计时收费计量在线检测与技术监督控制方法与流程

本发明涉及电子停车计时收费技术，特别是计时收费计量在线检测与技术监督控制方法。

背景技术：

近年来，随着社会生产力的发展，现代城市化进程的发展越来越快，人们生活水平也越来越高，买车的人越来越多。然而，车倒是买来了，开着也很顺心，可是，却遇到了一个大难题：停车难，难于上青天，同时也引发了乱收费等一系列问题。目前，大多数停车场计时收费装置是基于电子计时装置进行收费和管理，计时是收费的基础，计时准确是收费正确的技术依托和保障。因此，电子计时收费装置关于计时的准确性，越来越引起人们的广泛关注与重视。同时，依据《计量法》和相关文件规定电子停车计时收费装置也属于国家强制检定计量器具，开展强制检定是确保计时收费装置计费准确的重要技术保障，也是政府部门服务民生、保护广大车主合法权益的一大举措。停车场电子计时计费系统计时的准确性取决于两个方面：（1）电子计时计费系统的硬件部分。一般，最常见的硬件就是计算机、便携pda或者移动终端等。目前，这些设备在时间稳定度方面的设计上没有明确的指标要求，它们的时钟振荡器工作在不受校对的自由振荡的状况。由于温度变化、电磁干扰、振荡器老化和生产调试等原因，时钟的振荡频率和标准频率之间存在一些误差。按误差的来源、现象和结果可以按固有的或者外来的、短期的或者长期的、以及随机的或者固定的等进行分类。这些误差初看来似乎微不足道，而在长期积累后会产生相当大的影响。假设一台设备采用了精确度相当高的时钟，设其精确度为0.001%，那么它在一秒中产生的偏差只是10微秒，一天产生的时间偏差接近1秒，而运行一年后则误差将大于5分钟。必须指出，一般设备的时钟精确度远低于这个指标。（2）电子计时计费系统的软件部分。目前，大多数停车场管理软件是基于windows操作系统（os）之上进行运行。在实际软件开发中，电子计时计费子功能的计时准确性一方面取决于软件开发工具利用的计时器组件（控件）或者api函数等精度。另一方面，也取决于软件计时实现的机制，在windows环境下应用程序的运行是基于消息机制的，各种操作的发生都是通过发送和接受消息来实现的，这样就带来了一个问题：一旦计算机的cpu被某个进程占用，或系统资源紧张时，消息队列中的消息就会被暂时挂起，从而使得消息得不到实时处理，因此不能单纯地通过消息来引发一个对计时要求严格的事件。另外在windows2000中对计算机低层硬件的访问实现了封装，所以要通过直接访问硬件来实现高精度计时，就不太方便了。基于以上原因，在实际应用中，应针对具体计时精度的要求，采取相应的最佳计时方法。而目前市面上停车场管理软件的计时功能开发可谓五花八门，并没有统一标准，很难取计时的一致性和准确性，有的甚至连基本计时准确都成问题。

根据jjg1010-2013《电子停车计时收费表》检定规程，关于计时方面检测项目的主要内容为：当前时刻检定、当前时刻最大同步误差检定和停车计时误差检定。主要检定设备有标准时钟、电子秒表、日差测试仪和通用计数器等组成；检测方法就是到停车场现场用检定设备逐项检测，最后计算测量示值误差并依据检定规程的要求判定检定结果，这种方法的本质是用满足检测精度要求的检定设备作为标准设备与被测对象（电子停车计时收费表）在现场进行比对测量。这种现场检测方法存在以下不足：（1）耗时费力。按照国家检定规程要求，到现场检测需要3~4个小时。其中，“时钟日差”项目检定若是采用标准时钟法进行检测，按照规程要求那就需要记下某一时刻计时收费装置时钟与标准时钟的读数差，次日同一时刻再记下两钟的读数差，取连续3天的平均日差。因此，依据国家检定规程开展此项计量器具检定工作是一项比较耗时的工作，同时也严重影响停车场正常营运。另一方面，由于城市停车场的分散性，对于国家法定计量检定技术机构而言，每天也开展不了几家停车场的计量监督和检定工作，也是一项比较费力的工作。（2）不能进行有效的实时计量监督。停车场电子计时计费系统计时的准确性，不仅取决于其硬件，还取决于其软件部分。一些无良软件开发商，在软件开发中留有后门，当计量检测机构进行检测时软件进入正常计时，检测结束后，软件又进入作弊模式。依据国家检定规程，现场检测合格后的停车场电子计时计费系统，并不能保证在检测结束后仍处于检测室的工作模式，因此，周期检定工作的意义被大大降低。

随着分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合，提出了基于资源隐藏理念的虚拟化方法论---云计算。利用云计算框架平台和大数据技术建立在线监测和校准系统为核心应用的停车场智能管理系统监管和公共服务在线检测与控制系统，为政府职能部门、计量检测机构、行车大众等对象提供安全管理、在线检测、安全监管、停车信息发布和授时等服务，实现以大数据处理能力为依托的停车信息服务、安全、检测和监督等综合服务的多种场景的业务应用跑在一个平台上。利用云计算方法论和大数据技术改变传统的计量管理和计量服务方式，提高效率，可以更好的实现让计量信息服务象空气一样无所不在。

中间件能够屏蔽操作系统和网络协议的差异，为应用程序提供多种通讯机制；并提供相应的平台以满足不同领域的需要。因此，中间件为应用程序提供了一个相对稳定的高层应用环境。为解决分布异构问题，人们提出了中间件(middleware)的概念。中间件是位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务。这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。也许很难给中间件一个严格的定义，但中间件应具有如下的一些特点：满足大量应用的需要运行于多种硬件和os平台支持分布计算，提供跨网络、硬件和os平台的透明性的应用或服务的交互支持标准的协议支持标准的接口。由于标准接口对于可移植性和标准协议对于互操作性的重要性，中间件已成为许多标准化工作的主要部分。对于应用软件开发，中间件远比操作系统和网络服务更为重要，中间件提供的程序接口定义了一个相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中间件升级更新，并保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需任何修改，从而保护了企业在应用软件开发和维护中的重大投资。具体地说，中间件屏蔽了底层操作系统的复杂性，使程序开发人员面对一个简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，将注意力集中在自己的业务上，不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复工作，从而大大减少了技术上的负担。中间件带给应用系统的，不只是开发的简便、开发周期的缩短，也减少了系统的维护、运行和管理的工作量，还减少了计算机总体费用的投入。随着社会生产力的发展，现代城市化进程的发展越来越快，人们生活也越来越丰富，在消费领域出现越来越多的计时收费的情景。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种计时收费计量在线检测与技术监督控制方法，不但可解决停车场分散性和现场检测难的问题，大大提高计量检定部门的工作效率，消除对停车场正常经营的打扰，而且可克服检测人员引入的误差和不确定性，使得检测结果更加准确可靠，能有效实时计量监督，防止作弊可能。

本发明基于时间量值的特殊性，利用互联网通信技术进行“时间同步信息”的传递，即利用互联网通信技术完成标准表（标准时间服务器）和被检表（停车场计时收费系统）的“掐表”同步动作，实现二者同时计时，并在此基础上，完成“当前时刻误差”和“停车计时时间段的误差”检测工作。

本发明的目的是这样实现的：一种计时收费计量在线检测与技术监督控制方法，1、（1）在线检测---在线检测与控制系统通过互联网，通知安装在停车场端的计量检测与监督管理中间件计时计费检测组件启动检测任务，计时计费检测组件通知停车场管理软件进入检测模式，同时与标准时间服务器建立通信连接，通知标准时间服务器启动检测模式：①计时计费检测组件开始启动“当前时刻检定”项目任务，同时向停车场管理软件和标准时间服务器发起获取当前时刻的请求，同时也记录ipc或者pc系统当前时刻，获得当前时刻后，上传至在线检测与控制系统；②通过计时计费检测组件开始启动“时钟日差检定”项目任务，向停车场管理软件和标准时间服务器发起获取当前时刻的请求，获得后并记录，次日在同一时刻再次向停车场管理软件和标准时间服务器发起获取当前时刻的请求，获得后并记录，按此循环测量至少三次，当三次测量完成后，将这三3次测量记录的数据一并上传至在线检测与控制系统；③通过计时计费检测组件启动“停车计时误差检定”项目任务，读取停车场管理软件基本收费项信息，获得停车场实际的免费停车时间tm和实际的单位收费时间tn，选取六个检定点—tm-1min、tm、tm+1min、tn-1min、tn与tn+1min分别进行检定：计时计费检测组件向标准时间服务器发起启动计时请求，告知服务器检定点进入计时状态，与此同时，告知停车场管理软件检定点启动进入计时状态，并且进行计时，当ipc或者pc系统走过设定的时间间隔时，计时计费检测组件告知服务器和停车场管理软件停止计时，获取停车场管理软件t、标准时间服务器时间to和组件自身计时tc，记录三者数据；在计时计费检测组件完成六个检定点检定后，将这六个检定记录的数据一并上传至在线检测与控制系统；（2）在线校准---通过计时计费检测组件定期向标准时间服务器发起获取当前时刻的请求，同时记录ipc或者pc系统当前时刻，获得当前时刻，然后对操作系统时钟进行对比和分析，当操作系统当前时刻大于30s-60s时，对系统时钟进行自动校准；（3）提供计时器服务---以组件或者控件方式为停车场软件提供高精度的计时器服务功能，以组件或者控件形式对为停车场管理软件计时提供统一的接口；2、通过在线技术监督管理组件，对指停车场出入口的道闸控制开关量和车辆感应线圈开关量的电气控制单元进行托管，并向停车场管理软件提供统一的开关量接口函数或者组件；同时，依据停车场图像采集系统采集的进出场车辆图片自动识别车牌号码，记录停车场管理软件每次的计时、计费信息和车牌信息，同时记录自身每次的标准时间计时信息，记录停车场管理软件向组件提供的车辆进出场基本信息和贸易结算信息；在线监测管理组件实时将停车场管理软件计时收费信息、标准计时时间和停车场的基本信息上传至在线检测与控制系统进行记录和分析，从而实现实时监督，当停车场管理软件进行作弊或者计时不准，就会被在线检测与控制系统发现并报警；3、通过通信组件实现停车场管理软件与在线检测与控制系统的相互通信、时间标准服务器的相互通信。

本发明提出一种基于互联网网络时间协议（ntp）的停车场电子计时收费装置在线检测与控制方法。其整体架构如图1所示。在停车场管理软件和操作系统中间开发一种计量检测与监督管理中间层模块，该中间层采用中间件技术，其主要由计时计费检测组件、在线监测管理组件和通信组件组成。该组件运行在停车场智能管理系统的pc或者ipc上，利用中间件技术实现计时计费检测组件和在线监测组件的设计与开发，主要实现如下功能：提供计时器组件，实现操作系统时钟和计时器检测、计费检测、计时计费贸易结算信息存储与记录、授时服务、标准时间校准服务和在线监测以及与在线检测与控制系统和标准时间服务器的通信等功能。

计时计费检测组件：利用组件技术实现以下功能：（1）依据jjg1010-2013《电子停车计时收费表》国家计量检定规程实现外观和工作正常性检查与功能检查等检定项目内容的云存储和查询，在线实现当前时刻检定、当前时刻最大同步误差检定、时钟日差检定、计时误差检定、计费正确性检定等检定项目的检定；（2）以组件或者控件方式为停车场软件提供高精度的计时器服务功能；（3）提供基于新疆授时中心标准时间服务器（专用ntf服务器）的互联网标准授时服务；（4）基于在线检测与控制系统对停车场管理软件运行进行计时、计费和车牌信息监测功能。记录停车场管理软件每次的计时和计费信息以及进出车辆信息，同时组件自己也记录自身每次的计时信息，定期将二者信息上传至在线检测与控制系统。

综上所述，本发明不但可解决停车场分散性和现场检测难的问题，大大提高计量检定部门的工作效率，消除对停车场正常经营的打扰，而且可克服检测人员引入的误差和不确定性，使得检测结果更加准确可靠，能有效实时计量监督，防止作弊可能。

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明应用时的系统原理图；

图2为本发明应用时的系统整体架构图；

图3为本发明应用时的第一示例图；

图4为本发明应用时的第二示例图。

具体实施方式

一种计时收费计量在线检测与技术监督控制方法，1、（1）在线检测—在线检测与控制系统通过互联网，通知安装在停车场端的计量检测与监督管理中间件计时计费检测组件启动检测任务，计时计费检测组件通知停车场管理软件进入检测模式，同时与标准时间服务器建立通信连接，通知标准时间服务器启动检测模式：①计时计费检测组件开始启动“当前时刻检定”项目任务，同时向停车场管理软件和标准时间服务器发起获取当前时刻的请求，同时也记录ipc（工业控制计算机）或者pc（个人计算机）系统当前时刻（主要指windows操作系统当前时刻），获得当前时刻后，上传至在线检测与控制系统；②通过计时计费检测组件开始启动“时钟日差检定”项目任务，向停车场管理软件和标准时间服务器发起获取当前时刻的请求，获得后并记录，次日在同一时刻再次向停车场管理软件和标准时间服务器发起获取当前时刻的请求，获得后后并记录，按此循环测量至少三次，当三次测量完成后，将这三次测量记录的数据一并上传至在线检测与控制系统；③通过计时计费检测组件启动“停车计时误差检定”项目任务，读取停车场管理软件基本收费项信息，获得停车场实际的免费停车时间tm和实际的单位收费时间tn，选取六个检定点—tm-1min、tm、tm+1min、tn-1min、tn与tn+1min分别进行检定：计时计费检测组件向标准时间服务器发起启动计时请求，告知服务器检定点进入计时状态，与此同时，告知停车场管理软件检定点启动进入计时状态，并且进行计时（依据ipc或者pc系统高精度时钟进行计时），当ipc或者pc系统走过设定的时间间隔时，计时计费检测组件告知服务器和停车场管理软件停止计时，获取停车场管理软件t、标准时间服务器时间to和组件自身计时tc，记录三者数据；在计时计费检测组件完成六个检定点检定后，将这六个测量记录的数据一并上传至在线检测与控制系统；（2）在线校准—通过计时计费检测组件定期向标准时间服务器发起获取当前时刻的请求，同时记录ipc或者pc系统当前时刻（主要指windows操作系统当前时刻），获得当前时刻，然后对操作系统时钟进行对比和分析，当操作系统当前时刻大于30s-60s时，对系统时钟进行自动校准；（3）提供计时器服务—以组件或者控件方式为停车场软件提供高精度的计时器服务功能，该组件基于在windows多媒体扩展组件中的一个可以达到毫秒级的分辨率的定时器，即对多媒体定时器进行封装。由于每个多媒体定时器都有它自己的线程，可以不受任何挂起消息的影响就直接调用回调函数，且它不依赖于消息机制发送的wm_timer消息，因此多媒体定时器可以产生更为精确的结果，克服因为受pc的内部时钟默认速率限制，以及与windows的多任务环境保持一致所产生的计时误差。采用组件技术或者控件技术对多媒体定时器进行封装，以组件或者控件形式对为停车场管理软件计时提供统一的接口；2、通过在线技术监督管理组件依据停车场图像采集系统采集的进出场车辆图片自动识别车牌号码，记录停车场管理软件每次的计时、计费信息和车辆信息，同时也记录自身每次的计时信息（标准时间），记录停车场管理软件应向组件提供的车辆进出场基本信息和贸易结算信息；在线监测管理组件实时将上述信息（停车场管理软件计时收费信息和标准计时时间）和停车场的基本信息上传至在线检测与控制系统进行记录和分析，从而实现实时监督，当停车场管理软件进行作弊或者计时不准，就会被在线检测与控制系统技术监督应用模块发现并报警；当行车大众对某一次贸易结算存在怀疑时，可以通过移动终端订阅微信公众号（或者app)连接到云平台，输入自己的车牌号码或者停车场贸易结算信息编号进行查询，云平台响应请求，向移动用户终端推送该次贸易结算的停车场计时收费信息和标准计时收费信息；用户还可以查询停车场计时收费计量器具合法性查询，即该计量器具是否经过法定计量检定机构的周期检定，是否为合格计量器具；3、通过通信组件实现停车场管理软件与在线检测与控制系统的相互通信、时间标准服务器的相互通信。

中间件跨平台（主要是windows和linux操作系统）运行，能适应目前市场大多数运行的操作系统，作为组件（或者中间件）为停车场智能管理系统软件开发提供高精度的计时器服务功能以及网络通信服务功能，为计量检测机构提供计时检测和软件运行技术监督功能，为社会（停车场和大众）互联网标准授时服务功能，同时中间件屏蔽底层操作系统的复杂性，使程序开发人员面对一个简单而统一的开发环境，减少程序设计的复杂性，将注意力集中在自己的业务上，不必再为程序在不同系统软件上的移植而重复工作，从而大大减少技术上的负担，给软件开发厂家计时功能开发带来方便，保障停车场管理软件计时基础的一致性和准确性。实现在线检测软件，解决停车场分散性和现场检测难的问题，大大提高计量检定部门的工作效率，消除对停车场正常经营的打扰，在线自动化检测还克服检测人员引入的误差和不确定性，使得检测结果更加准确可靠，在线监测还解决有效的实时计量监督防止作弊可能等等。

如图2所示：①感知层综合应用移动通信、计算机网络通信、嵌入式操作系统、im软件通信等技术，实现停车场停车信息的数据采集；②传输层应用成熟的计算机网络通信技术，实现数据的传输；③采用云计算平台和组件技术实现计量监测与服务在线检测与控制系统，基于各种终端采集来的数据，实现应用层面的在线检测、安全监管、停车场信息发布和授时等服务。

如图3所示：①对停车场智能管理系统进行在线检定；②对车辆进行识别合法性；③与车辆监督机构关联，建立车辆“黑名单”，根据需要查看统计信息；④电台机构对停车信息进行广播发布；⑤对车主信息进行关联，提示停车场管理者进行安全检查；⑥对停车场提供在线校准、授时和信息发布服务；⑦行车大众基于地理信息进行停车信息查询。⑧在线检测与控制系统接收行车大众请求的某次对停车场计时收费贸易结算信息正确性的查询或者停车场计时收费计量器具合法性的查询。当行车大众对某一次贸易结算存在怀疑时，可以通过移动终端订阅微信公众号（或者app)连接到在线检测与控制系统，输入该次贸易结算的编号或者停车场信息进行查询，在线检测与控制系统响应请求，向移动用户终端推送该次贸易结算的停车场计时收费信息和标准计时收费信息；用户还可以查询停车场计时收费计量器具合法性查询，即该计量器具是否经过法定计量检定机构的周期检定，是否为合格计量器具。