摘 要 線射頻識(shí)別技術(shù)作為一種新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了迅速發(fā)展。針對(duì)射頻識(shí)別 術(shù)應(yīng)用的廣泛前景，設(shè)計(jì)出了一種基于 高速公路不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)。 首先，本文介紹了以 研究對(duì)象，分析其工作原理及主要特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的組成及工作流程介紹，重點(diǎn)說(shuō)明 間件技術(shù)在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。 基于 用于高速公路收費(fèi)管理，車(chē)輛控制與人員管理具有使車(chē)輛進(jìn)出有序、手續(xù)簡(jiǎn)便、速度快、管理自動(dòng)化、收費(fèi)公正合理，應(yīng)收費(fèi)用不流失以及減少管理人員等特點(diǎn)，保證了車(chē)輛安全和交通方便，對(duì)環(huán)境污染的降低起到重要的作用。 關(guān)鍵詞： 自動(dòng)識(shí)別 智能交通 不停車(chē)收費(fèi) 目錄 第一章 緒論 . 1 速公路收費(fèi)現(xiàn)狀 . 1 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 . 1 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展情況 . 1 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況 . 2 第二章 頻識(shí)別技術(shù)概述 . 3 統(tǒng)的基本組成 . 3 頻識(shí)別技術(shù)特點(diǎn) . 3 頻識(shí)別技術(shù)工作原理 . 4 第三章 基于 術(shù)的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng) . 5 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)與傳統(tǒng)收費(fèi)系統(tǒng)的比較 . 5 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)概述 . 5 作流程 . 6 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的性能特點(diǎn) . 7 第四章 間件技術(shù) . 8 間件簡(jiǎn)述 . 8 間件模型的建立 . 8 間件算法實(shí)現(xiàn) . 9 第五章 統(tǒng)中的應(yīng)用 . 11 道的困境及其解決方案 . 11 輛通行速度慢 . 11 道覆蓋率低 . 11 傳力度不夠 . 12 省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)困難重重 . 12 載設(shè)備安裝率不高 . 12 務(wù)質(zhì)量有待提高 . 12 第六章 統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益與展望 . 14 省用戶時(shí)間，提高收費(fèi)效率 . 14 約能源，提高環(huán)保質(zhì)量 . 14 少基建費(fèi)用和管理費(fèi)用 . 14 高公路建設(shè)資金回收率 . 14 總結(jié) . 16 致謝 . 17 參考文獻(xiàn) . 18 1 第一章 緒論 速公路收費(fèi)現(xiàn)狀 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國(guó)的公路建設(shè)得到了飛速發(fā)展，高速公路通車(chē)?yán)锍滩粩嘣黾?，一些省公路網(wǎng)格局基本形成，在通車(chē)公路里程增加的同時(shí)，交通流量也在不斷增加，但是收費(fèi)式還很原始，嚴(yán)重地制約了高速公路向現(xiàn)代化方向的發(fā)展，存在很多弊端，為了保證車(chē)輛安全便，迫切需要采用自動(dòng)化程度高，方便快捷的收費(fèi)管理系統(tǒng)，提高收 費(fèi)站的通行效率。 隨這高速公路收費(fèi)這一瓶頸現(xiàn)象，越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)高速公路的管理需要，目前對(duì)這樣的問(wèn)題已有電子公路不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（ 通過(guò)對(duì)車(chē)載電子標(biāo)簽的自動(dòng)識(shí)別完成不停車(chē)情況下通行費(fèi)的自動(dòng)收取處理全過(guò)程。自動(dòng)車(chē)輛識(shí)別技術(shù)主要通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)（ 采集車(chē)載電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息而實(shí)現(xiàn)的。 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展情況 第一個(gè)不停 車(chē)收費(fèi)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)是 20 世紀(jì) 70 年代末在紐約和新澤西試行的，借助于自動(dòng)車(chē)輛識(shí)別的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，交費(fèi)者既可向收費(fèi)公司預(yù)付款，也可采用信用卡付賬方式。 1988年美國(guó)首次將不停車(chē)收費(fèi)用于 接著，于 1989 年在新奧爾良州橋上實(shí)現(xiàn)了完整的車(chē)輛識(shí)別與計(jì)算。同時(shí)，其他各國(guó)也紛紛推出了自己的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，挪威研制出了 Q 一 動(dòng)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將一張塑料磁卡粘貼在車(chē)輛的前窗玻璃上，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)自動(dòng)收費(fèi)口時(shí)，無(wú)線掃描設(shè)備通過(guò)“詢問(wèn)”，接受來(lái)自過(guò)往車(chē)輛上磁卡發(fā) 出的電子回答，系統(tǒng)的主計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)所有磁卡編號(hào)和通過(guò)次數(shù)，并自動(dòng)記錄通過(guò)收費(fèi)口的車(chē)輛 ,然后和負(fù)責(zé)賬款的系統(tǒng)通信聯(lián)系，確定收費(fèi)金額，計(jì)算機(jī)圖像抓拍系統(tǒng)將非法通過(guò)的車(chē)輛拍攝下來(lái)，警察和銀行部門(mén)根據(jù)相應(yīng)賬單進(jìn)行處罰。此外，法國(guó)、英國(guó)、意大利等國(guó)家還推出了基于視頻、環(huán)形線圈、紅外和微波技術(shù)的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)。 2 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況 近年來(lái) ,我國(guó)各個(gè)地區(qū)均先后提出了實(shí)施不停車(chē)收費(fèi)的規(guī)劃。 以通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，無(wú)需可見(jiàn)光源，具有穿透性，可以透過(guò)外部材料直接讀取數(shù)據(jù)，讀取距離遠(yuǎn)，無(wú)需 與目標(biāo)接觸就可以獲取數(shù)據(jù)。這些優(yōu)點(diǎn)使它可以應(yīng)用在智能交通領(lǐng)域，從而大大簡(jiǎn)化過(guò)程，提高效率。在射頻識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車(chē)輛實(shí)時(shí)監(jiān)控，高效、準(zhǔn)確的管理，車(chē)輛進(jìn)出可以不停車(chē)，免伸手。目前，不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在我國(guó)也有了較為成熟的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。 1994 年底，廣東佛山大橋管理站在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)發(fā)成功了 1套基于微波檢測(cè)技術(shù)的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)于 1995 年 1 月 1 日試開(kāi)通， 1997 年廣州市開(kāi)始實(shí)施全市路橋“一卡通”不停車(chē)收費(fèi)推廣工程，系統(tǒng)于 1999 年 1 月 1 日投入運(yùn)行。此外深圳機(jī)荷、梅觀高速公路也實(shí) 施了不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)。在北京、上海等地的機(jī)場(chǎng)高速公路也先后實(shí)施了電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，其中北京機(jī)場(chǎng)高速公路收費(fèi)站采用的是美國(guó) 上海機(jī)場(chǎng)高速路則是使用日本豐田的路邊設(shè)備和單、雙片式車(chē)載機(jī)及世界上最先進(jìn)的雙界面卡。 2007 年底，括京通快速路在內(nèi)的全市 n 條高速路全部聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，除在主要收費(fèi)站開(kāi)通不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)外，所有的收費(fèi)口還同步開(kāi)通 收費(fèi)功能，普通公交一卡通也能輕松刷卡。 射頻識(shí)別技術(shù)是 20 世紀(jì) 90 年代開(kāi)始興起并逐漸走向成熟的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它是利用射頻信號(hào)通過(guò)空間禍合實(shí)現(xiàn)非接觸信息 傳遞，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別的目的，該技術(shù)具有高速移動(dòng)物體識(shí)別，多目標(biāo)識(shí)別和非接觸識(shí)別等特點(diǎn)，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間，被認(rèn)為是 21 世紀(jì)最具有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。 一種非接觸的射頻通信方式，通過(guò) 寫(xiě)器與 子標(biāo)簽的無(wú)線通信可以進(jìn)行信息的采集功能，從而識(shí)別車(chē)載子標(biāo)簽載體的身份等特征，達(dá)到提高收費(fèi)站通行效率的目的。 3 第二章 頻識(shí)別技術(shù)概述 統(tǒng)的基本組成 頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目 標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作與各種惡劣環(huán)境。 術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，并可對(duì)標(biāo)簽所存儲(chǔ)的信息進(jìn)行讀寫(xiě)，操作快捷方便。 頻識(shí)別系統(tǒng)是由電子標(biāo)簽（ 閱讀器（ 天線（ 成。 電子標(biāo)簽（ 由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。 閱讀器（ 又稱(chēng)為讀出裝置，可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的，有手持式或固定式兩種，通常閱讀器與 電腦相連，所讀取的標(biāo)簽信息被傳送到電腦上進(jìn)行下一步處理。 天線（ 在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻視頻信號(hào)的裝置。 頻識(shí)別技術(shù)特點(diǎn) 術(shù)的主要特點(diǎn)是通過(guò)電磁耦合方式來(lái)傳送識(shí)別信息，不受空間限制，可快速地進(jìn)行物體跟蹤和數(shù)據(jù)交換。由于 要利用無(wú)線電頻率資源，必須遵守?zé)o線電頻率管理的諸多規(guī)范。具體來(lái)說(shuō)，與同期或早起的接觸式識(shí)別技術(shù)相比較， 具有如下一些特點(diǎn)： （ 1）數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)功能。只要用過(guò) 寫(xiě)器，不需要接觸即可直接讀取射頻卡內(nèi)的數(shù)據(jù)信息到數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，且一次可 處理多個(gè)標(biāo)簽，也可以將處理的數(shù)據(jù)狀態(tài)寫(xiě)入電子標(biāo)簽。 （ 2）電子標(biāo)簽的小型化和多樣化。 讀取上并不受尺寸大小與形狀之限制，不需要為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外， 子標(biāo)簽更可向小型化發(fā)展，便于嵌入到不同物品內(nèi)。因此，可以更加靈活地控制物品的生產(chǎn)和控制，特別是在生產(chǎn)線上的應(yīng)用。 （ 3）耐環(huán)境性。 突出的特點(diǎn)是可以非接觸讀寫(xiě)，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體，抗惡劣環(huán)境，且對(duì)，水，油和藥品等物質(zhì)具有強(qiáng)力的抗污性。 以在黑暗或臟污的環(huán)境之中讀取數(shù)據(jù)。 4 （ 4）可重復(fù)使用。由于 電子數(shù)據(jù)，可以反復(fù)讀寫(xiě)，因此可以回收標(biāo)簽重復(fù)使用，提高利用率，降低電子污染。 （ 5）穿透性。 便是被紙張和塑料等非金屬、非透明材質(zhì)包覆，也可以進(jìn)行穿透性通信。但是它不能穿過(guò)鐵質(zhì)等金屬物體進(jìn)行通信。 （ 6）數(shù)據(jù)的記憶容量大。數(shù)據(jù)容量會(huì)隨著記憶規(guī)格的發(fā)展而擴(kuò)大，未來(lái)物品所需攜帶的數(shù)據(jù)量會(huì)越來(lái)越大，對(duì)所能擴(kuò)充容量的需求也會(huì)增加，對(duì)此 不會(huì)受到限制。 （ 7）系統(tǒng)安全性。將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從中央計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)存到標(biāo)簽上將為系統(tǒng)提供安全保障，大大地提高系統(tǒng)的安全性。射頻標(biāo)簽中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)可以通過(guò)校驗(yàn)或循環(huán)冗余校驗(yàn) 的方法來(lái)得到保證。 頻識(shí)別技術(shù)工作原理 閱讀器通過(guò)天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被閱讀器讀取并解碼后送至電腦主機(jī)進(jìn)行有關(guān)處理。結(jié)構(gòu)如圖2 1 所示。 圖 2 1 統(tǒng)工作原理圖 5 第三章 基于 術(shù)的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng) 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)與傳統(tǒng)收費(fèi)系統(tǒng)的比較 傳統(tǒng)的收費(fèi)系統(tǒng)主要有兩種方式：完全人工收費(fèi)和計(jì)算機(jī)輔助收費(fèi)。前者采用人工對(duì)車(chē)型進(jìn)行判別，額度計(jì)算，這種收費(fèi)方式?jīng)]有監(jiān)督，漏洞較大，而且平均收費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，車(chē)輛流速無(wú)法提高。后者采用人工判別車(chē)型及收費(fèi)，機(jī)器輔助檢測(cè)、監(jiān)督，計(jì)算機(jī)管理。這種方式是目前我國(guó)高速公路推廣使用的一種較為先進(jìn)的收費(fèi)方式，可對(duì)收費(fèi)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控管理，當(dāng)出現(xiàn)進(jìn)出口車(chē)型判別不一致，人機(jī)歧義免費(fèi)車(chē)輛的判別不一致或收費(fèi)員所收費(fèi)額與控制中心計(jì)算機(jī)計(jì)算費(fèi)額不一致時(shí)，均可通過(guò)中央控制室的計(jì)算機(jī)和視、音頻監(jiān)控設(shè)備的記錄信息進(jìn)行有效的判定。但在這種方式下，仍需要停車(chē)收費(fèi)，交通流量增加時(shí)，收費(fèi)路口成為整個(gè)交通控制網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。 要解決以上問(wèn)題，首先高速公路要采用新的收費(fèi)技術(shù)，提高收費(fèi)站的通行效率?；陔娮硬?停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)是一個(gè)集中了無(wú)線電通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息處理、自動(dòng)控制等多項(xiàng)高新技術(shù)在公路自動(dòng)收費(fèi)綜合系統(tǒng)中的應(yīng)用。 它利用車(chē)載電子標(biāo)簽自動(dòng)與安裝在路側(cè)或門(mén)架上的微波天線進(jìn)行信息交換，中心控制計(jì)算機(jī)根據(jù)電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的信息識(shí)別出標(biāo)簽的使用者，然后自動(dòng)從標(biāo)簽使用者的銀行賬號(hào)中扣除通行費(fèi)。 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)概述 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（又稱(chēng)電子收費(fèi)系統(tǒng) 稱(chēng) 用車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別（ 稱(chēng) 術(shù)完成車(chē)輛與收費(fèi)站之間的無(wú)線 數(shù)據(jù)通訊 ，進(jìn)行車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別和有關(guān)收費(fèi)數(shù)據(jù)的交換，通過(guò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)路進(jìn)行收費(fèi)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)不停車(chē)自動(dòng)收費(fèi)的全電子收費(fèi)系統(tǒng)。 統(tǒng)是通過(guò)遠(yuǎn)距離 、 非接觸射頻識(shí)別技術(shù)（ 集信息 ， 實(shí)現(xiàn)車(chē)輛在快速移動(dòng)狀態(tài)下自動(dòng)識(shí)別收費(fèi)的自動(dòng)化管 理。它利用車(chē)載 子標(biāo)簽自動(dòng)與安裝在路側(cè)或門(mén)架上的 讀器進(jìn)行信息交換，中心控制計(jì)算機(jī)根據(jù) 子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的信息識(shí)別出車(chē)主信息，然后自動(dòng)從車(chē)主的銀行賬號(hào)中扣除通行費(fèi)。 費(fèi)系統(tǒng)可以做到通行車(chē)輛不停車(chē)、 6 車(chē)輛通行時(shí)無(wú)人操作與無(wú)現(xiàn)金交易。不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)功能包括：收費(fèi)數(shù)據(jù)采集、管理收費(fèi)車(chē)道的交通、車(chē)道控制機(jī)與后臺(tái)結(jié)算網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口、業(yè)主內(nèi)部管理功能查詢系統(tǒng)、不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3 1 所示。 圖 3 1 不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 收費(fèi)管理中心是整個(gè)收費(fèi)管理系統(tǒng)的控制和監(jiān)視中心。各收費(fèi)中心利益的實(shí)現(xiàn)都通過(guò)運(yùn)營(yíng) 中心來(lái)完成。收費(fèi)中心主要接收和下載收費(fèi)運(yùn)行參數(shù)。通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)在收費(fèi)系統(tǒng)與發(fā)行系統(tǒng)之間、以及各站口的收費(fèi)系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)。 作流程 （ 1）車(chē)主辦理 行以及網(wǎng)上銀行業(yè)務(wù)。車(chē)主到高速公路管理部門(mén)購(gòu)置 子標(biāo)簽。由發(fā)行系統(tǒng)向 子標(biāo)簽輸入車(chē)輛識(shí)別碼，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中存入該車(chē)輛的全部有關(guān)信息，并在銀行系統(tǒng)開(kāi)通網(wǎng)上銀行業(yè)務(wù)，使銀行賬戶與車(chē)主信息綁定。 （ 2）車(chē)輛信息入庫(kù)。發(fā)行系統(tǒng)將上述車(chē)主、車(chē)輛信息輸入收費(fèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 子標(biāo)簽貼在車(chē)上相應(yīng)的部位，可以立即使用。 （ 3）收費(fèi)站 道入口寫(xiě)信息。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)高速公路 道入口時(shí)，該站的收費(fèi)系統(tǒng)的 讀器發(fā)出射頻信號(hào)，由 子標(biāo)簽的天線接收射頻信號(hào)，激活 子標(biāo)簽后，該 寫(xiě)器同時(shí)還向 子標(biāo)簽寫(xiě)入入口信息。寫(xiě)入信息也由電子標(biāo)簽的天線接收，寫(xiě)入 子標(biāo)簽芯片中。 （ 4）收費(fèi)站 道出口讀信息。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)高速公路 道出口時(shí)，該站的收費(fèi)系統(tǒng)的 讀器發(fā)出射頻信號(hào)，由 子標(biāo)簽的天線接收射頻信號(hào)，激活 子標(biāo)簽后， 寫(xiě)器讀寫(xiě)出 子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的入口信息。 （ 5）車(chē)輛處理。收費(fèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出執(zhí)行信號(hào)。當(dāng)網(wǎng)上銀行的儲(chǔ)值，即結(jié) 7 余金額足夠支付過(guò)站的費(fèi)用時(shí)，出站口綠燈亮，給予放行；若結(jié)余金額已不多，處于警告值以下，則黃燈亮，提示車(chē)主應(yīng)再購(gòu)買(mǎi)儲(chǔ)值，但仍予以放行；若結(jié)余金額不足或已無(wú)余款，則紅燈亮，不予放行。對(duì)于闖紅燈的車(chē)輛，將由站內(nèi)攝像機(jī)自動(dòng)攝下站牌號(hào)，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)記錄沖紅燈的時(shí)間，以便追究其責(zé)任。 （ 6）收費(fèi)完成。上述過(guò)程，均于瞬間完成， 統(tǒng)可保證車(chē)輛高速通過(guò)收費(fèi)站，收費(fèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將通過(guò)該站的車(chē)輛識(shí)別碼及其新儲(chǔ)值等信息，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)，送至有關(guān)中心與其他 收費(fèi)系統(tǒng)中。 停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的性能特點(diǎn) 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下： （ 1）可以不停車(chē)收費(fèi)，從而大幅度提高了車(chē)道收費(fèi)站的處理效率和收費(fèi)公路的疏通能力； （ 2）無(wú)論車(chē)輛行駛里程長(zhǎng)短，均能做到收費(fèi)公平合理； （ 3）除收費(fèi)公路的起點(diǎn)外，主線一般不再設(shè)收費(fèi)站，故能最大限度地提高車(chē)輛通行速度，發(fā)揮公路的使用效益，避免人為造成的多次停車(chē)； （ 4）路橋收費(fèi)的自動(dòng)管理，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；采用電子收費(fèi)也可以減少收費(fèi)員出錯(cuò)的機(jī)會(huì)和參與舞弊的機(jī)會(huì)，堵住收費(fèi)漏洞，節(jié)約大量的人力和物力； （ 5）通過(guò)實(shí)時(shí)采集的收費(fèi) 數(shù)據(jù)，交通部門(mén)能及時(shí)掌握完整的路橋車(chē)流信息、收費(fèi)情況，從而能夠進(jìn)行交通流量的合理分配、整體疏導(dǎo)、管理，為新建路橋提供科學(xué)依據(jù)。 （ 6）如果形成聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，則避免了該類(lèi)系統(tǒng)重復(fù)開(kāi)發(fā)，大大方便了車(chē)主及業(yè)主。車(chē)主憑一張電子標(biāo)簽就能在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)不停車(chē)?yán)U費(fèi)；將路費(fèi)的結(jié)算工作交給第三方，也極大減輕了業(yè)主的工作負(fù)擔(dān)。 8 第四章 間件技術(shù) 間件簡(jiǎn)述 間件以應(yīng)用程序?yàn)橹行牡脑O(shè)計(jì)概念是通過(guò) 商提供的 式直接編寫(xiě)特定 取數(shù)據(jù)的 傳送至后端系統(tǒng)的應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)庫(kù)，從而達(dá)成與后端系統(tǒng)或服務(wù)串接的目的。 以架構(gòu)為中心隨著企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜度增高，企業(yè)無(wú)法負(fù)荷以 式為每個(gè)應(yīng)用程式編寫(xiě) 時(shí)面對(duì)對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題，企業(yè)可以考慮采用廠商所提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的 間件。這樣一來(lái)，即使存儲(chǔ) 簽情報(bào)的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件改由其他軟件代替，或讀寫(xiě) 簽的 類(lèi)增加等情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)用端不做修改也能應(yīng)付。 間件模型的建立 間件在上位機(jī)應(yīng)用程序和讀 寫(xiě)器的數(shù)據(jù)采集之間扮演著樞紐的角色，其為上層應(yīng)用 間件是在物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中的應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)具體的功能，主要分為三個(gè)層次：數(shù)據(jù)采集層、事件處理層、信息發(fā)布層。中間件數(shù)據(jù)采集層負(fù)責(zé)感知車(chē)載 子標(biāo)簽的信息，整個(gè)系統(tǒng)的可用性、可靠性都以此為基礎(chǔ)；中間件事件處理層是 間件至關(guān)重要的一層，在該層中對(duì)采集到的 子標(biāo)簽信息進(jìn)行歸納整理，從無(wú)意義的數(shù)據(jù)中，提取出含有一定實(shí)際意義的事件信息。并且進(jìn)一步封裝 子標(biāo)簽返回信息包，為上層應(yīng)用提供更全面的信息與服務(wù)；中間件信息發(fā)布層負(fù)責(zé)為上位機(jī)軟件提供 安全可靠的數(shù)據(jù)。就如何實(shí)時(shí)地對(duì)巨量 據(jù)進(jìn)行處理如何充分挖掘 據(jù)所包含的有用信息方面建立了模型。間件模型架構(gòu)圖 4 1 所示。 9 圖 4 1 間件模型架構(gòu) 間件算法實(shí)現(xiàn) 在項(xiàng)目的具體應(yīng)用中，由于讀寫(xiě)器讀取 子標(biāo)簽信息的間隔是幾十毫秒，所以讀寫(xiě)器獲取的信息數(shù)量巨大、雜亂無(wú)章、冗余的。這些原始的巨量 據(jù)對(duì)上位機(jī)應(yīng)用管理系統(tǒng) 是無(wú)效的，把原始巨量的 據(jù)變成對(duì)上位機(jī)應(yīng)用管理系統(tǒng)有意義、有價(jià)值的數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)算法的最終目的。 件處理過(guò)程示意 圖如圖 4 2 所示。 圖 4 2 件處理過(guò)程示意圖 感知層感知的數(shù)據(jù)上傳給傳輸層，傳輸層得到數(shù)據(jù)后并沒(méi)對(duì)數(shù)據(jù)做任何處理，而是把數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)用層的中間件。中間件首先對(duì)上傳的數(shù)據(jù)消除冗余，再進(jìn)一步判斷數(shù)據(jù)對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō) 是不是有效的數(shù)據(jù)。 對(duì)于 間件判斷感知數(shù)據(jù)是不是對(duì)本系統(tǒng)有效的，本文提出兩種方案： （ 1）在本系統(tǒng)的注冊(cè)環(huán)節(jié)，把所有有效數(shù)據(jù)綁定 子標(biāo)簽的 子產(chǎn)品代碼）編碼后存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于這種方案， 間件并不對(duì)消除冗 余后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而是把數(shù)據(jù)上傳給上層應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件可根據(jù)中間件上傳的 子標(biāo)簽 息查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，依次判斷感知層感知的數(shù)據(jù)對(duì)本系統(tǒng)是不是有效的。在此方案中 間件對(duì)感知層感知的數(shù)據(jù)只是做了消除冗余、上傳數(shù)據(jù)的功能。上層應(yīng)用軟件則完成了對(duì)數(shù)據(jù)是否為有效數(shù)據(jù)的判斷。 （ 2）根據(jù)一定的編碼規(guī)則對(duì)本系統(tǒng)使用的所有 子標(biāo)簽，在信息注冊(cè)環(huán)節(jié)重新寫(xiě)入 子標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ) 息，例如：可以向 子標(biāo)簽內(nèi)寫(xiě)入以下 息： 10 對(duì)于這種方案， 間件首先對(duì)感知層感知的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除冗余處理。然后 間件會(huì)獲取感知到每個(gè) 子標(biāo)簽 碼的前三位，判斷是不是 而判斷感知到的 子標(biāo)簽是不是本系統(tǒng)的電子標(biāo)簽，感知的數(shù)據(jù)是不是有效的，最后再把有效的數(shù)據(jù)傳輸給上層應(yīng)用軟件。 對(duì)于以上 間件對(duì)判斷感知數(shù)據(jù)是否有效提出的兩種方案各有各的特點(diǎn)，對(duì)于具體應(yīng)用 應(yīng)該采用哪種處理機(jī)制，應(yīng)根據(jù)上次應(yīng)用軟件的應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)判斷。 11 第五章 統(tǒng)中的應(yīng)用 基于 術(shù)的電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)由于采用了滿足該項(xiàng)目具體要求的 間技術(shù)，使得上位機(jī)應(yīng)用軟件得到了所需要的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)了用簡(jiǎn)潔的算法實(shí)現(xiàn) 間件處理巨量的 據(jù)，挖掘應(yīng)用系統(tǒng)有用信息的功能，進(jìn)而緩解了網(wǎng)絡(luò)和處理器處理信息的壓力。 道的困境及其解決方案 輛通行速度慢 目前國(guó)內(nèi)大部分 道限速是 20 km/h，這與 統(tǒng)對(duì)出行高效、快捷的承諾是有悖的，要解決這一問(wèn)題可從以下 3 個(gè)方面入手。 （ 1）在 統(tǒng)中使用有源低頻 讀器。有源低頻 讀器可使運(yùn)動(dòng)物體在 250 km/h 速度內(nèi)，以小于 時(shí)間被識(shí)別，并且識(shí)別準(zhǔn)確率在 上，這樣便加快了系統(tǒng)的反應(yīng)處理速度，也使車(chē)輛的通行速度適當(dāng)提高。 （ 2）適當(dāng)增大收費(fèi)站口車(chē)輛檢測(cè)裝置與欄桿控制裝置之間的距離。車(chē)輛在車(chē)道入口處是被 查設(shè)備快速讀取的，盡管“允許通過(guò)”的命令會(huì)快速發(fā)送到欄桿控制裝置，但是欄桿抬起 過(guò)程是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，需要一定的時(shí)間，于是就要求司機(jī)將速度控制在 20 km/h 以內(nèi)通過(guò)，以免車(chē)輛撞上欄桿。但是，如果增加車(chē)檢裝置與欄桿之間的距離，車(chē)輛從入站口到欄桿的時(shí)間會(huì)隨著距離的增加而變長(zhǎng)，既使車(chē)輛以稍快的速度通過(guò)也不會(huì)撞上欄桿。 （ 3）拆除欄桿控制裝置。毫無(wú)疑問(wèn)，拆除欄桿將是解決速度問(wèn)題的最好辦法，一旦沒(méi)有欄桿裝置，車(chē)輛將才可真正實(shí)現(xiàn)高速不停車(chē)通過(guò)。 道覆蓋率低 在國(guó)內(nèi) 統(tǒng)的建設(shè)中存在的最大問(wèn)題就是缺乏規(guī)模，目前我國(guó) 道覆蓋率不高，如云南省高速公路收費(fèi)站只有 23 個(gè) 站建設(shè)了 道，覆蓋率僅為 17%，這有可能會(huì)扼殺 統(tǒng)的發(fā)展前途。另一方面，我國(guó)的 統(tǒng)的建設(shè)并不順利，有的項(xiàng)目運(yùn)行后卻因某種原因?qū)е乱?guī)模無(wú)法擴(kuò)大。這就需要政府相關(guān)部門(mén)加大 統(tǒng)的建設(shè)推廣力度， 12 做到政策與資金扶持并舉，保證 統(tǒng)建設(shè)有序推進(jìn)。 傳力度不夠 于我國(guó)確立了“誰(shuí)投資，誰(shuí)受益”的原則，所以一般收費(fèi)道路的管理和決策權(quán)歸屬于投資者 ( 有效期為 30 a) ，但大多數(shù)投資者對(duì)實(shí)施 統(tǒng)收費(fèi)的熱情度不高，擔(dān)心采用 統(tǒng)收費(fèi)可能會(huì)導(dǎo)致收費(fèi)員下崗 ，而且短期內(nèi) 統(tǒng)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益并不十分明顯。因此，宣傳工作就顯得十分重要，要使經(jīng)營(yíng)者和使用者對(duì)區(qū)域性不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，使他們明白 統(tǒng)不僅是關(guān)系到整個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大事，同時(shí)他們也是直接受益者。要在技術(shù)上、營(yíng)運(yùn)制度上給予有力保障，同時(shí)保證系統(tǒng)的獨(dú)立性、合理性和安全性，以解決他們的“后顧之憂”。 省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)困難重重 為了解決高速公路主線上收費(fèi)站過(guò)多過(guò)亂，服務(wù)水平低的問(wèn)題，現(xiàn)階段正在進(jìn)行跨區(qū)域、省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)施，盡管實(shí)施聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)仍存在許多困難，但長(zhǎng)江三角洲、京津 冀區(qū)域經(jīng)濟(jì)圈已經(jīng)在交通部的直接干預(yù)下實(shí)行了聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)。因此，要實(shí)施 統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，就需要在交通部的統(tǒng)一組織下，協(xié)調(diào)管理，制定詳細(xì)、可操作的技術(shù)管理規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)對(duì)高速公路主線的全面覆蓋。 載設(shè)備安裝率不高 目前 道利用率不高，特別是在二三線城市。據(jù)昆明日?qǐng)?bào)記者對(duì)昆明西收費(fèi)站的采訪報(bào)道，昆明西收費(fèi)站 20 僅有 4 輛車(chē)通過(guò) 用車(chē)道，而在普通車(chē)道上排隊(duì)的車(chē)輛卻多達(dá)幾十輛。造成這一問(wèn)題的主要原因是多數(shù)司機(jī)對(duì) 統(tǒng)關(guān)于車(chē)速、車(chē)距的要求還不太習(xí)慣，而且對(duì) 統(tǒng)還不了解。另外，車(chē)載設(shè)備價(jià)格偏高，例如，在昆明安裝一個(gè)車(chē)載設(shè)備需要 280 元。因此，有關(guān)部門(mén)要加大對(duì) 統(tǒng)宣傳力度，同時(shí)降低車(chē)載設(shè)備的價(jià)格。 務(wù)質(zhì)量有待提高 當(dāng)用戶的車(chē)載設(shè)備遇到故障時(shí)，經(jīng)常得不到及時(shí)維修。 這就需要售后能夠提供有償上 13 門(mén)維修、維護(hù)服務(wù)；另外，用戶的繳費(fèi)不便問(wèn)題也需要得到重視。例如目前昆明市只有一個(gè)儲(chǔ)值卡充值網(wǎng)點(diǎn)，用戶經(jīng)常要排長(zhǎng)隊(duì)去繳費(fèi)，這難免會(huì)使用戶的使用積極性受到打擊。 因此，在推廣 統(tǒng)的同時(shí)，可借助銀行、郵局、便利店、互聯(lián)網(wǎng)等第三方機(jī)構(gòu)為用戶提供充 值服務(wù)。 14 第六章 統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益與展望 省用戶時(shí)間，提高收費(fèi)效率 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，人工收費(fèi)車(chē)道的平均通行能力為 200 輛 /h， 道的平均通行能力為 1500 輛 /h， 道的通行能力是人工交費(fèi)車(chē)道 。 由此可見(jiàn)， 費(fèi)系統(tǒng)提高了收費(fèi)效率，有效解決了收費(fèi)站的擁堵問(wèn)題，使高速公路的資源得到充分利用，提高了運(yùn)輸效率，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了良好的交通支撐體系。 約能源，提高環(huán)保質(zhì)量 根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心的測(cè)算， 2008 年全國(guó) 有 70 萬(wàn)臺(tái)車(chē)輛安裝 載裝置，全年共節(jié)約油量超過(guò) 1000 萬(wàn) L，節(jié)約燃油費(fèi)用達(dá)到了 6000 多萬(wàn)元，且二氧化碳的排放量 1a 就減少了 t。此外， 統(tǒng)推廣使用還大幅降低了收費(fèi)站的噪聲污染和廢氣排放，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排雙重效益。 少基建費(fèi)用和管理費(fèi)用 人工收費(fèi)站對(duì)土建基礎(chǔ)要求較高，需要大型的收費(fèi)廣場(chǎng)，土建投資較大，而 統(tǒng)無(wú)需收費(fèi)廣場(chǎng)，節(jié)省了收費(fèi)站的占地面積。同時(shí)，公路收費(fèi)電子化可減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力、物力，可減少收費(fèi)員出錯(cuò)及參與舞弊的機(jī)會(huì)，堵住收費(fèi)漏洞從而降低管理費(fèi)用，提高 經(jīng)濟(jì)效益。 高公路建設(shè)資金回收率 高速公路的建設(shè)與養(yǎng)護(hù)需要巨額資金的支持，如何快速、有效的回收建設(shè)資金至關(guān)重要。而高速公路的建設(shè)資金回收主要來(lái)源于車(chē)輛通行費(fèi)， 統(tǒng)采用射頻技術(shù)的 ，用戶需在卡里預(yù)存通行費(fèi)才能使用，據(jù)報(bào)道，截止 2012 年 2 月，云南有 14563 個(gè) 戶，預(yù)存通行費(fèi)達(dá) 元，由此可見(jiàn)，采用 統(tǒng)可提高資金回收率。 總體而言， 術(shù)已比較成熟，隨著我國(guó)公路事業(yè)的發(fā)展和不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用，隨著增長(zhǎng)的交通需求，我們相信不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)一定會(huì)被國(guó)家、企業(yè)、消 費(fèi)者廣泛關(guān)注和接 15 受，同時(shí)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)也將日漸完善，不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)在我國(guó)一定有著廣闊的光明前景。 16 總結(jié) 兩個(gè)多月的畢業(yè)論文終于結(jié)束了，我的大學(xué)生活也將隨之結(jié)束。在這短短的兩個(gè)多月里，我付出了許多，也收獲了許多，回想起來(lái)還真有不少的體會(huì)。 首先要感謝我的導(dǎo)師謝金龍副教授，謝老師在論文的完成及答辯中給了我極大的幫助和支持，他一絲不茍的治學(xué)態(tài)度，清晰的思路和認(rèn)真、負(fù)責(zé)、勤快的工作作風(fēng)深深的影響并感染了我，使我銘記于心并將永遠(yuǎn)的學(xué)習(xí)。在此，謹(jǐn)向恩師致以我最衷心的感謝。剛拿到題 目時(shí)，我對(duì)課題充滿了新鮮感，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下我查閱了大量關(guān)于課題的文獻(xiàn)，使我對(duì)課題的研究?jī)?nèi)容和國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展有了更多的了解，也使我對(duì)自己的課題產(chǎn)生了濃厚的興趣。在做的兩個(gè)月中，謝老師每周至少兩次檢查我們的進(jìn)度和解答我在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的疑惑，還經(jīng)常犧牲自己的休息時(shí)間和我們一起討論問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的研究與思考，我對(duì)自己也有了新的定位。那就是不能再把自己當(dāng)做“小學(xué)生”了，干什么事情都要?jiǎng)e人告訴我們?cè)撛趺醋觯覀兪墙邮苓^(guò)高等教育的新時(shí)代的大學(xué)生，要完成時(shí)代賦予我們的使命，抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)，就要鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn) 題的能力，要養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，我認(rèn)為這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作是很重要的。 畢業(yè)論文是對(duì)我大學(xué)三年所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次全面檢驗(yàn)，通過(guò)撰寫(xiě)論文和畢業(yè)答辯，我覺(jué)得對(duì)自己的語(yǔ)言組織能力，表達(dá)能力，溝通交際能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力都有所提高，也使我變的更加自信、成熟。 “團(tuán)結(jié)、合作、謙虛”這三個(gè)詞我的體會(huì)也比較深。做任何事包括做實(shí)驗(yàn)都不是孤立的，不是你“閉門(mén)造車(chē)”，而是一個(gè)需要和他人交往的過(guò)程。這就要求我們要團(tuán)結(jié)，要有合作精神，要注意和他人的溝通，要謙虛，不懂就問(wèn)所謂“知之為知之， 不知為不知”。 總之，在整個(gè)論文完成的過(guò)程中，我體會(huì)到的是論文的艱辛和收獲的充實(shí)，感受到的是一種堅(jiān)持不懈、契而不舍的科研精神。對(duì)我以后的深造學(xué)習(xí)有重要的意義。 最后，我再次向恩師和我的家人表示深深的感謝，我將繼續(xù)努力，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，爭(zhēng)取取得更好的成績(jī)。 17