CN115240285B - 一种智能化读卡收费装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能交通的技术领域，公开了一种智能化读卡收费装置，用于高速公路收费，包括壳体，在所述壳体上设置有承载凹口，所述承载凹口用于承载收费卡，在其上设置有识别模块，其一端设置有释放缺口，另一端设置有电动推送机构，所述识别模块用于检测收费卡是否存在、读取收费卡的信息以及扫描使用者的付款二维码，所述电动推送机构用于推动收费卡经由承载凹口从释放缺口掉落至收卡箱，再回归原位，所述识别模块、电动推送机构均与处理器相连，所述处理器用于根据识别模块的检测结果，控制电动推送机构将收费卡推送至收卡箱内部，并对使用者的付款二维码进行扫描收费。

Description

一种智能化读卡收费装置及控制方法

技术领域

本发明涉及智能交通的技术领域，具体涉及一种智能化读卡收费装置及控制方法。

背景技术

随着我国经济和社会综合实力的发展，作为全世界人口最多的国家，高速时我国交通方面的主要项目，中国的车辆数量也越来越庞大，随着科技的发展及便利，智能信息化设备引进已是一种趋势。

目前高速路网采用的是ETC专用车道+ETC/MTC混合车道运行模式，混合车道采用入口人工发卡，出口人工收卡、计费、收取通行费的模式。ETC收费为通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间进行的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过高速公路或桥梁收费站无需停车而能交纳高速公路或桥梁费用的目的。人工收发的CPC卡基于内置国家商密委SM4国产对称密码算法的非接触智能卡技术进行设计，收费车道系统与CPC卡间通信具备双向认证功能，车辆入口信息、准确路径信息与车辆身份信息一起以密文方式写入CPC卡内的智能卡中，安全存储。

传统的人工收费模式对停车位置要求较高，若过远，收费员很难从驾驶员手中拿到CPC卡，扫码付费也不容易扫到，导致付款失败，若过近，车子会碰到收费亭，同时收费人员需要时刻在岗，应对不时出现的车辆进出，工作比较单调，作业效率不高。

发明内容

本发明提供了一种智能化读卡收费装置及控制方法，借助识别模块和电动推送机构的配合，可以完全取代人工收卡收费，实现高速公路收费的全自动化，其智能化水平高，能够满足高速公路的智能化管理需求，整个装置结构简单，便于推广应用。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种智能化读卡收费装置，用于高速公路收费，包括壳体，在所述壳体上设置有承载凹口，所述承载凹口用于承载收费卡，在其上设置有识别模块，其一端设置有释放缺口，另一端设置有电动推送机构，所述识别模块用于检测收费卡是否存在、读取收费卡的信息以及扫描使用者的付款二维码，所述电动推送机构用于推动收费卡经由承载凹口从释放缺口掉落至收卡箱，再回归原位，

所述识别模块、电动推送机构均与处理器相连，所述处理器用于根据识别模块的检测结果，控制电动推送机构将收费卡推送至收卡箱内部，并对使用者的付款二维码进行扫描收费。

进一步，所述电动推送机构包括垂直嵌套设置的工字形推块和C形件，所述工字形推块包括中间横向部以及与中间横向部相连的四个端部，同一侧的两个端部均通过导向柱连接，所述C形件的开口处竖直卡在中间横向部，其两个侧板分别套装在对应的导向柱上，每个所述导向柱上均套装有弹簧，所述弹簧的一端与C形件的侧板连接，另一端与工字形推块的端部连接；

所述工字形推块远离C形件的一端与丝杆电机中丝杆的一端连接，所述丝杆的轴向方向与导向柱的轴向方向、承载凹口的延伸方向一致，所述丝杆电机正向转动，通过丝杆带动工字形推块连同C形件沿丝杆的轴向正向运动，直至C形件抵在释放缺口的顶部，弹簧被压缩，工字形推块继续推动收费卡直至收费卡从释放缺口掉落；

所述丝杆电机反向转动，通过丝杆带动工字形推块连同C形件沿丝杆的轴向反向运动，C形件逐渐从释放缺口的顶部撤回，弹簧被释放，推动C形件抵在工字形推块的端部，直至工字形推块连同C形件回归原位。

进一步，在所述C形件的非开口处设置有三角推块，所述三角推块的斜坡面朝向承载凹口设置、且斜坡面超过C形件的侧板所在平面。

进一步，在所述C形件中侧板的侧面均设置有移动轮，所述移动轮与承载凹口的底面转动接触。

进一步，所述识别模块包括激光测距传感器、扫码器和读卡器，所述读卡器设置在承载凹口的正下方，所述激光测距传感器的检测端朝向承载凹口的底面设置，所述扫码器用于对驾驶员的付款二维码进行扫描。

一种基于上文所述的智能化读卡收费装置的控制方法，识别模块的激光测距传感器检测承载凹口是否有收费卡，若有，则启动读卡器读取收费卡的信息；然后使用者将手机上的付费二维码放至扫码器下方，开始付费扫描；完成后，电动推送机构推送收费卡至收卡箱，再回归原位；

若无，则保持休眠，等待下一次被唤醒。

本发明有益的技术效果在于：

1、借助识别模块和收放机构的配合，可以完全取代人工收卡收费，实现高速公路收费的全自动化，其智能化水平高，能够满足高速公路的智能化管理需求，整个装置结构简单，便于推广应用。

2、收放机构设置有垂直嵌套连接的工字形推块和C形件，两者之间通过弹簧弹性连接，使得工字形推块可以像手掌一样托着收费卡送入收卡像，增加了收费卡与收卡箱上开口的配合度，提高了放入收卡箱的几率和准确度，提升了客户体验感。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的电动推送机构的立体结构示意图；

图3为本发明的电动推送机构中工字形推块和C形件的配合结构示意图；

图4为本发明的总体结构的剖面结构示意图；

图5为本发明的C形件和三角推块的一体化结构示意图；

其中，1-壳体，101-承载凹口，102-释放缺口，2-工字形推块，3-C形件，4-导向柱，5-丝杆电机，6-三角推块，7-移动轮，8-激光测距传感器，9-扫码器，10-读卡器，11-门式支架。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1和2所示，本发明提供了一种智能化读卡收费装置，用于高速公路收费，包括壳体1，在壳体1上设置有承载凹口101，该承载凹口101用于承载收费卡，在其上设置有识别模块，其一端设置有释放缺口102，另一端设置有电动推送机构，该识别模块用于检测收费卡是否存在、读取收费卡的信息以及扫描使用者的付款二维码，该电动推送机构用于推动收费卡经由承载凹口101从释放缺口102掉落至收卡箱，再回归原位，该识别模块、电动推送机构均与处理器相连，该处理器用于根据识别模块的检测结果，控制电动推送机构将收费卡推送至收卡箱内部，并对使用者的付款二维码进行扫描收费。这样，借助收放机构将承载凹口101内部的收费卡如CPC卡推送至收卡箱进行回收，同时根据识别模块的检测结果，告知驾驶员付费信息，并以二维码扫描形式进行付款，完全可以取代人工收卡收费，提高了收费亭的智能化水平，大大降低了人工成本，同时，整体结构简单，制作方便，具有广泛的应用前景。具体如下：

为了方便与其他装置配合安装，该壳体1整体呈长方体形，可以是阶梯状的方体结构，其一端可与机械臂的末端转动连接，另一端设置有承载凹口101，而电动推送机构设置在承载凹口101的一端内部，方便推动承载凹口101内部的收费卡至释放缺口102，从而落入收卡箱内部，该机械臂起到人体手臂的作用，可以延长壳体1的活动范围，更加方便靠近使用者，便于放卡或者扫码付款。

如图2-4所示，该电动推送机构包括垂直嵌套设置的工字形推块2和C形件3，该工字形推块2包括中间横向部以及与中间横向部相连的四个端部，同一侧的两个端部均通过导向柱4连接，该C形件3的开口处竖直卡在中间横向部，其两个侧板分别套装在对应的导向柱4上，每个导向柱4上均套装有弹簧，该弹簧的一端与C形件3的侧板连接，另一端与工字形推块2的端部连接，该工字形推块2远离C形件3的一端与丝杆电机5中丝杆的一端连接，该丝杆可以连接在中间横向部的底端，其轴向方向与导向柱4的轴向方向、承载凹口的延伸方向一致；

该丝杆电机5正向转动，通过丝杆带动工字形推块2连同C形件3沿丝杆的轴向正向运动，从而推动收费卡向靠近释放缺口102运动，直至C形件3抵在释放缺口102的顶部，此时弹簧被压缩，但是工字形推块2依然继续推动收费卡直至收费卡从释放缺口102掉落：

该丝杆电机5反向转动，通过丝杆带动工字形推块2连同C形件3沿丝杆的轴向反向运动，C形件3逐渐从释放缺口102的顶部撤回，弹簧被释放，推动C形件3抵在工字形推块2的端部，丝杆继续反向转动，直至工字形推块2连同C形件3回归原位即回到承载凹口101远离释放缺口102的一端，为下一次推送收费卡做准备。

为了使收费卡更容易放入承载凹口101内部，我们在C形件3的非开口处设置有三角推块6，它们可以采用一体化设计，如图5所示，该三角推块6的斜坡面朝向承载凹口101设置、且斜坡面超过C形件3的侧板所在平面，对应释放缺口102的顶端也设置有斜坡面配合的斜面，就像一个屋檐盖在承载凹口101的一端，借助屋檐斜坡面的下滑力，可以使收费卡滑到承载凹口101的里面，而超过C形件3的设计，可以使工字形推块2更早地伸出释放缺口102，给收费卡以支撑，就像有手掌托着收费卡至收卡箱3，从而方便收费卡可以更加准确地经由收卡箱上的开口进入收卡箱。

如图2所示，为了减小摩擦力，我们在C形件3中侧板的侧面均设置有移动轮7，该移动轮7与承载凹口101的底面转动接触，也可以是轴承之类的转动件，这样就可以将垂直嵌套设置的工字形推块2和C形件3变成一个带轮子的小车，在丝杆电机5的推动下可以更加轻便地移动。

如图1和4所示，该识别模块包括激光测距传感器8、扫码器9和读卡器10，该读卡器10设置在承载凹口101的正下方，更靠近收费卡的芯片位置，便于读取；该激光测距传感器8的检测端朝向承载凹口101的底面设置，通过距离变化判定承载凹口101内部是否有收费卡放入；该扫码器9用于对驾驶员的付款二维码进行扫描。我们可以在承载凹口101远离释放缺口的一端设置一个门式支架11，在门式支架内部设置有激光测距传感器8和扫码器9。

为了适应不同高度的车辆需求，如集卡和小轿车，其车窗高度相差较大，如果机械臂始终在同一高度，将很难适应不同类型车辆的需求，因此，我们在收卡箱的侧壁上设置有高度检测模块，在侧壁的侧边附近设置有导轨，在导轨上滑动设置有机械臂，该高度检测模块与处理器相连，用于检测停驻前方的车辆车窗所在的高度信息，该处理器接收高度信息，调节机械臂在导轨上的高度，以方便驾驶员将收费卡放入夹手。

该导轨可以采用线性模组式结构，其上的滑块与机械臂之间可以采用转动连接，从而扩大机械臂的转动范围，运动更加顺畅，该机械臂采用多自由度机械臂，如6自由度，具体根据实际情况而定；该高度检测模块可以设置为相机，将相机设置在与车窗差不多的高度，便于采集车窗图像信息，利用图像处理技术获取车窗的高度信息，将其传送给处理器，由处理器控制导轨的驱动模块带动其上的机械臂运动至指定高度位置，从而方便驾驶员将收费卡放入机械臂的夹手上。

在收卡箱的侧壁上设置有触摸屏、两个开口，一个开口设置为废卡收集开口，一个开口设置为正常收集开口，这样，根据读卡器识别出的收费卡状态，可以有选择地将其放入正常收集开口或者废卡收集开口，便于分类处理。

本发明还提供了一种基于上文所述的智能化读卡收费装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、处理器根据高度检测模块的检测结构，调节机械臂在导轨上的高度，再控制机械臂伸长，带动其上的智能化读卡收费装置至驾驶员位置，使用者如驾驶员将收费卡放入承载凹口；

步骤二、识别模块的激光测距传感器检测承载凹口是否有收费卡，若有，则启动读卡器读取收费卡的信息，使用者如驾驶员将手机上的付费二维码放至扫码器下方，开始付费扫描；完成后，处理器控制机械臂缩回并带动收费卡至收卡箱；

考虑到信息可视化，更加方便使用者查看，我们可以增设触摸屏、播放器等等，由处理器控制触摸屏显示读卡器获取的信息如车辆信息、付款信息、收费卡信息等等，还可以通过播放器进行语音播报，根据付款信息，使用者可以清楚知道付款情况。

另外，收费卡可能会出现异常情况，如果该收费卡被识别出为异常卡，如读不出数据等等，处理器将会与政府部门的交管系统通讯，根据车牌信息获取其行驶信息，进而计算出费用信息，再通过触摸屏进行显示，通过扫码器进行收款，而该收费卡则由机械臂运送至收卡箱的废卡收集开口进行回收；

如果该收费卡被识别出为正常卡，处理器将会直接根据读卡信息，计算出费用信息，再通过触摸屏进行显示，通过扫码器进行收款，最后则由机械臂运送至收卡箱的正常收集开口进行回收。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种智能化读卡收费装置，其特征在于：用于高速公路收费，包括壳体，在所述壳体上设置有承载凹口，所述承载凹口用于承载收费卡，在其上设置有识别模块，其一端设置有释放缺口，另一端设置有电动推送机构，所述识别模块用于检测收费卡是否存在、读取收费卡的信息以及扫描使用者的付款二维码，所述电动推送机构用于推动收费卡经由承载凹口从释放缺口掉落至收卡箱，再回归原位，

所述识别模块、电动推送机构均与处理器相连，所述处理器用于根据识别模块的检测结果，控制电动推送机构将收费卡推送至收卡箱内部，并对使用者的付款二维码进行扫描收费；

所述电动推送机构包括垂直嵌套设置的工字形推块和C形件，所述工字形推块包括中间横向部以及与中间横向部相连的四个端部，同一侧的两个端部均通过导向柱连接，所述C形件的开口处竖直卡在中间横向部，其两个侧板分别套装在对应的导向柱上，每个所述导向柱上均套装有弹簧，所述弹簧的一端与C形件的侧板连接，另一端与工字形推块的端部连接；

所述工字形推块远离C形件的一端与丝杆电机中丝杆的一端连接，所述丝杆的轴向方向与导向柱的轴向方向、承载凹口的延伸方向一致，所述丝杆电机正向转动，通过丝杆带动工字形推块连同C形件沿丝杆的轴向正向运动，直至C形件抵在释放缺口的顶部，弹簧被压缩，工字形推块继续推动收费卡直至收费卡从释放缺口掉落；

所述丝杆电机反向转动，通过丝杆带动工字形推块连同C形件沿丝杆的轴向反向运动，C形件逐渐从释放缺口的顶部撤回，弹簧被释放，推动C形件抵在工字形推块的端部，直至工字形推块连同C形件回归原位。

2.根据权利要求1所述的智能化读卡收费装置，其特征在于：在所述C形件的非开口处设置有三角推块，所述三角推块的斜坡面朝向承载凹口设置、且斜坡面超过C形件的侧板所在平面。

3.根据权利要求2所述的智能化读卡收费装置，其特征在于：在所述C形件中侧板的侧面均设置有移动轮，所述移动轮与承载凹口的底面转动接触。

4.根据权利要求1所述的智能化读卡收费装置，其特征在于：所述识别模块包括激光测距传感器、扫码器和读卡器，所述读卡器设置在承载凹口的正下方，所述激光测距传感器的检测端朝向承载凹口的底面设置，所述扫码器用于对驾驶员的付款二维码进行扫描。

5.一种基于权利要求1所述的智能化读卡收费装置的控制方法，其特征在于：识别模块的激光测距传感器检测承载凹口是否有收费卡，若有，则启动读卡器读取收费卡的信息；然后使用者将手机上的付费二维码放至扫码器下方，开始付费扫描；完成后，电动推送机构推送收费卡至收卡箱，再回归原位；

若无，则保持休眠，等待下一次被唤醒。