互聯網+高速公路收費系統研究

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摘要：以“互聯網+”高速公路收費系統設計作為切入點，簡述設計思路、系統工作流程和核心優勢，在此基礎上，論述系統的核心結構和功能，最后通過模擬分析的方式檢測系統的價值，可為相關人員提供參考。

關鍵詞：“互聯網+”；高速公路；收費系統；高速公路機電

0引言

要求利用信息通信技術以及互聯網平臺，使互聯網與傳統行業深度融合，創造新的發展生態，我國高速工作也可以借助“互聯網+”實現工作上的優化。2017年底的統計資料表明，我國高速公路總里程已經突破13.2萬公里，全國各地建有超過1500個收費站，本文就“互聯網+”下的高速公路收費系統進行分析。

1“互聯網+”高速公路收費系統設計

1.1設計思路

“互聯網+”強調的是傳統行業和互聯網的深度結合，而非互聯網的簡單應用，在此背景下，擬在高速公路收費系統的設計中添加更多的智能化元素，使包括高速公路機電系統在內的各個環節，在智能技術的支持下自動化作業。如監控系統，在設計中以單片機作為核心結構，以“集中管理、分布監控、數據統一”為基本原則，將所有環節的監控工作獨立起來，依靠單片機中的數據模型進行實時監控和問題分析、遠程通信警報，保證工作的效率和實時性，智能優勢明顯。

1.2工作流程

“互聯網+”下，高速公路收費系統的工作帶有典型的模式化、流程化特點，以智能化、信息化技術為支持，以小范圍物聯網為工作平臺，以通信技術作為交互手段，工作高效、有序。如某監控系統位于收費站前方300m處，當出現車輛逃避收費時，監控系統可以記錄車輛外觀特點、車牌號等關鍵信息，并留下影像資料，該信息需要經過單片機的加工和篩選，提煉核心內容，如較為清晰的圖片、逃避行為的證據等，之后利用物聯網提供的有線信道進行傳輸，終端為高速公路收費管理處，在管理處的信號接收設備中完成數字式轉化，供管理人員了解車輛情況，進行后續管理。其他環節的工作也帶有類似特點，強調自動化和實時性。

1.3核心優勢

本次設計中，“互聯網+”下的高速公路收費系統帶有三大優勢，一是模式化工作可以提升總體效率，二是以物聯網為載體保證了工作實時性，三是智能化的平臺能夠降低錯誤率，也能實現信息積累，為其他工作提供幫助。信息的積累是系統的一個衍生優勢，在持續性的工作中，收費系統可以不斷將各類工作信息（收費站收費總額、車輛總數、違法行為總數）進行疊加，并以電子數據的形式保存，便于管理人員隨時調取和查看，了解收費站工作態勢以及未來工作重點，提升工作水平[1]。

2“互聯網+”高速公路收費系統核心結構與功能

“互聯網+”下的高速公路收費系統包含多個環節，如物聯網、硬件設備等，在此以高速公路機電設備作為重點，進行系統核心結構與功能介紹。

2.1監控系統

監控系統是系統工作的執行結構之一，以“集中管理、分散工作”為原則，布置在收費站周邊各處，每個監控設備小組相距不得低于300m。所有監控設備借助通信線路與管理終端實現遠程連接和通信，由于高速公路附近可能存在電磁場環境，為保證信號傳輸有效性，本次設計中，擬采用單一的有線方式實現執行終端（監控系統）與管理終端（收費站管理部門）的連接。所有分布在各處的監控設備均可以獨立工作，并由1個以上監控器進行作業，避免遺漏。監控器內置單片機，擬設計500mb以上緩存空間，以便臨時保留監控圖像和視頻[2]。

2.2收費結構

收費結構是系統的另一個執行結構，可以自動完成收費工作，擬采取多方式并行的收費模式，即信息收費和紙幣并行的方式。以“互聯網+”為著眼點，系統與其他具備良好信譽的繳費平臺進行合作（如微信、支付寶、銀聯等），應用超短距射頻識別技術進行信息辨識，需繳納費用的車輛，由車主提供可識別的、帶有唯一性的證件信息，放置于對應的識別處，系統自動完成識別，并根據車輛類型扣除費用，之后限行桿抬起，車輛通過。紙幣收費模式，需要車主自助繳費，車主提供常規信息證件，如駕駛證、身份證等，系統核對車主信息無誤后，由車主將應繳納的費用投入收費箱中，之后限行桿抬起，車輛即可通過[3]。

2.3通信系統

本次設計中，擬在收費系統中應用兩大類通信技術，一是遠程有線通信技術，二是超短距無線射頻通信技術，二者均納入物聯網管理系統中。遠程有線通信技術主要用于人員與人員之間、執行機構和管理終端之間、人員與執行機構之間、人員與管理終端之間的通信作業，如上文所述的監控設備信息傳輸，即借助遠程有線通信進行。人員與執行機構之間的遠程通信以計算機為載體，管理人員可以通過計算機控制執行機構作業，如分布于某處的監控器發出警報，人員可調取該監控器信息畫面、視頻進行報警分析。超短距無線射頻通信技術應用于繳費和管理認證。為避免非法人員侵入系統造成破壞，需要管理人員提供帶有唯一性、網絡合法性的證件，經系統認證后，方可進入收費管理系統進行操作。

2.4輔助系統

輔助系統包括不間斷電源系統、硬件設備系統、應急工作系統等。上文多次論及本次設計對物聯網的要求，物聯網本質上看是互聯網的延伸，考慮到收費站工作的特殊性，不能在開放式網絡下進行作業。與此同時，由于本系統在工作中依然以電能作為主要工作能源，為保證系統工作的可靠性和持續性，設計涵蓋常規電源、蓄電池和太陽能的立體化、不間斷電源系統。正常模式下，由電源進行供電，電源端出現異常，啟動蓄電池作業，蓄電池可以滿足至少6h工作需求，并以太陽能的光電轉化系統為蓄電池提供電能補充，使其工作時間延長2h，保證系統工作需要。

2.5系統應用模擬

選取山西省太原到舊關（太舊）高速公路某段進行模擬，收集該段基本信息并將其代入計算機中，生成工作模型，再帶入本次設備的高速公路收費系統進行模擬。觀察指標為：問題識別率、反應時間、信息識別率、累積錯誤率、建設資金、運維資金六個方面，模擬期為一年。新系統在問題識別率、反應時間、信息識別率、累積錯誤率方面較為理想，但建設資金和運維資金較多。后續工作中，各地可以結合實際需要決定是否進行收費系統的更新。

3結語

綜上，高速公路的發展對與之相關的各項工作提出了更高要求，收費系統也需升級。本次設計主要強調“互聯網+”下的信息化和智能化，以電子自動化作業代替人工作業，提升工作效率、降低錯誤發生率。收費系統由四大部分組成，即監控系統、收費結構、通信系統、輔助系統，各部分相對獨立同時協同工作。模擬分析證明了系統的價值，可作為參考推廣于后續工作中。

參考文獻：

[1]蘆娜.基于“互聯網+”的下一代高速公路收費技術研究[J].現代經濟信息，2017（17）：321.

[2]馬騰飛，姬建崗.基于“互聯網+”的下一代高速公路收費技術研究[J].中國交通信息化，2017（5）：78-81.

[3]張明月，韓彬.高速公路聯網機電系統運維管理體系研究與探討[J].公路交通科技（應用技術版），2013（10）：331-335.

作者：李靖博 單位：山西省交通科學研究院