福建省高速公路联网收费系统案例分析
详细内容
福建省从1997年12月第一条高速公路通车即开始联网收费的研究，2000年8月福州、莆田、泉州、厦门、漳州五地率先实现“一卡通”联网收费，建立了省拆帐结算中心负责处理拆分、结算等工作，使车辆无论从哪个入口进入高速公路网，只需缴费一次，方便了车辆的通行。
但随着通车里程的增加，由于各个路段收费系统由不同的承包商建设，收费软件各不相同，除了性能优劣参差以外，尚有以下问题：
1、系统联网困难，协调工作量大
由于收费系统中存在多套收费软件，其软件和数据各成一体，缺乏统一的标准化接口，当日常运营管理需要对软件进行更改时，需要协调不同承包商之间的关系，工作量大，时间长。晚通车路段的收费系统要接入到现有系统中，存在大量的硬件兼容和软件修改工作，协调难度更大。
2、软件与数据安全存在隐患
由于收费软件由不同承包商开发且未制定统一的安全机制，因此无法对全网数据库、通信网络和IC卡上数据等制定严格的数据安全和加密体系，数据格式等容易外传，存在数据易泄密和易被篡改的危险；极易发生作弊漏收通行费、贪污费款等行为，而且在引入其他加密安全要求高的业务上实施十分困难-----例如不停车收费和储值卡业务等。
3、高科技应用层次低
随着社会经济的发展和高速公路管理要求的提高，将对系统的高科技应用水平和功能提出了新的、更高的要求，如要求具有防舞弊功能（如加密技术、车牌自动识别）、自动检测功能（如超重检测、超宽检测）、储值卡功能、自动收发卡功能、ETC收费等。由于系统由不同承包商承接，其数据库结构已定型，无法对技术接口、信息编码、数据格式、传输标准等方面进行统一定义实施难，因此，联网系统不宜进行其他功能扩展，使IC卡仅仅作为简单的通行介质，其优势与作用未能得到充分体现。
新大陆电脑股份有限公司深入调查分析和总结福建省高速公路收费管理、拆帐清算以及收费联网现在和将来的需求，并集中大批对高速公路收费软件开发具有丰富经验的技术人员经反复研讨后，投入精锐力量，开发出了一套适应福建省联网收费管理要求的联网收费软件。
我司开发的省级联网收费管理软件主要由入口发卡子系统、出口收费子系统、收费站子系统、分中心子系统和省中心子系统组成。
入口发卡子系统实现下列功能：身份验证、入口发卡、图像抓拍、数据通信、数据维护（含设备）、车牌识别。
出口收费子系统实现下列功能：身份验证、出口收费、图像抓拍、数据通信、数据维护（含设备）、车牌自动识别、字符叠加、费额显示、语音报价。
收费站子系统实现下列功能：收取/转发车道上传的数据、收取转发分中心下发的数据、统计上传小时交通量、执行任务、系统设置、身份验证、道口管理、数据察看（费率、班次、用户、黑名单）、键盘管理、数据管理（含数据恢复）、日志管理、数据维护、数据传送、数据通信、身份卡改密码、票证管理、IC卡管理、争议退款、补款输入、冲账、报表统计、明细查询、数据维护、年终换票、实时道口监控、通行车辆条件查询、通行IC卡查询、IC卡内容察看、系统运行参数查询、收费员特殊操作查询、车流量统计。
分中心子系统实现下列功能：收取/转发收费站上传的数据、收取/转发省中心下发的数据、统计上传小时交通量、执行任务、系统设置、身份验证、用户管理（用户组管理）、收费站管理、数据察看（费率、班次、黑名单）、数据管理、日志管理、数据维护、数据传送、数据通信、IC卡管理、报表统计、数据查询、数据维护、交通量监控、车道设备监控、IC卡内容察看、通行IC卡查询、系统参数查询、通行车辆条件查询。
省中心子系统实现下列功能：收取分中心上传的数据、制定和下传联网收费系统运行参数（费率、班次、黑名单）、身份验证、系统设置、用户管理（用户组管理）、分中心管理、数据管理、日志管理、数据维护、数据传送、IC卡管理、报表统计、数据查询、数据维护、交通量监控、拆帐结算等。
省级高速公路联网收费软件的主要特点：
1、新旧网平滑切换
福建省高速公路在实施统一联网收费系统前，有些路段已经存在IC卡联网收费系统。为了使新旧系统安全平稳地过渡，开发一套过渡系统，与之相对应的为过渡卡。首先在2002年新开通的高速公路上使用过渡系统，并能够与旧系统联网。在系统开通初期，存在过渡卡和旧卡并存的情况，随着系统正常运转，逐渐回收旧卡，最终停止旧卡在系统中的流通。回收的旧卡经过重新初始化成过渡卡后，再次投入系统流通。待新开通的过渡系统运行稳定后，对原有的系统进行改造。旧系统的改造工作也是逐步展开的，并在改造后的系统上运行过渡系统。当所有的旧系统全部完成改造后，所有过渡系统一次性全部转为新系统。这样保证了新旧系统的平滑切换。在统一软件改造的实施过程中，充分利用和保留了各路段原有的机电设备，最大限度地保护了各路段业主已有的投资，减少了统一收费系统联网的改造投入；同时，改造的过程也是新旧系统并存，逐车道改造，保障车辆正常通行。
2、结合车牌识别，对换卡逃费的技术处理
由于联网收费的里程越来越长，作弊现象及危害越来越严重，对这种现象我们先采取了一定的管理措施并在收费软件中增加了超时报警，对换卡逃费有一定的威慑作用。随后在2002年福建统一联网收费系统采用车牌自动识别技术的防换卡作弊方案：在入口车道摄像机自动抓拍车辆头部图像，此后收费员刷卡，计算机将入口信息和车辆牌照号码和车牌图像存储到IC卡中，完成入口操作。在车辆驶入出口车道，摄像机自动抓拍车辆图像，如果是正常收费车，车道控制器会根据出口车牌识别系统识别车牌号码与IC卡中记录的车牌号码进行比较。如果一致则进入正常收费流程，否则车道控制器会报警，同时自动调出IC卡中车牌图像与抓拍图像提示操作员进行人工判别，一致时则进入正常收费流程，再不一致，则把入口车牌图像和出口车牌图像保存到收费站服务器中进行存档，便于出现纠纷时作为证据，同时把车辆交由路政稽查处理。
2004年我们根据实际运营中出现的偷换车牌问题，建议厂家采用两个摄像机分别实现牌照识别和收费监控的功能，确保监控收费车辆的全貌和记录整个收费交易过程，使牌照识别技术更加实用化，进一步提高了系统的整体效率。
入口车牌抓拍
出口车牌不符二值化图像比对
3、远程系统维护
高速公路的系统故障维护由于线路长，给维护带来了很大的不便，系统通过采用远程监控软件，对出现故障的车道收费系统和收费站级系统进行远距离诊断分析与维护，大大缩短了系统的故障维护的响应时间。
4、远程查询功能
软件中实现了全省通行卡号的查询，只需在收费站输入卡号（允许模糊匹配），就可以查询到该卡最新的出入口信息。同时还实现了全省车辆出入口车辆远程查询，当出口出现超时、车牌不符等异常情况时，系统后台会自动获取该特殊车辆的入口信息与图像并在本地监控终端显示，供监控人员对特殊车辆收费情况进行正确判断。外围设备的自动识别与兼容系统通过制定通信协议及硬件设备驱动库，可以对部分不同外围硬件设备进行自动识别或仅通过参数的选择与设置既可完成对新设备的识别，保证了统一软件的通用性与兼容性。
5、使用消息队列技术
收费软件在收费车道与收费站之间建立了三层结构模式，在车道和收费站、收费站和分中心、分中心和收费拆帐中心之间的通讯都使用了成熟的中间件产品，使得计算机能够在网络断开连接的情况下独立工作，网络连接恢复时自动传输数据。系统管理员可以用消息队列高效地管理大型复杂的计算机和消息队列网络。通过消息队列，MIS 决策者可以得到更加可靠的通讯，并且更有效地使用网络资源。
6、兼容性强
省中心在软件与硬件方面预留一定的接口，利于将来系统进行扩容。对于已经安装统一软件的路段，可根据用户的具体要求增减收费车道数量、收费站数量、分中心数量、费率表、超时表和拆帐结算表，不需修改源程序，只要在安装应用系统软件时输入必要的系统参数或修改必要的设置参数即可。对于在建或将来建成的高速公路不必为联网作特别的设置，只需要安装一套统一软件即可并入福建省联网收费系统。
7、统计功能
收费软件提供了强大的数据、图像查询功能。可进行任意排序顺序的交叉组合查询，提供多种条件和智能模糊检索功能。在省中心可以提供千万级数据记录的快速查询。在报表统计方面，具有大容量数据处理能力，灵活方便的汇总功能以及强大的数据检索功能。采用多重数据校验对数据自动进行差错校验，保证了数据的准确性。快速、自动、强大的统计汇总功能和丰富的报表打印系统，使各项数据的统计汇总、分析表格一应俱全，公司领导可以随时查阅最新的详细情况,并依次快速、准确地做出决策，提高公司的管理水平。报表数据还可以支持文本，超文本，rtf等格式的导出。
目前福建省高速公路联网收费系统为主提供的全省高速公路运营统计报表，已按期提交福建省政府相关部门作为全省经济运行状况，数据分析的依据之一。
8、IC卡管理功能
因为通行卡在全省联网路段内流通使用，如何让通行卡高效流通、减少库存便成为IC卡管理重点考虑的问题。收费软件在收费站都实现了实时的IC卡库存数量管理，收费站管理人员不仅可以了解到当前本站库存IC卡数量，还可以了解到过去某一天某个班次的IC卡库存情况。这就让收费站管理人员可以详细掌握本站IC卡的流通情况，并及时地进行IC卡的申领或调拨。同时，省中心的管理人员也可以实时了解各个收费站的IC卡使用情况，在途多少、库存多少都一目了然，为省中心管理人员在全省对IC卡进行调拨使之有效流通提供了有力保障。
联网收费软件实施情况
1、收费软件应用情况
(1) 2002年12月，漳诏高速公路1个分中心10个收费站，接入厦漳高速公路联网收费；罗长高速公路1个分中心5个收费站，接入福泉高速公路联网收费；罗宁高速公路3个收费站收费系统改造后，接入罗长高速公路联网收费；福宁高速公路宁德分中心、漳湾收费站联网收费；省收费拆帐中心应用收费软件投入使用。
(2) 2003年5月，福泉高速公路2个分中心10个收费站应用收费软件进行收费系统改造
(3) 2003年6月，泉厦高速公路2个分中心6个收费站应用收费软件进行收费系统改造
(4) 2003年6月，福宁高速公路2个分中心9个收费站应用收费软件联网收费
(5) 2003年7月，漳龙高速公路龙文收费站应用收费软件，接入厦漳高速公路联网收费；
(6) 2004年2月，福宁高速公路湾坞收费站应用收费软件联网收费；
(7) 2004年，收费软件应用在罗宁高速公路飞鸾岭收费站、福宁高速公路福安连接线、厦漳高速公路、三福高速公路、漳龙高速公路等。
2、验收情况
2003年6月，罗长路段通过完工测试；
2003年8月，漳诏路段通过完工测试；
2003年9月，罗宁路段、福泉路段、收费拆帐中心通过完工测试；
2003年10月，泉厦路段、漳龙路段龙文站通过完工测试
2003年10月，福宁路段通过完工测试
2004年7月，福泉路段通过交工验收；
2004年8月，罗宁路段通过交工验收
2004年9月，漳诏路段通过交工验收
福建省高速公路监控中心
福建省高速公路收费拆帐中心机房
福建省福宁高速公路霞浦监控分中心
电子政务：
1、 福建省政务信息网络工程
工程背景
信息化水平是衡量一个国家和地区的国际竞争力、现代化程度、综合国力和经济成长能力的重要标志之一。随着信息技术的进步和广泛应用，以及信息产业的快速发展，信息化正在引发一场深刻的全球性产业革命。信息资源已成为重要的生产力要素，它调整了全球范围内的资源配置，促进了经济和社会的发展。
进入新世纪，福建省开始全面实施现代化建设第三步发展战略。福建省委、省政府高度重视利用信息化带动工业化，发挥后发优势，实现生产力跨越式发展。以整合利用全省信息技术和资源、实现网络化智能化信息共享为内容的"数字福建"建设，是我省增创新优势，实现跨越式发展的又一重大举措。
"福建省政务信息网络"工程是"数字福建"的重要组成部分。经过公开招投标工作，福建新大陆电脑股份有限公司成为了"数字福建--福建省政务信息网络工程"的总集成商。
工程目标
"数字福建"是信息化的福建。它是以福建省为对象的数字化、网络化、可视化和智能化，将获取、集成与利用全省各部门、各行业、各领域、各地域的信息资源，最大限度地为全社会提供快速、系统和简便的信息服务，促进国民经济持续快速健康发展和社会事业全面进步。通过"数字福建"的建设，将孵化和推动一系列高新技术产业，形成新的经济增长点，促进传统产业的发展和变革，提高产业的智能成分，扩大企业生产规模，推动社会经济的发展，提高各级政府的管理水平，提高社会文明程度和科技文化水平，改变社会和经济的管理模式，改善福建省的投资环境，培养适应新世纪发展需要的高科技管理人才。
"福建省政务信息网络"工程的目标是建成全省统一的以网络连通为主的政务信息平台，实现各互联单位骨干网络的互联。建立省级机关并连接各设区市、县（区）的宽带计算机信息网络，实现省级部门横向网、省、市、县（区）纵向网的互联，提供宽带、高速、安全、便捷的多媒体信息交换、共享服务。
工程特点
"福建省政务信息网络"工程作为福建全省统一的政务信息网络平台，它的最主要的特点包括：
◎ 先进性
网络系统采用了目前网络发展成熟而先进的技术，提供稳定而优异的性能；并且是全省统一的政务信息网络平台，所有政府相关部门之间横向和纵向的信息传递都必须通过该平台进行，有利于整个网络系统的统一管理和维护。
◎ 宽带性
省中心网络设备采用千兆位交换路由器（GSR），能提供高速、便捷的多媒体信息服务，如数据共享、视频会议、图像传输等等。
◎ 安全性
整个网络系统完全与Inter物理隔离，并采用了VLAN、VPN和防火墙等各种的网络安全措施。
工程结构
"福建省政务信息网络"工程包括省直机关宽带横向网、省市县（区）纵向网及市县机关环网、"三网一库"、数据库资源整合及其共享信息平台。
省级机关宽带网用光纤线路连接180个省直节点，满足数据、视频、语音多媒体网络通信要求和安全保密要求。纵向网建立省中心与9个设区市及84个区县（市）的宽带主线路、各设区市及各县也将建设联结本级各部门的环网。
福建省经济信息中心作为"福建省政务信息网"的省中心节点，省级机关宽带网各省直节点以100M速度与省经济信息中心联接；纵向网各设区市节点以100M速度与省经济信息中心联接，并用10M的帧中继作为备用线路；各区县（市）节点分别以8M的E1线路与设区市节点联接；从而构成了覆盖全省所有省直单位、各设区市、各区县（市）的政务信息网络平台。
"三网一库"建设内容包括政府系统办公业务网；政府系统办公业务资源网；政府公众信息网和政府办公业务信息资源库。政务信息共享平台。建设综合的省政务信息网络中心和分中心；对各部门现有的信息资源进行数字化、网络化、标准化改造，组织建立各类空间信息基础数据库、资源环境库、经济建设数据库、社会和历史数据库等；在骨干网上控制和协调各分中心的工作，并负责系统的集成与管理，形成全省范围内的信息共享体系。