高速公路收费系统

2022-07-01

第一篇：高速公路收费系统

高速公路收费系统软件

发布时间：2007-09-07 点击次数：1940 提供：深圳市迅维技术有限公司作者：sunnycomm

SUNNY-CM高速公路收费系统采用入、出口人工判别车型和车种、人工收费、检测器校核、自动栏杆控制、闭路电视监视、计算机管理的自动收费模式，收费业务主要以收取现金为主，有较为完善、严密的非接触IC卡和收据管理系统。

收费系统应用软件根据功能及分布主要分为以下几个既相互独立又彼此联系的软件模块，由它们构成了IC卡收费管理信息系统：

(1) 车道级软件，包括入口车道发卡软件和出口车道收费软件。

(2) 站级软件，包括站级财务软件、站级监控软件和站级网络管理软件。

(3) 中心级软件，包括中心财务软件、中心监控软件、中心网络管理软件及中心IC卡管理软件。

(4) 通信软件，包括车道通信软件、站级通信软件和中心通信软件。

车道级软件

车道软件的主要功能是完成入口发卡或出口收费业务，收费车道设备完成一次正常的车辆处理业务后，由此而产生的车型、车种、入口时间、入口站名、通行卡卡号、车道号、收费员工号等信息将存贮在车道控制器内，并实时上传给收费站计算机和收费中心计算机。如网络故障不能上传数据，车道控制器可连续存贮40天的数据，等到网络连通后，系统自动将数据上传收费站计算机和收费中心计算机。

收费员在下班时如网络有故障，可刷自己的身份卡下班，将数据写入自己的身份卡，下班后再到财务计算机上刷身份卡将数据读入财务计算机，以便财务统计当班表。

收费站软件

收费站计算机系统的硬件设备包括网络服务器、财务管理工作站、监控工作站、喷墨打印机、IC卡读写器等。软件设备包括站级财务软件和站级监控软件。站级软件的操作界面为WINDOWS 风格界面，操作方便简捷，操作员只需轻点鼠标和按几个数字键即可完成所有的操作。站级财务软件

主要功能是提供与站级管理尤其是与财务管理有关的各种报表，主要有入、出口当班表，各种日报表、月报表、年报表等，其次是IC卡的管理，有卡的调动、和卡的发放及回收。

收费员下班后到财务结算时，系统将根据车道上传的数据统计入、出口当班表，再由财务人员输入实发、实收数据，以检验收费员的操作是否有失误。当班表一经打印输出即转到历史当班表，可在历史当班表中查询已输出的当班表。系统可根据当班表统计各种日报表、月报表及年报表。

收费站监控软件

主要作用是实现监视和查询的功能。根据站级服务器的数据，统计本站的交通量数据并显示出来，并显示站和车道的通讯状况。并能够实时统计和显示收费业务以及实时显示车道使用的票号。

收费站监视计算机的软件主要由以下模块构成：

(1) 交通量统计模块：监视工作站定期从服务器提取车道上传的收费信息和车辆通过信息进行加工处理，按车型、车种及车道统计出交通量信息，并显示出来。

(2) 通讯状态监视模块：监视工作站定期和车道控制器进行实时通讯，以便确定通讯线路是否正常，并显示出来。

(3) 收费状态监视模块：监视工作站定期从服务器提取车道控制机上传的收费信息和车辆通过信息进行加工处理，统计出当前收费信息(车道号、收费员姓名、车型、车种等)，并显示出来。

(4) 票据状态监视模块：监视工作站通过通讯模块，实时获取车道票据的使用情况，将票号显示出来。并且在车道票据只剩下20、

10、

5、

4、

3、

2、1张时在监视计算机上产生报警信息。

站级网络管理软件

主要功能是管理各种站级参数表。包括查看软盘中的参数表、查看服务器中的参数表、清除服务器中的参数表、将软盘中参数复制到服务器。在网络出现故障时，可用软盘将参数从中心服务器上拷出，再将软盘中的参数复制到站级服务器。

收费中心软件

收费中心计算机系统安装在收费中心的管理大楼内，其主要硬件设备有网络服务器、网络管理工作站、监视工作站、财务工作站、POS工作站(预付卡管理)、IC卡管理工作站、UPS管理计算机、打印机、IC卡读写器等。其主要功能如下： (1) 收集和处理各收费站计算机系统上传的数据; (2) 统计、查询各类报表并打印输出;

(3) 建立全线统一时钟，统一车型分类参数和收费参数表、收费系统人员码表等，并通过收费站计算机系统将有关运行参数下传到收费车道;

(4) IC卡编码管理(包括通行卡、公务卡、身份卡)和通行卡的调度; (5) 数据库的管理和数据备份; (6) 全线预付帐户及预付卡的管理;

(7) 对车道工作情况实时监视，处理入、出口车道发生的特殊事件(如车型或车种不符、废票请求等)。

(8) 收费系统的网络管理等。

收费中心软件的操作界面为WINDOWS风格界面，操作员同样只需点点鼠标和按数字键即可完成所有的操作。

收费中心财务管理软件

主要功能是提供与中心级管理尤其是与财务管理有关的各种报表，主要是各种站级报表的汇总，如日报表、月报表、年报表等，其次是IC卡的管理及全线站级财务软件运行参数的管理。

收费中心监视软件

功能主要是监视和查询。系统根据中心服务器的数据，统计出整个收费系统的交通量数据并显示出来;显示全线各站和车道的通讯状况及车道的运行情况;对车道发生的特殊事件进行处理，并显示报警信息;实时查询IC卡所在的位置。收费中心监视软件主要构成模块及其功能如下：

(1) 交通量监视模块：监视工作站定期从服务器提取各站上传的收费信息和车辆通过信息进行加工处理，统计出中心交通量信息，并显示出来。

(2) 通讯状态监视模块：监视工作站定期和各站服务器进行实时通讯，以便确定通讯线路是否正常，并显示出来。

(3) 收费业务监视模块：监视工作站定期从服务器提取各站上传的收费信息和车辆通过信息进行加工处理，统计出当前收费信息，并显示出来。收费员可通过系统实时的查询全线各站各车道的收费业务情况。

(4) IC卡查询模块：当需要查询IC卡信息时，只需输入要查询的IC卡的卡号，系统将检查所有已登录的IC卡，并显示出该卡的信息。

(5) 参数设置模块：通过参数设置，可以显示指定车道的报警。

(6) 实时报警模块：通过实时通信模块获取车道报警信息，将其实时显示出来，并处理车

道发生的特殊事件。

收费中心网络管理软件

主要功能包括对整个收费系统的参数表进行管理以及实施系统所需要的辅助功能。网络管理程序负责维护收费系统所需要的各种系统参数表(如通行费率表、旅程时间表、授权员工表等)，以及对系统参数表数据的增加、修改和删除。网络管理系统所维护的系统参数表被保存在位于收费中心的服务器上的数据库中，由收费站服务器接收，在各收费站和车道使用。系统的辅助功能主要包括运行参数的拷出和收费数据的备份、恢复及整理。收费中心

收费中心 IC卡管理软件

主要功能是对所有IC卡编码、存档、登记，然后发放非接触IC卡通行卡、IC身份卡、IC公务卡和IC月票卡以及对非接触IC卡黑名单进行管理。通信程序

通信程序分为中心通信程序、站级通信程序和车道通信程序，通信程序在本套系统中没有界面，系统自动运行，主要负责中心、站与车道之间的数据通信，如车道收费数据的上传和中心参数表的下发等。

第二篇：高速公路收费系统设计与实现

第 1 章绪论

………………………………………………………………………1 1.1 高速公路收费系统概述 …………………………………………………………1 1.2 数据传输系统开发的背景……………………………………………………… 1 1.3 数据传输系统设计的目标……………………………………………………… 1 第 2 章系统的组成及主要功能……………………………………………………3 2.1闭路监视系统………………………………………………………………………3 2.2辅助系统……………………………………………………………………………3 2.3收费系统……………………………………………………………………………3 2.3.1 车道收费子系统………………………………………………………………3 2.3.2 服务器…………………………………………………………………………4 2.3.3 通信机…………………………………………………………………………5 2.3.4收费管理系统………………………………………………………………… 5 第3章数据库应用……………………………………………………………………6 3.1 数据库系统的组成和全局结构………………………………………………… 6 3.1.1 数据库系统的组成………………………………………………………… 6 3.1.2 数据库系统的全局结构…………………………………………………… 7 3.1.3 DBMS的工作模式和用户存取数据的过程………………………………… 7 3.2 数据库系统体系结构………………………………………………………… 8 3.2.1 集中式DBS……………………………………………………………………8 3.2.2 客户机-服务器结构DBS…………………………………………………… 9 3.3 开发数据库应用系统………………………………………………………… 10 3.3.1 数据库应用系统的简单结构………………………………………………10 3.3.2 数据库引擎…………………………………………………………………10 3.3.3 开发数据库应用系统的技术背景和任务…………………………………11 3.3.4 开发数据库应用系统需要考虑的问题……………………………………12 第 4 章系统设计与实现 ……………………………………………………… 14 4.1 收费计算机和通信机…………………………………………………………14 4.1.1 动态组件……………………………………………………………………14 4.1.2 TCP报文的构成………………………………………………………………15 4.1.3 数据包的抽象………………………………………………………………16 4.2 牙管理工作站…………………………………………………………………17 4.2.1 用户登录模块 ………………………………………………………………25 4.2.2 主界面模块……………………………………………………………………26 4.2.3 用户管理模块…………………………………………………………………27 4.2.4 车辆收费模块…………………………………………………………………27 第 5 章维护与管理…………………………………………………………………28 5.1事件的初步分析…………………………………………………………………28 5.2.1加强收费服务器的日常维护…………………………………………………28 5.2.2定期做好服务器的清洁工作…………………………………………………28 5.2.3做好紧急修复磁盘和系统启动盘……………………………………………29 5.2.4定期检测磁盘，察看系统的日志文件………………………………………29 5.2.5做好数据库的备份工作………………………………………………………29 5.2.6做好病毒的防治工作…………………………………………………………29 5.3 数据管理模式的分析和比较…………………………………………………30 5.3.1现有某高速公路的收费管理模式……………………………………………30 5.3.2现有数据管理模式的优缺点…………………………………………………31 5.3.3数据集中管理模式的定义和特点……………………………………………31 5.4集中管理模式的可行性分析……………………………………………………32 5.4.1网络可靠性分析………………………………………………………………32 5.4.2服务器系统软硬件平台………………………………………………………32 5.4.3 冗余独立磁盘阵列RARD等安全措施 ………………………………………33 结束语 ………………………………………………………………………………34 主要参考文献…………………………………………………………………………35 致谢…………………………………………………………………………………36

第 1 章绪论

1.1 高速公路收费系统概述

高速公路收费系统实现了半自动和 ETC 两种收费方式，可选用 IC 卡、磁票、二维条卡作为通行券，支持现金、预付卡、储值卡等支付方式;各级可以实现监控下级的操作异常事件;实时监测出入口车道的设备状态;各级系统可以自动统计交通量、通告量曲线图;实现了对路费、通行券、票据、设备等的严格管理，杜绝舞弊行为;提供独特的专家分析系统等。系统组成： ·系统采用先进的 C/S 三层体系 ·通过广域网实现各级间互联软件特点： ·符合我国现有国情 ·适用范围广 ·开放的收费系统 ·可定义的业务流程 ·友好的人机界面 ·安全可靠的性能高速公路收费系统系统概述：高速公路收费系统实现了半自动和 ETC 两种收费方式，可选用 IC 卡、磁票、二维条卡作为通行券，支持现金、预付卡、储值卡等支付方式;各级可以实现监控下级的操作异常事件;实时监测出入口车道的设备状态;各级系统可以自动统计交通量、通告量曲线图;实现了对路费、通行券、票据、设备等的严格管理，杜绝舞弊行为;提供独特的专家分析系统等。 1.2 数据传输系统开发的背景随着我国经济的快速发展，社会车辆日益增多，因此我国普遍实行贷款修路，收费还贷制度。原有的手工收费系统存在着许多弊端，而收费站的收费情况直接影响到还贷的能力和业主的经济利益。以计算机网络为基础的公路收费与监控系统，不仅最大限度地防止各种营私舞弊现象，有效制止收费过程中的漏征、作弊行为，并且大幅度提高普通公路收费过程和财务管理的自动化程度，提高工作效率和服务质量，为管理决策提供有力支持。但是目前运行的高等级公路监控收费系统的开放性、可靠性不高，对各种可能出现的问题考虑不周全，在实用暴露出很多问题或不能适应目前形势的发展，需要进一步完善和改进。为此，我在参考已有系统的基础上，设计研制了一套较为全面的收费监控系统。 1.3 数据传输系统设计的目标

通常在等级公路上的收费方式为人工判别车型，人工收费，计算机打票( 也可以按要求使用IC卡、非接触卡等)，并对收费数据进行统计管理;CCTV系统辅助监督的收费方式。

考虑到收费站的实际情况(人员计算机水平低，灰尘大等特点)，我们在软件的设计上注重软件的公正、精确、简便、可靠性;并能做到应征不漏，收费准确，可有效的防止员工的作弊行为，作到作弊可查，查必有据。在软件设计中注重了以下几个方面：

1)可靠性：由于收费站存在的大量灰尘容易导致设备损坏或接触不良，因此本系统充分考虑到磁盘介质损坏可能对数据产生的影响和系统崩溃对数据产生的影响，建立了两级数据库---车道计算机数据库和服务器数据库。车道控制计算机首先将收费数据、设备状态、事故日志等数据信息存入本地硬盘上的数据库，再将其上传到服务器。当服务器或网络出现故障时，车道计算机可以独立工作，将收费数据等信息保存在本地数据库;待故障消除后，车道控制计算机调取故障时以及故障之后的数据，上传服务器，从而保证收费数据的完整性。

2)开放性：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。本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)高效性：保证车辆通过收费车道的高效率和业务快速处理的能力。对于车道控制计算机众多外围设备自动控制，减轻了收费人员负担，提高了工作效率。

基于以上思想，我们采用C++ Builder作为开发工具，SQL Server 7.0作为服务器数据库，车道控制计算机数据库采用C++ Builder自带的Paradox。

第 2 章系统的组成及主要功能

收费监控系统主要由收费计算机系统、CCTV监视系统、内部对讲系统和辅助系统等子系统组成。下面分别描述各个子系统的主要功能。

2.1 闭路监视系统

闭路监视系统是相对独立的系统，只是和收费系统存在某些关联(如收费数据叠加、抓拍、硬盘录象等)。整个闭路监视系统可以划分收费亭监视、车道监视、广场监视等几个部分。

2.2 辅助系统

辅助系统是指确保收费系统正常运行的配套系统，包括内部对讲、电力供给、设备保护等多个方面。

2.3 收费系统

收费系统基本上包括车道收费控制系统、收费站管理系统两大部分，其拓扑结构如图1所示。

收费站计算机与车道计算机组成局域网，采用客户机/服务器模式。根据车道到收费站的距离远近，车道和收费站之间采用光纤或双绞线连接。

2.3.1 车道收费子系统

车道收费子系统是整个收费的前端，如图2所示。主要包括车道计算机、交通控制等设备，通过车道收费控制软件，实现这些设备有机的整合。具有安全管理、车型判断、收费管理、设备控制(车道灯、挡车器、测流线圈、金额显示、语音报价、字符叠加)、设备状态检测、数据传输控制、数据存储等功能。能够快速、准确地完成各种收费业务，杜绝收费过程的舞弊行为，同时保证车辆的通行高效率。

车道收费系统按照收费工作逻辑流程，集中控制所有的车道设备。车辆到来时，车道控制机接受收费员的操作，显示收费金额，并进行语音报价，同时通过字符叠加卡将金额叠加到监视图像上供监控人员参考;收费完成后，挡车器升起，车辆通行;车辆通过测流线圈后，栏杆自动放下。对免费车、月票车及特殊情况自动抓拍图像，并将图像数据上传到站服务器。

车道收费系统采用基于Socket的数据传输技术，能够动态监测网络通信的工作状态，使车道收费系统的运行具有很强的独立性，实现网络工作环境和单机工作环境的动态切换。切换过程对操作人员是隐含的，不会影响车道收费系统的正常运行，保证车道的最大工作效率。当管理站计算机系统出现故障或车道和收费站之间通信线路出现故障时，车道收费系统可以立即检测到故障的出现，停止数据上传，将收费数据储存在车道计算机;当故障排除后，车道收费系统可以自动恢复数据上传。

2.3.2 服务器

服务器主要进行数据的存储和收费数据处理：在数据库中编制触发器和预定义存储过程，当收费数据写入数据库或者对数据进行修改、删除时，数据库的触发器会自动更新有关统计数据(如日收费统计、班收费统计、车型分类收费统计、收费员收费统计等)，从而保证收费数据的完整性和一致性。

2.3.3 通信机

我们借鉴了软件工程中Agent的概念，在服务器和车道控制计算机之间建立一个“代理”层，该软件可以运行在任意一台的计算机上，即通信机。根据收费站的规模，也可以运行在数据库服务器或管理计算机中。

车道计算机、通信机之间通过传输层协议连接。传输层有两种通信协议：TCP/IP和UDP。

采用TCP通信时，通信双方需建立连接，通信过程中有应答和重发机制来保证所有通信数据都正确到达。采用UDP通信时，不需要建立连接，也没有应答帧，而且可以广播发送，实时性较高，但缺点是发送方不能确认通信数据是否正确到达目的地。因此,我们必须根据具体要传输的信息来采用相应的传输方式。

在本系统中，实时性不是主要因素，所以我们采用TCP/IP协议来保证数据的可靠到达。

通信机的主要功能是数据库的操作、数据的传输控制及应答，即：

a、通信机通过ADO(或ODBC)和服务器数据库相连接，进行收费数据的数据库写入工作。

b、接收车道计算机收费人员登录信息包和收费流水数据，并将其写入收费数据库中，并返回相应应答信息。

c、通信线路故障后，计算机自动记录，并向管理人员报警提示，人工排除故障，系统恢复后，自动从收费车道计算机调取数据，保证数据的完整性。这样基于TCP/IP协议建立了多层分布式数据库的软连接。

d、代理可以迁移到系统任意一台计算机中, 自动将新IP地址发布到各个车道的计算机。

当收费车道与收费站之间出现长时间的通信故障时，可以通过车道收费软件提供的数据导出功能将车道数据库中的收费数据写入软件盘后，在管理站将数据导入数据库中。

2.3.4收费管理系统

收费站管理系统具有收费监视、收费工班管理、用户管理、收费数据管理、系统维护、站点管理、报表打印等功能。

第3章

数据库应用

数据库系统的组成、全局结构和数据存取结构。数据库系统体系结构。简要讨论集中式和客户机-服务器(C/S)结构的数据库系统体系结构，本书专门讨论这两种结构的数据库应用系统实现实例。数据库应用系统的简单结构、数据库引擎、开发数据库应用系统所需的技术背景和开发任务以及开发数据库应用系统需要考虑的问题。 3.1 数据库系统的组成和全局结构

数据库系统(database system，DBS)是采用了数据库技术的计算机系统。DBS是以信息处理为核心的计算机系统，信息的存取是系统工作的枢纽，它是一个可运行的，按照数据库技术存储、维护和向应用系统提供数据支持的系统，是由数据库、硬件、软件和数据库用户组成的有机集合体。

3.1.1 数据库系统的组成

任何数据库系统都由数据库(DB)、硬件、软件和数据库用户组成。数据库是与企业具体的业务应用有关的全部数据的集合。从数据库的用途来看，数据库可分为以下两类：

物理数据库物理数据库是业务应用数据的集合，是业务应用数据库的主体。

描述数据库描述数据库又可称为数据字典或元数据库，用来描述和存储各业务应用数据库的数据结构及其定义。

硬件包括中央处理器、内存、外存、输入输出(I/O)设备等硬件设备。数据库系统特别关注内存、外存、I/O存取速度、可支持的终端数、性能稳定性、网络的支持能力、存储设备的扩充能力以及数据存取通道的能力等。不同的数据库系统对硬件的要求不同，应根据具体应用选择适当的硬件设备。

软件包括数据库管理系统(DBMS)、操作系统(OS)、数据库引擎和应用开发支撑环境等程序。DBMS是DBS的核心，需要在OS的支持下才能工作。数据库引擎是数据库应用程序和数据库交互的中间驱动程序。应用程序是数据库终端用户用来实现业务的操作界面，是提高生产效率必不可少的程序。应用开发支撑环境是数据库应用程序开发者能够以低成本、高效率开发出数据库应用程序的高效、多功能、集成的交互式程序设计系统。目前，典型的数据库应用开发环境有Delphi、C++ Builder、PowerBuilder、Visual Basic、Visual C++、JBuilder、C#Builder以及.NET开发环境等。

数据库用户就是与DBS交互的用户，按照与系统交互方式的不同，可分为如下4类：数据库管理员(DBA): 负责定义和修改数据库结构，负责DBS的正常运行，承担创建、监控和维护数据库的责任。

专业用户 : 数据库设计过程中使用专用的数据库查询语言操作数据的数据库设计专业人士，例如系统分析员。

应用程序员 : 使用应用开发环境和数据操作语言开发应用程序的程序员。

终端用户 :使用应用程序完成具体业务应用工作的人员。通常又将这类用户称为“软件最终用户”。 3.1.2 数据库系统的全局结构

从数据库系统的组成来考虑各组成模块之间的关系，数据库系统全局结构如图?3-1

3.1.3 DBMS的工作模式和用户存取数据的过程

DBMS是DBS中对数据进行管理的软件系统，是DBS的核心组成部分。在DBS中对数据库的一切操作(数据定义、查询、更新和各种控制)都是通过DBMS进行的。DBMS的工作模式如图3-2所示。

图3-3是用户存取数据库的示意图。用户对数据库进行操作是由DBMS把操作请求从应用程序带到外模式、模式、内模式，进而通过OS操作磁盘中的数据。同时，DBMS为应用程序的请求在内存中开辟一个数据库的系统缓冲区，用于数据传输和格式转换。

3.2 数据库系统体系结构

根据计算机的系统结构，DBS可分为集中式、客户机-服务器式、并行式和分布式4种。本章重点讨论集中式和客户机-服务器式数据库应用系统的开发技术。 3.2.1 集中式DBS 集中式DBS运行在单个计算机系统中，与其他计算机系统没有联系。通常也将集中式DBS称为单机DBS。集中式DBS中的数据库、DBMS和应用程序等组成部分都运行在一个计算机系统中，不同机器之间不能共享数据。

计算机系统有单用户系统和多用户系统两种，因此，可将集中式DBS分为单用户和主从式两种类型。微型计算机和工作站都属于单用户系统，单用户集中式DBS的结构如图3-4所示。通常说的桌面DBS是单用户DBS的典型应用模式。单用户DBS由一个用户独占使用，无数据共享能力。

图3-4 单用户集中式DBS

主从式结构是指一个主机带多个终端的多用户结构。在这种结构的DBS中，应用程序、DBMS、数据库等都集中存放在主机上，所有任务都由主机来完成，各个用户通过主机的终端并发地存取数据库，共享数据资源。主从集中式DBS的结构如图1-5所示。主从式结构的优点是简单，数据易于管理和维护。缺点是能够支持的终端数目有限，由于所有任务都由主机完成，主机的性能是DBS的瓶颈。

应用较为广泛的集中式数据库管理系统有Paradox、dBASE、Access、Visual FoxPro等。集中式DBS的应用目前主要是在小型数据管理和信息处理业务中。本书将讨论基于Paradox的数据库应用系统项目的开发实例。 3.2.2 客户机-服务器结构DBS 客户机-服务器结构DBS通常简写为C/S结构DBS。C/S结构DBS是随着计算机网络技术的发展和应用产生的。C/S结构的关键在于功能的分布，DBS的一些功能在客户端(前端)执行，另一些功能在服务器端(后端)执行。C/S结构DBS的体系结构如图3-6所示。在C/S结构DBS中，服务器专门用来执行DBMS功能、管理数据库以及完成分配在后端的功能。应用程序和应用开发工具等则安装在客户机上，支持用户的应用。服务器和客户机之间通过网络连接，并通过数据库引擎接口实现相互之间的通信。在C/S结构中，客户端的用户请求被传送到数据库服务器，数据库服务器进行处理后只将结果返回给用户，从而减少了网络上的数据传输量，提高了系统性能、吞吐量和负载能力。同时，C/S结构的DBS具有更多的开放性、可扩展性和可移植性，能够跨平台运行。

通常将C/S结构的DBS称为两层结构的C/S系统。如果在客户端和数据库服务器之间增加应用服务器(或其他中间服务程序)，则两层C/S结构演化成多层的C/S结构，例如B/S结构的DBS就是典型的三层C/S结构。

C/S结构DBS是目前应用比较广泛的DBS类型之一。应用较为广泛的C/S结构数据库管理系统有Oracle、DB

2、Sybase、MS SQL Server等，这些数据库管理系统都能够支持大型的数据应用业务。本书将讨论基于MS SQL Server的两层C/S结构数据库应用系统项目的开发实例。

3.3 开发数据库应用系统

以数据库为基础的信息系统通常称为数据库应用系统，它一般具有信息采集、加工、抽取和传播等功能，是实现业务应用的数据库系统。开发数据库应用系统需要对其基本结构、所需的技术背景、开发任务和需要考虑的问题有所了解。 3.3.1 数据库应用系统的简单结构

如果抛开DBS中的硬件和操作系统组成部件，就可以采用如图3-7所示的简单结构描述数据库应用系统。从图3-7中可以看出，数据库应用系统由应用程序端、中间件和数据库端三部分组成。

图3-7 数据库应用系统的简单结构

中间件通常由数据库管理系统或应用程序开发环境提供商提供给开发用户使用。中间件是应用程序和数据库之间进行交流的必需通道。设计数据库应用系统时，不需要自己编写，但必须要了解中间驱动的运作原理和使用方法。数据库应用系统中采用的数据库类型和开发环境不同，可使用的中间驱动也可能不同。

如果数据库应用系统使用服务器类型的数据库，应用程序必须要通过数据库服务器(数据库管理系统)才能存取数据库。如果使用的是文件类型的数据库，应用程序可直接存取数据库。数据库服务器由专门的数据库管理系统提供商提供，设计数据库系统时，不需要自己编写，但必须要了解数据库管理系统的运作原理及其提供的数据库开发能力。数据库的设计和实现是开发数据库应用系统的核心工作。

不同的数据库应用系统由于其业务要求和运行环境不同，用于存取和管理数据库中存储的信息的应用程序也不同，这是终端用户使用数据库应用系统必不可少的操作界面。如果数据库应用系统离开了应用程序，终端用户无法直接操作数据库，完成信息管理工作。 3.3.2 数据库引擎

数据库引擎是数据库应用程序与数据库(或数据库服务器)进行交互的接口，负责提交、处理数据库访问请求并返回处理结果。通常，数据库应用程序开发环境都会提供相应的数据库引擎及其开发组件，也可以这样说，在客户端，数据库引擎是由一系列用于进行数据库访问的数据结构和基于这些数据结构的方法(或函数库)组成。

从服务器端响应和处理数据库请求的方式来看数据库引擎有两种基本的体系结构，分别是多进程数据库引擎(见图3-8)和单进程多线程数据库引擎(见图3-9)。图3-8 多进程数据库引擎运行结构图

图3-9 单进程多线程数据库引擎运行结构图

单进程多线程数据库引擎。这种数据库引擎的优点是：占用资源比较少，成本低，在比较低的配置下也能发挥较好的性能。其特征是：在一个处理进程内创建多个线程来响应多个数据库访问请求。具备比较好的可移植性，但低配置不能支持太多用户数。单进程多线程数据库引擎的代表是SQL Server 2000。

3.3.3 开发数据库应用系统的技术背景和任务

从DBS的组成、体系结构和数据库应用系统简单结构的讨论可知，开发数据库应用系统需要有如下一些技术背景：

应掌握数据库设计的基本理论知识，了解数据库系统的体系结构、数据库的分析建模技术、数据库的体系结构、完整性约束和数据库规范理论等。

应掌握一种桌面数据库和服务器数据库管理系统的应用技术，了解数据库管理系统提供的数据库管理和设计支持能力。

熟悉一种能够支持数据库应用程序开发的开发环境，包括相应的程序设计语言、数据结构、算法分析和应用程序架构技术等知识。

了解开发环境提供的数据库存取技术和所提供的数据库引擎。

了解软件设计和开发过程的一些基本知识，如个体软件过程、团队软件过程和软件工程等。了解应用程序的分发技术和分发工具，即如何制作应用程序的安装程序以及如何在用户环境中实施数据库应用系统。开发数据库应用系统的任务是：充分利用上述基础知识和技能，设计实现业务要求的数据库，设计终端用户操作数据库数据的应用程序，在用户环境中实施数据库应用系统以供用户完成业务工作，提高用户的生产率。

3.3.4 开发数据库应用系统需要考虑的问题开发数据库应用系统和开发其他应用系统一样，需要根据用户的业务需求确定数据库应用系统的运行环境和开发环境等。从技术角度看，通常，开发数据库应用系统需要考虑以下问题。 a.确定数据库应用系统的运行环境，选择合适的DBS体系结构

开发数据库应用系统的首要问题是根据业务要求确定数据库应用系统的运行环境，选择合适的DBS体系结构。如果用户只需要在单机上工作，且需要管理的数据量很小，则应选择单用户结构的数据库应用系统;如果用户的业务需要在局域网环境中同时由不同工作人员完成，则应选择C/S结构的数据库应用系统;如果业务需要在远程机器上完成，则可能需要选择B/S结构的数据库应用系统。

选择不同的体系结构将决定后续的数据库应用系统开发问题，如确定系统开发环境等。同时，开发不同体系结构的应用系统，其开发技术复杂度也不一样，实现的技术也有所不同。 b.基于数据库应用系统的运行环境和体系结构确定数据库所有数据库都提供了存储和检索信息的能力，但不同数据库提供的附加功能则有所不同，主要表现在以下方面：

不同数据库提供的数据安全保证机制不同。

有的数据库基于文件锁定机制保证多用户并发操作，有的数据库则采用事务并发控制机制，后者比前者效率高很多，占用的资源也相对较大。

不同的数据库描述数据字典(或元数据)的技术不同，提供的数据字典获取和管理技术也不同。

不同数据库对数据完整性的保证措施和程度不同。有的数据库只能保证基本的实体完整性约束(主码)和参照完整性约束，而有的数据库则能够提供较全面的完整性保证技术。

根据不同DBS体系结构中应用程序存取数据库的方式，数据库可分为本地数据库和远程数据库两种类型。集中式数据库应用系统使用本地数据库，而C/S结构的数据库应用系统则需要使用远程数据库服务器。本地数据库的典型代表是Paradox、dBASE、Visual FoxPro和Access等。远程数据库服务器的典型代表是Oracle、DB

2、Sybase、MS SQL Server等。选择数据库时需要考虑数据库将要存储的数据量、存取数据库的最大用户数和数据库的效率要求这些问题。就存储量而言，本地数据库的存储量比远程数据库服务器小很多。就多用户问题而言，本地数据库也能够支持多用户同时存取数据库，但采用基于文件的锁定技术来控制并发操作;远程数据库服务器是专为多用户并发存取数据库而设计的，采用基于事务的技术控制并发操作，因而提供了更为复杂的多用户支持。就数据处理能力而言，远程数据库服务器的能力比本地数据库强大很多。

同时，选择数据库时还应考虑用户是否有移植数据库的需求。如果需要移植数据库，则开发时需要牺牲部分高效的SQL功能以获得最佳的移植方式，例如遵循不同数据库公用的SQL集进行SQL程序开发等。

第 4 章系统软件实现

本系统是在按照面对对象，基于组件、数据库开发的，拥有全面的错误捕捉和异常处理机制，因此具有更好的稳定性和可扩展性。

4.1 收费计算机和通信机

在收费计算机和通信机之间，我们采用了TCP/IP协议，TCP建立连接时采用客户/服务器模式，主动发起连接的进程叫做客户，被动等待连接建立的进程叫做服务器。在本系统中，收费计算机做为发起连接方，成为客户，通信机为服务器。

4.1.1 动态组件

TCP是面向连接的，因而可提供可靠的、按序传送数据的服务，它提供双向的的连接，即全双工。在收费站，由于环境恶劣，可能会网络故障导致TCP连接中断，或由于通信机维护中断连接。为了故障消除后能自动恢复TCP连接，减少监控人员维护量，采用了动态组件技术，自动检测连接的状态，并给监控人员一定提示。

if( Client->Active == false)

//定义为 TClientSocket * Client { HW_SENDTIME++; if(HW_SENDTIME%20 == 0)

//每隔一段时间尝试重新连接

{ HW_SENDTIME = 0; Client->Close(); delete Client; Client = NULL;

Client = new TClientSocket(this); //新建组件

Client->ClientType = ctNonBlocking;

Client->Address = sIpaddr; //通信机IP地址

Client->Port = atoi(sPort); //通信机端口号

Client->OnDisconnect = ClientDisconnect; //映射Disconnect事件

Client->OnRead = ClientRead; //映射Read事件

Client->OnError = ClientError;

// 映射错误处理事件

try{ Client->Open(); } catch(...){ Client->Close(); } } } else{ ………; } //网络连通，上传数据

通过动态TClientSocket组件的建立，网络连通和中断切换过程对操作人员是隐含的。不会影响车道收费系统的正常运行，网络正常后自动恢复上传数据功能，保证了车道的最大工作效率。

4.1.2 TCP报文的构成

应用层的报文传送到运输层，加上TCP的首部，构成了TCP的数据传送单位，称为报文段。在发送时，TCP的报文段作为IP数据报的数据，加上首部后，成为IP数据报。在接收时，IP数据报将其首部去除后交给运输层，得到TCP报文段。再去掉其首部，得到应用层所需的报文。

一个TCP报文问为首部和数据两部分，TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4N字节是可有可无的选项，因此TCP首部的最小长度是20字节，加上IP数据报的首部后至少有40个字节。如果TCP的数据段只有一个字节，那么网络的利用率就不会超过1/41。反之，如果TCP报文段非常长，那么在IP层传输时就可能要分解成多个短数据报片，在目的站还要将收到的各个数据报短片装配成原来的TCP报文段，加上出错时还要重传，加大了系统开销。一般认为，数据段应尽可能大些，只要在IP层不再分片就行。TCP缺省的数据段长度是536字节，因此我们在发送TCP报文时，要控制数据长度在这个范围之内，同时包含尽可能多的信息。比如我们在收费流水数据包中包含车道设备状态字节，这样我们就可以在监控室了解设备运行状态。

在本系统中，存在着多种数据包，如收费人员登录、收费流水、收费标准、通信机转移等。为此我们定义了多种数据类型。

我们定义的TCP报文的数据段由两部分构成，报头(TPACKETHEAD)和数据(PacketData)。报头是格式是固定的，用PacketType来区分不同的包类型。其定义如下：

//Packet = PACKETHEAD+ PacketData typedef struct { char tag[2]; //version 0x453b int PacketLen; //包长

char PacketType; //包类型

int trytimes; //重传次数

char sIpaddr[20]; //通信机地址

char sRet[2];

//标志，OK通信机写入数据库成功、ER写入失败

}TPACKETHEAD;

这里以收费流水数据为例，说明PacketData结构。

typedef struct //流水帐数据结构 { char LSH[13]; //流水帐号

char CXDM[3]; //车型代码

int je; //金额

char FJDW[11]; //车辆吨位

char SKRQ[20]; //收款日期 char SKSJ[20]; //收款时间

char GH[11]; //工号

char SKY[21]; //收款员

char CDH[4]; //车道号

char BH[2]; //班号

int CG; //冲岗标记

int MF; //免费标记

int YP; //月票标记

char TICKETNO[9]; //票据号

char devicestate; //设备状态

}TLsz; 4.1.3 数据包的抽象

面对对象程序设计的本质是把数据和处理数据的过程当成一个整体——对象。C++本身就是面对对象的语言，能将各种数学模型封装成对象，因此具有更好的稳定性和扩展性。在本系统的实现过程中，由于存在着多种数据包，为此，我们抽象出数据包的基本共性，形成数据包的基类TpacketBase。

class TPacketBase { private: TPACKETHEAD * pHead; char *pBuf; //发送缓冲区

public: int Sendpdate (void); //发送数据包

int Readpdate (void); //接收数据包

int pTypeExcute (int pType);

//按pType类型执行相关工作 }; 各数据包类以此为基类，实现数据包的发送和接收工作，并扩充了自己的成员变量和成员函数。以流水帐数据包为例。

Class Tlszpak : public TpacketBase {private: TLsz lsz; public: int Getlocaldate (void); //取本地数据

int Fillpacket (void); //填充数据报

};

其他类型的数据包，如登录、收费标准等的实现与流水帐数据包类似。 4.2 管理工作站

随着Internet的普及、城域网和广域网的发展，对监控提出了更多的要求。目前要求建立地区监控中心或者省级远程监控中心，由于各个收费站监控收费系统承包商的开发语言各不相同，基于商业利益的考虑又不会开放源代码，对监控中心的管理带来麻烦。因此，解决问题的最佳途径，就是遵循“开放系统”最大限度保护用户原有硬软件投资的原则，走开放系统结构(OSA)。即新上的项目一定要符合OSA标准;原有的项目，通过转换或改造接入开放系统。

对于管理工作站的软件，我们建立了基于INTERNET收费管理系统，采用C++Builder的ActiveForm技术开发，给本地监控和远程管理带来许多鲜明的特点和优点，其软件模块划分如图3所示。

这种方式的主要优点是：同时可以在一台客户机上完成多种客户机的功能;界面统一，使用和培训相对容易便于实现多个收费站的统一管理;采用INTERNET浏览器操作方式，自动下载最新版本，便于升级。 a.收费监视

本系统运行于图像处理工作站上。工作站的显示器配置于操作台上，用于监视和显示车道设备工作状况以及收费员操作情况。系统主要功能如下： 1) 动态实时显示收费车道状态，其中包括： l 收费员姓名 l 车道号

l 天棚信号状态(红色“×”或绿色“↓”) l 通行灯状态

l 自动栏杆机的状态 l 收费员判定的车型车类 l 通信线路正常/故障

2) 显示最近抓拍的车道特殊处理图像。

3) 接收矩阵的输出，实时显示摄像机采集的一路视频信号。 4) 任意摄像机间的切换和广场摄像机的变倍变焦操作。 5) 图像查询打印功能

l 随时来查询车道软件所捕获的所有图像。可以输入的条件有：时间如年月日，地点如车道，人员如收费员，或者是以上条件的组合 l 打印图像。查到所需图像以后，可以打印。 b.数据查询 1) 入口车道过车记录查询 l 以卡编号为关键字查询

l 以入口车道编号为关键字查询 l 以时间段为关键字查询 l 以收费员编号为关键字查询 l 以收费员班次为关键字查询 l 以卡编号为关键字查询 l 以车型为关键字查询 l 以费额为关键字查询

l 以上条件之间的相互组合为关键字查询 2) 出口车道过车记录查询 l 以卡编号为关键字查询

l 以出口车道编号为关键字查询 l 以时间段为关键字查询 l 以收费员编号为关键字查询 l 以收费员班次为关键字查询 l 以卡编号为关键字查询 l 以车型为关键字查询 l 以费额为关键字查询

l 以上条件之间的相互组合为关键字查询 c. 统计报表打印预览及打印模块

包括以下统计报表：

l 高速公路收费员班次报表(入口)

l 高速公路收费员当班特殊处理明细表(入口) l 高速公路收费员当班明细表(入口)

l 高速公路收费员当班特殊处理明细表(入口) l 高速公路收费员当班明细表(出口) l 高速公路收费站班次汇总表(入口) l 高速公路收费站班次汇总表(出口) l 高速公路收费站通行费收入日报表 l 高速公路收费站通行费收入月报表 l 高速公路收费站通行费收入年报表

l 高速公路收费站入口车道特殊处理明细日报表 l 高速公路收费站出口车道特殊处理明细日报表 l 高速公路收费站交通流量日报表 l 高速公路收费站交通流量月报表 l 高速公路收费站交通流量年报表 l 高速公路收费站交通流量OD日报表 l 高速公路收费站交通流量OD月报表 l 高速公路收费站交通流量OD年报表 l 高速公路收费站交通流量日分析表 l 高速公路收费站交通流量月分析表 l 高速公路收费站交通流量年分析表 d.系统管理模块 l 收费员信息编辑 l 费率信息编辑 l 收费站信息编辑 l 车道信息编辑 l 车型车类信息编辑 e.工班清帐管理系统

结帐管理系统由以下模块组成: l 管理人员登录模块 l 收费员工班管理模块 l 收费员当班数据录入模块 l 数据查询统计模块 1)管理人员登录模块

l 系统对管理人员的认证 l 人员登录名称,口令添加 l 人员登录名称,口令修改 l 人员登录名称,口令删除 2)收费员工班管理模块 l 收费员工班分配 l 收费员工班调整 l 收费员工班查询

3)收费员当班数据录入模块

录入内容：收费员班次,编号,姓名, 通行卡实缴数, 通行费实缴数, 定额票据金额, 废票上缴数1, 废票上缴数2, 值机员编号, 执行录入操作的时间(由服务器时间自动获得),备注等。 4)数据查询统计模块

l 按照收费员姓名查询 l 按照收费员编号查询 l 按照收费员班次查询 l 按照值机员编号查询

l 按照执行录入操作的时间段查询 l 按照以上条件组合查询根据查询结果,自动统计出: l 通行卡实缴数总和 l 通行卡实缴数总和 l 定额票适用张数总和 l 定额票据金额总和 l 废票上缴数1总和 l 废票上缴数2总和 IC卡管理系统日常报表：

l 高速公路收费站入口通行卡发放日统计 l 高速公路收费站入口通行卡发放月统计 l 高速公路收费站入口通行卡发放年统计 l 高速公路收费站出口通行卡回收日统计 l 高速公路收费站出口通行卡回收月统计 l 高速公路收费站出口通行卡回收年统计

IC卡管理系统主要数据库表结构：

通行卡调入表含义调入时间

卡号

第三篇：高速公路收费系统车道设备的维护

作者：尚星

摘要：介绍收费系统的构成，分析主要设备故障现象和处理方法。关键词：高速公路，收费系统，车道设备，故障处理 1 收费系统概述

十天高速是以非接触IC卡为同性介质的计算机收费管理信息系统。系统采用半自动收费方式：入口人工判别车型，发放IC卡，出口人工核对车型，收回IC卡，收取通行费。这是一种人工判别车型，检测器自动计数，计算机管理信息，计算机图像监视的封闭式收费系统。

十天高速是由省中心，分中心，收费站三级组成构成的计算机局域网，收费系统可以降级使用，即上一级设备故障不影响下一级系统设备工作，从而保证了收费系统的可靠性。 2 收费车道设备组成

一个收费站包括若干个入口车道和出口车道，一个车道包括：车道控制柜，IC卡读写器，雨棚信号灯，抓拍摄像机，黄闪报警器，车道摄像机，自动栏杆机，通行信号灯，费额显示器，票据打印机等。 3 车道设备的维修

由于车道设备是24小时全天候工作，工作环境比较恶劣，受灰尘、振动、温度、湿度等外部环境因素而影响使用寿命，长时间工作就会发生这样或那样的故障，就会影响设备使用以至于

影响整个系统的运行，为保证收费系统设备完好，保障良好的收费秩序，对收费系统的车道设备完好率、维修的时效性提出了较高的要求。维护人员可根据实际情况按故障等级及时调整维修工作，在规定时间内到达维修现场排除各种故障。在机电设备出现故障时，迅速、准确地定位故障点，判断故障的类型，对于排除故障，显得至关重要。常用方法有：观察法、复位法、替换法、对比法。

(1)观察法：就是用人的所有感觉器官去判断设备是否异常。首先是眼看，观察设备是否同故障发生前一致，有无出现弯曲、变形、变色、断裂、松动、磨损、冒烟、漏油、腐蚀、产生火花等情况;其次是鼻子闻，一般轻微的气味是正常的，当人不能忍受时则说明电流太大应调整或保护;再次是耳听，声音、振动音律及音色的有无异常;第四是用手试，触摸绝缘的部分，有无发热或过热，用手去试接头有无松动。

(2)复位法：机电设备经过长时间的不间断运行，出现故障是难免的。有些故障仅仅是由于设备内部控制单元长时间工作紊乱，或外界环境干扰造成，设备本身并未损坏。此时仅需对运行设备重新开机、上电复位即可恢复正常。典型的案例如：遥控摄像机不可控，车道工控机死机，栏杆机死机，矩阵不可切换等。 (3)替换法：利用同类型(甚至同型号)的元器件对产生怀疑的部件进行更换。在实际工作中往往与相邻车道互换某个部件，来判断故障点，这样很快就能排除故障。

(4)对比法：将两样相同的东西放在一起进行比较从而发现问题并解决问题。

车道设备的维修方法并不是独立的，在实际维修的工作中往往需要综合应用几种方法才能够发现并解决问题，随着时间的推移、解决问题次数的增加，维修经验也会不断增加。自动化收费车道维护的目的是保证设备的完好状态，车道正常收费。道正常收费的核心设备是车道控制器、IC卡读写器、雨棚信号灯、票据打印机、自动栏杆，抓拍摄像机，现对这几种设备经常出现的问题进行重点分析和解决。 3.1 车道控制柜

车道控制柜：主要是一台工控机和一些接口电路，工控机是技术柜的核心部件，它与普通PC机工作原理一致，所不同的是对其外设接口进行了改造。

其常见故障及解决如下：(1)操作系统不能正常运行。操作系统不能正常运行的检查与普通计算机一样，本着先硬后软的方法，在检查硬件时用最小系统法，即725卡，多串口卡，硬盘，CPU主板。725卡主要是检查37针是否有脱焊或者坏针，检查多串口卡是否接触牢固，并检查各设备在多串口卡上对应的位置是否正确。软件检查主要是BIOS的重新设置。

(2)工控机不能启动。首先检查接入电源是否正常，其次检查硬件设备，检查风扇是否转动。 3.2IC卡读写器

IC卡读写器的故障可在维护模式下，测试IC卡读写器各个部件：IC卡天线，IC卡读写机。如果IC卡天线正常，则可打开读写机，重新插入SIM卡，并在工控机上刷新IC卡读写机通信接口。 3.3雨棚信号灯

当收费员上下班时候，雨棚信号灯不能正常变化，进入维护状态，人工切换雨棚信号灯状态，同时用万用表测试红绿灯各自的电压是否正常，和继电器是否有24V电压，若继电器有24V电压，但继电器未变化，则更换新的继电器即可，若是无24V电压，则检查725卡对应的雨棚灯控制线是否脱焊。 3.4票据打印机

(1)票据打印机不打印票据

供电线路及控制信号检查，检查打印机的输入电压和多串口卡上的通信接口。检查票据打印机背后的拨码开关是否与其它车道相同，不相同则更改。检查打印机软件参数设置

是否正确，如不正确，需要重新设定参数。

(2)票据打印机打印票据只打印一半或不切纸

检查票据打印机内票据打印纸安装是否正确，如不正确，需重新安装票据打印纸;打印机不切纸，需调节票据打印机切纸刀位置，重新启动票据打印机即可。

(3)票据打印机打印票据乱码。

这种故障现象是打印机字库或打印机程序出现问题，需更换

打印机。

3.5自动栏杆机

(1)由自身原因引起的栏杆不能自动下落、或

不能抬起。检查自动栏杆供电是否正常;检查自动栏杆机

械部分(曲轴、电机)工作是否正常;检查自动栏杆自检是否正常。

检查供电线路，打开自动栏杆机箱，用万用表测量栏杆控制器输入电压应为220V，测量车道控制柜对应端子;检查控制信号输入：万用表测量栏杆控制器

9、10端子间的电压(栏杆动作时应

9、10端子有24V电压) ：①无电压：检查37针

1、

2、

4、5端子是否脱焊;②有电压 :检查控制器屏幕上边的指令是否正常;

(2)由其它原因引起的栏杆不能自动下落、或不能抬起。

由于车辆检测器、通过线圈、通信接口故障引起的自动栏杆不动作。

检查车辆检测器工作是否正常：当有车辆通过过车线圈时，车辆检测器上面的指示灯被点亮：车辆过去后，指示灯立即恢复初始状态(指示灯灭)。如不正常可调整车辆检测器灵敏度。检查通过线圈是否正常：进入测试模式即可检查线圈工作状态，或用万用表测试线圈是否导通。

结束语

高速公路收费系统设备的正常运行是保证高速公路服务的关键所在。只有保证高速公路的安全、高效、快捷、舒适，才能使道路通行能力最大，交通事故最少，经济效益最好，因此，我们要因地制宜，结合各个地方的实际情况继续探索更加高效的

收费系统维护方法。

第四篇：Delphi1001高速公路收费系统—查询子系统

高速公路收费拆账系统—查询子系统

摘要

改革开放以来，我国高速公路建设蓬勃发展，随着高速公路的不继竣工和投入运行，以及全球信息时代的来临，高速公路的管理工作越来越受到重视，尤其是对收费数据的拆账，查询，汇总和统计工作更是高速公路管理工作的核心内容。高速公路联网收费拆账系统能够充分发挥高速公路的功能和作用，提高高速公路的运营效益，进一步提升高速公路的现代化管理水平，促进经济的快速发展。我国的高速公路收费拆账系统目前为人工收费，计算机辅助的半自动化收费方式，该方式存在很多弊病，如：收费服务质量低、易出差错、收费漏洞较大、缺乏数据统计，甚至没有数据统计等。本文正是根据此现况提出了高速公路联网收费拆账系统的设计，对基于Delphi 7与SQLServer 2000数据库技术的高速公路拆账系统的总体需求进行分了具体的分析，并对系统的物理结构与逻辑结构进行了分析和设计，实现了对收费数据的查询，汇总与统计。在系统开发过程中，严格按照软件工程的思想，对系统进行需求分析，系统设计，编码与实现，保证了开发质量和效率。系统测试及实际运行表明，本系统能够满足高速公路拆账管理的要求，为高速公路收费提供了先进可靠的信息平台。

关键词：高速公路，联网收费，拆账系统

第一章绪论............... 错误!未定义书签。

1.1研究背景.................错误!未定义书签。

1.2系统开发的意义............错误!未定义书签。

1.3研究内容和目标............错误!未定义书签。

1.4本论文结构安排............错误!未定义书签。

第二章系统开发相关技术 ............ 错误!未定义书签。

2.1 Delphi 7 开发工具简介..............错误!未定义书签。1

2.2 ODBC数据源配置 ..............错误!未定义书签。

2.3 SQL Server 2000 Enterprise Manager简介 .....错误!未定义书签。

2.4 ADO简介 ...............错误!未定义书签。

2.5 客户/服务器体系结构 ...............错误!未定义书签。

第三章系统需求分析............... 错误!未定义书签。

3.1 系统概述................错误!未定义书签。

3.1.1 收费站端数据上传...........错误!未定义书签。

3.1.2 中心端数据查询以及参数表下发........错误!未定义书签。

3.2 系统可行性分析...........错误!未定义书签。

3.2.1 技术可行性................错误!未定义书签。

3.2.2经济可行性.................错误!未定义书签。

3.3 功能需求................错误!未定义书签。

3.4 数据定义................错误!未定义书签。

3.5 系统结构与组成...........错误!未定义书签。

3.5.1系统的网络拓扑结构...............错误!未定义书签。

3.5.2系统的体系层次结构...............错误!未定义书签。

3.6 软件化分................错误!未定义书签。

3.6.1收费站端软件..........错误!未定义书签。

3.6.2中心端软件..............错误!未定义书签。

第四章高速公路拆账系统设计与实现 ...... 错误!未定义书签。

4.1 系统运行环境...............错误!未定义书签。

4.2 系统数据流程图...........错误!未定义书签。

4.3 系统E-R图 ..................错误!未定义书签。

4.4 系统数据库物理设计..........错误!未定义书签。

4.5 系统各模块界面设计与实现............错误!未定义书签。结论 ................... 错误!未定义书签。

5.1 总结.................错误!未定义书签。

5.2 工作展望................错误!未定义书签。参考文献............ 错误!未定义书签。致谢 ................... 错误!未定义书签。

图3.2系统体系层次结构图

图4.2登陆界面模块图

图4.3管理处收费信息模块图

图4.4收费站信息模块图

图4.6操作员信息模块图

图4.7收费标准表模块图

图4.9重新生成模块图

图4.10数据更新模块图

用户只需要双击该表格，即可设置当前记录，如图4.11。

图4.11更新时间设置图

图4.13收费数据统计模块图

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第五篇：高速公路通信、监控、收费系统的防雷方案

一、概述

当今社会电子计算机技术、微波通信技术日益发展，各类电子设备大量应用，雷击电感应到附近的导体中形成过电压，可高达几千伏，对微电子设备的危害极大。LEMP的主要侵入通道有电源线路、各类信号传输线路、天馈路线和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统，造成电子设备失效或永久性损坏。因此，雷击脉冲的防护是在入侵通道上将雷电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目有。其主要方法是采用隔离、等位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器(SPD)安装在微电子设备的外连线路中，地线按共用接地原则接入系统的地线，才不至于造成地电位反击。只要设计合理、安装合格，电涌保护器就能有效的防御雷电。

因此，采用完善的综合防雷手段构成一套完整的防雷体系，这就是现代防雷的新理论：综合防雷理论。目前高速公路建设发展迅速，为了使高速公路畅通无阻，保证高速公路通信、监控、收费系统正常运行，将雷电灾害降低到最低限度，防雷工程技术人员应对系统进行全面规划、综合治理、制定完善的综合防雷设计方案。

二、高速公路综合防雷设计方案的依据

高速公路综合防雷在设计时主要采用以下标准，供设计时参照。

1、 IEC61024《建筑物防雷》

2、 IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

3、 ITU K25《光缆的防雷》

4、 ITU K27《电信大楼内的连接结构和接地》

5、 GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

6、 GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

7、 GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

8、 GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

9、 GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

10、YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规范》

11、XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》

三、高速公路通信、监控、收费系统的基本组成

1、每一条高速公路在其管理的区间内均设有一监控中心大楼。监控中心一般设在高速公路的出、入口处，也有设在管理区间的中心部位。中心一般设置有大型地图板和监控电视系统，并配有多画面切换控制设备、视频监视器、低速录象设备及自动转换装置。中心配备有计算机网络系统、负责管理各收费站的收费信息、紧急电话的控制、公路出入口及中间各大型电子显示屏的控制和公路沿线的小型电子提示牌的控制等。中心大楼内还有程控交换机系统、中心控制台、光缆通信的两个或四个8Mbit/s接口的光端机、电端机及上网设备、无线电话系统、UPS供电系统等多种电子设备。

2、在每个收费站配备有光缆通信设备，收费用的计算机局域小网，收费站信号灯控制系统，监视、摄像、记录系统，控制操作台，站内电话控制台、无线对讲电话等。

3、在每个收费亭内配备有收费计算机网络系统工作站专用计算机，收费票据打印机，收费指示板，指示灯，车道控制机，自动栏杆，语音提示系统，车辆过境自动计数器，对讲电话和空调及供电系统等设备。

4、在公路沿线及收费站广场设置了多个监控摄像头，将摄像头的视频信号通过光缆、同轴电缆、对称电缆或通过微波传输系统，将视频信号或语音信号传到中心监控室，以利控制中心掌握公路沿线的车辆行驶运行情况，便于指挥调度。

5、道路LED指示牌。LED指示牌发布高速公路即时信息，位于空旷的环境中，其控制信号线一般由光纤组成，系统电源采用就地变压(主要是使用开关电源)的措施，由电源引起的雷击事故较为普遍。

四、高速公路的综合防雷原则

高速公路的综合防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。

1、在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。

2、高速公路综合防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。

3、高速公路综合防雷系统应根据所在地区雷暴等级、设备放置在雷电防护区的位置不同，采用不同的防护标准。为确保防雷设计的科学性、先进性，高速公路建设工程在设计前宜做高速公路沿线现场雷电环境评估。

五、高速公路建筑物直击雷防护措施

1、监控中心大楼一般设置在高速公路的出入端或控制管理区域的中心位置。由于周围地形比较空旷，楼层一般都在六层以上，高度超过20m且楼顶还安装有各类通信天线、有的还架设有铁塔，这些都是直击雷的重要目标。由于楼内有大量实时运行的电子、微电子设备，又是整个机场的指挥高度中心，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的规定，可定为二类防雷建筑。按滚球法(滚球法半径45m)设计避雷针。设计方法请参照《建筑物防雷设计规范》附录四的要求，决定避雷针的数目、布局、高度，在设计时应考虑避雷针抗当地30年最大风的抗风强度，并留有一定余量。

2、为了减少避雷针的维护，防止酸雨对避雷针的腐蚀，应在监控中心大楼楼顶安装不锈钢避雷针，其高度和数量根据滚球法计算其保护范围能覆盖整幢中心大楼的天面和各类天线，使其能有效防止直接雷击以保护大楼的楼顶和各类通信天线的安全。

3、在公路沿线安装监控摄像头的云台杆顶、收费站广场云台杆顶以及LED指示牌顶各安装一套不锈钢避雷针，以保护云台摄像头等设备免遭直击雷危害。

4、在高速公路收费站钢架屋顶上和大型室外电子显示屏顶端左右对称各安装一套不锈钢避雷针，以保护收费站钢架屋顶和电子显示屏框架结构免遭直击雷危害。

5、避雷针的引下线最好利用钢结构柱做泄流线，条件不允许时，也可以单独用25mm2以上的铜绞线穿镀锌钢管屏蔽，并做绝缘处理，从避雷针尖直接以最短路径入地，以减少泄流时的雷击电磁脉冲辐射而损坏微电子设备和室外大型电子显示屏编码控制系统。

六、雷击电磁脉冲(LEMP)的防护措施

雷击电磁脉冲(LEMP)所产生的感应电动势通过侵入通道叠加在线路信号上产生瞬间高电压，击毁各类用电设备和微电子芯片，因此在实施防雷工程时必须将感应雷击作为重点，进行有效的防御。在设计综合防雷时，应从以上通道进行重点防护，同时做好等电位连接和共用接地系统。

1、电源系统的防雷措施

在监控中心大楼的总配电盘上安装一套雷电通流容量Iimp≥25kA(波形10/350μs);响应时间Ta≤50ns的三相电涌保护器SPD1，型号为：REP-XEL385B25，作为一级保护。

在楼层分盘上安装一套雷电通流量Imax≥40kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的三相电涌保护器SPD2，型号为：REP-D380M2，作为二级保护。

在UPS电源前安装一套雷电通流容量Imax≥20kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤50ns的单相电涌保护器SPD3，型号为：REP-D216，作为三级保护。在UPS电源后或设备前安装一套雷电通流容量Imax≥10kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤50ns的单相电涌保护器SPD4，型号为：REP-D220CK，作为四级精细保护。

在强雷区应设SPD1-SPD4。四级防护;在多雷区和高雷区可选择SPD

1、SPD2和SPD3三级作为电源系统防护选择标准;在少雷区可选择SPD1和SPD3二级作为电源系统防护选择标准。

SPD连接导线应短而直，SPD连接导线不宜大于0.5m，当长度大于0.5m时应适当加粗线径。当SPD1～SPD2的线距小于10m、SPD2～SPD3的线距小于5m、SPD3 ～SPD4的线距小于5m时，应在两SPD间加装退耦装置。为防止SPD老化造成短路，要求SPD安装线路上应有过流保护装置，应选用有劣化显示功能的SPD(如下图)

在收费亭内的供电线路上各安装一套雷电通流量Imax≥20kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD，型号为：REP-D116，保护各亭收费计算机、票据打印机、收费指示板、指示灯、自动拦杆、车道控制器、语音提示系统、对讲机等电源线路安全。

广场摄像头头部低压直流供电线路两端各安装一只通流容量In≥5kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的低压电涌保护器SPD，以保护低压直流供电线路安全，型号为：GVD-220VAC。

在公路沿线的云台摄像头供电线路配电盘输出端各安装一套雷电通流量Imax≤40kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD1，型号为：REP-D220M2，作为一级保护。在直流整流供电设备前安装一套雷电通流量Imax≥20kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD2，型号为：REP-D220CK，作为二级保护。在摄像头直流供电线路上安装一只通流容量Imax≥5kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的低压电涌保护器SPD3以保护摄像头供电线路安全，型号为：GVD-220VAC。

在进、出高速公路两端和中间的大型电子显示屏电源线路配电盘上各安装一套雷电通流量Imax≤40kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD1，型号为：REP-D220M2，作为一级保护;在稳压整流器设备前安装一套雷电通流量Imax≥20kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD2，型号为：REP-D220M3，作为二级保护;在未级设备供电处安装防雷插座，通流容量Imax≥15kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD3，型号为：REP-D220CK，作为三级电源保护。

2、视频信号传输线路的防护措施

(1)在广场摄像头到控制中心和收费亭车道的监控摄像头到控制中心的视频传输电缆两端应安装视频信号SPD各一只，型号为：REP-CCTV，以保护摄像头。

(2)在公路沿线云台的摄像头上各安装一只视频信号电涌保护器，型号为：REP-CCTV，以保护摄像头。

(3)在收费电脑视频卡视频输入、输出BNC端口安装视频信号SPD各1个，型号为：REP-CCTV，保护收费电脑。

3、收费系统信号线的防护措施

(1)在监控中心机房计算机网络服务器至网络交换机(HUB)间安装一只计算机网络信号SPD，型号为：REP-X06-RJ45E100，以保护服务器。

(2)在监控中心机房网络交换机至收费亭的微机间的数据线两端各安装一只计算机网络信号SPD，型号为：REP-X06-RJ45E100，以保护网络交换机和收费亭微机网络端口。

(3)在电子显示屏的光、电端机编码器之后至控制器两端各安装一只数据线SPD，型号为：REP-X04-ZX，以保护光、电端机、编码器和控制器。

(4)收费亭与监控中心有线对讲系统两端各安装音频信号避雷器1个，通流容量5KA(波形8/20μs)，型号为：REP-X04-AU。

(5)宜在程控电话和紧急电话传输线两端安装程控电话电涌保护器，其标称导通电压为Un≤1.5Uc ;雷电通流量Ia≥5kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤50ns 的程控电话SPD，型号为：REP-X02-ZX。

七、屏蔽措施

1、屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。

为改善电磁环境，所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起，并与接地装置相连。屋顶为金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架，都必须进行等电位连接后接地。

在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。当微电子设备系统要求只在一端做等电位连接时，可将屏蔽电缆穿金属管引入，金属管在一端做等电位连接。

建筑物之间的连接电缆应敷设在金属管道内，这些金属管道从一端到另一端应全线电气贯通，并连到各建筑物的等电位连接带上。电缆屏蔽层也应连到这些带上。

2、实践中建筑物或房间的大空间屏蔽是由金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋这些自然构件组成的。这些构件构成一个格栅形大空间屏蔽。穿入这类屏蔽的导电金属物应就近与其做等电位连接后接地。

3、监控系统设备机房位置应选择在LPZ最高级区和避免设在建筑物的顶三层内;当建筑物天面部分的避雷网格尺寸不符合系统抗干扰的要求时，应在天面加装屏蔽层。使用非屏蔽电缆，入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10m以上。如受条件限制无法穿金属管埋地入户，则应加长入户屏蔽管或栈桥长度，金属管或栈桥的两端以及在雷电防护区交界处要做等电位连接和接地。

4、监控系统设备为金属外壳时，应用最短的导线将其与等电位连接带连接。如是非金属外壳，当设备所在建筑物屏蔽未达到设备的电磁兼容性要求时，应加装金属网或其它屏蔽体对设备屏蔽，金属网应与等电位连接带进行等电位连接。

5、计算机、通信、监控机房的设备应与建筑物外墙保护1m左右距离。以防止大楼遭到直击雷时沿外墙泄流入地的引下线周围产生较强的电磁场而损坏微电子设备。

八、等电位连接与共用接地

1、等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。将进入监控中心大楼的各类管线的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等电位连接后接地。在进入设备前再进行二次等电位连接后接地。将广场摄像头输出的同轴电缆的外层和其它管线外层在进入大楼前进行等电位连接后接地。

2、将分开的外导电装置用等电位连接导体连接后接地，以减少系统设备所在的建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的电位差。利用钢筋混凝土结构的建筑物内所有金属构件的多重连接建立一个三维的连接网络是实现等电位连接的最佳选择。为方便等电位连接施工，应在一些合适的地方预埋等电位连接预留件。

进入系统所在建筑物的各类水管、采暖和空调管道等金属管道的金属外层在进入建筑物处应做等电位连接，燃气管道入户后应在法兰盘连接处插入一块绝缘两端用开关型SPD连接后户内金属管道可参加等电位连接，并与建筑物组合在一起的大尺寸金属件连接在一起，按GB50054的要求做总等电位连接之后，接向总等电位连接带，并可靠连通接地。

3、在建筑物入口处，即LPZ0B与LPZ1区交界进行总等电位连接后接地，在后续的雷电防护区交界处按总等电位连接的方法进行局部等电位连接，连接主休应包含系统设备本身(含外露可导电部分)、PE线、机柜、机架、电气和电子设备的外壳、直流工作地、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、管道、屏蔽槽、电涌保护器SPD的接地等均应以最短的距离就近与这个等电位连接带直接连接。连接基本方法应采用网型(M)结构或星型(S)结构。网型结构的环行等电位连接带应每隔5m经建筑物墙内钢筋、金属立面与接地系统连接。当采用S型等电位连接网络时，系统的所有金属组件除在接地基准点，即ERP处连接外，均应与共用接地系统的各组件有足够的绝缘(大于10KV, 1.2/50μs)。

4、宜利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统。如建筑物没有基础钢筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。接地体的接地电阻不宜大于4Ω。原则上应在各雷电防护区界面处做等电位连接，但由于工艺要求或其它原因，被保护设备的安装位置不会正好设在界面可能发生的电涌电压时，电涌保护器安装在被保护设备处，而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先在界面处做一次等电位连接接地。

5、埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢;埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm扁钢截面不应小100mm²,其厚度不应小于4mm;角钢不应小于40 X 40 X 4mm;钢管壁厚不应小于3.5mm。人工垂直接地体的长度宜为2.5m。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5m，当受条件限制时可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m，在冻土区人工接地体应埋设在冻土层以下。接地体应远离由于砖窑、烟道等高温影响土壤电阻率升高的地方。

6、在高土壤电阻率地区，降低接地装置接地电阻宜采用下列方法： A、采用多支线外引接地装置，外引长度不应大于60m; B、为了有效降低接地电阻，可适当使用降阻剂; C、换土法。

7、在监控中心大楼周围应做一环型闭合接地电阻小于4Ω的复式混合地网，浇灌长效降阻剂，以保证地阻常年稳定。此地网主要用于监控中心大楼和收费亭的安全保护接地。并与大楼并网作为共用接地系统。该地网引出极应用40 X 4mm镀锌扁钢制作，用截面积大于50 mm²和BR铜线从引出极引出至各收费亭供接地专用。一根以最短路径引入主机房接地母排上供机房接地专用。

在公路沿线云台杆下面各做一个小于4Ω的联合地网，每个地网做两个引出极，极间距宜大于5m，一根引出极作为防直击雷接地，一根引出极作设备安全接地用。每根地线穿1.5英寸镀锌钢管屏蔽后，引到云台杆顶和设备间供两种接地用。各分散的地网通过电源系统的安全保护地连通全线达到等电位连接的目的。

十、运行维护

(1)避雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。

(2)每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

(3)接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。

(4)每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。

十一、竣工验收

(1)防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。

(2)设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。十

二、销售服务及质量保证

(1)由本公司销售的产品和施工的工程均由保险公司承担产品质量和工程责任保险。

(2)工程中所使用的防雷器件，从工程验收合格之日起一年内免费保修，超过保修期两年内维修只收取工本费，终身负责维修。