高速公路聯網應急收費系統關鍵技術的研究

田勝利 王莉紅

摘要：本文主要論述公路聯網應急收費系統中所使用的關鍵技術，主要包括IP地址登錄技術、數據傳輸與交換技術、收費數據拆分技術、數據通信保障技術等。這些技術構成了公路聯網應急收費系統的基礎，保證了公路聯網應急收費系統使用中的準確性和高效性。

關鍵詞：聯網應急收費系統；關鍵；技術

高速公路聯網應急收費系統的研究是一種對聯網收費公路運營方式進行統一規范化管理的完善及必要的補充。其實現后，使整個高速公路路網的聯網收費就能應付常規的收費系統難以應付的緊急情況，是對高速公路聯網收費系統應對故障性、災害性、災難性事故的應急輔助系統。在實現聯網收費的同時，保證聯網路段中各參營路段在公平合理的情況下實現自主經營，合理清分，具有極其重大的經濟效益和社會意義。

一、公路聯網應急收費系統與現有系統對接

應急收費系統作為聯網收費系統的輔助系統，收費數據的實時采集、上傳匯總、清分是其應具備的基本業務功能，因此必須保障每個應急收費車道基礎數據庫中的節點信息、費率信息、人員信息，以及本地IP地址等基礎數據信息與清分中心是統一的、一致的、準確的。

聯網應急系統使用時首先通過網絡與站級數據庫進行連接，運行初始配置軟件，僅需指定本地收費站名，車道號，即可生成相應的配置文件，同時生成相關車道數據庫，并且自動更改本地IP地址為合法地址，完成費率、節點信息、人員工號等基礎數據下載，運行完成后，車道收費軟件便配置完成。車道收費軟件便配置完成后系統進入車道上班登錄界面，可以正常收費工作了。同時通過網絡完成與站級，分中心，總中心的收費數據傳輸和對接。

二、數據傳輸、交換與拆分技術

數據傳輸系統的主要目的是解決收費站、分中心、中心之間的數據可靠傳輸，在聯網應急收費系統中，收費車道到收費站這一級的數據傳輸顯得比較重要，因為這是數據的第一步采集工作，在此過程中著重考慮的是如何保證數據的完整性和一致性，而對實時性要求不是很高。

2.1 收費原始數據的生成以及原始數據上傳到站級數據庫

車道原始數據主要包括收費員輸入信息，讀寫IC卡時卡的內部信息，以及外部設備產生的相應數據信息，與原聯網收費系統信息一致。

作為聯網應急收費系統，在網絡等各方面因素沒有保障的情況下，確保收費數據的準確性，安全性和完整性至關重要，因此，當聯網應急車道收費系統會同時以三種格式對數據進行存儲備份。

第一份直接生成和保存在車道數據庫中，然后車道軟件采用面向連接的TCP協議，采用輪詢的方式從車道數據中讀取數據，把未上傳的數據上傳至站級傳輸軟件。

第二份數據是作為安全性備份的數據存儲，在每次收費數據寫入車道數據庫的同時，也以固定格式寫入文本文件中，這個文件要求和車道數據庫在不同的存儲路徑，當車道數據庫損壞，可以采用輔助軟件將保存在文本文件中的收費數據恢復制站級數據庫中，確保了數據的安全性。

第三份數據是在網絡通信故障時，車道收費軟件不僅同時生成上面兩個文件，而且會同時生成的一個數據文件，這個數據文件用來保存從網絡故障開始到網絡故障結束這段時間內的數據，雖然車道程序網絡故障結束后會自動上傳未上傳的數據，但是從對未上傳數據的安全性考慮，應做一個備份文件，這個備份文件也可以通過輔助軟件直接從收費站提取數據，保存到站級數據庫。

車道數據信息上傳到站級數據庫采用ADO數據操作引擎，通過車道收費軟件采用輪詢方式（輪詢時間可調節，以秒為單位），將車道數據庫中未上傳的數據上傳到站級數據庫，對每條數據采用標記方式確定其是否上傳，并且在每次下班時對數據進行完整性校驗，也就是對收費站級數據庫和車道數據庫中相同班次，相同工號的數據進行比對，對沒有上傳的數據重新上傳，確保數據的完整性[3]。

2.2 收費站級數據庫中數據上傳到分中心和清分中心

聯網應急收費數據向分中心和清分中心上傳時會采用兩種模式，同時將數據發送到分中心和清分中心。

（1）采用由聯網應急車道收費軟件直接上傳的方式，這種情況主要是針對收費站不完善，或者收費站故障等條件下的數據庫傳輸模式，車道軟件在每次把收費數據上傳到站級數據庫同時，把一份數據上傳到分中心和清分中心；如果站級數據庫不存在，則直接把數據上傳到分中心和清分中心，中心采用排隊方式進行數據插入工作。但是這種傳輸方式存在一定的弊端，對網絡環境要求特別嚴格，一旦網絡出現故障，數據就無法準確的上傳到中心，因此，在應急收費系統中很少應用，只是作為數據傳輸的備用手段和方法。

（2）采用將站級數據庫傳送到中心和清分中心的方法，這種上傳數據的方法安全性高，準確性高，只要確保車道數據能準確上傳到站級數據庫，就可以保證數據能安全準確的上傳到中心和清分中心。

（3）、應急收費系統通過上述途徑將收費數據準確的，完整的傳輸到收費中心，收費中心根據收費信息完成對數據的清分工作。

三、 數據通信保障技術

聯網應急收費系統的通訊系統由有線通訊系統和無線通訊系統相結合組成。有線系統有著傳輸帶寬、傳輸穩定、成本低廉的優勢；而無線系統則具有布置方便迅速，適應性強等特點。有線通訊和無線通訊的相結合既能滿足由有線通訊的低廉、穩定、寬帶傳輸又能滿足無線通訊的迅速快捷布置的特點。

無線通訊系統作為有線通訊系統的輔助方式有著不可替代的作用。無線通訊根據傳輸范圍分為局域無線通訊系統和廣域無線通訊系統。

局域無線通訊可解決從幾百米到上百公里范圍內的數據傳輸問題，同時可以保證足夠的傳輸帶寬，可以傳輸包括數字視頻在內的多種數據。局域無線通訊系統不需要借助通信運營商提供服務，它可以和公路聯網收費系統融為一體，有較高的傳輸可靠性和安全性，可同時實現了收費數據傳輸和監控視頻的實時傳輸。

聯網應急收費無線通訊系統的工作原理主要利用了無線網橋可以寬范圍遠距離傳輸以太網的特點。先將前端的復合視頻圖像通過視頻編碼器轉換成以太網碼流，通過無線網橋傳輸到接收端后再通過視頻解碼器將以太網碼流轉換成圖像。

局域無線通訊雖然有許多優點，但其也有致命的弱點就是受地域限制。在沒有阻擋物的空曠地帶它的傳輸性能較好，在有山脈阻擋的區域它的傳輸性能大打折扣。但當前端應急收費系統和數據監控中心距離很遠，或前端應急收費系統和數據監控中心之間既沒有光纜又由于山體阻隔無法通過局域無線傳輸系統傳輸數據時，便需要引入一種新的無線通訊模式——廣域無線通訊。

廣域無線通訊系統的原理是利用電信運營商提供的GSM，CDMA，3G網絡傳輸收費數據和監控視頻。前段設備通過音視頻編數據碼轉換器生成以太網碼流，再利用電信運營商提供的網絡平臺進行傳輸，通過終端解碼器將以太網碼流轉換成音視頻和數據。

廣域無線通訊由于利用第三方的通訊網絡信號，使得覆蓋范圍廣不受距離環境限制，通訊靈活方便。但廣域無線通訊最大的障礙是通訊帶寬受限制，特別是傳輸圖像是有較大的傳輸瓶頸，圖像質量較差。當前最理想的傳輸模式是利用3G網絡進行音視頻數據的傳輸。

隨著中國移動正在實施的2.75G通行技術的EDGE通信網絡和業界正在推廣的3G網絡的實施，通信帶寬受限制的這一問題將得到根本性改變。屆時廣域無線通訊系統即可不受距離、地域進行數據傳輸，同時還能提供較為滿意的傳輸帶寬，系統將得到更好的應用和發展。

本文主要論述公路聯網應急收費系統中所使用的關鍵技術，主要包括IP地址登陸技術、數據傳輸與交換技術、收費數據拆分技術、數據通信保障技術等。這些技術構成了公路聯網應急收費系統的基礎，保證了公路聯網應急收費系統使用中的準確性和高效性。

參考文獻：

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[3] 張明,舒勤,潘宏．高速公路聯網系統車道收費軟件的設計與實現[J]．北京:計算機工程,2001

[4] 葉黎明,解正梅．高速公路聯網收費系統網絡安全的分析與對策．中國交通信息產業,2007, (07)