一种基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统的制作方法

本发明涉及一种基于手机和电子围栏通信的高速公路收费系统，属于核算装置技术领域。

背景技术：

高速公路收费具有快速、小额、分段支付等特点，目前的高速公路收费包括现金支付和etc支付两种方式：现金支付对付费方还需要排队拿卡，排队缴费，手续繁琐，容易造成拥堵，同时通行卡容易丢失和磨损，而且现金支付容易收到假币，通过偷换卡，出现各种偷逃费现象，造成通行费的流失，此外，现金支付对收费方还存在现金押运，金库管理、维护等问题，从而增加了高速公路的收费成本；etc支付通过绑定银行卡快速扣费，无需排队拿卡和缴费，但是obu安装繁琐，需要安装费，普及率不高，同时车辆信息和obu、银行卡绑定方式固定，一辆车对应一个obu和银联卡，其灵活性较差，给支付造成不便，etc支付方式还存在预付费卡余额不足以及大车小标现象，无法确保高速费的快速、准确支付。目前，随着移动互联网等新兴技术的快速发展，手机移动支付技术的普及度和成熟度越来越高。为了进一步完善、提升高速公路支付系统，同时顺应国务院印发的《关于积极推进“互联网＋”行动的指导意见》中所明确的国家战略，建设全新的高速公路移动支付系统已成为当今乃至未来高速公路信息化建设的重要内容。基于车牌识别的手机移动支付不停车收费系统提供了一种无卡无现金的支付方式，这种支付方式无需排队拿卡和缴费，缴费时间大幅度缩短，同时免安装obu，车辆和支付方式绑定灵活，可以绑定微信、支付宝、银联卡等，而且支持多个车牌绑定一个支付账户，适合家庭支付、大企业、大集团支付，同时还免押金押运，是一种理想的高速公路支付方式，广东、山东、云南、湖北等有关省份已展开了相应的试点工作。

但是，高速公路移动支付不停车收费系统作为一种新兴的支付手段，距离成熟应用并推广还有一定的差距，其中一个很重要的问题就是对于和正常车辆同种车型的套牌车辆、私人借车及私用的公车来说，基于车牌识别的手机移动支付不停车收费系统是无法实时有效地进行识别的，尤其是对收费额较大的货车，极易产生经济纠纷。虽然专利cn107622536a提出了利用gps定位技术或者北斗定位技术结合车牌识别来实现手机和车辆的绑定，专利cn108597044a提出通过信息推送的方式把车辆的位置推送给车主，确保通过移动支付的通行费与实际运行车辆相符，但是这些支付方式存在以下不足：1.手机gps定位信息并不可靠，车主可随时关机或者随时关闭gps信号；2.手机gps信号在某些区域或某些时间段信号很差，无法准确接收；3.推送的车辆位置信息真实车主未必第一时间去看，就算看到了也无法第一时间解决套牌车的逃费问题，尤其是入口不套牌，出口套牌的情况下；4.北斗定位信息也面临同样的问题，而且北斗定位终端更不普及。

综上所述，高速公路需要的是一种成熟和可靠的收费系统，而目前的移动支付不停车收费系统并没有解决和正常车辆同种车型的套牌车、私人借车及公车私用的问题，因此也就无法大规模推广和应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，以避免套牌车、私人借车及公车私用造成的支付错误，实现高速通行费的高效、准确支付。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述系统采用由云平台、移动终端app以及设置在收费站的手机电子围栏子系统和收费车道子系统构成的收费系统；所述收费车道子系统包括设置在收费车道各出入口的地感线圈、摄像机和车道闸机；当车辆驶入高速公路收费口附近时，手机电子围栏子系统首先采集用户手机信息；当车辆驶入收费车道时，收费车道子系统采集和识别用户车辆信息，手机信息和车辆信息与预先存储在云平台的注册信息进行比对，若车主与车辆匹配则允许车辆通过并在出口自动扣取通行费用，否则转人工处理。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述系统按以下步骤对收费进行处理：

a.车主利用移动终端app采集用户手机信息、车主信息、车辆信息和支付绑定信息，并将采集的信息上传给云平台；

b.云平台对车主信息和车辆信息进行审核，如审核通过，则将其与用户手机信息匹配绑定并一起存到数据库中，完成车主和车辆的注册；

c.安装在收费站的手机电子围栏子系统实时采集高速公路收费口附近的用户手机信息，并将采集的信息上传给云平台；

d.安装在收费车道入口的地感线圈检测到有车辆驶入时，触发对应的摄像机对车辆进行拍照，识别车牌信息并抓拍车辆图像上传给云平台；

e.云平台对摄像机上传的车辆图像进行车型识别，并结合摄像头识别出的车牌等信息得到完整的车辆信息；

f.云平台在数据库中搜索该车辆信息，获取与之绑定的用户手机信息，若与之绑定的用户手机信息与手机电子围栏子系统在本采集周期内上传的某用户手机信息相同，则判断车主与车辆匹配，之后通知对应的车道闸机抬起栏杆，允许车辆通过收费站入口，否则转人工处理；

g.安装在收费车道出口的地感线圈检测到有车辆驶入时，触发对应的摄像机对车辆进行拍照，并将获取的车辆图像上传给云平台；

h.云平台按照步骤e和步骤f的方法判断车主与车辆是否匹配，若匹配则根据该车辆驶入的高速公路收费车道入口、出口的信息，判断车辆行驶路径，根据行驶路径计算出通行费用，并通过支付绑定信息中记录的第三方支付平台自动扣取通行费用；

i.云平台通知对应的车道闸机抬起栏杆，允许车辆通过收费站出口。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述收费系统还包括安装在高速公路各分叉路口的卡口信息采集系统，所述卡口信息采集系统利用摄像机对经过分叉路口的车辆进行拍照，获取车辆信息和车辆通行信息，并把信息上传给云平台，云平台将卡口信息采集系统上传的信息作为判断车辆行驶路径的参考信息，确保计费的准确性。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述手机电子围栏子系统包括边界热点设备及与边界热点设备连接的射频线缆和天线，所述边界热点设备包括2g采集器、3g采集器和4g采集器。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述云平台包括注册服务模块、车型识别模块、车辆审核模块、路径识别模块、收费模块和通讯模块。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述移动终端app包括注册模块、手机信息采集模块、支付绑定模块和通讯模块。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述移动终端app采集的用户手机信息包括国际移动用户识别码imsi、终端设备号imei和手机号码msisdn。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述完整的车辆信息包括号牌号码、号牌颜色、车型、车身颜色和车辆图像。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述车主信息包括身份证号、驾驶证和行驶证。

上述基于电子围栏的高速公路不停车收费支付系统，所述卡口信息采集系统采集的车辆通行信息包括车辆的通过时间、地点和行驶方向。

本发明将手机电子围栏技术和车辆识别技术结合在一起，可在车主不知情的情况下准确判断车主与车辆是否匹配，该方法不仅可实现高速费的高效、准确支付，而且能有效避免套牌车、私人借车及公车私用造成的支付错误，为手机移动支付不停车收费系统的大规模推广和应用提供了强有力的技术支持。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1所示为本发明具体实施的系统结构框图；

图2所示为移动app注册流程框图；

图3所示为入口车道处理流程框图；

图4所示为出口车道处理流程框图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于手机电子围栏技术的高速公路不停车收费方法，在车辆通过高速公路收费口时，利用手机电子围栏技术和车辆识别技术，在车主不知情的情况下，判断出车主的手机和车主的车辆是否在一起，使得车主和车辆一一对应，有效解决了套牌车、公车私用及私人借车的问题，为手机移动支付不停车收费系统的大规模推广和应用提供了强有力的技术支持。

参看图1，本发明所采用的基于手机电子围栏技术的高速公路不停车收费系统包括移动终端app、收费站处理系统（包括手机电子围栏子系统和收费车道子系统）、卡口信息采集系统和云平台。

移动终端app位于车主处，根据用户请求进行注册、支付手段绑定和确认缴费。移动终端app包括：注册模块，根据用户申请注册车主信息和车辆信息。车主信息包括身份证号、驾驶证和行驶证等信息，车辆信息包括车牌号、车型、颜色、车头车尾图像等信息；手机信息采集模块，根据用户授权自动采集手机用户的信息，手机用户信息包括手机串号imsi（国际移动用户识别码）、imei（终端设备号）和msisdn（手机号码）；支付绑定模块，根据用户设置绑定第三方支付平台，包括微信、支付宝、银联等；通讯模块，用于和云平台进行数据交互，上传用户数据给云平台，同时接收云平台下达的数据。

收费站处理系统，位于高速公路收费站处，用于对高速收费站附近1公里左右的用户手机信息进行自动采集，同时在收费车道口通过高清摄像机采集车辆信息，把用户手机信息和车辆信息上传给云平台。收费站处理系统包括手机电子围栏子系统和收费车道子系统。

手机电子围栏子系统包括边界热点设备、射频线缆、天线以及负责和云平台数据通讯的软件模块。边界热点设备包括2g采集器、3g采集器和4g采集器，支持的通信制式包括gsm、cdma、fdd-lte和tdd-lte，可以同时作用于所有中国移动、中国联通和中国电信的4g手机用户。边界热点设备采集的手机信息包括imsi、imei等手机信息。采用直采方式，非压制，对运营商影响小。不影响正常语音、数据业务，不易被用户感知。

收费车道子系统包括车牌识别摄像机、车道闸机、收费显示屏、地感线圈和通讯模块。车牌识别摄像机用于识别车牌号码、号牌颜色、车身颜色等数据，并负责抓拍车辆图像，上传给云平台，用于分析车型信息。地感线圈用于检测车辆是否到达识别区域，并通知车牌识别摄像机对车辆进行拍照和车牌识别。车道闸机用于控制栏杆的快速起落。收费显示屏用于显示车辆通行信息，包括车牌号、收费站口名称、通行时间、收费金额等。通讯模块负责和云平台进行数据交互。

卡口信息采集系统位于高速公路分叉路口处，包括高清摄像机和数据通讯模块，高清摄像机对所拍摄的车辆图像进行分析，从中自动获取车辆的通过时间、地点、行驶方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜色等数据，数据通讯模块负责把车辆信息上传给云平台。

云平台位于高速公路管理部门，根据收费站处理系统上传的用户手机信息和车辆信息，判断车主和车辆是否匹配，如果匹配成功，则通知收费站处理系统放行车辆，车辆自行通过收费站口，同时根据路径信息自动扣费。如果匹配不成功，则转人工处理。云平台包括：注册服务模块：用于审核用户在移动终端app上注册上传的车主信息和车辆信息，并审核自动采集的用户手机信息，把这些信息存储到数据库中。车型识别模块：根据收费车道口上传的车辆图像进行车型识别。车辆审核模块：根据手机电子围栏子系统上传的手机信息及收费车道子系统上传的车辆信息，同时根据数据库中注册的车辆和手机信息，判断手机和车辆是否在一起，是否一一对应，如果匹配成功，则通知收费车道子系统的车道闸机抬起栏杆，车辆自行通过收费站口。如果匹配不成功，则转人工处理。路径识别模块：根据车辆出口信息、入口信息以及卡口信息采集系统上传的车辆信息，综合得出车辆的行驶路径，收费模块：根据费率计算出车辆的行驶费用，根据用户设置的支付平台，自动扣费。通讯模块：用于和移动终端app、收费站处理系统、卡口信息采集系统之间进行数据通讯，还包括和第三方平台，如微信、支付宝、高管局、车辆的数据交换。

参看图2、图3和图4，基于手机电子围栏技术的高速公路不停车收费方法包括如下步骤：步骤1：车主用移动终端app注册车主信息、车辆信息和支付绑定信息，同时移动终端app自动采集用户手机信息，包括imsi（国际移动用户识别码）、imei（终端设备号）和msisdn（手机号码），车主信息、车辆信息和手机信息上传给云平台。步骤2：云平台审核车主和车辆的信息，如审核通过，则和采集的用户手机信息匹配绑定，一起存到数据库中。步骤3：车主驶入高速公路收费口附近1公里左右时，安装在收费站的手机电子围栏子系统通过边界热点设备自动采集车主手机的imsi/imei等信息，上传给云平台。步骤4：车主驶入高速公路收费车道入口时，地感线圈检测到车辆并触发安装在收费车道的高清摄像机进行拍照，自动获取车牌、颜色、图像等信息，上传给云平台。步骤5：云平台的车型识别模块通过上传的车辆图像识别出车型。步骤6：云平台的车辆审核模块根据手机电子围栏子系统上传的手机信息、收费车道子系统上传的车辆信息和车型信息，搜索数据库中注册的车辆和手机信息，判断手机和车辆是否在一起，是否一一对应，如果匹配成功，则通知收费车道子系统的车道闸机抬起栏杆，车辆自行通过收费站入口。如果匹配不成功，则转人工处理。步骤7：车辆在高速公路上行驶时，卡口信息采集系统高清摄像机对经过分叉路口的车辆拍照，从中自动获取车辆的通过时间、地点、行驶方向、号牌号码、号牌颜色、车型、车身颜色等数据，把上述车辆信息上传给云平台。步骤8：车辆驶入高速公路收费出口时，按步骤6同样处理，若匹配成功，云平台的收费模块按照车辆的入口信息、出口信息及卡口的车辆信息，综合判断出车辆的行驶路径，根据费率计算出通行费用，然后按照用户设置的第三方支付平台，自动扣取通行费用，同时把相关信息发送到用户手机上，告知车主。步骤9：云平台通知收费车道子系统的车道闸机抬起栏杆，车辆自行通过收费站出口，收费站屏幕显示相关信息，告知车主。

车型识别模块采用深度学习的神经网络识别方法，根据训练模型综合车牌、车牌颜色、车型、车辆颜色、车头车尾图像等特征综合判断出车型。

本发明利用手机电子围栏技术和车辆识别技术，在车辆通过高速公路收费口时，能够在车主不知情的情况下，判断出车主的手机和车主的车辆是否在一起，确保车主和车辆一一对应，有效地解决了套牌车、私人借车、偷车及公车私用等问题，为手机移动支付不停车收费系统大规模推广和应用提供了强有力的技术手段。

本发明利用车辆的高速公路入口信息、出口信息和卡口的图像信息，能够在车主关闭gps信号的或者手机停电的情况下，综合判断出车辆的行驶路径，根据费率计算出通行费用，收费数据处理过程简捷、迅速，不易出错，也避免了收费全程的人为干预。