高速公路多通道自动计费系统技术方案

一种高速公路多通道自动计费系统，它是由红外检测装置、前端机子系统和主机子系统组成。前端机子系统包括一个前端机及其外设：外部显示器、语音播放器和电子应答器等。主机子系统包括两台热备份的主机、一对调制解调器以及一个通讯处理机。主机通过通讯处理机与设置在各个收费亭内的前端机相联。各个前端机接收相应红外检测装置输出的车型数据，并进行处理、车型判定。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种自动计费系统，它主要用于需要收费的高速公路的收费亭，利用它对过往的车辆收费。随着四个现代化建设的不断发展和日益紧张的公路运输的需要，我国近年来建设了几条高速公路，例如北京-石家庄高速公路。为了充分发挥高速公路的优越性，必须建立行之有效的，与之相配套的公路交通控制系统和自动管理系统。收费管理是高速公路交通管理方面一个及待解决的问题，在高速公路上对于通行车辆收费是政府集资的一个重要途径。由于管理制度不完善，再加上一些收费员对于如实收费的重要性认识不够，导致了漏交费、或少交费现象十分严重，经经济带来了巨大的损失，鉴于上述种种情况，有必要用计算机系统对过往的车辆进行识别，确定其收费金额，通过有关通道上的收费员如实收费。这样不仅堵住了收费中的漏洞，而且为计算机管理公路交通提供了准确的原始数据，也为现代化的公路管理系统开辟了广阔的发展前景。目前，国外在这方面也有些先进技术，如美国专利号4682170所公开的一种收费装置，它主要用于高速公路和停车场，它在高速公路或停车场的出入口设置了车辆测量装置，可测出过往车辆的类型，比如大车、中型车、小车或摩托车，当车辆出去时，根据出入时间和车型进行收费。但该装置必段要求每次只能一辆车进入收费亭，下一辆车必须等前一辆车开出收费亭后才能进入，所以该系统耽误了许多时间，效率不高，往往车辆排好长的队等着交费。由本申请人申请的，申请号为90106016.X专利技术名称为“高速公路自动计费系统”的专利申请中公开了一种单通道的自动计费系统。该系统是基于图像模式识别，红外探测和人工智能等项技术的单通道自动计费系统，经过一系列测试，连续运行与详尽分析，我们认为八通道自动计费系统如全部采用单通道计费系统技术模式，将会出现诸如“全天候工作需附加必要的照明设备”“系统反应时间稍迟”等弱点，系统的实用性有其局限性。本专利技术的目的就是要提供一种高速公路多通道自动计费系统，它采用“全红外探测扫描，动态采集及应用车型特征参数，时序滤波，专家知识”新的设计方案，这之中，有单通道系统成熟技术的继承，亦有新的设计构想与技术，实现了本系统不增加任何照明设备，就可做到全天候连续工作，对车流分布无特殊要求，系统反应时间大大缩短(由原来1.6秒短至现在0.03秒)，车型识别率已达99%以上，经过多次试验及现场长时间测试表明前端识别处理机可完成八通道自动计费系统所应具备的如下功能自动识别车型，判定收费金额，累计收银，显示，外挂显示，语音报价，打印输出，与电子应答器及读写卡机接口等项功能。按照本专利技术的高速公路多通道自动计费系统，它主要由红外检测装置、前端机子系统和主机子系统等组成。红外检测装置由若干对红外光电管组成，安装在通道入口两侧选定的位置上，其主要功能是a、提供车辆到位的准确信息，以启动前端机工作;b、提供车辆侧面特征数据，送入前端机;c、提供数轮子数的启动脉冲;d、对车辆的轮子进行准确的计数。前端机继续采用以8031为CPU，外加扩展的程序存储器，数据锁存器，键盘显示器，语音合成板，微型打印机接口线路，红外前置预处理电路，除此之外，我们又采用时序滤波电路，这一新的设计思想，成为解决车流分割的技术关键，当然，上述硬件构成与相关软件密不可分，从而形成软硬交融的设计体系。其主要功能a、通电自复位开机b、显示功能c、收费额判定功能d、语音报价e、通讯功能f、人机交互功能g、语电子应答器接口功能主机子系统是多通道自动计费系统的重要组成部分，它除了完成与各个车道微型计算机进行正常的通讯，以确保及时准确地采集各车辆信息和收费信息外，还需完成对整个收费站的全部信息进行统一管理和统计，并生成诸如班报表，月报表及日报表等车辆与收费信息详细报告。此外，它还应该将有关统计信息和部分车辆的详细信息存档，以备后用。根据上述基本要求，在主机子系统中，除了主计算机外，我们还配备了通讯处理机，打印机及一定容量的软硬盘等外设。为解决在单机系统中，因主机故障所引起大量有用信息丢失的问题，我们在该系统中采取了双机热备份的方案。该子系统的功能如下a、运行主控系统程序，控制全系统的工作流程;b、完成收费员在主控室或各收费车道的上下岗登记;c、实时采集各收费车道过往车辆的车辆信息及收费信息，建立所需的数据库;d、实时采集和处理逃费车辆的图像信息;e、完成全站收费信息的统计，打印及各类报表输出等工作，并在主机屏幕上显示各收费车道的动态数据。f、备份数据库文件，检查通讯线路故障及主机故障，完成双机热备份及自动切换工作。下面将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细说明。附图说明图1是本专利技术中主机子系统结构框图。图2是本专利技术中前端机子系统结构框图。图3是利用本专利技术系统收费站的示意图。图4是本专利技术中红外探测装置的安装结构示意图。图5～11是本专利技术中主机子系统运行的各个操作程序流程图，其中图5是主控程序流程图;图6是通讯进程流程图;图7是定时中断服务程序流程图;图8是数据接收和存储中断服务程序流程图;图9是双机监视进程工作流程图;图10是实时故障发送中断服务程序流程图;图11是定时故障查询中断服务程序流程图;图12是管理统计程序工作流程图。图13～17是本专利技术中前端机子系统运行的各个操作程序流程图，其中图13是主程序流程图;图14是车型识别子程序流程图;图15是一般通讯子程序流程图;图16是串行通行中断子程序流程图;图17是键盘、显示子程序流程图。参见图1，本专利技术中的主机子系统包括图象控制卡Ⅰ(1)、键盘Ⅰ(2)、显示器Ⅰ(3)、硬驱Ⅰ(4)、软驱Ⅰ(5)、CPUⅠ(6)、打印机(7)、电源(8)，以上这些部件(1～8)相应于主机Ⅰ。主机子系统中还包括另一主机Ⅱ，它包括图象控制卡Ⅱ(10)、键盘Ⅱ(11)、显示器Ⅱ(12)、硬驱Ⅱ(13)、软驱Ⅱ(14)、CPUⅡ(9)以及打印机(7)和电源(8)。主机Ⅰ和主机Ⅱ的硬件和软件配备完全一样的，采用两台主机的目的是当一台主机工作时，另一台主机处于热备份状态，当前台机出现故障时，后台机立即开始工作，变成前台机。两台主机的CPUⅠ(6)和CPUⅡ(9)都连到一调制解调器(15)，这些设备都安装在离公路收费亭不远的一个中心室里。调制解调器(15)通过电缆与另一调制解调器(16)连接，调制解调器(16)的输出再送到通讯处理机(17)，通讯处理机(17)再分别与多个(8个)前端机相连。调制解调器(16)和通讯处理机可安装在某一收费亭内或某一合适的位置。主机子系统在运行期间，除了实时通讯和双机实时监视以外，还要完成管理统计和图象处理等大量的计算工作。这些工作都是在相应的软件控制下完成的，各软件程序的流程图详见图5至图11。参见图2，本专利技术中的前端机子系统包括通讯接口(18)、打印机驱动电路(19)、时钟电路(22)、程序存储器(23)、地址锁存(24)、CPU(25)、接口(26)、时序滤波器(27)、锁存器(28)、键盘及显示电路(31)、接口(32)、接口(33)，以上部件构成了一个基本的前端机。CPU(25)采用8031型芯片。通讯接口与主机子系统的通讯处理机(17)相连，以便与主机进行通讯。读写卡机接口是为以后功能扩展而设的，即将来可用于磁卡自动交费设备。启动栏杆接口可与一栏杆控制装置连接，用于防止没交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速公路多通道自动计费系统，它主要由红外检测装置（３０）、前端机子系统、主机子系统组成，其特征在于，前端机子系统包括一个前端机及外部显示器（３４）、语音播放器（３５）和电子应答器（２９）等；主机子系统包括两台热备份的主机、一对调制解调器（１５、１６）以及一个通讯处理机（１７）；主机子系统通过通讯处理机与多个前端机相联；各个前端机接收相应红外检测装置输出的车型数据，并进行处理、车型判定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄存培，李舜范，王继金，郑永喜，赵忠伟，高仕华，谢翔，方本民，朱燕民，
申请(专利权)人：北京市公路局，北京市公路局京石分局，航空航天工业部第一研究院第一零三研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]