廣州高速公路ETC電子收費系統需求分析

黃周平

摘要：為了人們在高速公路出行更加便利，我們快速交通將逐步走向互聯網模式，廣州市作為我國改革開放的前沿，高速公路的聯網收費示范工程區域高速公路ETC跨省市互聯，將為該區域帶來更為便利的區域通行條件，不僅可以大大提高通行效率，加速城市間信息、資源流動速度，而且對于交通低碳化發展具有積極意義，將直接為京津冀、長三角區域經濟圈帶來經濟效益和生態效益，并對未來全國電子不停車聯網提供了寶貴的建設，運營、管理經驗。

關鍵詞：高速公路 ETC電子收費系統 需求 分析

一、ETC電子收費系統特點及狀況

為滿足中國大規模應用ETC和產業化需求，在前期成果基礎上，交通運輸部和國家有關部門組織系列項目，攻克了開放平臺條件下專用短程通信技術與不停車收費業務的融合、多任務管理與互操作、野外環境下車載機與路側系統的交易和安全管理、以及ETC檢測系統研制等重大技術難題，完成了ETC系列國家標準，ETC業務管理、系統建設、密鑰管理、設備檢測等行業技術規范，建成ETC檢測系統和實驗室。

在交通運輸部組織的“京津冀和長三角區域高速公路聯網電子不停車收費示范工程”的帶動下， 我中心提出的ETC技術，有力地支撐了產業化和大規模應用。2010年底國家交通運輸部、發展改革委員會、財政部聯合出臺《關于促進高速公路應用聯網電子不停車收費技術的若干意見》，更進一步推動了ETC的全面發展。截至2013年3月，已有21家生產企業的54個型號的ETC產品通過檢測并在全國各地投入使用，這些企業已帶動相關系統建設投資超過20億。國內建設和開通ETC系統的省市已達26個，共建ETC專用車道5500多條，ETC用戶數量突破600萬，自建新客戶服務網點536個。

2010年完成山西、山東、浙江3個省市不同階段的ETC車道系統及ETC關鍵設備的檢測工作，2011年完成山西、安徽、河南、浙江、陜西、四川6個省市的檢測工作，2012年完成浙江、陜西、山西3個省市的檢測工作，其中包括到貨一致性抽樣測試、車載單元標定測試、車道系統工程應用測試等。

二、系統功能需求分析

廣州高速公路ETC電子收費系統包括：車道管理子系統、收費管理子系統、收費管理結算中心、電子標簽管理子系統和服務中心管理子系統等五個子系統。

2.1車道管理子系統的功能劃分

高速公路ETC電子收費系統的車道管理子系統是由：車載設備探測功能模塊、車輛自動識別功能模塊、實時圖像抓拍功能模塊、控制外圍車道設備功能模塊和數據信息交換功能模塊組成。

車道管理子系統的各個模塊的功能描述如下：

①車載設備探測功能模塊

車載設備的判斷功能。探測車輛的到來和離開，并能夠判斷通行車輛是否裝載車載設備，傳送檢測結果

②車輛自動識別功能模塊

具有車輛自動識別和數據信息采集功能，并將交易信息存儲本地。 通過車載設備獲得交易車輛信息，IC卡信息，根據系統參數對以上信息進行校驗，并統計過車數量。

在入口車道將入口收費站信息、收費車道信息、車輛信息等寫入非現金支付卡中，并形成交易流水記錄存儲到本地。

在出口車道，根據車輛經過的入口收費站、標識站、車類信息，查費率表，計算通行費金額，回寫出口的標識，在支付卡中扣款并將扣款信息標識寫入非現金支付卡。并形成交易流水記錄存儲到本地。

③實時圖像抓拍功能模塊

具有實時的圖像抓拍功能。當車輛通過車道時，抓拍設備自動對車輛圖像進行抓拍并保存。

④控制外圍車道設備功能模塊

具有能夠控制外圍車道設備功能。根據車道控制機來保證指令正確控制車道設備的動作，包括：自動欄桿的升起（自動欄桿的下落由欄桿自身控制）、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。

⑤數據信息交換功能模塊

具有數據信息的上傳和下載功能。車道控制機和收費站之間的數據交換，包括接收收費站下載的信息有同步時鐘、費率表、電子黑名單表、車輛黑名單表、車類轉換表、動態超時信息表、員工信息表等系統參數表。車道控制機上傳入口/出口車道的過車交易流水記錄表、抓拍圖片，通信日志記錄表以及各數據日志。

2.2收費管理子系統

由于ETC車道收費系統是ETC系統能否正常工作的關鍵，也是一個實時性較強的過程控制系統，因此，ETC車道收費軟件的設計既要考慮界面的友好性、操作的方便性，又必須保證系統操作的實時性、可靠性，程序的簡潔性和容錯性。采用模塊化理念設計，結構靈活，功能完善。根據車道軟件系統的需求分析，本著降低程序各構成部分的耦合性，方便程序調試、維護及日后擴展的目的，可將該系統劃分為6個模塊，收費管理子系統是由：系統初始化模塊、業務管理模塊、數據管理模塊、串口通信控制模塊、I/O控制模塊和數據庫訪問模塊等6個功能模塊組成。

收費管理子系統的各個模塊的功能：

①系統初始化模塊

系統初始化模塊是系統的基礎，主要負責程序啟動時初始化外設、數據庫連接、進入車道工作界面、加載需要的系統文件（配置文件，動態庫文件）以及對車道的外圍設備進行初始化。

②業務管理模塊

主要是操作員上班管理，系統參數表的下載，車道過車收費作業流程，以及系統的維護和服務器時鐘同步功能。

③數據管理模塊

主要是信息數據的存儲、數據校對、數據上傳和下載的功能。數據主要包括數據庫數據，通信數據，圖像數據，參數表數據，過車交易數據，日志數據，報警數據。

④串口通信控制模塊

主要是控制串口設備的工作。RSU控制器、費額顯示器、字符疊加器。

⑤I/O控制模塊

主要是控制開關設備的工作。主要包括欄桿機、通行為、雨棚燈、黃閃報警器、車輛檢測線圈。

⑥數據庫訪問模塊

通過訪問遠端數據庫服務器接口，從服務器數據庫下載所需的系統參數表，將本地數據上傳遠端數據庫完成數據庫表記錄的添加、刪除、檢索和更新功能。

三、系統非功能需求分析

高速公路ETC電子收費作為一個可以實際應用的系統，它至少應該在系統的精確度、可靠性、穩定性、抗干擾性、兼容能力和擴充能力等各方面得到保證。例如：能夠保證車輛在限制的最高速度（如100km/h）下通過收費站時不漏讀；保證系統在全天24小時內不間斷連續工作且不受電波干擾及外界影響；保證系統的讀寫誤碼率足夠小；保證系統有足夠長的平均無故障運行時間；此外，作為一個基于網絡運行和處理的大型計算機系統，不停車電子自動收費系統應該能夠充分發揮高速網絡技術帶來的優勢，諸如對數據的實時快速處理、傳輸、歸檔，對交通流量的統計、分析、預測等；并且，系統應該具有遠程控制和自動切換保障功能及先進的綜合網絡管理功能。

結束語：需求分析是軟件生命周期中關鍵的一步，主要完成了系統的需要工作部分。上文包括對系統進行了簡要、分析了廣州高速公路ETC收費系統的調查情況以及本系統的目標，之后劃分了系統功能模塊并給出了功能結構圖，在此基礎上對每一個模塊的功能詳情都進行了詳細分析說明，同時對系統的非功能需求進行了詳細分析。

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