高速公路联网应急收费系统关键技术的研究

田胜利 王莉红

摘要：本文主要论述公路联网应急收费系统中所使用的关键技术，主要包括IP地址登录技术、数据传输与交换技术、收费数据拆分技术、数据通信保障技术等。这些技术构成了公路联网应急收费系统的基础，保证了公路联网应急收费系统使用中的准确性和高效性。

关键词：联网应急收费系统；关键；技术

高速公路联网应急收费系统的研究是一种对联网收费公路运营方式进行统一规范化管理的完善及必要的补充。其实现后，使整个高速公路路网的联网收费就能应付常规的收费系统难以应付的紧急情况，是对高速公路联网收费系统应对故障性、灾害性、灾难性事故的应急辅助系统。在实现联网收费的同时，保证联网路段中各参营路段在公平合理的情况下实现自主经营，合理清分，具有极其重大的经济效益和社会意义。

一、公路联网应急收费系统与现有系统对接

应急收费系统作为联网收费系统的辅助系统，收费数据的实时采集、上传汇总、清分是其应具备的基本业务功能，因此必须保障每个应急收费车道基础数据库中的节点信息、费率信息、人员信息，以及本地IP地址等基础数据信息与清分中心是统一的、一致的、准确的。

联网应急系统使用时首先通过网络与站级数据库进行连接，运行初始配置软件，仅需指定本地收费站名，车道号，即可生成相应的配置文件，同时生成相关车道数据库，并且自动更改本地IP地址为合法地址，完成费率、节点信息、人员工号等基础数据下载，运行完成后，车道收费软件便配置完成。车道收费软件便配置完成后系统进入车道上班登录界面，可以正常收费工作了。同时通过网络完成与站级，分中心，总中心的收费数据传输和对接。

二、数据传输、交换与拆分技术

数据传输系统的主要目的是解决收费站、分中心、中心之间的数据可靠传输，在联网应急收费系统中，收费车道到收费站这一级的数据传输显得比较重要，因为这是数据的第一步采集工作，在此过程中着重考虑的是如何保证数据的完整性和一致性，而对实时性要求不是很高。

2.1 收费原始数据的生成以及原始数据上传到站级数据库

车道原始数据主要包括收费员输入信息，读写IC卡时卡的内部信息，以及外部设备产生的相应数据信息，与原联网收费系统信息一致。

作为联网应急收费系统，在网络等各方面因素没有保障的情况下，确保收费数据的准确性，安全性和完整性至关重要，因此，当联网应急车道收费系统会同时以三种格式对数据进行存储备份。

第一份直接生成和保存在车道数据库中，然后车道软件采用面向连接的TCP协议，采用轮询的方式从车道数据中读取数据，把未上传的数据上传至站级传输软件。

第二份数据是作为安全性备份的数据存储，在每次收费数据写入车道数据库的同时，也以固定格式写入文本文件中，这个文件要求和车道数据库在不同的存储路径，当车道数据库损坏，可以采用辅助软件将保存在文本文件中的收费数据恢复制站级数据库中，确保了数据的安全性。

第三份数据是在网络通信故障时，车道收费软件不仅同时生成上面两个文件，而且会同时生成的一个数据文件，这个数据文件用来保存从网络故障开始到网络故障结束这段时间内的数据，虽然车道程序网络故障结束后会自动上传未上传的数据，但是从对未上传数据的安全性考虑，应做一个备份文件，这个备份文件也可以通过辅助软件直接从收费站提取数据，保存到站级数据库。

车道数据信息上传到站级数据库采用ADO数据操作引擎，通过车道收费软件采用轮询方式（轮询时间可调节，以秒为单位），将车道数据库中未上传的数据上传到站级数据库，对每条数据采用标记方式确定其是否上传，并且在每次下班时对数据进行完整性校验，也就是对收费站级数据库和车道数据库中相同班次，相同工号的数据进行比对，对没有上传的数据重新上传，确保数据的完整性[3]。

2.2 收费站级数据库中数据上传到分中心和清分中心

联网应急收费数据向分中心和清分中心上传时会采用两种模式，同时将数据发送到分中心和清分中心。

（1）采用由联网应急车道收费软件直接上传的方式，这种情况主要是针对收费站不完善，或者收费站故障等条件下的数据库传输模式，车道软件在每次把收费数据上传到站级数据库同时，把一份数据上传到分中心和清分中心；如果站级数据库不存在，则直接把数据上传到分中心和清分中心，中心采用排队方式进行数据插入工作。但是这种传输方式存在一定的弊端，对网络环境要求特别严格，一旦网络出现故障，数据就无法准确的上传到中心，因此，在应急收费系统中很少应用，只是作为数据传输的备用手段和方法。

（2）采用将站级数据库传送到中心和清分中心的方法，这种上传数据的方法安全性高，准确性高，只要确保车道数据能准确上传到站级数据库，就可以保证数据能安全准确的上传到中心和清分中心。

（3）、应急收费系统通过上述途径将收费数据准确的，完整的传输到收费中心，收费中心根据收费信息完成对数据的清分工作。

三、 数据通信保障技术

联网应急收费系统的通讯系统由有线通讯系统和无线通讯系统相结合组成。有线系统有着传输带宽、传输稳定、成本低廉的优势；而无线系统则具有布置方便迅速，适应性强等特点。有线通讯和无线通讯的相结合既能满足由有线通讯的低廉、稳定、宽带传输又能满足无线通讯的迅速快捷布置的特点。

无线通讯系统作为有线通讯系统的辅助方式有着不可替代的作用。无线通讯根据传输范围分为局域无线通讯系统和广域无线通讯系统。

局域无线通讯可解决从几百米到上百公里范围内的数据传输问题，同时可以保证足够的传输带宽，可以传输包括数字视频在内的多种数据。局域无线通讯系统不需要借助通信运营商提供服务，它可以和公路联网收费系统融为一体，有较高的传输可靠性和安全性，可同时实现了收费数据传输和监控视频的实时传输。

联网应急收费无线通讯系统的工作原理主要利用了无线网桥可以宽范围远距离传输以太网的特点。先将前端的复合视频图像通过视频编码器转换成以太网码流，通过无线网桥传输到接收端后再通过视频解码器将以太网码流转换成图像。

局域无线通讯虽然有许多优点，但其也有致命的弱点就是受地域限制。在没有阻挡物的空旷地带它的传输性能较好，在有山脉阻挡的区域它的传输性能大打折扣。但当前端应急收费系统和数据监控中心距离很远，或前端应急收费系统和数据监控中心之间既没有光缆又由于山体阻隔无法通过局域无线传输系统传输数据时，便需要引入一种新的无线通讯模式——广域无线通讯。

广域无线通讯系统的原理是利用电信运营商提供的GSM，CDMA，3G网络传输收费数据和监控视频。前段设备通过音视频编数据码转换器生成以太网码流，再利用电信运营商提供的网络平台进行传输，通過终端解码器将以太网码流转换成音视频和数据。

广域无线通讯由于利用第三方的通讯网络信号，使得覆盖范围广不受距离环境限制，通讯灵活方便。但广域无线通讯最大的障碍是通讯带宽受限制，特别是传输图像是有较大的传输瓶颈，图像质量较差。当前最理想的传输模式是利用3G网络进行音视频数据的传输。

随着中国移动正在实施的2.75G通行技术的EDGE通信网络和业界正在推广的3G网络的实施，通信带宽受限制的这一问题将得到根本性改变。届时广域无线通讯系统即可不受距离、地域进行数据传输，同时还能提供较为满意的传输带宽，系统将得到更好的应用和发展。

本文主要论述公路联网应急收费系统中所使用的关键技术，主要包括IP地址登陆技术、数据传输与交换技术、收费数据拆分技术、数据通信保障技术等。这些技术构成了公路联网应急收费系统的基础，保证了公路联网应急收费系统使用中的准确性和高效性。

参考文献：

[1] 刘恒洋,刘洁．高速公路联网收费系统的数据安全策略[J]．重庆工学院学报(自然科学版)，2007，04

[2] 赵温侠．高速公路联网收费体系及相关技术研究[M]. ．西安：长安大学，2003

[3] 张明,舒勤,潘宏．高速公路联网系统车道收费软件的设计与实现[J]．北京:计算机工程,2001

[4] 叶黎明,解正梅．高速公路联网收费系统网络安全的分析与对策．中国交通信息产业,2007, (07)