聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)研究論文

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摘要：介紹收費管理及收費系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的新模式，收費結(jié)算中心功能、建設要點以及聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)網(wǎng)絡管理。

關(guān)鍵詞：收費管理；結(jié)算中心；網(wǎng)絡管理

經(jīng)過多年公路建設的大發(fā)展，至2001年我國高速公路已建成19437公里，以縱貫南北和橫貫東西的"五縱七橫"國道主干線的主骨架的高速公路格局已初具規(guī)模，許多省的高速公路網(wǎng)也已經(jīng)基本形成。隨著各省高速公路網(wǎng)的形成，對監(jiān)控、收費、通信的建設要求也不局限于一條路的范圍，而是要從全省范圍規(guī)劃聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、收費及通信建設。江蘇、浙江、廣東、山東、四川、安徽、河北、山西、湖南等省高速公路都已實施或正在實施部分區(qū)域或全省的聯(lián)網(wǎng)收費。交通部也于2000年頒發(fā)了《高速公路聯(lián)網(wǎng)收費暫行技術(shù)要求》，對各省、自治區(qū)、直轄市的高速公路聯(lián)網(wǎng)收費的規(guī)劃、設計、建設和運營管理起到了規(guī)范指導作用。本文只是對聯(lián)網(wǎng)收費建設中的一些問題進行探討，供實施聯(lián)網(wǎng)收費、監(jiān)控、通信及省交通信息系統(tǒng)時參考。

一、收費管理體制

初期的高速公路某路段收費系統(tǒng)管理一般都采取收費站、收費所、收費分中心三級管理或者收費站、收費分中心二級管理的方式。二級管理的方式，具有機構(gòu)簡化、節(jié)省管理人員、房建與設備投資少的優(yōu)點，收費系統(tǒng)網(wǎng)絡構(gòu)成層次簡化、可靠性提高的優(yōu)點，因此，是收費系統(tǒng)管理宜推薦的方式。一路一公司管理方式的推行，使業(yè)主愈來愈明確要求在能防止逃費保證正常收費的前提下盡量減少收費系統(tǒng)的建設投資，降低運營管理費用。在已建的收費系統(tǒng)中，出現(xiàn)了由于出入交通量較少使該站收費金額不能維持該站正常運營的現(xiàn)象；在經(jīng)濟發(fā)達、交通量較大路段的管理公司，要求減少收費運營管理人員、降低成本提高經(jīng)濟效益。這些都要求收費系統(tǒng)的管理和建設者思考新的管理方式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在收費系統(tǒng)設計中就出現(xiàn)了減少收費站控制室人員的方式。例如1999年昆玉高速公路收費系統(tǒng)是采用一個站控室管多個收費站（廣場）的方式進行系統(tǒng)設計，昆玉全線16個收費站，只有三個收費站設有站控制室，其中富有收費站控制室直接管理7個收費站的收費車道，較每站設控制室的傳統(tǒng)模式少設13個站控制室的值班人員，按每日3班考慮，則能少設39個值班員，若每人每年按支出2萬元計，每年能節(jié)約運行費約78萬元，其經(jīng)濟效益是很可觀的。此外，控制室設備的減少也使建設投資下降。在北京高速公路收費系統(tǒng)的總體方案中（2001年8月），結(jié)合北京市高速公路網(wǎng)具有互通立交間距較近，收費站點多，各路段分中心管理范圍較小的特點，采用弱化原模式收費站的功能，加強收費分中心管理功能的新思路，集中在收費分中心進行收費業(yè)務的管理。也就是說，取消了原收費站控制室的值班人員，實現(xiàn)站控制室無人值守，路段內(nèi)各收費廣場各車道收費員在分中心的直接監(jiān)督下進行收費業(yè)務與數(shù)據(jù)的采集和處理，對各個站收費車道和廣場的視頻監(jiān)視也是采用集中至分中心進行監(jiān)視。這種方式可以稱其為部分集中式或集中式。

上述二種收費管理新模式和收費系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，與原有設站控制室值班人員模式相比，其優(yōu)點是減少了收費站控制室的值班人員，簡化了收費系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，降低了運營管理費用，便于分中心集中監(jiān)督管理。但是，當管理多站的當控制室或分中心某些設備或傳輸通道出現(xiàn)故障時，影響收費系統(tǒng)運行的范圍要廣一些，為了適應此種模式，對收費員的交接班業(yè)務的管理要進行相應的調(diào)整。由上分析可見，集中或部分集中方式的優(yōu)點是明顯的，建議在設計收費系統(tǒng)時應根據(jù)路網(wǎng)的情況和特點，優(yōu)先采用。此外，在采用上述方式時，除了管理上進行調(diào)整以外，要加強分中心或集中站控制室的可靠性設計有相應的技術(shù)措施，例如采取服務器集群或雙機與存儲器冗余的方式，傳輸通道冗余保護等技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性。

二、聯(lián)網(wǎng)收費結(jié)算中心的建設

省收費結(jié)算中心是省域三級聯(lián)網(wǎng)收費機構(gòu)中的最上層，也是最重要的一層。結(jié)算中心要公正、準確地進行收費交易數(shù)據(jù)、通行費等的采集、結(jié)算及賬務分割，要將通行費的拆分結(jié)果數(shù)據(jù)下傳給每個收費中心，或者要對分中心的拆分和結(jié)算結(jié)果進行校核審定，要與指定的結(jié)算銀行進行賬目信息的交換與結(jié)算，建設收費結(jié)算中心是實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)收費最重要的項目工作，也是要優(yōu)先實施的工程。下面就收費結(jié)算中心的功能和網(wǎng)絡系統(tǒng)構(gòu)成要點進行說明。

1．收費結(jié)算中心功能

收費結(jié)算中心的基本功能有：

（1）確定收費系統(tǒng)運行參數(shù)，并下傳給各分中心、收費站。包括費率表、車型分類、黑名單、同步時鐘等系統(tǒng)參數(shù)。

（2）接收收費站上傳的收費交換原始數(shù)據(jù)和通行費拆分數(shù)據(jù)。

（3）接收收費分中心上傳的收費交易統(tǒng)計數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)。

（4）按規(guī)定的原則進行通行費的拆分與結(jié)算，并下傳拆分結(jié)算的結(jié)果，或者對分中心提交的拆分與結(jié)算進行校核、審定。

（5）與指定結(jié)算銀行進行賬目信息的交換和結(jié)算。

（6）對通行券收費票證等進行管理。

（7）具有收費數(shù)據(jù)、交通量及各種管理報表的統(tǒng)計與打印。

（8）具有查詢功能。值班員或分中心管理人員可隨時查詢當天或歷史數(shù)據(jù)，并按要求進行顯示和打印。

（9）系統(tǒng)具有自動數(shù)據(jù)備份功能，一旦系統(tǒng)受到破壞或停止運行時，可以盡快地恢復系統(tǒng)運行。

（10）系統(tǒng)具有自診斷功能。能自動測試中心系統(tǒng)的工作狀況，包括與各收費分中心、收費站的通道的連接狀況，并且在檢測到異常時自動顯示和打印診斷報告。

（11）安全功能：系統(tǒng)能對不同層次和職責的使用及管理人員，分別設置不同的訪問操作使用權(quán)限，設置不同的操作口令和密碼，防止越權(quán)存取和修改，保障數(shù)據(jù)的完整性，并對值班員的操作進行存貯、記錄、打印。與指定銀行的數(shù)據(jù)交換或有通過公用電信網(wǎng)與中心進行數(shù)據(jù)通信的要有安全技術(shù)防范措施，保證數(shù)據(jù)的安全。

（12）提供內(nèi)部系統(tǒng)及上級管理部門有關(guān)信息，實現(xiàn)信息共享，但與辦公管理系統(tǒng)要有安全隔離措施。

2．結(jié)算中心系統(tǒng)構(gòu)成

結(jié)算中心的系統(tǒng)構(gòu)成因根據(jù)高速公路網(wǎng)絡規(guī)模的大小、交通量大小、采用的收費技術(shù)來決定。系統(tǒng)的規(guī)模要以近期（一般按開通后五年）為主，并結(jié)合遠期的發(fā)展，系統(tǒng)應具有良好的開放性和可擴展性。網(wǎng)絡設計應注意以下幾點：

（1）目前結(jié)算中心局域網(wǎng)宜采用千兆以太網(wǎng)，服務器宜采用企業(yè)級小型機組成雙機冗余系統(tǒng)，或者由多臺服務器組成的集群系統(tǒng)，操作系統(tǒng)宜采用UNIX或WIN2000Server。

（2）本地網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計宜結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)并考慮本地辦公自動化的需求，為辦公自動化等管理應用提供網(wǎng)絡支持。通常結(jié)算中心是和監(jiān)控、通信中心同址，甚至是在一個樓的相鄰樓層，當該處又有一些上級管理部門時，則收費結(jié)算中心核心交換機宜為辦公管理的需求留有接口。

（3）應根據(jù)不同的業(yè)務劃分子網(wǎng)。例如辦公自動化子網(wǎng)應該與收費網(wǎng)絡、監(jiān)控網(wǎng)絡隔離，結(jié)算中心的結(jié)算業(yè)務宜與通行券、票證業(yè)務用虛擬局域網(wǎng)分開，監(jiān)控的數(shù)據(jù)宜和視頻應用以VLAN分離等，這樣可以提高安全性，并減少子網(wǎng)間不必要的信息交換。

（4）結(jié)算中心網(wǎng)絡要高可用性，其網(wǎng)絡宜進行冗余設計，盡量避免單點設備故障影響系統(tǒng)的正常運行。

（5）結(jié)算中心與各路收費分中心組成收費網(wǎng)絡的邏輯拓撲結(jié)構(gòu)應采用有備用通道的星形結(jié)構(gòu)，或者是不完全的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或者是采用兩個環(huán)的自愈保護結(jié)構(gòu)，才能保證收費網(wǎng)絡的可靠性。

3．結(jié)算中心位置的選擇

一個省域聯(lián)網(wǎng)收費區(qū)域內(nèi)宜有一個結(jié)算中心，通常是在省會所在市，其物理位置的選擇宜從以下幾方面考慮。首先，結(jié)算中心應在高速公路通信干線光傳輸網(wǎng)上，只有這樣才能得到通信網(wǎng)絡的可靠支持，以及滿足不斷增長的信息傳輸；其次，收費結(jié)算中心宜和高速公路的管理公司在一起，這樣相互之間的數(shù)據(jù)交換與信息共享較易實現(xiàn)，其初期投資也較少，否則兩者之間的通信投資會加大或增加工程的復雜性。當租用公用電信網(wǎng)來解決連接通道時，應考慮長期運行費用。此外，交通通利、周圍無環(huán)境污染、供水供電可靠等因素也是需要考慮的。總之，結(jié)算中心位置的選擇要結(jié)合本地區(qū)的實際情況，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后因地制宜地確定。

三、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)

1．網(wǎng)管系統(tǒng)的必要性

全省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費、監(jiān)控系統(tǒng)等組成的信息網(wǎng)是一個較大的專用網(wǎng)絡，監(jiān)控、通信及收費中心、分中心、收費站、通信站與各級管理中心等分布省內(nèi)各處，網(wǎng)絡的規(guī)模也會隨著高速公路的建設增大，設備增多，監(jiān)控、通信、收費及辦公自動化應用中數(shù)據(jù)、話音、圖像及視頻等多媒體信息急劇增長，網(wǎng)絡也愈來愈復雜，對網(wǎng)絡的性能要求也越來越高，管理上也會更困難。因此，為了保證網(wǎng)絡的可靠和運行質(zhì)量，滿足聯(lián)網(wǎng)收費、監(jiān)控系統(tǒng)和辦公自動化的需要，應該建設一個全省的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，對監(jiān)控、收費、通信及辦公自動化等網(wǎng)絡系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理。

建立網(wǎng)管系統(tǒng)就可以查看全網(wǎng)的網(wǎng)絡連接關(guān)系，檢查各種設備可能出現(xiàn)的故障，檢測網(wǎng)絡性能瓶頸及時作出報告，并進行自動處理或遠程修復，使網(wǎng)絡正常、高效運行。

2．網(wǎng)管系統(tǒng)的主要功能

聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)網(wǎng)管應主要包括以下管理功能：

（1）故障管理：網(wǎng)管系統(tǒng)應有自動診斷功能，監(jiān)控全網(wǎng)絡的各種設備，并能夠自動發(fā)現(xiàn)設備的運行狀況。還可以探測到位于廣域網(wǎng)上的設備，顯示哪些設備和網(wǎng)段工作正常，哪些部分需要引起注意，對接收到的故障事件進行分析和處理，并能執(zhí)行診斷測試、故障跟蹤以及故障修正。

（2）配置管理：能自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡內(nèi)的所有設備，能夠正確地產(chǎn)生拓撲結(jié)構(gòu)圖并自動更新。提供跟蹤網(wǎng)絡變化的能力，為網(wǎng)絡上的設備配置、安裝和分配軟件、修改參數(shù)，使網(wǎng)絡管理者對網(wǎng)絡的配置實施控制，可以改變配置以減輕擁塞分離故障。

（3）性能管理：實時監(jiān)控設備狀態(tài)，獲取網(wǎng)絡運行的信息及統(tǒng)計數(shù)據(jù)，準確地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)瓶頸和潛在的性能問題，幫助系統(tǒng)管理人員制訂正確的解決方案。

（4）安全管理：網(wǎng)絡管理能夠提供訪問保護，包括授權(quán)設施、訪問控制、加密及密鑰管理、身份認證和安全日志記錄等功能。根據(jù)收費、監(jiān)控業(yè)務處理的要求嚴格規(guī)定誰可以訪問哪些數(shù)據(jù)，可以請求何種服務，可采取影響系統(tǒng)的措施等，保護服務器和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)安全。

3．網(wǎng)管系統(tǒng)的組成

網(wǎng)絡管理系統(tǒng)主要由四部分組成：若干被管的，至少一個網(wǎng)絡管理站；一種公共網(wǎng)絡管理協(xié)議；一種或多種類別管理信息庫。可以應用于多種設備上，例如路由器、交換機、服務器、工作站、打印機、UPS電源的后援系統(tǒng)等。網(wǎng)絡管理協(xié)議是最重要的部分。當前有兩種計算機網(wǎng)絡管理協(xié)議，一種是開放系統(tǒng)互連組織（OSI）提出的公共管理信息及協(xié)議（CMIS/CMIP），另一種是Internet工程任務組（IETF）提出的簡單網(wǎng)管協(xié)議（SNMP）。SNMP是TCP/IP的一個協(xié)議，是一個相當簡單的請求與應答協(xié)議，它是通過網(wǎng)絡控制站定期輪詢被管理設備的新信息來工作。網(wǎng)絡管理站是網(wǎng)絡控制中心。管理信息庫（MIB）是SNMP軟件的存儲部分，其中存儲對象的信息稱為變量（或稱屬性），管理信息庫（MIB）可以分為多種類別。OSI提出的方案定義了故障管理、配置管理、計費管理、性能管理和安全管理這五個網(wǎng)管的功能域，對管理的框架、管理信息的定義、對象的屬性與行為等都有詳細的定義，但實現(xiàn)起來過于復雜，在實際應用中沒有得到多數(shù)廠家的支持。而SNMP協(xié)議由于簡單實用被迅速地推廣開來，得到了廣泛的支持。

省高速公路信息網(wǎng)中宜在省中心的監(jiān)控或收費LAN上配置一臺網(wǎng)管工作站，安裝相應的網(wǎng)管軟件及SNMP網(wǎng)管協(xié)議，并采用遠程監(jiān)視（RMONV-1、-2、）技術(shù)對網(wǎng)絡中的路由器、交換機等網(wǎng)絡設備、計算機及外圍設備以及這些設備上的應用程序經(jīng)過被管進行管理。

4．網(wǎng)絡管理方式

網(wǎng)管可以分成集中式與分布式管理兩種方式，兩種方式的特點如下：

（1）分布式

在省中心設置一個全網(wǎng)的網(wǎng)管中心對骨干網(wǎng)的路由器、交換機進行控制和管理，并對省中心的收費結(jié)算、監(jiān)控的服務器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行管理。在各路段收費分中心設置本地網(wǎng)管工作站，管理分中心內(nèi)的網(wǎng)絡設備、收費及監(jiān)控的數(shù)據(jù)庫、服務器和應用系統(tǒng)。當各節(jié)點的網(wǎng)絡設備和服務出現(xiàn)故障時，首先由分中心管理員進行處理，如出現(xiàn)無法處理的情況，交給省網(wǎng)管中心管理員負責處理。其優(yōu)點是層次分明，網(wǎng)絡及故障處理是分級進行。在網(wǎng)管中心還可以采用冗余配置，滿足大型網(wǎng)絡管理的可靠性和連續(xù)性。但是投資較大，要與帶外管理方式相結(jié)合，增加使用者的負擔，不適合于中小型網(wǎng)絡。

（2）集中式

集中式管理方式只在省中心設置一個網(wǎng)管中心，負責全網(wǎng)的服務器、數(shù)據(jù)庫等主機系統(tǒng)、網(wǎng)絡設備及網(wǎng)絡應用的管理。如果出現(xiàn)網(wǎng)絡故障，都由網(wǎng)管中心管理員處理。其優(yōu)點是統(tǒng)一管理，系統(tǒng)的安全性高、易管理性好，但有可能促成網(wǎng)絡擁塞，使網(wǎng)管中心成為瓶頸。但是對多數(shù)省的新建高速公路通信網(wǎng)來說，一般不會產(chǎn)生網(wǎng)絡擁塞。

對于一個省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費、監(jiān)控等網(wǎng)絡管理方式宜結(jié)合本省通信網(wǎng)絡的規(guī)模、通信專網(wǎng)的性能、維護管理人員的水平、近期遠期的規(guī)劃與投資來選擇集中式或分布式。作者認為近期多數(shù)省高速公路網(wǎng)絡管理還處于初期，維護管理人員少、技術(shù)水平還不高，新建高速公路通信網(wǎng)一般采用STM-1或STM-4等級光同步傳輸系統(tǒng)，一般不會因網(wǎng)管產(chǎn)生網(wǎng)絡擁塞，所以宜采用集中式網(wǎng)絡管理。

此外，在各條路的監(jiān)控、收費、通信的設計和實施中，應強調(diào)收費站、收費分中心路由器、局域網(wǎng)交換機等設備應支持SNMP協(xié)議和能遠程監(jiān)視（RMON），否則在實施聯(lián)網(wǎng)收費時會無法進行網(wǎng)絡管理影響系統(tǒng)的運行。對網(wǎng)絡管理軟件，宜選擇著名廠商，開放性較好、有豐富開發(fā)接口、滿足網(wǎng)管基本功能適當兼顧系統(tǒng)管理及應用管理的產(chǎn)品，以滿足今后信息網(wǎng)絡擴展的需要。

參考文獻：

1．《北京市高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)總體方案》北京市首都公路發(fā)展有限責任公司、中國公路工程咨詢監(jiān)理總公司、北京天智恒業(yè)科技發(fā)展有限公司2001年8月

2．《昆玉高速公路機電招標附件技術(shù)規(guī)范》中咨泰克公路科研所1999年11月

3．朱岳《高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的初步探討》交通信息產(chǎn)業(yè)2002年第3期

4．《大型及中小型用戶網(wǎng)管解決方案》微電腦世界2001年第15期

作者簡歷：

一九六五年畢業(yè)于西南交通大學電機系統(tǒng)，長期從事自動化監(jiān)控、收費系統(tǒng)、信息系統(tǒng)及軟件工程的設計和研究。一九八七年獲高級工程師資格，現(xiàn)任北京泰克公路科研所總工程師。