毕业设计（论文）
设计（论文）题目：高速公路收费系统的安装和调试
学生姓名： 华航
学生学号： [1**********]11
专业班级： 电气1550
指导老师： 陈万强
2015年5月2日
摘要
高速公路收费系统是高速公路管理的重要组成部分。建立智能化的收费系统是加强高速公路管理的一个重要环节。这个系统的建立将会较好地解决交通收费业务中手工撕票收费这一传统方式所出现的各种问题，提高收费效率，杜绝跑、冒和漏收，能提高高速公路的整体功能。
根据国内外高速公路收费系统的发展经验，结合当今的技术发展趋势，本文详尽地阐述了高速公路联网收费系统的设计、关键技术和部分技术实现。
本文首先介绍了当前国内外高速公路收费系统的发展状况，并讨论了其优缺点，从中选出适用于我国现状的设计方案。然后对本收费系统进行系统总体分析，对本系统的需求进行了分析。
然后，对系统总体设计进行了阐述，先确定了系统结构，并对系统中用到的数据库进行了分析和选择，对系统进行了总体设计。在后面的系统程序设计中对车道收费系统和收费站收费系统的设计进行了详细的论述，并对系统的安全性进行了设计。
最后，本文简述了主要研究结果和存在的不足，并对不足给出了进一步改进的建议，展望了我国高速公路收费系统发展的方向。
关键词:智能交通，车道收费系统, 高速公路, 费用计算
The highway charge system installation and debugging
Abstract
The expressway fees collection system is the main part of the expressway management. The establishment of an intelligent fees collection system is an important segment during strengthening the expressway management. All kinds of short advantages led by hand working in the former practice of transportation fees collection can be avoided by using the system. And also the function of the expressway can be promoted as a whole.
According to the development of the expressway fees collection system and the trend of today's technology, an elaborate introduction is given in this thesis, which is about the design, key technology and some technical realization of the expressway fees collection.
First, the current domestic and international developing condition of the expressway fees collection system is introduced. After discussing its advantage and disadvantage, a design project is chosen, which is profitable for the present condition to our country. Then the analysis to the fees collection system is carried on, including the total analysis of the system, the analysis to the need of this system.
Next, the total design of system is described, the structure of this system is selected, the analysis and choice of database is done too, and total design of the system is carried on. And then, the entrance driveway system is described in detail. And the toll station system is introduced. The design for the safety of system is done.
In the end, the results and the shortages are given. Further more, the suggestion for the further improvement of the expressway fees collection system is given.
Key words: Expressway, Fees collection Driveway, Toll station, Safety
目 录
前言............................................................................................................................. 1 1 系统分析与设计 ..... ..............................................................31.1 系统分析 .........................................................................................................................3
1.1.1 车道收费系统功能规定 . ........................................................................................ 3
1.1.2 车道收费处理主要流程分析 . ................................................................................ 4
1.2 解决方案设计.................................................................................................................... 8
1.2.1 总体设计................................................................................................................. 8
1.2.2 车道系统程序设计 . .............................................................................................. 12
1.2.3 数据上传通信 . ...................................................................................................... 15
1.2.4 通信系统设计 . ...................................................................................................... 15
1.2.5 数据库设计 . .......................................................................................................... 20
2 基本理论知识及应用 .............................................................. 22
2.1 MFC下的用户界面编程 ................................................................................................. 23
2.2 MFC下的多线程 ............................................................................................................. 25
2.3 MFC下的网络编程 ......................................................................................................... 26
2.4 MFC下基于ADO 的数据库操作 . .................................................................................. 27 3 系统开发与实现 . ............................................................... 32
3.1.1 通信系统实现 . ...................................................................................................... 3
3.1.2 高速公路出口费率计算实现 . .............................................................................. 3
3.1.3 报表统计实现 . ...................................................................................................... 3
3.1.4 车辆图象抓拍实现 . .............................................................................................. 3
3.1.5 时钟同步实现 . ...................................................................................................... 3
3.2 结果分析 ......................................................................................................................... 3
3.2.1 开发难点及相关策略 . .......................................................................................... 3
3.2.2 课题不足之处 . ...................................................................................................... 3
3.2.3 工作展望及见解 . .................................................................................................. 3
4 总结 ........................................................................... 37
................................................................................. 38
. ............................................................................ 39 致谢参考文献
前 言
随着我国经济的迅猛发展，高速公路交通作为经济发展的主要基础设施之一，越来越受到重视。
在高速公路的建设上，我国普遍采用了“贷款建设，收费偿付”的金融和投资体系，即通过贷款来建设高速公路，在高速公路建成投入使用后通过对通行于高速公路上的车辆收取通行费用的方式来偿还贷款。
高速公路收费制度的建立不仅可以为高速公路建设开辟资金来源，而且可以吸引私人企业和个人参与高速公路建设投资，解决高速公路建设长期依靠政府财政，发展缓慢的弊端。另外，高速公路的养护与管理资金可以直接从征收的车辆通行费中提取，减少了许多中间环节，克服了多年来道路养护管理中的不记成本、不讲经济核算的种种弊端。此外，高速公路具有比一般公路高的效益，决定了高速公路可以依据市场法则，通过收取车辆通行费对其价值进行补偿。
从另外一个角度上看，高速公路收费不只是从经济上考虑用于还贷或开辟新的高速公路建设的资金来源，还可实现高速公路交通需求控制。从而解决高速公路拥挤、安全和污染等问题。所以，建设先进、完善、有效的高速公路收费系统是整个高速公路系统建设和管理中不可或缺的一部份。它所要实现的主要功能有:
1. 对使用高速公路的车辆按车型、行驶里程进行合理、正确的收费；
2. 规范收费、现金入账等财物统计工作，防止舞弊、堵塞财物漏洞；
3. 结合交通管理，限制高峰期交通流量以保障高速公路的安全、畅通；
4. 提供交通流量数据，作为交通监控系统和管理部门的决策依据；
5. 改善道路通行费的支付和结算方法、从而减少车辆缴费滞留时间，提高收费车道的车辆通行速度，提高道路通行流畅。
课题研究的意义
高速公路收费系统是长潭西线高速公路的重要组成部分，是高速公路业主收回投资的渠道。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功能单元，由它们一起构成了IC 卡收费管理信息系统：
1. 车道级模块，包括入口车道发卡软件和出口车道收费软件；
2. 站级模块，包括站级财务软件、站级监控软件和站级网络管理软件；
3. 中心级模块，包括中心财务软件、中心监控软件、中心网络管理软件、中心POS 机管理软件及中心IC 卡管理软件；
4. 通信模块件，包括车道通信软件、站级通信软件和中心通信软件；
本课题主要对整个系统架构进行设计，并实现车道级模块功能。
论文结构
前言部分概要介绍了本毕业设计课题的背景来源以及研究的意义。
第二部分是论文的重点之一，通过对系统进行详细分析，着重介绍了系统的设计方案实现内容。
第三部分介绍开发本系统所涉及到的基本理论知识以及选用方法的依据。
第四部分是论文的另一重点所在，从第二部分的系统分析和解决方案出发，以第三部分涉及到的基本知识为基础，重点介绍系统的设计思路和实现方法，并阐述课题的难点、问题所在以及创新思想在本设计中的体现。
第五部分对研究工作进行归纳和总结。
1 系统分析与设计
1.1 系统分析
车道收费系统的需求分析主要以新的收费模式下高速公路的实际情况和运营管理方面的要求为基础。
1.1.1 车道收费系统功能规定
车道收费软件按功能分为入口和出口两种类型入口车道收费系统通过所配车道设备及收费员对进入高速公路的车辆进行抓拍图像、识别车牌、车型、车情输入。对黑名单、白名单车辆进行相应的处理。将车道信息、收费员工号、车情、车型、车牌号、卡盒号、日期时间、抓拍图像等其他信息写入数据库表中，形成一条流水记录; 并将相应的入口描述信息写入通行IC 卡，发给通行车辆司机，抬起电动栏杆机。车辆驶出车道，完成入口操作。出口车道收费系统通过所配车道设备及收费员对驶出高速公路的车辆进行抓拍图像、识别车牌、读出通行IC 卡中存储的信息。对读出的信息进行自动及人工核对，计算出通行费，并用费额显示器显示收费金额，并用语音设备发出礼貌用语; 回收通行IC 卡、收取通行费。当出现免费、丢卡、坏卡、违章、黑名单、白名单车辆时，按相应规定进行处理; 将出口的路段、站点、车道标识信息、收费标识信息、车型、车种、车牌号、IC 卡及卡盒号信息、日期时间等其他信息在车道数据库表中写入一条流水记录，并在该卡中写入使用完毕注销信息; 打开电动栏杆机，车辆驶出车道，完成出口操作[2]。 此外，车道收费软件系统还应具有下述功能:
1. 对收费人员上下班身份验证的功能；
2. 自动检测并记录车道设备的运行状态功能；
3. 能够提供一定的安全机制，防止随意删改数据，同时提供数据备份和在网络中断情况导出数据的服务；
4. 通过车牌自动识别，系统实现防换卡功能；
5. 在非主要设各出现故障的情况下，系统亦能够完成收费处理；
6. 尽量减少设备各故障对车道收费的影响。
1.1.2 车道收费处理主要流程分析
车道处理流程分析以车道收费业务为中心，分为两部分; 入口车道流程分析和出口车道流程分析[3]，主要以流程图的形式来体现。因为涉及的分析流程较多，所以以下画出的是入口、出口主要收费业务分析流程图[4]。
1. 车道处理主控流程分析
图1.1 车道处理主控流程分析
2. 上班校验流程分析
图1.2 上班校验流程分析
3. 入口发卡处理流程分析
图1.3 入口发卡处理流程分析
4. 入口车情流程分析
6
图1.4入口车情流程分析
5. 出口车情处理流程
7
图1.5 出口车情处理流程
1.2 解决方案设计
1.2.1 总体设计
1. 基本设计概念和处理流
在收费系统中，存在着各种数据，其中有些是与收费相关的，如收费流水数据、运营参数数据、各类相关的查询数据等[5]。其他是配合收费工作的，例如短消息、时钟同步等[6]。
根据有关标准和需求分析，整个系统的数据流向如下图所示[7]：
8
图1.6 基本设计概念和处理流程
2. 程序组成与结构
9
根据数据的流向以及需要做的处理工作，系统被设计成许多个子系统和子程序构成。根据数据的处理需要和程序的部署位置，整个系统的程序组成如下表所示：
各个程序与数据之间的关系见下图所示：
10
毕业设计（论文）
设计（论文）题目：高速公路收费系统的安装和调试
学生姓名： 华航
学生学号： [1**********]11
专业班级： 电气1550
指导老师： 陈万强
2015年5月2日
摘要
高速公路收费系统是高速公路管理的重要组成部分。建立智能化的收费系统是加强高速公路管理的一个重要环节。这个系统的建立将会较好地解决交通收费业务中手工撕票收费这一传统方式所出现的各种问题，提高收费效率，杜绝跑、冒和漏收，能提高高速公路的整体功能。
根据国内外高速公路收费系统的发展经验，结合当今的技术发展趋势，本文详尽地阐述了高速公路联网收费系统的设计、关键技术和部分技术实现。
本文首先介绍了当前国内外高速公路收费系统的发展状况，并讨论了其优缺点，从中选出适用于我国现状的设计方案。然后对本收费系统进行系统总体分析，对本系统的需求进行了分析。
然后，对系统总体设计进行了阐述，先确定了系统结构，并对系统中用到的数据库进行了分析和选择，对系统进行了总体设计。在后面的系统程序设计中对车道收费系统和收费站收费系统的设计进行了详细的论述，并对系统的安全性进行了设计。
最后，本文简述了主要研究结果和存在的不足，并对不足给出了进一步改进的建议，展望了我国高速公路收费系统发展的方向。
关键词:智能交通，车道收费系统, 高速公路, 费用计算
The highway charge system installation and debugging
Abstract
The expressway fees collection system is the main part of the expressway management. The establishment of an intelligent fees collection system is an important segment during strengthening the expressway management. All kinds of short advantages led by hand working in the former practice of transportation fees collection can be avoided by using the system. And also the function of the expressway can be promoted as a whole.
According to the development of the expressway fees collection system and the trend of today's technology, an elaborate introduction is given in this thesis, which is about the design, key technology and some technical realization of the expressway fees collection.
First, the current domestic and international developing condition of the expressway fees collection system is introduced. After discussing its advantage and disadvantage, a design project is chosen, which is profitable for the present condition to our country. Then the analysis to the fees collection system is carried on, including the total analysis of the system, the analysis to the need of this system.
Next, the total design of system is described, the structure of this system is selected, the analysis and choice of database is done too, and total design of the system is carried on. And then, the entrance driveway system is described in detail. And the toll station system is introduced. The design for the safety of system is done.
In the end, the results and the shortages are given. Further more, the suggestion for the further improvement of the expressway fees collection system is given.
Key words: Expressway, Fees collection Driveway, Toll station, Safety
目 录
前言............................................................................................................................. 1 1 系统分析与设计 ..... ..............................................................31.1 系统分析 .........................................................................................................................3
1.1.1 车道收费系统功能规定 . ........................................................................................ 3
1.1.2 车道收费处理主要流程分析 . ................................................................................ 4
1.2 解决方案设计.................................................................................................................... 8
1.2.1 总体设计................................................................................................................. 8
1.2.2 车道系统程序设计 . .............................................................................................. 12
1.2.3 数据上传通信 . ...................................................................................................... 15
1.2.4 通信系统设计 . ...................................................................................................... 15
1.2.5 数据库设计 . .......................................................................................................... 20
2 基本理论知识及应用 .............................................................. 22
2.1 MFC下的用户界面编程 ................................................................................................. 23
2.2 MFC下的多线程 ............................................................................................................. 25
2.3 MFC下的网络编程 ......................................................................................................... 26
2.4 MFC下基于ADO 的数据库操作 . .................................................................................. 27 3 系统开发与实现 . ............................................................... 32
3.1.1 通信系统实现 . ...................................................................................................... 3
3.1.2 高速公路出口费率计算实现 . .............................................................................. 3
3.1.3 报表统计实现 . ...................................................................................................... 3
3.1.4 车辆图象抓拍实现 . .............................................................................................. 3
3.1.5 时钟同步实现 . ...................................................................................................... 3
3.2 结果分析 ......................................................................................................................... 3
3.2.1 开发难点及相关策略 . .......................................................................................... 3
3.2.2 课题不足之处 . ...................................................................................................... 3
3.2.3 工作展望及见解 . .................................................................................................. 3
4 总结 ........................................................................... 37
................................................................................. 38
. ............................................................................ 39 致谢参考文献
前 言
随着我国经济的迅猛发展，高速公路交通作为经济发展的主要基础设施之一，越来越受到重视。
在高速公路的建设上，我国普遍采用了“贷款建设，收费偿付”的金融和投资体系，即通过贷款来建设高速公路，在高速公路建成投入使用后通过对通行于高速公路上的车辆收取通行费用的方式来偿还贷款。
高速公路收费制度的建立不仅可以为高速公路建设开辟资金来源，而且可以吸引私人企业和个人参与高速公路建设投资，解决高速公路建设长期依靠政府财政，发展缓慢的弊端。另外，高速公路的养护与管理资金可以直接从征收的车辆通行费中提取，减少了许多中间环节，克服了多年来道路养护管理中的不记成本、不讲经济核算的种种弊端。此外，高速公路具有比一般公路高的效益，决定了高速公路可以依据市场法则，通过收取车辆通行费对其价值进行补偿。
从另外一个角度上看，高速公路收费不只是从经济上考虑用于还贷或开辟新的高速公路建设的资金来源，还可实现高速公路交通需求控制。从而解决高速公路拥挤、安全和污染等问题。所以，建设先进、完善、有效的高速公路收费系统是整个高速公路系统建设和管理中不可或缺的一部份。它所要实现的主要功能有:
1. 对使用高速公路的车辆按车型、行驶里程进行合理、正确的收费；
2. 规范收费、现金入账等财物统计工作，防止舞弊、堵塞财物漏洞；
3. 结合交通管理，限制高峰期交通流量以保障高速公路的安全、畅通；
4. 提供交通流量数据，作为交通监控系统和管理部门的决策依据；
5. 改善道路通行费的支付和结算方法、从而减少车辆缴费滞留时间，提高收费车道的车辆通行速度，提高道路通行流畅。
课题研究的意义
高速公路收费系统是长潭西线高速公路的重要组成部分，是高速公路业主收回投资的渠道。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功能单元，由它们一起构成了IC 卡收费管理信息系统：
1. 车道级模块，包括入口车道发卡软件和出口车道收费软件；
2. 站级模块，包括站级财务软件、站级监控软件和站级网络管理软件；
3. 中心级模块，包括中心财务软件、中心监控软件、中心网络管理软件、中心POS 机管理软件及中心IC 卡管理软件；
4. 通信模块件，包括车道通信软件、站级通信软件和中心通信软件；
本课题主要对整个系统架构进行设计，并实现车道级模块功能。
论文结构
前言部分概要介绍了本毕业设计课题的背景来源以及研究的意义。
第二部分是论文的重点之一，通过对系统进行详细分析，着重介绍了系统的设计方案实现内容。
第三部分介绍开发本系统所涉及到的基本理论知识以及选用方法的依据。
第四部分是论文的另一重点所在，从第二部分的系统分析和解决方案出发，以第三部分涉及到的基本知识为基础，重点介绍系统的设计思路和实现方法，并阐述课题的难点、问题所在以及创新思想在本设计中的体现。
第五部分对研究工作进行归纳和总结。
1 系统分析与设计
1.1 系统分析
车道收费系统的需求分析主要以新的收费模式下高速公路的实际情况和运营管理方面的要求为基础。
1.1.1 车道收费系统功能规定
车道收费软件按功能分为入口和出口两种类型入口车道收费系统通过所配车道设备及收费员对进入高速公路的车辆进行抓拍图像、识别车牌、车型、车情输入。对黑名单、白名单车辆进行相应的处理。将车道信息、收费员工号、车情、车型、车牌号、卡盒号、日期时间、抓拍图像等其他信息写入数据库表中，形成一条流水记录; 并将相应的入口描述信息写入通行IC 卡，发给通行车辆司机，抬起电动栏杆机。车辆驶出车道，完成入口操作。出口车道收费系统通过所配车道设备及收费员对驶出高速公路的车辆进行抓拍图像、识别车牌、读出通行IC 卡中存储的信息。对读出的信息进行自动及人工核对，计算出通行费，并用费额显示器显示收费金额，并用语音设备发出礼貌用语; 回收通行IC 卡、收取通行费。当出现免费、丢卡、坏卡、违章、黑名单、白名单车辆时，按相应规定进行处理; 将出口的路段、站点、车道标识信息、收费标识信息、车型、车种、车牌号、IC 卡及卡盒号信息、日期时间等其他信息在车道数据库表中写入一条流水记录，并在该卡中写入使用完毕注销信息; 打开电动栏杆机，车辆驶出车道，完成出口操作[2]。 此外，车道收费软件系统还应具有下述功能:
1. 对收费人员上下班身份验证的功能；
2. 自动检测并记录车道设备的运行状态功能；
3. 能够提供一定的安全机制，防止随意删改数据，同时提供数据备份和在网络中断情况导出数据的服务；
4. 通过车牌自动识别，系统实现防换卡功能；
5. 在非主要设各出现故障的情况下，系统亦能够完成收费处理；
6. 尽量减少设备各故障对车道收费的影响。
1.1.2 车道收费处理主要流程分析
车道处理流程分析以车道收费业务为中心，分为两部分; 入口车道流程分析和出口车道流程分析[3]，主要以流程图的形式来体现。因为涉及的分析流程较多，所以以下画出的是入口、出口主要收费业务分析流程图[4]。
1. 车道处理主控流程分析
图1.1 车道处理主控流程分析
2. 上班校验流程分析
图1.2 上班校验流程分析
3. 入口发卡处理流程分析
图1.3 入口发卡处理流程分析
4. 入口车情流程分析
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图1.4入口车情流程分析
5. 出口车情处理流程
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图1.5 出口车情处理流程
1.2 解决方案设计
1.2.1 总体设计
1. 基本设计概念和处理流
在收费系统中，存在着各种数据，其中有些是与收费相关的，如收费流水数据、运营参数数据、各类相关的查询数据等[5]。其他是配合收费工作的，例如短消息、时钟同步等[6]。
根据有关标准和需求分析，整个系统的数据流向如下图所示[7]：
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图1.6 基本设计概念和处理流程
2. 程序组成与结构
9
根据数据的流向以及需要做的处理工作，系统被设计成许多个子系统和子程序构成。根据数据的处理需要和程序的部署位置，整个系统的程序组成如下表所示：
各个程序与数据之间的关系见下图所示：
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