一种基于物联网的收费系统和方法与流程

本发明涉及物联网，更具体地，涉及一种基于物联网的收费系统和方法。

背景技术：

1、目前，全国高速公路已实现“一张网运行，一体化服务”，但收费站车道系统中依然存在各类特殊情况问题。一是业务数据滞留车道，数据上传不及时将影响在线计费的准确性；二是“数据孤岛”“控制孤岛”，因基于单车道交易模式，交易数据存储在本车道，车道间缺少实时联动，重复扣费、邻道干扰等问题时有发生；三是业务参数传输时效性，费率参数、状态名单等业务参数下载、更新不及时，导致各类异常特情产生，影响车辆通行效率和用户体验；四是在线化业务实时性对系统实时性要求更高，在移动支付、在线计费、入口站查询等在线化业务方面，也存在调用失败等问题。此外，随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展，以及国家对智慧交通发展提出新的要求，有必要采用新技术手段对传统收费站系统进行升级改造，促进其数字化转型。

2、综上，传统的基于单车道交易的收费模式已难以满足全国“一张网”新形势的需要，也难以满足新阶段对高速公路收费系统提出的高在线、准实时、多场景应用的要求，需要对传统收费站系统进行升级改造，以解决当前存在的痛点难点问题，并满足未来智慧交通多场景应用的需求，以进一步提高收费站的通行效率和营运管理水平，持续提升用户体验，满足用户出行的需求。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种基于物联网的收费系统和方法，通过智慧云站和物联网技术，实现收费标准化、自动化和管理智慧化的目标。

2、本发明采取的技术方案是：

3、第一方面，提供一种基于物联网的收费系统，包括云收费中心，每个云收费中心对应若干个云收费站，每个云收费站对应若干智能物联网关和车道外设组；

4、所述智能物联网关布设在收费端，每个智能物联网关连接一组车道外设组，用于对车道外设组工作状态进行感知和控制管理，将感知数据上传至云收费站；所述若干个智能物联网关和对应车道外设组构成一个收费广场；

5、所述云收费站布设在收费端，用于接收智能物联网关上传的感知数据，根据感知数据生成收费数据，根据收费数据生成交易流水，将感知数据、收费数据和交易流水上传；同时生成外设控制指令下发至智能物联网关，通过智能物联网关将外设控制指令发送给对应的车道外设，实现对车道外设的控制管理；

6、所述云收费中心布设在省级中心或者路段中心，用于接收对应的若干个云收费站上传的感知数据、收费数据和交易流水，并根据感知数据、收费数据和交易流水对对应的若干个云收费站进行管理。

7、本发明采用云收费中心、云收费站和收费广场三个层级进行交互，其中，基于“云”构建的云收费中心是实现收费智慧化管理的基础，可以布设在省级中心或者路段中心；基于“节”构建的云收费站是将计算、存储、网络和应用软件等软硬件资源集成在一个较轻量的云化环境中，其主要部署在收费端；基于“端”构建的收费广场是指体系化的智能设备感知模块，主要用于基于云收费站的控制和管理实现对车道外设的集中控制、监测和管理。收费广场仅进行设备控制，业务侧则是由上级的云收费站所承载的服务来支撑完成，从而实现业务与控制解耦，进一步提高收费站的通行效率和营运管理水平。

8、所述智能物联网关布设在收费端，用于对车道外设进行感控，提供对车道外设的统一物联网接入管理、信号处理和交换，以及设备监控；每个智能物联网关连接一组车道外设组，用于对车道外设组工作状态的感知和控制管理，感知数据上传至云收费站；所述云收费站布设在收费端，用于在线计费、收费交易、流水生成、业务鉴权等集中化收费和管理；接收物联网关上传的感知数据，根据感知数据形成的监测和收费数据，根据收费数据生成交易流水，将感知数据、收费数据和交易流水上传；同时生成外设控制指令下发至智能物联网关，实现对车道外设统一的参数配置、软件部署升级、监控管理；所述云收费中心布设在省级中心或者路段中心，用于接收对应的若干个云收费站上传的感知数据、收费数据和交易流水，并根据感知数据、收费数据和交易流水对对应的若干个云收费站进行管理。

9、进一步的，所述收费广场还包括：

10、货车预称重系统，用于通过智能物联网关接收车道外设的感知数据，根据感知数据获取特定车辆的预称重信息并加入感知数据中，通过智能物联网关上传至云收费站；

11、匝道自由流收费系统，用于通过智能物联网关接收车道外设的感知数据，根据感知数据进行车辆名单核对和车辆补充交易，并将车辆名单核对和车辆补充交易的信息加入感知数据中，通过智能物联网关上传至云收费站。

12、本发明的智能物联网关可以实现车道外设的一体化接入服务，包括etc天线、费显、栏杆机、读卡器、摄像机、车检器等各类车道外设；货车预称重系统部署称重监测系统、牌识设备等设备，对etc货车和专项作业车进行预称重，写入计重信息，并上传到云收费站；也可以合并匝道自由流收费系统功能，对非超重etc货专车辆进行预交易；匝道自由流收费系统可以通过部署在收费站匝道的etc设备提前与etc客车车辆交易，车辆进入收费车道后按照预交易情况进行车辆名单核对和补充交易，快速完成车辆入口放行或出口收费，同时可以对特情车辆通过诱导屏提示走人工车道处理，避免堵etc车道。

13、本发明通过物联网实现车道外设的一体化接入服务，收费广场的车道外设经过智能物联网关的ip化改造，统一接入云收费站，云收费站为其统一提供收费业务服务，减少收费站与车道外设的数据传输环节，提高收费业务数据一致性、准确性、完整性、及时性，进一步提高在线计费、移动支付、入口站查询等在线化业务及拆分结算精确化水平，提高数据实时性。相对现有技术中一个收费广场的每个收费车道单独管理和控制，本发明基于一个收费广场对应设置一个云收费站，利用云收费站的管理和控制，可以实现对收费端中所有车道外设的统一控制，可以实现所有车道外设的统一调度和管理。

14、本发明的收费数据在云收费站生成，同时生成外设控制指令下发至收费广场，可以实现数据共享，破解车道外设间“数据孤岛”的问题，实现站级统一分析，减少邻道干扰、重复扣费、状态名单不及时等异常情况的发生，实现同一个收费广场的所有车道外设的统一调度和管理，提高计费收费准确性。

15、进一步的，所述收费广场还包括：

16、云站工作台，用于基于智能物联网关、货车预称重系统和匝道自由流收费系统提供业务操作界面，和/或，

17、备份系统，用于对云收费站的数据进行备份，当云收费站故障或断网时，启用备份系统。

18、本发明的云站工作台部署etc车道、混合车道、自助车道业务工作台客户端软件，实现与收费员、运维人员操作交互；备份系统包括云收费站的备份，以确保在异常或断网情况下，收费车道仍可通过收费广场的备份系统进行业务操作，确保收费业务不受网络、天气等极端事件影响。

19、进一步的，所述云收费站包括：

20、云站收费系统，用于接收对应的若干智能物联网关上传的感知数据，根据感知数据形成收费数据，根据收费数据生成交易流水，将感知数据、收费数据和交易流水上传至云收费中心，并根据收费数据和交易流水生成外设控制指令下发至智能物联网关，通过智能物联网关下传至外设控制指令对应的车道外设；

21、物联网系统，用于通过若干个智能物联网关对对应的车道外设组进行物联化，对车道外设进行在线化管理。

22、本发明云收费站的云站收费系统可以面向收费广场提供统一的交易服务，支撑入口发卡、入口治超、出口缴费、特情处理等标准化收费业务应用；物联网系统可以通过智能物联网关实现对车道外设物联化、在线化管理，包括参数设置、设备监测和设备控制等。

23、进一步的，所述云收费站还包括：

24、态势感知系统，用于根据上传的感知数据、收费数据和交易流水实时监测和分析收费广场的交通流量、车辆类型、车速和车道状况；

25、站级效能监测系统，用于根据上传的感知数据、收费数据和交易流水进行统计分析和效能指标监测。

26、本发明云收费站的态势感知系统集成人工智能技术，能够实时监测和分析收费站的交通流量、车辆类型、车速以及车道状况等信息，该系统能够通过图像识别、视频分析和车辆识别等技术，获取相关数据并将其综合分析、处理和展示，以帮助管理者更好地掌握收费站的运行状况和交通态势；站级效能监测系统可以提供运营统计分析和效能指标监测，通过流水、过车记录、交易日志等实时和历史数据，形成过车效率、过车速度、交易成功率、异常特情率等通行指标，该系统支持应用数据建模和数字孪生技术，构建收费站通行指标可视化仿真模型，为收费站运营管理工作提供数据支撑和决策依据。

27、进一步的，所述收费系统还包括：

28、部中心系统，用于将费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单下发；

29、省中心系统，用于接收部中心系统下发和/或自身系统生成的费率参数，和/或用户状态名单，和/或稽核名单，将费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单下发至若干个云收费中心；

30、云收费中心，还用于获取省中心系统下发的费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单，根据费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单生成基础参数，将费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单和基础参数下发至对应的若干个云收费站；

31、云收费站，还用于根据接收的费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单和基础参数生成外设控制指令并通过智能物联网关下发至对应的车道外设。

32、本发明通过云收费中心将部中心系统和/或省中心系统下发的基础参数，将费率参数、用户状态名单、稽核名单和基础参数下发至云收费站，实现站级数据共享，破解名单不及时、重复扣费、邻道干扰等问题；减少数据传输环节，提高数据传输时效性，降低流水滞留车道风险，实现数据高效传输。

33、第二方面，提供一种基于物联网的收费方法，包括：

34、收费广场的若干个车道外设采集感知数据，将感知数据上传至收费广场中对应的智能物联网关；

35、收费广场的一个或多个智能物联网关将感知数据上传至对应的云收费站；

36、云收费站根据从一个或多个收费广场接收到的感知数据生成收费数据，根据收费数据生成交易流水，将感知数据、收费数据和交易流水上传至云收费中心，同时生成外设控制指令下发至智能物联网关，通过智能物联网关将外设控制指令发送给对应的车道外设，实现对车道外设的控制管理；

37、云收费中心根据从若干个云收费站接收到的感知数据、收费数据和交易流水对若干个云收费站进行管理。

38、本发明采用“云－节－端”的架构，三个层级之间进行交互，技术架构灵活，将业务与控制分离，有助于提升系统灵活性和可扩展性，同时使得收费端变得更加轻量化，可以基于全路段的所有云收费站的一键部署、快速更新，实现运维智能化。本发明通过智能物联网关实现对车道外设物联化、在线化管理，包括参数设置、设备监测和设备控制等，实现车道外设的一体化接入，从而使云收费站可以统一为车道外设提供收费业务服务。

39、进一步的，还包括：

40、在收费广场部署云收费站的备份系统；

41、当云收费站故障或断网时，启用云收费站的备份系统。

42、本发明在收费端部署云收费站的备份系统，对云收费站进行备份，确保收费业务不受网络、天气等极端事件影响。

43、进一步的，还包括：

44、在收费广场部署云站工作台；

45、所述云站工作台基于智能物联网关提供业务操作界面，将操作指令上传给云收费站。

46、本发明在收费端部署云站工作台，云工作台面向车道收费业务提供一系列的业务界面，用户通过页面操作完成日常作业，实现云收费站与收费员、运维人员操作交互。

47、进一步的，所述方法还包括：

48、部中心将费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单下发至省中心；

49、省中心接收部中心下发和/或自身系统生成的费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单，将费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单下发至若干个云收费中心；

50、云收费中心获取费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单，根据费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单生成基础参数，将费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单和基础参数下发至对应的若干个云收费站；

51、云收费站根据费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单和基础参数生成控制指令。

52、本发明通过云收费中心根据部中心和/或省中心下发的费率参数和/或用户状态名单和/或稽核名单生成基础参数，将费率参数、用户状态名单、稽核名单和基础参数下发至云收费站，实现站级数据共享，破解名单不及时、重复扣费、邻道干扰等问题；减少数据传输环节，提高数据传输时效性，降低流水滞留车道风险，实现数据高效传输。

53、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

54、(1)本发明采用“云－节－端”系统架构，技术架构灵活，将业务与控制分离，有助于提升系统灵活性和可扩展性，可以基于全路段的所有云收费站的一键部署、快速更新，实现运维智能化，提高数据实时性；

55、(2)本发明的收费业务数据在云收费站生成再下发至收费广场，可以实现数据共享，破解车道外设间“数据孤岛”的问题，实现站级统一分析，减少邻道干扰、重复扣费、状态名单不及时等异常情况的发生，提高计费收费准确性；

56、(3)本发明通过智能物联网关实现对车道外设物联化、在线化管理，包括参数设置、设备监测和设备控制等，实现车道外设的一体化接入，从而使云收费站可以统一为车道外设提供收费业务服务；

57、(4)本发明在收费端部署云收费站的备份系统，对云收费站进行备份，确保收费业务不受网络、天气等极端事件影响；

58、(5)本发明通过云收费中心将基础参数，将费率参数、用户状态名单、稽核名单和基础参数下发至云收费站，实现站级数据共享，破解名单不及时、重复扣费、邻道干扰等问题；减少数据传输环节，提高数据传输时效性，降低流水滞留车道风险，实现数据高效传输。