移動收費管理系統的設計與實現

韋英倫

摘要：為提高高速公路收費管理效率，文章提出移動收費管理系統的建設構想，介紹了該系統的功能需求及架構模式，并分析了收費管理、系統數據采集管理以及系統硬件設計管理等系統功能的設計及實現方法。

關鍵詞：移動收費管理系統;圖像識別;收費管理

0 引言

近年來，隨著高速公路車流量激增，給高速公路收費增加了難度。當前高速公路收費方式主要有兩種，一類采用人工方式，一類采用ETC方式。人工方式操作效率比較低，故2019年我國出臺了《深化收費公路制度改革取消高速公路省界收費站實施方案》，要求在2019年年底全國各高速公路入口車輛使用ETC比例達到90%以上。但ETC普及的同時還暫時保留了人工車道，以滿足未安裝ETC車輛的出行需求。當前人工車道堵車現象依然嚴重，迫切需要通過移動支付改善現狀。移動支付的全面覆蓋是基于我國移動互聯網不斷發展而發展的，移動手機APP軟件替代了傳統桌面應用程序，人們只要有移動終端便能實現應用程序的應用。我國在普及ETC的同時還要求實現手機移動支付在人工收費車道全覆蓋，基于這一要求，文章設計了一套基于移動收費的管理系統，以提高人工收費車道的收費管理效率。

1 系統需求分析

移動收費管理系統包含的功能有：系統管理、車輛管理、路程管理、硬件管理系統等。系統管理包含收費人員權限管理、收費功能管理、收費數據管理、收費報表管理等;車輛管理包含功能有車輛信息添加、車輛信息修改、車輛信息刪除、車輛信息查看等;路程管理包含功能有路程信息添加、路程信息查看、路程信息修改、路程信息刪除等;硬件管理包含車牌識別、移動支付終端、欄桿機、費額顯示屏、收費亭內的氣候環境系統、背景音樂系統、照明系統、信息發布系統以及中控系統等。

2 系統功能設計

2.1 系統架構設計

移動收費管理系統采用Java語言編寫Android客戶端，為解決IOS用戶開發了基于微信版移動收費管理系統。移動收費管理系統是由收費系統和車道控制系統組成。圖1為移動收費管理系統架構設計圖。

客戶在高速公路車道入口處通過掃碼方式記錄當前入口地址、時間等信息，此時數據傳輸到收費服務器中存儲。當客戶下高速時在出道口處以掃描方式記錄當前位置，支付系統中根據用戶行程計算費用，并扣除微信中金額。客戶需要發票可通過系統提供的電子發票系統獲取[2]。

車道控制系統中包括車牌識別、移動支付終端、欄桿機、費額顯示屏等。人工車道宜采用智慧收費亭，保護收費員健康。智慧亭包括氣候環境系統、背景音樂系統、照明系統、門禁系統、信息發布系統以及中控系統等。氣候環境系統用于采集亭內環境信息比如溫度、濕度、PM2.5等參數，通過空調新風機自動控制，營造舒適環境。背景音樂系統提供多種接口的背景音樂播放和廣播。照明系統與圖像采集系統結合，大霧天氣下需啟動照明系統輔助圖像系統采集清晰照片。信息發布系統是向車輛發布路況和收費信息。中控系統是系統關鍵技術，通過控制器進行各個模塊控制和數據采集。

系統開發模式采用三層架構技術：底層端為設備層，主要進行設備信息采集、設備控制，該層是采用C+[KG-*3]+編程語言實現功能開發;數據層采用開源MySQL進行數據存儲，傳輸數據直接傳輸到服務器端存儲;界面層分為移動客戶端和桌面端，移動客戶端方便客戶進行支付操作、賬單查詢等，桌面端方便工作人員進行數據管理[3-4]。圖2為系統架構模式。

2.2 系統詳細設計

2.2.1 系統收費設計

用戶需要在移動APP上注冊賬號，將銀行號、身份證、車牌、手機號、姓名、車輛類別等信息錄入到系統中。用戶注冊成功后需要在系統中充值一定金額。當用戶駛入車道時記錄當前信息，用符號S（t，type，carstart）表示，t表示駛入高速公路時間、type表示汽車類別、cartstart表示當前位置，出口記錄信息用符號S（t1，type，carsend）表示。行駛路程計算方法為carsend-carstart，從數據庫中調用高速公路過程費收費標準計算出用戶費用，用戶提供移動二維碼進行結算。采用UML建模技術對系統收費管理進行設計。圖3為收費管理系統類圖。

收費管理類中包含類有chargeBLL、charge、chargeDALL、chargeMoble，分別用于收費業務邏輯管理、收費界面管理、收費數據管理及數據集管理。系統采用微信提供API開發微信客戶端，使用Java編寫Android應用程序。

2.2.2 系統圖像采集設計

收費管理系統中圖像采集是該系統的關鍵技術，通過圖像采集方法識別出車輛車牌信息可提高收費效率。下頁圖4為系統圖像采集流程圖。

項目采用OpenCV框架進行圖像識別，利用Canny邊緣檢測算法對車牌進行邊緣檢測，算法關鍵步驟為從RGB圖像中提取藍色通道分量Ig=0×R+0×G+1×B，并使用雙閾值算法IBW=[JB（{]1IB（i，j）T2[JB）]進行閾值選擇。

2.2.3 系統硬件管理設計

收費管理中硬件管理包含的功能主要有：氣候環境系統、背景音樂系統、照明系統、信息發布系統以及中控系統。氣候環境系統采用傳感器進行溫度、濕度等信息采集，本系統選用DS18B20進行數據采集，該傳感器具有較寬的測量范圍，在-10°～80°之間，精度能達到0.5°，可進行串口通信編程。車道控制機取代了傳統大機柜形式，將工控機、車道控制器接口控制模塊集成在收費桌右側亭壁上，造型美觀且與亭內氛圍相協調，可實現高集成化、模塊化、微型化以及高穩定性、擴展性、兼容性。

2.3 數據庫設計

為降低收費管理系統建設成本，系統存儲數據庫選用開源MySQL數據庫版本5.7.23。為提高數據庫開發效率，對MySQL數據庫提供類進行二次開發，表1為數據庫類包含方法。

移動收費管理系統中包含的數據表主要有用戶信息表、收費信息表、收費站信息表、車輛信息表、進站信息表、收費卡信息等。收費站信息表用于存儲收費站信息，如表2所示;收費標準信息表用于存儲收費信息，如表3所示。

3 結語

本文設計了移動收費管理系統，采用UML建模技術分析移動收費管理系統功能，即系統管理、車輛管理、路程管理、硬件管理系統。為提高系統開發效率，系統采用三層架構技術進行系統實現，采用C+[KG-*3]+、Java等技術實現移動收費管理，重點分析了收費管理、系統數據采集管理以及系統硬件設計管理。客戶只需通過移動手機即可完成賬號注冊，解決了ECT申請難度，提升了收費效率，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]龍立敦，吳厚洪.基于移動支付的高速公路通行費征收系統設計[J].公路與汽運，2018（6）：164-168.

[2]張 琦，李 潔.基于ETC卡的“多卡合一”可行性探析[J].中國交通信息化，2017（3）：87-89.

[3]曾 利，孟 文.CLIPS和C#結合實現電力操作票的自動生成[J].計算機應用與軟件，2017，34（8）：121-124.

[4]李建華，夏 汛，羅明全.基于ThinkPHP和Redis的高并發微信公眾號開發的研究與實現[J].計算機應用與軟件，2019，36（2）：108-112.