广州高速公路ETC电子收费系统需求分析

黄周平

摘要：广州市作为我国改革开放的前沿，高速公路的联网收费示范工程区域高速公路ETC跨省市互联，将为该区域带来更为便利的区域通行条件，不仅可以大大提高通行效率，加速城市间信息、资源流动速度，而且对于交通低碳化发展具有积极意义，将直接为京津冀、长三角区域经济圈带来经济效益和生态效益，并对未来全国电子不停车联网提供了宝贵的建设，运营、管理经验。

关键词：高速公路 ETC电子收费系统 需求 分析

一、ETC电子收费系统特点及状况

为满足中国大规模应用ETC和产业化需求，在前期成果基础上，交通运输部和国家有关部门组织系列项目，攻克了开放平台条件下专用短程通信技术与不停车收费业务的融合、多任务管理与互操作、野外环境下车载机与路侧系统的交易和安全管理、以及ETC检测系统研制等重大技术难题，完成了ETC系列国家标准，ETC业务管理、系统建设、密钥管理、设备检测等行业技术规范，建成ETC检测系统和实验室。

在交通运输部组织的“京津冀和长三角区域高速公路联网电子不停车收费示范工程”的带动下， 我中心提出的ETC技术，有力地支撑了产业化和大规模应用。2010年底国家交通运输部、发展改革委员会、财政部联合出台《关于促进高速公路应用联网电子不停车收费技术的若干意见》，更进一步推动了ETC的全面发展。截至2013年3月，已有21家生产企业的54个型号的ETC产品通过检测并在全国各地投入使用，这些企业已带动相关系统建设投资超过20亿。国内建设和开通ETC系统的省市已达26个，共建ETC专用车道5500多条，ETC用户数量突破600万，自建新客户服务网点536个。

二、系统功能需求分析

广州高速公路ETC电子收费系统包括：车道管理子系统、收费管理子系统、收费管理结算中心、电子标签管理子系统和服务中心管理子系统等五个子系统。

2.1车道管理子系统的功能划分

高速公路ETC电子收费系统的车道管理子系统是由：车载设备探测功能模块、车辆自动识别功能模块、实时图像抓拍功能模块、控制外围车道设备功能模块和数据信息交换功能模块组成。车道管理子系统的工作示意图如图1所示。

车道管理子系统的各个模块的功能描述如下：

①车载设备探测功能模块

车载设备的判断功能。探测车辆的到来和离开，并能够判断通行车辆是否装载车载设备，传送检测结果

②车辆自动识别功能模块

具有车辆自动识别和数据信息采集功能，并将交易信息存储本地。 通过车载设备获得交易车辆信息，IC卡信息，根据系统参数对以上信息进行校验，并统计过车数量。

在入口车道将入口收费站信息、收费车道信息、车辆信息等写入非现金支付卡中，并形成交易流水记录存储到本地。

在出口车道，根据车辆经过的入口收费站、标识站、车类信息，查费率表，计算通行费金额，回写出口的标识，在支付卡中扣款并将扣款信息标识写入非现金支付卡。并形成交易流水记录存储到本地。

③实时图像抓拍功能模块

具有实时的图像抓拍功能。当车辆通过车道时，抓拍设备自动对车辆图像進行抓拍并保存。

2.2收费管理子系统

根据车道软件系统的需求分析，本着降低程序各构成部分的耦合性，方便程序调试、维护及日后扩展的目的，可将该系统划分为6个模块，收费管理子系统是由：系统初始化模块、业务管理模块、数据管理模块、串口通信控制模块、I/O控制模块和数据库访问模块等6个功能模块组成。

收费管理子系统的各个模块的功能：

①系统初始化模块

系统初始化模块是系统的基础，主要负责程序启动时初始化外设、数据库连接、进入车道工作界面、加载需要的系统文件（配置文件，动态库文件）以及对车道的外围设备进行初始化。

②业务管理模块

主要是操作员上班管理，系统参数表的下载，车道过车收费作业流程，以及系统的维护和服务器时钟同步功能。

③数据管理模块

主要是信息数据的存储、数据校对、数据上传和下载的功能。数据主要包括数据库数据，通信数据，图像数据，参数表数据，过车交易数据，日志数据，报警数据。

④串口通信控制模块

主要是控制串口设备的工作。RSU控制器、费额显示器、字符叠加器。

⑤I/O控制模块

主要是控制开关设备的工作。主要包括栏杆机、通行为、雨棚灯、黄闪报警器、车辆检测线圈。

三、系统非功能需求分析

高速公路ETC电子收费作为一个可以实际应用的系统，它至少应该在系统的精确度、可靠性、稳定性、抗干扰性、兼容能力和扩充能力等各方面得到保证。此外，作为一个基于网络运行和处理的大型计算机系统，不停车电子自动收费系统应该能够充分发挥高速网络技术带来的优势，诸如对数据的实时快速处理、传输、归档，对交通流量的统计、分析、预测等；并且，系统应该具有远程控制和自动切换保障功能及先进的综合网络管理功能。具体说明如下：

（1）高效性需求。车辆在高速行驶中能够快速进行过车交易，交易时间平均在200毫秒以内。 2.2. 可靠性需求

（2）开放性需求。系统具备良好的开放性和兼容性，整个系统易于升级、易于维护。系统车道数量可以灵活配置，适用于任意数量车道的收费站系统。便于联网，组建省地级监控中心

（3）稳定性需求。能24小时连续动作，能够长期不出现故障，保证金额扣费准确性。

（4）实时性：要求每个收费车道均能24小时连续、快速的收费，并能把电脑收费的票据数目完整不漏地送往收费站保存。

（5）准确性：要求每个收费车道通过计算机可靠地进行收费工作，减少人为错误，并通过专用的或公用的网络，保证收集到数据的准确性和一致性。

（6）可靠性：要求整个系统具有良好的可靠性，能在较恶劣的环境下全天候连续稳定工作。

（7）安全性：要求系统数据有安全措施，设计严格的管理权限，防止人为破坏；数据传输过程中确保收费金额的绝对安全和精确。

结束语：需求分析是软件生命周期中关键的一步，主要完成了系统的需要工作部分。上文包括对系统进行了简要、分析了广州高速公路ETC收费系统的调查情况以及本系统的目标，之后划分了系统功能模块并给出了功能结构图，在此基础上对每一个模块的功能详情都进行了详细分析说明，同时对系统的非功能需求进行了详细分析。

参考文献：

[1]蒋世祥，黄文胜.单片机系统实用抗干扰设计.科技通报.2001，17（4）

[2]王瑛； 张辉宜； 金仁才.高速公路不停车收费系统研究[J].中国无线电.2009，6（26）

[3] 高东峰，王春生，田林岩，马刚.多车道自由流电子收费技术探讨[J]. 中国交通信息化. 2011（01）