羅 軍

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司)

0 引 言

我國的一些高速公路收費(fèi)系統(tǒng)一般由對講系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)以及收費(fèi)數(shù)據(jù)等部分組成，由于這種收費(fèi)方式操作起來有一定的難度，工作人員的工作效率也比較低?，F(xiàn)階段主要采用的數(shù)字化技術(shù)以及IP 技術(shù)，大大滿足了收費(fèi)站與監(jiān)控中心以及圖像交換的需求。本文對基于高清視頻的新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的探討具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)主要有三個(gè)部分組成，第一部分為收費(fèi)車道的前端設(shè)備，這個(gè)設(shè)備主要是由收費(fèi)站內(nèi)的錄像機(jī)、攝像機(jī)、車道的監(jiān)控設(shè)備、揚(yáng)聲器以及欄桿機(jī)、室外燈等幾部分組成。第二部分為收費(fèi)車道的傳輸設(shè)備，主要包括光纖接口處的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、光交模塊以及通信線纜等。第三部分為解碼控制設(shè)備。解碼設(shè)備主要包括解碼器、監(jiān)控器、圖像處理以及對講客戶端處的相關(guān)軟件?；诟咔逡曨l的新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)主要由高清車牌識別器、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)、嵌入式工控機(jī)以及車道等部分組成。基于高清視頻的新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)圖如圖1 所示。

圖1 基于高清視頻的新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.1 與現(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口兼容

新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)要有兼容的能力，不能改變現(xiàn)有的收費(fèi)系統(tǒng)，這樣有效地避免了資源浪費(fèi)，而且原有的收費(fèi)車道還能繼續(xù)維持使用。

2.2 支持車道“孤島運(yùn)行”

傳統(tǒng)的收費(fèi)站系統(tǒng)易受到用電、網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)備本身問題的影響，例如這些方面出現(xiàn)了問題，很容易造成車道視頻以及圖像資料的缺失，再加上傳統(tǒng)的收費(fèi)車道采用的是集中式硬盤錄像，一旦影像資料丟失，對收費(fèi)業(yè)務(wù)的開展也就會造成很大的影響。一體化系統(tǒng)主要是通過在車道上安裝專用的錄像機(jī)，如DVR 或NVR，這種設(shè)備的應(yīng)用，有效地保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，即使出現(xiàn)斷網(wǎng)斷電的現(xiàn)象也不會影響收費(fèi)工作的正常開展。

2.3 跨網(wǎng)數(shù)據(jù)安全互聯(lián)

我國高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的傳統(tǒng)模式主要是以模擬視頻設(shè)備為主，采用數(shù)字化系統(tǒng)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)化，因而一般沒有跨網(wǎng)通信的情況，如今新一代的收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)主要采用的是網(wǎng)絡(luò)高清設(shè)備，然后再通過網(wǎng)路技術(shù)對數(shù)據(jù)以及圖片進(jìn)行處理與儲存，大大滿足了通信的需求?，F(xiàn)代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)的建設(shè)需要尋求成本較低而且安全度較高的產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)數(shù)據(jù)安全互聯(lián)。

3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

3.1 收費(fèi)業(yè)務(wù)處理模塊

高速公路收費(fèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要有嵌入式低功耗的工控機(jī)、多串口卡、IO 控制以及收費(fèi)軟件這四部分組成。新一代的業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊中主要有收費(fèi)軟件的維護(hù)以及收費(fèi)數(shù)據(jù)的處理工作。同時(shí)還包括數(shù)據(jù)的傳輸以及存儲，同時(shí)還要包括圖像字符以及車在行駛中抓拍的數(shù)據(jù)，都需要進(jìn)行處理，這是收費(fèi)系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的部分。

3.2 車道設(shè)備和控制模塊

在高速公路車道設(shè)備控制結(jié)構(gòu)中主要有兩部分組成，一部分為車道控制器，另一部分是外圍設(shè)備。其中控制器的主要部分是接收空機(jī)信號，這種信號能夠有效對欄桿機(jī)、同方向指示燈以及報(bào)警設(shè)備上的信號進(jìn)行采集，并且將這些信號及時(shí)傳送給工控機(jī)，達(dá)到及時(shí)反饋的目的。外圍設(shè)備的主要功能是進(jìn)行監(jiān)聽與錄音，并且承擔(dān)著聲音擴(kuò)大的功能，該系統(tǒng)主要是收費(fèi)系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)節(jié)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

3 基于高清視頻的新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 低成本跨網(wǎng)數(shù)據(jù)安全交換

在數(shù)據(jù)交換方面依然采用傳統(tǒng)的端接口單元核接收來自網(wǎng)絡(luò)的訪問請求，這就是所謂的“擺渡交換”技術(shù)。這個(gè)技術(shù)的特殊性在于，各個(gè)網(wǎng)閘內(nèi)部會相對獨(dú)立開來，從而使收費(fèi)網(wǎng)與監(jiān)控網(wǎng)之間相互獨(dú)立工作。因而要通過CPU 內(nèi)置的128 KB SRAM 內(nèi)存實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的交換，但是這個(gè)交換不是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換，而是應(yīng)用層數(shù)據(jù)的靜態(tài)讀寫，在某種程度上可以保護(hù)收費(fèi)網(wǎng)用戶的安全利益。但是信息網(wǎng)會通過網(wǎng)閘來檢驗(yàn)通過的信息的安全合法性，這個(gè)檢驗(yàn)一般分為如下三個(gè)部分進(jìn)行:第一部分:進(jìn)行數(shù)據(jù)分析操作，檢驗(yàn)各協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)地址，分析傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層，從而將不符合的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，保留一些有用的信息，減少內(nèi)存空間，防止Flood 的攻擊。第二部分:這個(gè)部分主要是基于TCP/IP 協(xié)議的規(guī)則來進(jìn)行的，需要進(jìn)行協(xié)議包的審核與管理，通過對協(xié)議包的處理高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)中的業(yè)務(wù)部分將與其他的分離，能夠?qū)?shù)據(jù)包進(jìn)行格式化，通過這樣的方法能夠?qū)⑦@些正常的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姜?dú)立的區(qū)域內(nèi)，最后再根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行審核。第三部分:這個(gè)部分的主要內(nèi)容是制定標(biāo)準(zhǔn)化模塊，同樣需要對模塊的內(nèi)容進(jìn)行審查。需要根據(jù)高速公路車道收費(fèi)的具體情況來建立兩網(wǎng)數(shù)據(jù)交互接口協(xié)議。之后制定一定問題分析處理模塊，這個(gè)模塊的主要內(nèi)容包含了收費(fèi)系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)包的傳輸與處理過程，對于那些驗(yàn)證過并且符合一定科學(xué)性的數(shù)據(jù)，需要加注一些校驗(yàn)碼，為了避免數(shù)據(jù)被改動。

3.2 可視化對講系統(tǒng)

在高速公里收費(fèi)站內(nèi)設(shè)置可視化系統(tǒng)是十分必要的。這種系統(tǒng)具有雙工對講的功能，有效地實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)員與監(jiān)督人員之間的業(yè)務(wù)溝通。該方法操作比較簡單，直觀而且效率也較高。通常情況下，收費(fèi)站內(nèi)的監(jiān)控人員的只需要輕點(diǎn)觸摸屏，在屏幕上尋找對講的圖片，并進(jìn)行點(diǎn)擊就可以實(shí)現(xiàn)雙工語音通話功能。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動錄音功能，為今后的一些事宜的查詢提供了可靠的參考。該系統(tǒng)具有很多優(yōu)勢，例如在進(jìn)行通話時(shí)出現(xiàn)了新的通話，可以有待機(jī)功能，同時(shí)如果想結(jié)束通話可以輕點(diǎn)屏幕上的結(jié)束圖標(biāo)。該系統(tǒng)還具備監(jiān)控室對道亭的單向視頻語音監(jiān)控的、收費(fèi)站的布置以及安全撤退的系統(tǒng)，同時(shí)收費(fèi)站內(nèi)還需要安裝一定的監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。如果發(fā)生意外情況能及時(shí)將險(xiǎn)情報(bào)告給相關(guān)部門。

3.3 數(shù)字視屏軟切換技術(shù)

有車道DVR、交換機(jī)、視屏解碼器和控制鍵盤等設(shè)備使得數(shù)字視屏軟切換技術(shù)具有了一些傳統(tǒng)的傳統(tǒng)模擬矩陣從未有過的強(qiáng)大功能。實(shí)際上有很多種方式可以實(shí)現(xiàn)“大所帶小所”、“一所帶多所”收費(fèi)管理模式的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架方式。比如在監(jiān)控中心端實(shí)現(xiàn)對電視墻上任意一臺監(jiān)視器播放任意視頻畫面，或者在IP 網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)通過組播方式實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控和錄像回放。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文對基于高清視頻的新一代收費(fèi)車道一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的分析，對我國的收費(fèi)系統(tǒng)的建設(shè)具有一定的促進(jìn)作用，不僅有效地提升收費(fèi)系統(tǒng)的服務(wù)水平，而且為我國高速公路系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)提供了一定的參考價(jià)值。

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