收费工作，直至故障消除；

S5：关闭应急控制平台，设备服务器恢复工作。

Claims (5)

1.一种基于无线网络技术的高速公路收费系统，其特征在于，包括：

车道外部设备，每个车道配备一套车道外部设备，一套车道外部设备包含多个外部子设备，外部子设备主要包含票据打印机、计重设备、车检器、IC卡读卡器、电动栏杆机、费额显示器和车道通行信号灯，为每个外部子设备配备一个无线转换装置；

车道音视频设备，每个车道配备一套音视频设备，主要包括无线对讲设备、无线音响设备及监控摄像机，监控摄像机也配备一个无线转换装置；

设备服务器，由无线转换装置实现外部子设备与设备服务器的数据通信，车道音视频设备通过音视频控制平台与设备服务器进行数据通信；

车道工控机，每个车道配备一台车道工控机，各车道工控机通过设备服务器接收对应车道的外部子设备数据，向设备服务器发送操作信息；

收费服务器，通过设备服务器获取并储存收费数据和车道外部设备运行状态，并将收费数据发送至车道工控机；

无线路由器和交换机，组建上述各部分信息交互用的无线局域网；

所述无线转换装置包括单片机、无线上网模块、RJ45接口、RS232-IIC数据转换卡和继电器，RJ45接口、RS232-IIC数据转换卡和无线上网模块均与单片机相连，其中，

无线上网模块实现通信数据的无线收发；

监控摄像机网线通过RJ45接口连接单片机，通过RJ45接口将监控摄像机的网线数据发送给单片机；

票据打印机、计重设备、IC卡读卡器和费额显示器均通过RS232-IIC数据转换卡与单片机相连，实现串口设备RS232接口与单片机IIC接口的数据交互；

车检器通过继电器连接至单片机，单片机通过车检器获取来车信息，并将信息发送给设别服务器，设备服务器通过来车信息控制电动栏杆机和车道通行信号灯，电动栏杆机和车道通行信号灯也通过继电器连接至单片机；

所述车道工控机设有应急控制平台，紧急情况下启动应急控制平台，就近控制本车道的车道外部设备及车道音视频设备；

所述应急控制平台工作流程为：

S1：开启应急控制平台、关闭设备服务器并切断设备控制服务器网络；

S2：通过备用无线路由器，组建本车道无线网络；

S3：无线转换装置内部预设验证码，应急控制平台向本车道内的无线转换装置核对验证码；

S4：验证成功后，各无线转换装置只接收与之核对验证码的应急控制平台的控制指令，开展收费工作，直至故障消除；

S5：关闭应急控制平台，设备服务器恢复工作；

正常业务时，各车道工控机通过无线网络与收费服务器交换收费数据，设备服务器与收费服务器同步收费与控制数据；进行远程管理时，管理员通过设备服务器对各车道的车道外部设备及车道音视频设备进行远程管理。

2.根据权利要求1所述的基于无线网络技术的高速公路收费系统，其特征在于，所述继电器设置12个，按照英文字母顺序编号为继电器A-继电器L，继电器A-继电器H对应输出信号，继电器I-继电器L对应输入信号，其中，

连接车道通行信号灯时，单片机的1-2号端口分别通过继电器A、继电器B的线圈串联至外部供电电源，所述继电器A、继电器B的常开触点一端连接至车道通行信号灯的公共端，继电器A、继电器B的常开触点另一端连接车道通行信号灯的控制端口；

连接电动栏杆机时，单片机的1-8号端口分别通过继电器A-继电器H的线圈串联至外部供电电源，所述继电器A-继电器H的常开触点一端连接至电动栏杆机的公共端，继电器A-继电器H的常开触点另一端连接电动栏杆机的控制端口；

连接车检器时，继电器I-继电器L的线圈串联至车检器的信号针脚和公共端之间，单片机的9-12号端口分别通过继电器I-继电器L的线圈常开触点连接至外部供电电源。

3.根据权利要求2所述的基于无线网络技术的高速公路收费系统，其特征在于，所述设备服务器包括主机和辅机，设备服务器接收的数据实时传送至收费服务器进行备份，一旦主机发生故障辅机同时启动。

4.根据权利要求3所述的基于无线网络技术的高速公路收费系统，其特征在于，所述辅机的切换策略为：

第一步，辅机从收费服务器接收车道外部设备和车道音视频设备的实时数据；

第二步，辅机检查车道外部设备、车道音视频设备、车道工控机和收费服务器是否在线，检查在线后，辅机与车道外部设备、车道音视频设备、车道工控机和收费服务器同步数据，替代主机工作；

第三步，辅机向工作人员报送主机故障信息。

5.根据权利要求1所述的基于无线网络技术的高速公路收费系统，其特征在于，满足以下任意一点时启动应急控制平台：

一，当设备服务器的主、辅机均发生严重故障无法工作时，全部车道的车道外部设备及车道音视频设备无法连接设备服务器；

二，当车道组建的无线网络发生严重故障，全部车道的车道外部设备及车道音视频设备无法连接设备服务器。

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