设计报告一：高速公路收费系统的设计与实现

设计报告一：高速公路收费系统的设计与实现?-==>TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1系统分析12系统总体设计22.1系统目标2\o"CurrentDocument"2.2系统设计基本原则2\o"CurrentDocument"2.3系统结构体系设计3\o"CurrentDocument"2.4网络传输方案设计3\o"CurrentDocument"2.5模块和子系统设计3\o"CurrentDocument"2.6硬件配置4\o"CurrentDocument"2.7软件配置4\o"CurrentDocument"2.8用户界面设计43功能设计53.1数据输入子系统5\o"CurrentDocument"3.2收费子系统5\o"CurrentDocument"3.3结算子系统6\o"CurrentDocument"3.4客户杳询子系统6\o"CurrentDocument"3.5电子账户管理子系统6\o"CurrentDocument"3.6充值子系统7\o"CurrentDocument"4数据库设计7\o"CurrentDocument"4.1路网数据7\o"CurrentDocument"4.2用户信息数据7\o"CurrentDocument"4.3消费记录数据8摘要：随着高速公路以及计算机网络、通讯等高新技术的发展，高速公路向智能化发展，并将最终发展为智能交通系统。相应地，高速公路的收费技术呈现出网络化和智能化的趋势。文中介绍了一种融合了半自动收费方式和自动收费方式的收费系统的设计及实现，同时提供了与半自动收费系统的有效接口，是实现向不停车收费系统转变的有效过渡方式。关键词：高速公路；收费系统；ETC;C/S1系统分析高速公路业务的不断增长为经济的发展提供了一条方便、快捷的运输通道，但是由于高速公路的收费业务量大，实时性较强，随着在路车辆的不断增长，传统的人工收费和半自动收费已无法满足收费公路运营与管理的要求，部分地区也因此而出现堵塞现象。在一些发达国家和地区，因收费公路出入口收费效率低下而引起严重的交通堵塞和车辆延误，造成经济损失的事件时有发生。电子不停车收费(ETC)是90年代后迅速发展的一项新的收费技术，对提高收费效率，提高收费道路通行能力等有明显的效应。在一些发达国家和地区，ETC技术已被广泛引入到交通收费领域。但是，目前该系统在我国推广还有一定的难度：①系统成本高，设备投入大，远远高于传统收费车道的投资；②由于我国的银行信用消费制度并不完善，消费者的认同度较低，无法迅速普及；③相应的配套法规不完善，尚无法对逃费现象进行有效的惩罚。

针对以上情况，目前迫切需要一种既能符合我国现行运营机制，又能有效提高收费效率的收费系统的引入，该系统应能实现如下功能：①同时提供半自动收费和自动收费两种计费方式；②实现对收费资料、数据的统一的有效管理；③实现不同道路运营商间的拆借账业务;④具有高效的网络传输速率和全天候工作能力;⑤支持客户的有效查询，使运营管理透明化。2系统总体设计2.1系统目标利用先进的GIS技术、计算机网络和通讯技术，实现公路收费系统的联网管理和自动化服务，有效提高现有收费系统的运行效率，提高道路通行能力。同时提供与现有的半自动化收费系统的有效接口，通过联网管理，实现对现有收费系统的优化，并使之与自动收费系统有效融合，实现系统的高效、良好运转。2.2系统设计基本原则系统性原则。系统中各子系统及应用模型有机结合，实现子系统和应用模型间的有效调用和参数传递。可靠性原则。系统数据库数据的可靠性，能为系统的计费和收费提供可靠的保障；同时，系统还具有强大的容错能力和处理突发事件的能力，保证系统的稳定性和有效运行。通用性原则。实现与原有系统的有效融合，保证多种收费方式的同时实现，能同时满足不同地区、不同用户的需求。安全性原则。采用稳定性好、安全性能高的非接触式ID卡技术，有效保证用户的信息安全性。在根据实际需求的基础上紧密结合当前技术的图1系统结构体系图⑤可扩展性原则。采用模块化设计方法发展趋势，实现了向上及向下的双向兼融。在根据实际需求的基础上紧密结合当前技术的图1系统结构体系图2.3系统结构体系设计系统采用VisualBasic6.0结合MapX5.0进行集成开发。考虑到系统效率和信息安全性方面的要求，系统主体上采用通用的C/S(Client/Server)结构体系，由控制中心的服务器和分布在各个收费站点的客户端组成收费系统的主体框架，实现协同办公。其结构体系如图1所示。

2.4网络传输方案设计（1）性能要求分析系统有以下要求：①稳定性，要满足昼夜通行的24小时不间断工作需求，具备全年度、全天候持续工作能力，因此应具有技术上的稳定、可靠的保障。②高效性，道路系统是一个高负荷运转的系统，必然要求传输网络具备海量数据的传输能力，同时要求其高速率、低延时。③可扩展性，路网系统是个高速增长的产业，因此，系统设计应为今后的发展留出足够的容量余额和可扩展空间。（2）网络方案设计通讯网络技术飞速发展，当前流行的SDH、ATM、宽带IP技术都各有其优缺点，道路收费系统通讯网属于专用网络，针对以上技术的特点，选用IPOverATM的集成网络技术，利用ATM端口的高速率、大吞吐量、低延时和面向连接等特点，实现服务器和客户机间信息的高速实时传递。2.5模块和子系统设计根据道路收费系统的具体要求，结合MapX二次开发平台的特点，采用面向对象的方式，将系统分成6大功能子系统：数据输入子系统，收费子系统，结算子系统，客户查询子系统，电子账户管理子系统，充值子系统，每个子系统由数个模块组成，如图2所示。沮裾瑜史干杲笛收资干呆魏常却干呆笛客产皆询干呆琉电干贱户皆曜干果乾沮裾瑜史干杲笛收资干呆魏常却干呆笛客产皆询干呆琉电干贱户皆曜干果乾充值干呆筑2.6硬件配置服务器：目前主流的高端应用程序服务器、数据库服务器和Web服务器。网络设备：网络交换机，网卡，网线。微机：Pentium4以上CPU，主存256MB以上，硬盘40GB。其它：磁卡读写外设和微波天线。2.7软件配置操作系统为Windows2000AdvanceServer,Windows2000Professional。数据库管理系统采用MicrosoftSQLServer2000服务器版。系统开发环境为VisualBasic6.0+MapX5.0。其它辅助软件有MapInfoProfessional5.0,AutoCAD2002。2.8用户界面设计在总体界面的设计上，遵循标准化和易用性原则，建立起既符合用户操作习惯，又能使系统高效运转的图形化用户界面。针对不同子系统的不同需求，分别为其设计了符合其需求的个性化界面：数据输入、编辑界面:采用熟悉的菜单一工具条模式，同时在界面的布局上参考MapInfo的图形操作界面，操作人员只需具备相关的工作经验即可较快的上手，无需专门培训。电子账户管理系统界面：根据其工作流程的特点，采用表单化的操作界面，编辑框与列表框相结合。对一些具有相对确定性的选项，如车型，采用列表框的形式，方便操作人员的操作，提高效率。系统的其他子系统基本上实现自动化操作，无需操作界面的要求，但为了便于对系统运行状况的有效监控和管理，有必要为系统设计一个监控界面，实时的显示系统进程和操作信息。3功能设计3.1数据输入子系统提供系统路网空间数据、属性数据的建库功能，同时提供良好的编辑操作界面，方便用户对数据的更新与维护。路网空间数据库的建立与维护。考虑到路网属性数据的特点，采用绑定式的数据结构；提供对MapInfo格式数据的直接读取接口、其它常用空间数据格式的导入接口；提供可视化的空间数据编辑操作界面。用户属性数据库的建立与维护。通过电子账户管理子系统的图形操作界面，实现对用户电子账户信息的采集、录入和建库工作。3.2收费子系统该子系统是收费系统的主体部分，它由入口收费车道、出口收费车道、收费控制中心三大的功能模块组成，这三个模块协同工作，共同完成对通行车辆的自动收费与半自动收费功能。入口收费车道。这是个相对独立的模块，它由计算机系统、微波天线、磁卡读写装置和自动控制栏杆组成。对已开设电子账户的用户，当车辆经过车道时，微波天线自动扫描安装在挡风玻璃前的电子标签，经信息核对后，向电子标签中写入入口站点信息，并向自动控制栏杆发送指令，核准通行；对未开设账户用户，当经过收费车道时，收费人员根据车型发放写有入口站点信息的通行卡，核准通行。出口收费车道。读取通行车辆电子标签的基本信息和入口站点信息，将其ID和两个站点信息传给收费控制中心，并根据控制中心的反馈信息来确定收费操作状况，确认核准通行或其它操作，完成本收费流程。对非电子账户用户，读取通行磁卡信息，并将信息反馈给收费控制中心，等待收费控制中心的计费信息，进行相应收费操作后，核准通行。同时，该系统还将为每位收费人员开设专用账号，用于对工作人员收费状况的管理与存档，并将存档资料定期的上传给控制中心入库存档，便于结算。收费控制中心。接收收费站点发送过来的信息，并对信息做出实时的响应，进行相应的信息验证、计费、扣款和发送确认信息或收费信息等操作。系统接收到信息后，先对其进行验证，在确认无误后，由GIS空间数据分析系统迅速做出响应，计算相关的费用，并在该用户账户中进行相应的扣款操作，同时发送确认信息给相应收费站，核准通行。此外，系统还自动生成消费记录条目，加入到消费记录数据库中，供结算和查询之用。对非电子账户用户，系统将反馈计费信息，并将相应记录存入数据库，供结算之用。3.3结算子系统可实现对系统数据库的直接操作，并提供和专业银行的联系，实现对用户账户和路网运营商的账户管理和结算业务。路网运营商。对系统数据库实现定期的统计、汇总，根据特定的分账原则进行分账，然后通过跟银行间的联系，实现资金的分流和账目的结算业务。通过资金的统一管理与分流，有效地解决了不同运营商间的拆借账问题，大大提高了运营管理的电子化程度，简化了手续，提高了效率。用户。实现对用户账户余额的有效管理，通过与专业银行的实时通讯，保证充值金额的实时到位于数据库的实时更新，保证用户的通行。收费站。采用账户式管理，为不同工作人员开设专用账号，实现对收费站现金流的有效管理，采用责任到人的方式，确保现金流的准确性和安全性。3.4客户查询子系统这是一个面向客户和路网运营商的服务系统。通过系统提供的强大的查询功能，客户可实现对自己具体的通行和消费信息的自由查询，而路网运营商也可利用系统提供的专用查询系统实现对各自路网及运营状况的监控管理。查询系统采用账户式的管理方式，系统为客户和路网运营商分别开设专用的账户，同时对用户账户采取良好的加密措施，保证用户的信息安全。用户只需通过系统的专用Web服务器登陆各自的账户，即可实现对相关信息的查询。3.5电子账户管理子系统负责电子账户的设立、变更和注销操作，并办理电子标签的发放与安装业务。3.6充值子系统通过分布在各专业银行的收费网点，受理客户的对预付款账户的充值业务，并将充值

信息通过结算子系统，实时地反馈给数据库，更新用户账户余额，同时将资金划入系统账户。4数据库设计按类型划分，本系统数据库主要包括路网数据、用户信息数据、消费记录数据。4.1路网数据路网数据包括空间数据和属性数据两部分，空间数据描述了路网的空间分布状况及其空间特性，同时也包含了各收费站点的空间信息。它是提取路网空间信息的基础，主要应用于基于距离量算的计费功能。属性数据则主要用以表示一些路网的附加特征，根据系统的实际需要，主要由如下字段构成：端点1、端点2属性数据则主要用以表示一些路网的附加特征，根据系统的实际需要，主要由如下字段构成：端点1、端点2（均为唯一代号）、道路等级（可换算成单位计费标准）、运营商代号。本着便于存储和提高效率的原则，对数据表作如表1设置。字段名称字段类型字段长度端点1字符型12端点2字符型12道路等级字符型10运营商代号字符型10表1路网属性数据库结构字段名称字段类型字段长度小数位用户ID字符型12车型字符型字段名称字段类型字段长度小数位用户ID字符型12车型字符型4消费额浮点型122账户余额浮点型122表2用户信息数据库结构存储用户的基本信息，是纯属性数据表。此部分数据利用率高，且要求较高的相应速率，因此，数据结构的设计本着从简原则，在满足基本需求的情况下，尽量简化其结构的复杂度。它包含以下字段：用户ID、车型、消费额、账户余额，用以对账号资料的管理和业务受理，各字段的设置如表2所示。4.3消费记录数据为满足实际应用需求，将消费记录分为两部分：自动收费数据记录和半自动收费数据记录。通过对该记录数据的统计、查询、分类，可表3自动收费数据记录结构实现用户消费状况查询、运营状况查询和字段名称字段类型字段长小数位账目资金的结算业务等。自动收费数据记录应包