第一篇：高速公路收费站设计
高速公路收费站防雷设计方案
一、防雷原理
１、直击雷经过接闪器[如避雷针（带）]、引下线和接地装置而直接泄放入地，导致地网地电位上升。高电压由设备接地线引入电子设备造成地电位反击。
２、雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生磁场，引下线周围的各种金属管（线）上经感应而产生过电压。
３、进出大楼或机房的电源线和信号线等在大楼外受直击雷或感应雷而加载的雷电压及过电流沿线窜入，入侵电子设备。因此，我们对以上三种途径对整个入侵的雷击过电压及过电流进行防护。
完整系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面:
1、外部防雷包括接闪器（避雷针、带、线）、引下线（建筑物钢筋、人工引下线）、接地装置（接地体、地网）等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线、接地体等，泄放入大地。
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2、内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。在需要保护设备的前端安装合适的避雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。
当雷电发生在距离建筑物较近的地方，通过避雷针将可能击中于建筑物本体的雷电吸引并通过避雷针泄放入大地时，所产生的感应电动势会对内部所有的金属线路均产生具破坏作用的感应电流，正是由于电源、网络、通讯等线路出现感应雷电流，增加了建筑物内部较为敏感的计算机等设备破坏的可能性，安装避雷针时没有做好完备的内部防护感应雷的措施，将会大大增加雷击损坏事故的机会，此时的避雷针就真正成为了引雷针。
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当所在的建筑物附近出现雷雨云时，雷电不通过建筑物顶部的避雷带等泄放雷电流时，也会在建筑物内部设备的电源和网络系统中产生感应雷电流，导致设备的损坏。因此建筑物内部通过电源、网络和通讯线路相连接的计算机系统，期望通过较为传统的方法：安装避雷针以避免感应雷击的事故是不可能的，作为内部系统的防雷，只做避雷针等外部防雷，其作用是不充分的。只有针对感应雷击损坏设备的特性，采用防范感应雷击的解决方法，才能避免雷电对设备的侵袭。 由于感应雷产生的途径有许多种，在距离带电雷雨云较近所有的金属回路中均会产生破坏性的可能，只是有些的雷电过电压较小，不会对设备产生明显的破坏力而已，但过电压的存在对设备的长期使用的寿命必然产生影响，因此感应雷防范的难度远大于直击雷的防范，而且所需要投入的费用也高于直击雷的防护。
针对于系统的防雷，从可能引雷的两个途径：电源线路、信号线路，根据每一类设备的特性、需要的防雷等级程度，选用性价比合适的防雷产品，做到以合理的价格达到充分的防护。确保设备对直击雷和感应雷以及线路操作过电压的全面防护。
二、具体防雷保护方案
（一）、设计依据
⑴ GB50057-94(2000版) 《建筑物防雷设计规范》 ⑵ JGJ/T16-92 《民用建筑电气设计规范》 ⑶ GB 50174-93 《电子计算机机房设计规范》 ⑷（99D562） 《建筑物、构筑物防雷设施安装》 ⑸ GB50343-2004 《建筑物信息系统防雷技术规范》 ⑹ IEC 1312-1-2-3 《雷电电磁肪冲的防护》
（二）、现场环境分析
高速公路收费站既有强电设备,又有大量的监控、通信、传感设备等弱电设施,同时,它一般多位于郊外,周围地势空旷,其建筑物常常为附近至高点,电力线路往往要翻山越岭,信息传输和控制线路则需穿越复杂的地质层面,并且由于高速公路的路基、路面施工造成了公路沿线的土壤电阻率变化,极易遭雷电侵害，特别是感应雷和地电位反击。但是，目前我国在高速公路设计和施工中对防雷问题一直重视不够，高速公路配套建筑及其机电系统防雷缺少统一规划、综合设计，建筑物、路基、照明、监控、通信、收费等系统往往由多家单位设计、施工完成，防雷薄弱环节较多，遭雷击损毁的事故时有发生。轻者部分设备被雷电击坏，系统丧失部分功能，重者全系统瘫痪，经济损失惨重，特别是高速公路收费站被雷击后，收费系统瘫痪，无法进行计重收费，手工收费不仅缓慢，还会因为收费不能客观计重引发争议或纠纷，造成高速公路收费站车辆堵塞、影响高速公路畅通。随着智能交通的不断发展，电子设备的广泛应用和集成化程度不断提高，雷电对高速公路电子设备的危害程度还将不断增加，因此，加强高速公路收费站的防雷工作刻不容缓。
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高速公路收费站包括监控系统、收费系统、通信系统等。收费站的综合防雷主要包括对建筑物直击雷防护,网络收费系统、监控系统、通信系统三大系统的电源和信号系统以及辅助设施的感应雷防护和各种接地处理。由于收费站所有建(构)筑物基本上在土建工程中已实施了直击雷防雷措施，大多直击雷防雷措施相对GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的规定要求基本满足，因此本方案不涉及收费站的直击雷防护。
（三）、具体方案
1、 网络系统防雷方案 a.网络中心
计算机中心机房所在建筑物总电源安装三相电涌保护器，通流容量60KA，带雷击计数器，箱体结构，也可使用大通流量模块防雷器 ,计算机中心机房总开关安装三相电涌保护器，通流容量40KA（如果是单相电则选择单相电源防雷器），如果配电箱内有安装空间，可以使用模块防雷器电脑或其他设备取电处需要使用防雷PDU插座，具体型号为：可直接安装在网络机柜上。
网络中心的进出线需要根据实际情况配备，网络进线为光纤的信号无需另外安装防雷器，但光纤加强筋必须接地良好；ADSL宽带线进入分离器的前端使用进线为专线的根据专线类型加装相应专线防雷器,交换机所有端口如果需要防雷的可采用多口电脑网络避雷器.共16口；交换机所连的高风险终端加装单口网络防雷器。
b. 外部高风险网络端口
电脑中心往各收费点的网络线多数为普通网线，这些网线因为铺设较远，有些还没有良好屏蔽，极易受雷击感应电压的破坏，这些线路雷击风险程度非常高，需要安装网络信号防雷器，该信号防雷器通流量达5KA,可有效保护网络线路。此类端口对应的就是网络中心的高风险端口。
c. 接地处理
所有避雷器均利用其现有接地设施，不再加地网。（依抽样检测地阻结果，接地电阻均可达到要求）。
2、监控系统防雷方案
监控系统的综合防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。
(1) 在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。 (2) 监控综合防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。
(3) 监控综合防雷系统应根据所在地区雷暴等级、设备放置在雷电防护区的位置不同，采用不同的防护标准。
A、监控中心防雷方案
a.电源方面：建议该中心侧总电房处安装三相交流电源避雷器（并联，通流容量60KA），作为第一级防雷，箱体结构，也可使用大通流量模块防雷器 中心总电源开关处安装单相交流避雷器（并联，通流容量40KA），型号为：作为第二级防雷（如果是三相电则选择三相电源防雷箱），如果配电箱内有安装空间，可以使用模块防雷器每台设备供电用之插座采用多功能插座，作为电源第三级防雷，以便达到三级防雷的效果。如果是机架式安装的PDU,需要将其更换为防雷PDU。b.信号线路方面：由于引入监控中心的信号线只有视频信号和云台控制信号，所有室外摄像机引入线需对视频信号进行防雷，每条视频线路在进入机房视频卡前均采用视频信号避雷器，以达到防雷作用，如果视频信号较多，可以使用集线式多路视频防雷器，有12路、16路多种形式。对云台控制线路，由于该线路采用编码控制方式，信号在引入前可能已经合并，这样只需对合并后将要进入电脑的剩余线路进行防雷保护，可采用相应对数的控制线路避雷器保护云台控制信号。 c. 室外摄像机防雷
1)对室外摄像机，每支摄像机视频线路均采用视频信号避雷器，对室外云台，每条线路均采用控制线路避雷器。
每支摄像枪电源线路均安装摄像枪专用电源避雷器，如果摄象机电源是从控制中心拉过去的12伏或24伏直流电，则可使用万有公司直流电源防雷器或对前后端的电源端子进行防感应雷击防护。
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以上
1、
2、3点为典型的室外监控摄像机所需要使用的避雷器，属于独立安装，如果采用集成式的，这里可使用监控三合一防雷器，满足上面三种防雷器的参数，使用起来更方便。如果是枪式固定摄像机，则可以使用监控二合一防雷器，全部安装在摄像机前端。
4)由于摄像机分布于室外，所安装避雷器均需安装于防水盒内，防水盒为胶盒，安放于杆内。
5)摄像机必须已在防直击雷保护范围内,否则需要安装杆顶避雷针。 d. 所有避雷器接地均利用已有接地设施，不再另造地网。
3、通信系统防雷方案 （1）组成方式
目前，高速公路通信系统大多选择了光纤传输，早期建设的高速公路通信系统部分已经改造，部分依然沿用原来的有线传输形式。
(2)防雷器选型及安装
通信系统的防雷同样包含电源系统和信号线路. 对于电源，可以直接将其看成等同网络机房看待，采用与网络机房相同的防雷方式。当然，其中有可能重复的电源防雷器就无需安装，但最后一级的电源防雷肯定是不会共用的，对于最后这一级电源，我们直接使用防雷排插或防雷PDU 。 对于信号线路，光纤引进的线路只需将光纤加强筋做好良好接地；而对于采用普通电话线引进的通信线路尽量使用单口电话防雷器，如果是配线架接线且线路路数很多，如20条以上一般就采用多口电话防雷排，一条可保护10门电话。交换机出线一般采用多口电话防雷排；如果在交换机出线处没有安装电话防雷排，则在电话使用终端比如收费站窗口就有必要安装电话防雷器。重要电话机、传真机线路使用单口电话防雷器。 (3)接地处理
所有避雷器均利用其现有接地设施，不另加地网。（依抽样检测地阻结果，接地电阻均可达到要求）。
第二篇：高速公路收费站视频监控系统设计方案
一、概述
道路交通系统是人员、物资的运输和流通的重要枢纽,在社会经济的运行中担负着重要作用,是国民经济的动脉。高速公路的运输由于其快速灵活的特点，越来越受到各个部门的重视，在近年来得到快速发展，因此高速公路的管理收费等存在的问题的解决也日显重要。高速公路的收费管理主要依靠大量的、分散在各处的收费站，而这些收费站所处位置分散在各地，相距遥远;因此迫切需要一种可以远程控制的，快速的，操作简便的监控系统以实现对其收费站进行远程集中监控和管理。
二、系统简易介绍
某高速公路公路系统共有12个收费站，每个收费站设有6支固定彩色摄像机分别监控6个车道，2个自动彩转黑的智能高速球摄像机在公路两个方向作环境监控，视频/数据信号采用数字压缩，编码后按TCP/IP协议打包上网，片区及市交管局分别设监控中心可对各收费站进行实时/准实时监控，发生警情时联动相应的摄像机进行录像。
三、系统方案
1.系统介绍
系统采用一种交互式远程图象系统，它通过装在分散的被监控点的远程图像单元收集现场图像，并进行数字压缩，然后借助公共的通信线路(电话线，广域网/局域网，ISDN等)进行远程传输，从而实现在远端对各分散的被监控点的集中监控，包括各远程点图像的查看，远程云台控制，远程报警及报警现场图像的硬盘记录等远程音频监控等。
高速公路的收费站的集中监控系统可采用远程图象监控系统实现。系统包括两部分：1)在各收费站的远程图象单元及各种摄像机和报警探测器。2)各级集中监控中心的监控电脑和远程操作软件。
收费站的的远程图象单元前端连接监控位置的摄像机，并把收集的摄像机图象进行数字化压缩，然后通过高速公路局域网(LAN)传输到监控中心。可传送高解像度(320x196)和低解象度(160x96)两种图象。每个远程图象单元有16个报警输入，8个控制输出，在接入报警探头后，若发生警报，可自动向监控中心拨号并自动弹出相应的报警图象。远程单元同时可自动存储报警前后的高解象度图象(320x196);供操作员调用查看。
远程操作软件装在监控中心的电脑里，通过电脑的鼠标，即可完成一切操作：如单/多画面的显示(最多可同时显示16个摄像机图象);远程云台、镜头控制;远程点自动轮巡、定时连接或手动连接，远程图象可手动进行硬盘录象，录象后的文件以远程点名称、摄像机号及录象的日期、时间为标记以便于日后的回放及存档;图象回放时具有暂停及逐帧前阅的功能;软件还具有报警事件、操作人进入/退出及系统操作等系统事件详细的记录功能;具有远程诊断及升级能力;软件有一个管理者及多个操作员用户，每个操作有各自的权限划分及各自的操作密码。远程单元也有自己的保护密码，防止无授权的用户进入。
RapidEye系统通过高速公路局域网(LAN)进行图象，报警及控制信号远程传输。安装配置非常方便，系统没有容量限制，可根据需要随时配备远程监控点和监控操作软件和管理软件。
第三篇：高速公路收费系统设计与实现
高速公路收费系统设计与实现 目 录 目 录
第 1 章 绪论
………………………………………………………………………1 1.1 高速公路收费系统概述 …………………………………………………………1 1.2 数据传输系统开发的背景……………………………………………………… 1 1.3 数据传输系统设计的目标……………………………………………………… 1 第 2 章 系统的组成及主要功能……………………………………………………3 2.1闭路监视系统………………………………………………………………………3 2.2辅助系统……………………………………………………………………………3 2.3收费系统……………………………………………………………………………3 2.3.1 车道收费子系统………………………………………………………………3 2.3.2 服务器…………………………………………………………………………4 2.3.3 通信机…………………………………………………………………………5 2.3.4收费管理系统………………………………………………………………… 5 第3章 数据库应用……………………………………………………………………6 3.1 数据库系统的组成和全局结构………………………………………………… 6 3.1.1 数据库系统的组成………………………………………………………… 6 3.1.2 数据库系统的全局结构…………………………………………………… 7 3.1.3 DBMS的工作模式和用户存取数据的过程………………………………… 7 3.2 数据库系统体系结构………………………………………………………… 8 3.2.1 集中式DBS……………………………………………………………………8 3.2.2 客户机-服务器结构DBS…………………………………………………… 9 3.3 开发数据库应用系统………………………………………………………… 10 3.3.1 数据库应用系统的简单结构………………………………………………10 3.3.2 数据库引擎…………………………………………………………………10 3.3.3 开发数据库应用系统的技术背景和任务…………………………………11 3.3.4 开发数据库应用系统需要考虑的问题……………………………………12 第 4 章 系统设计与实现 ……………………………………………………… 14 4.1 收费计算机和通信机…………………………………………………………14 4.1.1 动态组件……………………………………………………………………14 4.1.2 TCP报文的构成………………………………………………………………15 4.1.3 数据包的抽象………………………………………………………………16 4.2 牙管理工作站…………………………………………………………………17 4.2.1 用户登录模块 ………………………………………………………………25 4.2.2 主界面模块……………………………………………………………………26 4.2.3 用户管理模块…………………………………………………………………27 4.2.4 车辆收费模块…………………………………………………………………27 第 5 章 维护与管理…………………………………………………………………28 5.1事件的初步分析…………………………………………………………………28 5.2.1加强收费服务器的日常维护…………………………………………………28 5.2.2定期做好服务器的清洁工作…………………………………………………28 5.2.3做好紧急修复磁盘和系统启动盘……………………………………………29 5.2.4定期检测磁盘，察看系统的日志文件………………………………………29 5.2.5做好数据库的备份工作………………………………………………………29 5.2.6做好病毒的防治工作…………………………………………………………29 5.3 数据管理模式的分析和比较…………………………………………………30 5.3.1现有某高速公路的收费管理模式……………………………………………30 5.3.2现有数据管理模式的优缺点…………………………………………………31 5.3.3数据集中管理模式的定义和特点……………………………………………31 5.4集中管理模式的可行性分析……………………………………………………32 5.4.1网络可靠性分析………………………………………………………………32 5.4.2服务器系统软硬件平台………………………………………………………32 5.4.3 冗余独立磁盘阵列RARD等安全措施 ………………………………………33 结束语 ………………………………………………………………………………34 主要参考文献…………………………………………………………………………35 致 谢…………………………………………………………………………………36
第 1 章 绪论
1.1 高速公路收费系统概述
高速公路收费系统实现了半自动和 ETC 两种收费方式，可选用 IC 卡、磁票、二维条卡作为通行券，支持现金、预付卡、储值卡等支付方式;各级可以实现监控下级的操作异常事件;实时监测出入口车道的设备状态;各级系统可以自动统计交通量、通告量曲线图;实现了对路费、通行券、票据、设备等的严格管理，杜绝舞弊行为;提供独特的专家分析系统等。系统组成： ·系统采用先进的 C/S 三层体系 ·通过广域网实现各级间互联 软件特点： ·符合我国现有国情 ·适用范围广 ·开放的收费系统 ·可定义的业务流程 ·友好的人机界面 ·安全可靠的性能 高速公路收费系统 系统概述：高速公路收费系统实现了半自动和 ETC 两种收费方式，可选用 IC 卡、磁票、二维条卡作为通行券，支持现金、预付卡、储值卡等支付方式;各级可以实现监控下级的操作异常事件;实时监测出入口车道的设备状态;各级系统可以自动统计交通量、通告量曲线图;实现了对路费、通行券、票据、设备等的严格管理，杜绝舞弊行为;提供独特的专家分析系统等。 1.2 数据传输系统开发的背景 随着我国经济的快速发展，社会车辆日益增多，因此我国普遍实行贷款修路，收费还贷制度。原有的手工收费系统存在着许多弊端，而收费站的收费情况直接影响到还贷的能力和业主的经济利益。以计算机网络为基础的公路收费与监控系统，不仅最大限度地防止各种营私舞弊现象，有效制止收费过程中的漏征、作弊行为，并且大幅度提高普通公路收费过程和财务管理的自动化程度，提高工作效率和服务质量，为管理决策提供有力支持。但是目前运行的高等级公路监控收费系统的开放性、可靠性不高，对各种可能出现的问题考虑不周全，在实用暴露出很多问题或不能适应目前形势的发展，需要进一步完善和改进。为此，我在参考已有系统的基础上，设计研制了一套较为全面的收费监控系统。 1.3 数据传输系统设计的目标
通常在等级公路上的收费方式为人工判别车型，人工收费，计算机打票( 也可以按要求使用IC卡、非接触卡等)，并对收费数据进行统计管理;CCTV系统辅助监督的收费方式。
考虑到收费站的实际情况(人员计算机水平低，灰尘大等特点)，我们在软件的设计上注重软件的公正、精确、简便、可靠性;并能做到应征不漏，收费准确，可有效的防止员工的作弊行为，作到作弊可查，查必有据。在软件设计中注重了以下几个方面：
1)可靠性：由于收费站存在的大量灰尘容易导致设备损坏或接触不良，因此本系统充分考虑到磁盘介质损坏可能对数据产生的影响和系统崩溃对数据产生的影响，建立了两级数据库---车道计算机数据库和服务器数据库。车道控制计算机首先将收费数据、设备状态、事故日志等数据信息存入本地硬盘上的数据库，再将其上传到服务器。当服务器或网络出现故障时，车道计算机可以独立工作，将收费数据等信息保存在本地数据库;待故障消除后，车道控制计算机调取故障时以及故障之后的数据，上传服务器，从而保证收费数据的完整性。
2)开放性：系统具备良好的开放性和兼容性，整个系统易于升级、易于维护。本系统车道数量可以灵活配置，适用于任意数量车道的收费站系统。便于联网，组建省地级监控中心。
3)高效性：保证车辆通过收费车道的高效率和业务快速处理的能力。对于车道控制计算机众多外围设备自动控制，减轻了收费人员负担，提高了工作效率。
基于以上思想，我们采用C++ Builder作为开发工具，SQL Server 7.0作为服务器数据库，车道控制计算机数据库采用C++ Builder自带的Paradox。
第 2 章 系统的组成及主要功能
收费监控系统主要由收费计算机系统、CCTV监视系统、内部对讲系统和辅助系统等子系统组成。下面分别描述各个子系统的主要功能。
2.1 闭路监视系统
闭路监视系统是相对独立的系统，只是和收费系统存在某些关联(如收费数据叠加、抓拍、硬盘录象等)。整个闭路监视系统可以划分收费亭监视、车道监视、广场监视等几个部分。
2.2 辅助系统
辅助系统是指确保收费系统正常运行的配套系统，包括内部对讲、电力供给、设备保护等多个方面。
2.3 收费系统
收费系统基本上包括车道收费控制系统、收费站管理系统两大部分，其拓扑结构如图1所示。
收费站计算机与车道计算机组成局域网，采用客户机/服务器模式。根据车道到收费站的距离远近，车道和收费站之间采用光纤或双绞线连接。
2.3.1 车道收费子系统
车道收费子系统是整个收费的前端，如图2所示。主要包括车道计算机、交通控制等设备，通过车道收费控制软件，实现这些设备有机的整合。具有安全管理、车型判断、收费管理、设备控制(车道灯、挡车器、测流线圈、金额显示、语音报价、字符叠加)、设备状态检测、数据传输控制、数据存储等功能。能够快速、准确地完成各种收费业务，杜绝收费过程的舞弊行为，同时保证车辆的通行高效率。
车道收费系统按照收费工作逻辑流程，集中控制所有的车道设备。车辆到来时，车道控制机接受收费员的操作，显示收费金额，并进行语音报价，同时通过字符叠加卡将金额叠加到监视图像上供监控人员参考;收费完成后，挡车器升起，车辆通行;车辆通过测流线圈后，栏杆自动放下。对免费车、月票车及特殊情况自动抓拍图像，并将图像数据上传到站服务器。
车道收费系统采用基于Socket的数据传输技术，能够动态监测网络通信的工作状态，使车道收费系统的运行具有很强的独立性，实现网络工作环境和单机工作环境的动态切换。切换过程对操作人员是隐含的，不会影响车道收费系统的正常运行，保证车道的最大工作效率。当管理站计算机系统出现故障或车道和收费站之间通信线路出现故障时，车道收费系统可以立即检测到故障的出现，停止数据上传，将收费数据储存在车道计算机;当故障排除后，车道收费系统可以自动恢复数据上传。
2.3.2 服务器
服务器主要进行数据的存储和收费数据处理：在数据库中编制触发器和预定义存储过程，当收费数据写入数据库或者对数据进行修改、删除时，数据库的触发器会自动更新有关统计数据(如日收费统计、班收费统计、车型分类收费统计、收费员收费统计等)，从而保证收费数据的完整性和一致性。
2.3.3 通信机
我们借鉴了软件工程中Agent的概念，在服务器和车道控制计算机之间建立一个“代理”层，该软件可以运行在任意一台的计算机上，即通信机。根据收费站的规模，也可以运行在数据库服务器或管理计算机中。
车道计算机、通信机之间通过传输层协议连接。传输层有两种通信协议：TCP/IP和UDP。
采用TCP通信时，通信双方需建立连接，通信过程中有应答和重发机制来保证所有通信数据都正确到达。采用UDP通信时，不需要建立连接，也没有应答帧，而且可以广播发送，实时性较高，但缺点是发送方不能确认通信数据是否正确到达目的地。因此,我们必须根据具体要传输的信息来采用相应的传输方式。
在本系统中，实时性不是主要因素，所以我们采用TCP/IP协议来保证数据的可靠到达。
通信机的主要功能是数据库的操作、数据的传输控制及应答，即：
a、通信机通过ADO(或ODBC)和服务器数据库相连接，进行收费数据的数据库写入工作。
b、接收车道计算机收费人员登录信息包和收费流水数据，并将其写入收费数据库中，并返回相应应答信息。
c、通信线路故障后，计算机自动记录，并向管理人员报警提示，人工排除故障，系统恢复后，自动从收费车道计算机调取数据，保证数据的完整性。这样基于TCP/IP协议建立了多层分布式数据库的软连接。
d、代理可以迁移到系统任意一台计算机中, 自动将新IP地址发布到各个车道的计算机。
当收费车道与收费站之间出现长时间的通信故障时，可以通过车道收费软件提供的数据导出功能将车道数据库中的收费数据写入软件盘后，在管理站将数据导入数据库中。
2.3.4收费管理系统
收费站管理系统具有收费监视、收费工班管理、用户管理、收费数据管理、系统维护、站点管理、报表打印等功能。
第3章
数据库应用
数据库系统的组成、全局结构和数据存取结构。 数据库系统体系结构。简要讨论集中式和客户机-服务器(C/S)结构的数据库系统体系结构，本书专门讨论这两种结构的数据库应用系统实现实例。 数据库应用系统的简单结构、数据库引擎、开发数据库应用系统所需的技术背景和开发任务以及开发数据库应用系统需要考虑的问题。 3.1 数据库系统的组成和全局结构
数据库系统(database system，DBS)是采用了数据库技术的计算机系统。DBS是以信息处理为核心的计算机系统，信息的存取是系统工作的枢纽，它是一个可运行的，按照数据库技术存储、维护和向应用系统提供数据支持的系统，是由数据库、硬件、软件和数据库用户组成的有机集合体。
3.1.1 数据库系统的组成
任何数据库系统都由数据库(DB)、硬件、软件和数据库用户组成。 数据库是与企业具体的业务应用有关的全部数据的集合。从数据库的用途来看，数据库可分为以下两类：
物理数据库 物理数据库是业务应用数据的集合，是业务应用数据库的主体。
描述数据库 描述数据库又可称为数据字典或元数据库，用来描述和存储各业务应用数据库的数据结构及其定义。
硬件包括中央处理器、内存、外存、输入输出(I/O)设备等硬件设备。数据库系统特别关注内存、外存、I/O存取速度、可支持的终端数、性能稳定性、网络的支持能力、存储设备的扩充能力以及数据存取通道的能力等。不同的数据库系统对硬件的要求不同，应根据具体应用选择适当的硬件设备。
软件包括数据库管理系统(DBMS)、操作系统(OS)、数据库引擎和应用开发支撑环境等程序。DBMS是DBS的核心，需要在OS的支持下才能工作。数据库引擎是数据库应用程序和数据库交互的中间驱动程序。应用程序是数据库终端用户用来实现业务的操作界面，是提高生产效率必不可少的程序。应用开发支撑环境是数据库应用程序开发者能够以低成本、高效率开发出数据库应用程序的高效、多功能、集成的交互式程序设计系统。目前，典型的数据库应用开发环境有Delphi、C++ Builder、PowerBuilder、Visual Basic、Visual C++、JBuilder、C#Builder以及.NET开发环境等。
数据库用户就是与DBS交互的用户，按照与系统交互方式的不同，可分为如下4类： 数据库管理员(DBA): 负责定义和修改数据库结构，负责DBS的正常运行，承担创建、监控和维护数据库的责任。
专业用户 : 数据库设计过程中使用专用的数据库查询语言操作数据的数据库设计专业人士，例如系统分析员。
应用程序员 : 使用应用开发环境和数据操作语言开发应用程序的程序员。
终端用户 :使用应用程序完成具体业务应用工作的人员。通常又将这类用户称为“软件最终用户”。 3.1.2 数据库系统的全局结构
从数据库系统的组成来考虑各组成模块之间的关系，数据库系统全局结构如图?3-1
3.1.3 DBMS的工作模式和用户存取数据的过程
DBMS是DBS中对数据进行管理的软件系统，是DBS的核心组成部分。在DBS中对数据库的一切操作(数据定义、查询、更新和各种控制)都是通过DBMS进行的。DBMS的工作模式如图3-2所示。
图3-3是用户存取数据库的示意图。用户对数据库进行操作是由DBMS把操作请求从应用程序带到外模式、模式、内模式，进而通过OS操作磁盘中的数据。同时，DBMS为应用程序的请求在内存中开辟一个数据库的系统缓冲区，用于数据传输和格式转换。
3.2 数据库系统体系结构
根据计算机的系统结构，DBS可分为集中式、客户机-服务器式、并行式和分布式4种。本章重点讨论集中式和客户机-服务器式数据库应用系统的开发技术。 3.2.1 集中式DBS 集中式DBS运行在单个计算机系统中，与其他计算机系统没有联系。通常也将集中式DBS称为单机DBS。集中式DBS中的数据库、DBMS和应用程序等组成部分都运行在一个计算机系统中，不同机器之间不能共享数据。
计算机系统有单用户系统和多用户系统两种，因此，可将集中式DBS分为单用户和主从式两种类型。微型计算机和工作站都属于单用户系统，单用户集中式DBS的结构如图3-4所示。通常说的桌面DBS是单用户DBS的典型应用模式。单用户DBS由一个用户独占使用，无数据共享能力。
图3-4 单用户集中式DBS
主从式结构是指一个主机带多个终端的多用户结构。在这种结构的DBS中，应用程序、DBMS、数据库等都集中存放在主机上，所有任务都由主机来完成，各个用户通过主机的终端并发地存取数据库，共享数据资源。主从集中式DBS的结构如图1-5所示。主从式结构的优点是简单，数据易于管理和维护。缺点是能够支持的终端数目有限，由于所有任务都由主机完成，主机的性能是DBS的瓶颈。
应用较为广泛的集中式数据库管理系统有Paradox、dBASE、Access、Visual FoxPro等。集中式DBS的应用目前主要是在小型数据管理和信息处理业务中。本书将讨论基于Paradox的数据库应用系统项目的开发实例。 3.2.2 客户机-服务器结构DBS 客户机-服务器结构DBS通常简写为C/S结构DBS。C/S结构DBS是随着计算机网络技术的发展和应用产生的。C/S结构的关键在于功能的分布，DBS的一些功能在客户端(前端)执行，另一些功能在服务器端(后端)执行。C/S结构DBS的体系结构如 图3-6所示。 在C/S结构DBS中，服务器专门用来执行DBMS功能、管理数据库以及完成分配在后端的功能。应用程序和应用开发工具等则安装在客户机上，支持用户的应用。服务器和客户机之间通过网络连接，并通过数据库引擎接口实现相互之间的通信。 在C/S结构中，客户端的用户请求被传送到数据库服务器，数据库服务器进行处理后只将结果返回给用户，从而减少了网络上的数据传输量，提高了系统性能、吞吐量和负载能力。同时，C/S结构的DBS具有更多的开放性、可扩展性和可移植性，能够跨平台运行。
通常将C/S结构的DBS称为两层结构的C/S系统。如果在客户端和数据库服务器之间增加应用服务器(或其他中间服务程序)，则两层C/S结构演化成多层的C/S结构，例如B/S结构的DBS就是典型的三层C/S结构。
C/S结构DBS是目前应用比较广泛的DBS类型之一。应用较为广泛的C/S结构数据库管理系统有Oracle、DB
2、Sybase、MS SQL Server等，这些数据库管理系统都能够支持大型的数据应用业务。本书将讨论基于MS SQL Server的两层C/S结构数据库应用系统项目的开发实例。
3.3 开发数据库应用系统
以数据库为基础的信息系统通常称为数据库应用系统，它一般具有信息采集、加工、抽取和传播等功能，是实现业务应用的数据库系统。开发数据库应用系统需要对其基本结构、所需的技术背景、开发任务和需要考虑的问题有所了解。 3.3.1 数据库应用系统的简单结构
如果抛开DBS中的硬件和操作系统组成部件，就可以采用如图3-7所示的简单结构描述数据库应用系统。从图3-7中可以看出，数据库应用系统由应用程序端、中间件和数据库端三部分组成。
图3-7 数据库应用系统的简单结构
中间件通常由数据库管理系统或应用程序开发环境提供商提供给开发用户使用。中间件是应用程序和数据库之间进行交流的必需通道。设计数据库应用系统时，不需要自己编写，但必须要了解中间驱动的运作原理和使用方法。数据库应用系统中采用的数据库类型和开发环境不同，可使用的中间驱动也可能不同。
如果数据库应用系统使用服务器类型的数据库，应用程序必须要通过数据库服务器(数据库管理系统)才能存取数据库。如果使用的是文件类型的数据库，应用程序可直接存取数据库。数据库服务器由专门的数据库管理系统提供商提供，设计数据库系统时，不需要自己编写，但必须要了解数据库管理系统的运作原理及其提供的数据库开发能力。数据库的设计和实现是开发数据库应用系统的核心工作。
不同的数据库应用系统由于其业务要求和运行环境不同，用于存取和管理数据库中存储的信息的应用程序也不同，这是终端用户使用数据库应用系统必不可少的操作界面。如果数据库应用系统离开了应用程序，终端用户无法直接操作数据库，完成信息管理工作。 3.3.2 数据库引擎
数据库引擎是数据库应用程序与数据库(或数据库服务器)进行交互的接口，负责提交、处理数据库访问请求并返回处理结果。通常，数据库应用程序开发环境都会提供相应的数据库引擎及其开发组件，也可以这样说，在客户端，数据库引擎是由一系列用于进行数据库访问的数据结构和基于这些数据结构的方法(或函数库)组成。
从服务器端响应和处理数据库请求的方式来看数据库引擎有两种基本的体系结构，分别是多进程数据库引擎(见图3-8)和单进程多线程数据库引擎(见图3-9)。 图3-8 多进程数据库引擎运行结构图
图3-9 单进程多线程数据库引擎运行结构图
单进程多线程数据库引擎。这种数据库引擎的优点是：占用资源比较少，成本低，在比较低的配置下也能发挥较好的性能。其特征是：在一个处理进程内创建多个线程来响应多个数据库访问请求。具备比较好的可移植性，但低配置不能支持太多用户数。单进程多线程数据库引擎的代表是SQL Server 2000。
3.3.3 开发数据库应用系统的技术背景和任务
从DBS的组成、体系结构和数据库应用系统简单结构的讨论可知，开发数据库应用系统需要有如下一些技术背景：
应掌握数据库设计的基本理论知识，了解数据库系统的体系结构、数据库的分析建模技术、数据库的体系结构、完整性约束和数据库规范理论等。
应掌握一种桌面数据库和服务器数据库管理系统的应用技术，了解数据库管理系统提供的数据库管理和设计支持能力。
熟悉一种能够支持数据库应用程序开发的开发环境，包括相应的程序设计语言、数据结构、算法分析和应用程序架构技术等知识。
了解开发环境提供的数据库存取技术和所提供的数据库引擎。
了解软件设计和开发过程的一些基本知识，如个体软件过程、团队软件过程和软件工程等。 了解应用程序的分发技术和分发工具，即如何制作应用程序的安装程序以及如何在用户环境中实施数据库应用系统。 开发数据库应用系统的任务是：充分利用上述基础知识和技能，设计实现业务要求的数据库，设计终端用户操作数据库数据的应用程序，在用户环境中实施数据库应用系统以供用户完成业务工作，提高用户的生产率。
3.3.4 开发数据库应用系统需要考虑的问题 开发数据库应用系统和开发其他应用系统一样，需要根据用户的业务需求确定数据库应用系统的运行环境和开发环境等。从技术角度看，通常，开发数据库应用系统需要考虑以下问题。 a.确定数据库应用系统的运行环境，选择合适的DBS体系结构
开发数据库应用系统的首要问题是根据业务要求确定数据库应用系统的运行环境，选择合适的DBS体系结构。如果用户只需要在单机上工作，且需要管理的数据量很小，则应选择单用户结构的数据库应用系统;如果用户的业务需要在局域网环境中同时由不同工作人员完成，则应选择C/S结构的数据库应用系统;如果业务需要在远程机器上完成，则可能需要选择B/S结构的数据库应用系统。
选择不同的体系结构将决定后续的数据库应用系统开发问题，如确定系统开发环境等。同时，开发不同体系结构的应用系统，其开发技术复杂度也不一样，实现的技术也有所不同。 b.基于数据库应用系统的运行环境和体系结构确定数据库 所有数据库都提供了存储和检索信息的能力，但不同数据库提供的附加功能则有所不同，主要表现在以下方面：
不同数据库提供的数据安全保证机制不同。
有的数据库基于文件锁定机制保证多用户并发操作，有的数据库则采用事务并发控制机制，后者比前者效率高很多，占用的资源也相对较大。
不同的数据库描述数据字典(或元数据)的技术不同，提供的数据字典获取和管理技术也不同。
不同数据库对数据完整性的保证措施和程度不同。有的数据库只能保证基本的实体完整性约束(主码)和参照完整性约束，而有的数据库则能够提供较全面的完整性保证技术。
根据不同DBS体系结构中应用程序存取数据库的方式，数据库可分为本地数据库和远程数据库两种类型。集中式数据库应用系统使用本地数据库，而C/S结构的数据库应用系统则需要使用远程数据库服务器。本地数据库的典型代表是Paradox、dBASE、Visual FoxPro和Access等。远程数据库服务器的典型代表是Oracle、DB
2、Sybase、MS SQL Server等。 选择数据库时需要考虑数据库将要存储的数据量、存取数据库的最大用户数和数据库的效率要求这些问题。就存储量而言，本地数据库的存储量比远程数据库服务器小很多。就多用户问题而言，本地数据库也能够支持多用户同时存取数据库，但采用基于文件的锁定技术来控制并发操作;远程数据库服务器是专为多用户并发存取数据库而设计的，采用基于事务的技术控制并发操作，因而提供了更为复杂的多用户支持。就数据处理能力而言，远程数据库服务器的能力比本地数据库强大很多。
同时，选择数据库时还应考虑用户是否有移植数据库的需求。如果需要移植数据库，则开发时需要牺牲部分高效的SQL功能以获得最佳的移植方式，例如遵循不同数据库公用的SQL集进行SQL程序开发等。
第 4 章系统软件实现
本系统是在按照面对对象，基于组件、数据库开发的，拥有全面的错误捕捉和异常处理机制，因此具有更好的稳定性和可扩展性。
4.1 收费计算机和通信机
在收费计算机和通信机之间，我们采用了TCP/IP协议，TCP建立连接时采用客户/服务器模式，主动发起连接的进程叫做客户，被动等待连接建立的进程叫做服务器。在本系统中，收费计算机做为发起连接方，成为客户，通信机为服务器。
4.1.1 动态组件
TCP是面向连接的，因而可提供可靠的、按序传送数据的服务，它提供双向的的连接，即全双工。在收费站，由于环境恶劣，可能会网络故障导致TCP连接中断，或由于通信机维护中断连接。为了故障消除后能自动恢复TCP连接，减少监控人员维护量，采用了动态组件技术，自动检测连接的状态，并给监控人员一定提示。
if( Client->Active == false)
//定义为 TClientSocket * Client { HW_SENDTIME++; if(HW_SENDTIME%20 == 0)
//每隔一段时间尝试重新连接
{ HW_SENDTIME = 0; Client->Close(); delete Client; Client = NULL;
Client = new TClientSocket(this); //新建组件
Client->ClientType = ctNonBlocking;
Client->Address = sIpaddr; //通信机IP地址
Client->Port = atoi(sPort); //通信机端口号
Client->OnDisconnect = ClientDisconnect; //映射Disconnect事件
Client->OnRead = ClientRead; //映射Read事件
Client->OnError = ClientError;
// 映射错误处理事件
try{ Client->Open(); } catch(...){ Client->Close(); } } } else{ ………; } //网络连通，上传数据
通过动态TClientSocket组件的建立，网络连通和中断切换过程对操作人员是隐含的。不会影响车道收费系统的正常运行，网络正常后自动恢复上传数据功能，保证了车道的最大工作效率。
4.1.2 TCP报文的构成
应用层的报文传送到运输层，加上TCP的首部，构成了TCP的数据传送单位，称为报文段。在发送时，TCP的报文段作为IP数据报的数据，加上首部后，成为IP数据报。在接收时，IP数据报将其首部去除后交给运输层，得到TCP报文段。再去掉其首部，得到应用层所需的报文。
一个TCP报文问为首部和数据两部分，TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4N字节是可有可无的选项，因此TCP首部的最小长度是20字节，加上IP数据报的首部后至少有40个字节。如果TCP的数据段只有一个字节，那么网络的利用率就不会超过1/41。反之，如果TCP报文段非常长，那么在IP层传输时就可能要分解成多个短数据报片，在目的站还要将收到的各个数据报短片装配成原来的TCP报文段，加上出错时还要重传，加大了系统开销。一般认为，数据段应尽可能大些，只要在IP层不再分片就行。TCP缺省的数据段长度是536字节，因此我们在发送TCP报文时，要控制数据长度在这个范围之内，同时包含尽可能多的信息。比如我们在收费流水数据包中包含车道设备状态字节，这样我们就可以在监控室了解设备运行状态。
在本系统中，存在着多种数据包，如收费人员登录、收费流水、收费标准、通信机转移等。为此我们定义了多种数据类型。
我们定义的TCP报文的数据段由两部分构成，报头(TPACKETHEAD)和数据(PacketData)。报头是格式是固定的，用PacketType来区分不同的包类型。其定义如下：
//Packet = PACKETHEAD+ PacketData typedef struct { char tag[2]; //version 0x453b int PacketLen; //包长
char PacketType; //包类型
int trytimes; //重传次数
char sIpaddr[20]; //通信机地址
char sRet[2];
//标志，OK通信机写入数据库成功、ER写入失败
}TPACKETHEAD;
这里以收费流水数据为例，说明PacketData结构。
typedef struct //流水帐数据结构 { char LSH[13]; //流水帐号
char CXDM[3]; //车型代码
int je; //金额
char FJDW[11]; //车辆吨位
char SKRQ[20]; //收款日期 char SKSJ[20]; //收款时间
char GH[11]; //工号
char SKY[21]; //收款员
char CDH[4]; //车道号
char BH[2]; //班号
int CG; //冲岗标记
int MF; //免费标记
int YP; //月票标记
char TICKETNO[9]; //票据号
char devicestate; //设备状态
}TLsz; 4.1.3 数据包的抽象
面对对象程序设计的本质是把数据和处理数据的过程当成一个整体——对象。C++本身就是面对对象的语言，能将各种数学模型封装成对象，因此具有更好的稳定性和扩展性。在本系统的实现过程中，由于存在着多种数据包，为此，我们抽象出数据包的基本共性，形成数据包的基类TpacketBase。
class TPacketBase { private: TPACKETHEAD * pHead; char *pBuf; //发送缓冲区
public: int Sendpdate (void); //发送数据包
int Readpdate (void); //接收数据包
int pTypeExcute (int pType);
//按pType类型执行相关工作 }; 各数据包类以此为基类，实现数据包的发送和接收工作，并扩充了自己的成员变量和成员函数。以流水帐数据包为例。
Class Tlszpak : public TpacketBase {private: TLsz lsz; public: int Getlocaldate (void); //取本地数据
int Fillpacket (void); //填充数据报
};
其他类型的数据包，如登录、收费标准等的实现与流水帐数据包类似。 4.2 管理工作站
随着Internet的普及、城域网和广域网的发展，对监控提出了更多的要求。目前要求建立地区监控中心或者省级远程监控中心，由于各个收费站监控收费系统承包商的开发语言各不相同，基于商业利益的考虑又不会开放源代码，对监控中心的管理带来麻烦。因此，解决问题的最佳途径，就是遵循“开放系统”最大限度保护用户原有硬软件投资的原则，走开放系统结构(OSA)。即新上的项目一定要符合OSA标准;原有的项目，通过转换或改造接入开放系统。
对于管理工作站的软件，我们建立了基于INTERNET收费管理系统，采用C++Builder的ActiveForm技术开发，给本地监控和远程管理带来许多鲜明的特点和优点，其软件模块划分如图3所示。
这种方式的主要优点是：同时可以在一台客户机上完成多种客户机的功能;界面统一，使用和培训相对容易便于实现多个收费站的统一管理;采用INTERNET浏览器操作方式，自动下载最新版本，便于升级。 a.收费监视
本系统运行于图像处理工作站上。工作站的显示器配置于操作台上，用于监视和显示车道设备工作状况以及收费员操作情况。系统主要功能如下： 1) 动态实时显示收费车道状态，其中包括： l 收费员姓名 l 车道号
l 天棚信号状态(红色“×”或绿色“↓”) l 通行灯状态
l 自动栏杆机的状态 l 收费员判定的车型车类 l 通信线路正常/故障
2) 显示最近抓拍的车道特殊处理图像。
3) 接收矩阵的输出，实时显示摄像机采集的一路视频信号。 4) 任意摄像机间的切换和广场摄像机的变倍变焦操作。 5) 图像查询打印功能
l 随时来查询车道软件所捕获的所有图像。可以输入的条件有：时间如年月日，地点如车道，人员如收费员，或者是以上条件的组合 l 打印图像。查到所需图像以后，可以打印。 b.数据查询 1) 入口车道过车记录查询 l 以卡编号为关键字查询
l 以入口车道编号为关键字查询 l 以时间段为关键字查询 l 以收费员编号为关键字查询 l 以收费员班次为关键字查询 l 以卡编号为关键字查询 l 以车型为关键字查询 l 以费额为关键字查询
l 以上条件之间的相互组合为关键字查询 2) 出口车道过车记录查询 l 以卡编号为关键字查询
l 以出口车道编号为关键字查询 l 以时间段为关键字查询 l 以收费员编号为关键字查询 l 以收费员班次为关键字查询 l 以卡编号为关键字查询 l 以车型为关键字查询 l 以费额为关键字查询
l 以上条件之间的相互组合为关键字查询 c. 统计报表打印预览及打印模块
包括以下统计报表：
l 高速公路收费员班次报表(入口)
l 高速公路收费员当班特殊处理明细表(入口) l 高速公路收费员当班明细表(入口)
l 高速公路收费员当班特殊处理明细表(入口) l 高速公路收费员当班明细表(出口) l 高速公路收费站班次汇总表(入口) l 高速公路收费站班次汇总表(出口) l 高速公路收费站通行费收入日报表 l 高速公路收费站通行费收入月报表 l 高速公路收费站通行费收入年报表
l 高速公路收费站入口车道特殊处理明细日报表 l 高速公路收费站出口车道特殊处理明细日报表 l 高速公路收费站交通流量日报表 l 高速公路收费站交通流量月报表 l 高速公路收费站交通流量年报表 l 高速公路收费站交通流量OD日报表 l 高速公路收费站交通流量OD月报表 l 高速公路收费站交通流量OD年报表 l 高速公路收费站交通流量日分析表 l 高速公路收费站交通流量月分析表 l 高速公路收费站交通流量年分析表 d.系统管理模块 l 收费员信息编辑 l 费率信息编辑 l 收费站信息编辑 l 车道信息编辑 l 车型车类信息编辑 e.工班清帐管理系统
结帐管理系统由以下模块组成: l 管理人员登录模块 l 收费员工班管理模块 l 收费员当班数据录入模块 l 数据查询统计模块 1)管理人员登录模块
l 系统对管理人员的认证 l 人员登录名称,口令添加 l 人员登录名称,口令修改 l 人员登录名称,口令删除 2)收费员工班管理模块 l 收费员工班分配 l 收费员工班调整 l 收费员工班查询
3)收费员当班数据录入模块
录入内容：收费员班次,编号,姓名, 通行卡实缴数, 通行费实缴数, 定额票据金额, 废票上缴数1, 废票上缴数2, 值机员编号, 执行录入操作的时间(由服务器时间自动获得),备注等。 4)数据查询统计模块
l 按照收费员姓名查询 l 按照收费员编号查询 l 按照收费员班次查询 l 按照值机员编号查询
l 按照执行录入操作的时间段查询 l 按照以上条件组合查询 根据查询结果,自动统计出: l 通行卡实缴数总和 l 通行卡实缴数总和 l 定额票适用张数总和 l 定额票据金额总和 l 废票上缴数1总和 l 废票上缴数2总和 IC卡管理系统日常报表：
l 高速公路收费站入口通行卡发放日统计 l 高速公路收费站入口通行卡发放月统计 l 高速公路收费站入口通行卡发放年统计 l 高速公路收费站出口通行卡回收日统计 l 高速公路收费站出口通行卡回收月统计 l 高速公路收费站出口通行卡回收年统计
IC卡管理系统主要数据库表结构：
通行卡调入表 含义 调入时间
卡号
相关人员编号
通行卡调出表 含义 调出时间
卡号
相关人员编号
通行卡坏卡回收表 含义 坏卡回收时间
坏卡卡号
收费员编号
收费员班次
车道号
注释
相关人员编号
通行卡坏卡上缴表 含义 坏卡上缴时间
坏卡卡号
注释
上缴值班员工号
通行卡日库存记录表含义 库存统计日期
正常卡库存数量
发放通行卡数量
回收通行卡数量
调入通行卡数量
调出通行卡数量
恢复通行卡数量
库存坏卡数量
坏卡回收数量
坏卡上缴数量
库存维护数量
字段名
Intime Ickn Managern 字段名
Outtime Ickn Managern 字段名
Getintime Bkn Tollern Class Carroad Note Managern 字段名
Putuptime Bkn Note Managern 字段名
Sdate Stockn Pn Gn Inn Outn Hfn Stockbk Getinbk Putupbk Stockchange 类型
Datetime Int Int 类型 Datetime Int Int
类型 Datetime Int Int Tinyint Tinyint Char Int 类型 Datetime Int Char Int 类型 Datetime Int Int Int Int Int Int Int Int Int Int 字段宽度 8 4 4 字段宽度 8 4 4
字段宽度 8 4 4 1 1 20 4 字段宽度 8 4 20 4 字段宽度 8 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 序号 1 2 3 序号 1 2 3
序号 1 2 3 4 5 6 7
序号 1 2 3 4
序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
通行卡恢复记录表 含义 恢复时间 卡号
相关收费员工号 班次 入库方式 字段名 Gettime Ickn Tollern Class Stocktype
类型 Datetime Int Int Tinyint Tinyint
字段宽度 8 4 4 1 1
序号 1 2 3 4 5 入口车道原始过车记录 含义 字段名
卡网络编号
RCardNetwork 卡编号
RCardID 入口网络编号
EntryNetWork 入口站编号
EntryStation 入口车道编号
EntryLane 入口日期时间
EntryTime 入口统计日期
EntryDate 入口收费员编号
EntryOperator 入口收费员班次
EntryShift 车型
RvehicleClass 改型前车型
RPvehicleClass 费额
Toll 设备状态
RdeviceStatus 纪录类型
RRecordType OD分类车型
RODSpecification 保留 Reserved 出口车道原始收费记录
含义 字段名
卡网络编号
CardNetwork 卡编号
CardID 入口网络编号
EntryNetwork 入口站编号
EntrySttion 入口车道编号
EntryLane 入口日期及时间
EntryTime 入口统计日期
EntryDate 入口收费员编号
EntryOperator 入口收费员班次
EntryShift 入口车型
RVehicleClass 出口网络编号
ExitNetwork 出口站编号
ExitStation 出口车道编号
ExitLane 出口日期及时间
ExitTime 类型 Smallint int
Smallint Smallint Tinyint Datetime Tinyint int Tinyint Tinyint Tinyint Smallint Smallint Tinyint Tinyint Smallint
类型
Smallint Int
Smallint Smallint Tinyint DateTime Tinyint Int Tinyint Tinyint Smallint Smallint Tinyint DateTime
字段宽度 2 4 2 2 1 8 1 4 1 1 1 2 2 1 1 2
字段宽度2 4 2 2 1 8 1 4 1 1 2 2 1 8
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
出口统计日期 出口收费员编号 出口收费员班次 车型
改型前车型 总费额 设备状态 业主网络编号 业主编号 业主分帐额 记录类型 标识站
OD分类车型 仲裁车型
仲裁管理员编号 保留字段
车道费率表 含义
入口网络编号 入口站编号 入口站名 出口网络编号 出口站号 出口站名 标志站 车型 总费额
收费站名表 含义
收费站编码 收费站名称
ExitDate ExitOperator ExitShift VehicleClass PVehicleClass TotalToll DeviceStatus OwnerNetwork OwnerID OwnerToll RecordType FlagStations
RODSpecification Judgetype JudgeID Reserved Tinyint Int Tinyint Tinyint Tinyint Smallint Smallint Smallint Tinyint Smallint Tinyint Long Tinyint Tinyint Int
Smallint 1 4 1 1 1 2 2 2 1 2 1 8 1 1 4 2 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
字段名
EntryNetwork EntryStation
EntryStationname ExitNetwork ExitStation
Exitstationname FlagStations VehicleClass TotalToll 类型 字段宽度 Smallint 2 Smallint 2 Varchar(20) Smallint 2 Smallint 2 Varchar(20) Int 4 Smallint 2 Smallint 2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
字段名 StationID StationName 类型 字段宽度 Int 4 Varchar(20) 序号 1 2 每班收费员下班填报数据表 含义 字段名
Date 统计日期
Shift 收费员班次
Operatomum 收费员编号
OperarorName 收费员姓名
Data11 通行卡实缴数
Data21 通行费实缴数
Data31 定额票适用张数
Data32 定额票据金额
类型
Tinyint Tinyint Int
Varchar(8) Smallint Int
Smallint Int
字段宽度 1 1 4 2 4 2 4 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 废票上缴数 废票上缴数 值机员编号
执行录入操作的时间 备注 Data41 Data42
Surveillantnum Time Remark Smallint Smallint Int
Datetime Char 2 2 4 8 20 9 10 11 12 13
4.2.1用户登录模块
收费站计算机系统软件一律采用窗口界面系统，值班管理员在绝大多数情况下只需使用鼠标器在屏幕显示的任意一个菜单上双击即可选中该功能，并使计算机完成一系列控制、显示、打印等操作。计算机在系统登录时检查操作人员身份密码，以确认其是否有权力使用该项功能。
某高速路收费系统设计了美观大方，操作方便的用户登录界面、主界面、车辆收费界面，典型界面如下图：
图4.1用户登录界面
4.2.2 主界面模块
图4.2 主界面
4.2.3 用户管理模块
4.2.3 用户管理界面
图4.4用户管理界面
4.2.4车辆收费模块
图4.4车辆收费界面
第5章 收费系统服务器维护与管理
收费站的服务器非正常关机之后便发生故障，系统无法启动，造成全所收费当班结账工作无法正常进行。经过技术人员的检查，确认为服务器的硬盘损坏而造成系统的无法工作。后虽经多方面的不懈努力，恢复系统的工作，但是仍有部分历史数据由于客观条件所限终究无法恢复，造成了一些无法挽回的损失。不禁使人认识到这样一个问题的重要性，如何更好的保护好我们的收费系统服务器，减少故障的发生;如何有效地保护收费数据，把此类故障造成的损失减小到最小。
5.1事件的初步分析
服务器故障，虽说是个偶然突发事件，但有它的必然发生性。首先，监控室人员对机房环境保持不佳以及技术人员对服务器维护重视程度不够，应该是导致本次事件的直接原因。从现场拆下的服务器来看，机箱内部充满了灰尘和异物，电路板上也是尘迹斑斑。通过测定，主硬盘的电路控制部分已经损坏，镜像硬盘上系统重要文件错误丢失无法使用，从系统的日志分析，早在一周以前，备份磁盘镜像就已经断开……等等，这些都充分表明，该服务器很长一段时间没有受到足够的重视，最终不幸发生系统的崩溃，数据的丢失。
其次，服务器配置上的不尽合理客观上加大此类事件发生的几率。某收费服务器采用的是惠普LC3 PC服务器，配以微软Windows NT server4.O作为操作系统，采用微软SQLServer7.0作为数据库平台。由于NT Server对系统内存的最低要求是32M，加上服务器上运行的SQL数据库系统和其他后台服务程序，并进行软件RAID l磁盘镜像，更是需要很大的系统资源，而该服务器的内存总量仅为64M，除去以上所述资源占用以外，真正留给数据服务使用的内存资源已是所剩无几。系统在内存不足之时，会采用虚拟内存进行补充，利用硬盘空间作为进行数据交换和读取，随着高速公路的车辆通行数的不断增加，服务器的负荷也明显增大，磁盘读取数据也越发频繁，时间长了，必然加速设备的损坏，缩短硬盘的使用寿命。
5.2.1加强收费服务器的日常维护
某站的事件，给了各位高速公路的工程维护人员敲响了警钟，如何更加切实有效的做好系统的维护保养工作，确保设备的稳定运行，将是大家面临的重要问题。
5.2.2定期做好服务器的清洁工作
由于客观条件等因素的限制，目前高速公路收费系统站级服务器均同所里监控室在一起，并无采用专门收费系统机房放置。由于平时监控室内人员进出较为频繁，长此以往，势必造成服务器内的灰尘堆积，机内均为精密电子元件，这样的运行环境对硬件的损坏很大。
因此，很有必要定期(建议大约2个月)对服务器进行一次停机清洁，这对延长内部的元器件使用寿命很有帮助。
5.2.3做好紧急修复磁盘和系统启动盘
目前我们的收费系统服务器采用微软公司的Windows NT server作为操作系统，在安装Windows NT Server时准备一张l.44MB的3.5”软盘，用于创建紧急修复盘。紧急修复盘上保存了修复系统所需的数据，当系统文件因故被损坏时，可协助管理员修复丢失或损坏的Windows NT文件，并恢复Registry(登录)，包括了安全账户管理(SAM)数据库、安全信息、磁盘配置信息、软件Registry项以及其他系统信息，使Windows NT能够正常启动。因为Windows NT Server采用NTFS磁盘文件系统，一旦出现故障，使用系统紧急修复盘，可以十分便利的访问系统分区，读取其中的文件，这对我们恢复系统十分有利。利用系统恢复盘，使得工程技术人员能够从像磁盘中获得了许多原先系统的资料，如用户信息，备份日志等，挽回了损失。
5.2.4定期检测磁盘，察看系统的日志文件
在让NT操作系统捕获重要的软硬件信息后，可以用Event View查看这些信息，跟踪服务器运行情况。因此定期察看系统的日志是很有必要的;服务器的硬盘频繁进行数据的读写，有时会因为异常断电或外部震动等因素使硬盘产生坏点，如果能定期检查硬盘，察看系统的日志，及时发现错误，就能减少系统崩溃或数据丢失情况;在发现硬盘有坏点的情况下，可以进行扫描修复，以确保数据安全，延长硬盘的使用寿命。
5.2.5做好数据库的备份工作
数据库是信息系统的心脏，是信息资源开发和利用的基础。目前的服务器都已采用磁盘镜像的方式进行全盘数据备份，尽管此次，建立一套策略和方法，定期做好SQL数据库文件的单独备份，还是显得十分的必要，尤其在数据文件遭遇不幸的时候，能够尽快的恢复，减小损失。需要特别重视的是数据库内的各种结构表、重要存储过程以及各种参数、原始拆帐数据等，一旦出现意外，能够在最短的时间内给予恢复。
5.2.6做好病毒的防治工作
随着软件开放性和网络技术的不断普及和发展同时，也给了计算机病毒提供了十分便利的传播途径;在高速公路专网内，服务器之间以及服务器同工作站之间大量的文档、结构化或非结构化的收费数据、统计数据通过网络来传输和处理，这种频繁和大规模的文件、数据交换为病毒传播大开便利这门;目前，高速公路收费系统已实现全路段的联网收费，一旦遭遇病毒入侵，势必引起全线收费数据的破坏，后果将不堪设想。因此，定期进行服务器、工作站间的病毒检测是一件十分必要和关键的步骤。例如：2003蠕虫王(Worm.netkiUer2003)，正是利用SQLServer数据库系统的漏洞，采用“缓冲区溢出”技术，进行网络感染与攻击，从而对网络和服务器造成严重危害，导致网络严重阻塞，甚至造成SQL Server服务器的全面瘫痪。2002年，就曾经因此让全球网络接近瘫痪6小时。因此，在做好病毒的防治工作时，还必须充分运用网络杀毒软件、防火墙以及入侵检测等多种手段，才能够有效预防并清除危害。
5.3数据管理模式的分析和比较
如前所述，某服务器故障虽说是由多方因素引发的——人为疏忽，硬件配置不合理等都直接或者间接的导致了此次故障的发生。从某站的事件中，我们也充分认识到了加强日常维护保养工作的重要性。可是，仅仅如此吗?在高速公路管理系统的不断建设发展的今天，在经济发达、交通量较大的路段管理地区，都已提出要求降低运行成本，提高经济效益。这些新的需求，都要求我们的系统管理和建设者需要思考新的管理方式和系统结构。这正是我们下文所要阐述的观点：从管理模式的角度，结合泉港服务器事件，根据实际的功能需求，对目前所采用的沿用多年的数据管理模式进行分析讨论，我们大胆提出：收费系统应该改变当前的数据管理模式，采用一种新型的数据管理——集中式管理，从而使得高速公路收费管理更加规范的进行，真正最大限度的避免此类事件今后不再发生。
5.3.1现有某高速公路的收费管理模式
目前，某高速公路收费系统采用多年传统使用的分中心一站一车道的分散管理模式。即由收费站系统、收费分中心系统、省中心拆帐系统共同组成，分为三级管理模式：收费站—分中心一省中心，具体的网络拓扑图如图1所示：
其中车道与收费站之间组成星形结构的局域网，收费站与收费分中心之间、收费分中心与收费拆帐中心之间租用专用速率64Kb/s的DDN线路进行通讯。 5.3.2现有数据管理模式的优缺点
优点 ：
a)对网络的依赖性小，网络不通时，收费站级系统的业务处理正常进行;
b)业务操作不面向大型数据库，系统运行的效率较高;
缺点：
a)系统配置相对烦琐，维护量较大。由于整个路段收费站的系统维护工作由所辖分中心技术人员负责，而每个收费站远离分中心，因无形中加大了系统的维护量;
b)增加了系统配置的开支;
c)维持两端相应数据的一致性占用了一定的系统资源;
d)对收费站机房环境的要求很高，容易出现人为的服务器故障如关机、断电等。也正是上述的这些不足，为泉港的服务器故障埋下了隐患，这不能不引起我们的思考——有没有更好数据管理方式，可以减少故障发生。 5.3.3数据集中管理模式的定义和特点
所谓数据集中管理一就是结合各路段管理范围的特点，采用弱化原收费模式收费站功能，加强收费分中心、总中心的管理功能，集中在收费分中心、拆帐中心进行收劳业务管理的新型管理方式。它的核心，就是利用计算机软件、网络技术及相关设备对某个路段的收费数据进行集中处理，有效地保证计算机主机上所有数据的完整性、可靠性、稳定性，有利于收费业务的规范化管理。具体地说，在某高速公路收费系统中，利用监控分中心的收费服务器，在分中心的直接监督下对各个收费车道、收费站进行收费业务数据的采集和处理以及管理和统计，而不通过收费站服务器。因此，数据管理模式分二级，省拆帐中心——分中心，网络拓扑图如图2所示：
其中收费分中心与收费站、收费拆帐总中心与收费分中心之间利用高速公路建成的专用通信网进行通讯。
集中管理又有哪些特点呢，正如我们上面提到的，具体的从上面的网络图，很容易看出：采用了集中数据管理模式，优缺点如下：
优点
a)采用了集中数据管理，使得只在分中心设置一台服务器：每个收费站不设服务器作为系统的一个使用终端，从而降低了成本。
b)服务器管理简单，便于维护，大大减少了分中心技术人员的维护工作量。
c)数据的安全性好，由于采用集中式管理，减少了当中的许多环节，最大限度避免了其他因素造成的破坏。
缺点
a)由于需要对各站进行数据处理，对服务器的处理能力和运行速度等要求较传统方式有很大提高。
b)当某些主要设备出现故障时，影响的范围要广一些，因此对网络可靠性、稳定性要求较高。
5.4集中管理模式的可行性分析
5.4.1网络可靠性分析
从集中管理的定义以及上述的图示，可以很容易的知道，想要实现数据的集中(部分集中)管理，最重要的前提条件便是需要一个快速、稳定、安全的通讯线路，将各类的数据上传至分中心和中心服务器。这样的要求，在高速公路通讯网络建立以前是很难满足和实现的，因此也无法试行集中管理。随着高速公路建设的不断深入，网络通信模式将由原先租用DDN专线方式转为基于光纤传输的SDH同步数字通信方式;对于收费数据的传输采用SDH 2M带宽，大大满足收费业务数据传送需求。光纤通信具有如下特点：
a)频带宽，具有很大的传输容量，主干网的速率达到2.5Gb/s，本地网速率也可达2Mb/s，可以满足各类数据的传输要求;
b)通信质量好，不受外界电磁干扰;
c)通信距离可长可短，符合高速公路通信业务分布特点。因此，稳定可靠的高速公路光纤专用通信网为实现数据集中管理模式创造了必要条件;
5.4.2服务器系统软硬件平台
当前的企业服务器主要分作两大类，其中一类是以IBM、HP等公司为代表的小型计算机服务器，如IBM RS/5000 M80，M85小型机，另一类便是目前正在使用的以普通的PC为基础的PC服务器。小型机虽性能较PC服务器强，但同样价格也高出甚多。采用数据集中管理模式后，对拆帐中心、分中心的服务器处理能力和运行速度及可靠性要求很高，首先应能满足整个路段各收费站的各种业务需求，在充分考虑功能需求的基础上，对所需设备的主频、内存、存储空间、传输率及可靠性等方面进行具体分析，并通过模拟实际的使用环境对设备的处理能力、数据吞吐量等作详细地计算后才能确定选用服务器类型，且莫一味的追求高性能，造成投资浪费。同样考虑到今后的车流量等数据的增加，还应留有一定的富余量，避免出现设备与应用问可能出现的“大马拉小车”、“小马拉大车”的问题，避免设备购置的盲目性。
随着高速公路路网的不断形成，联网收费系统对计算机网络安全性和可靠性的要求较高，因此对于服务器操作系统和数据库的选用也非常重要。目前服务器最为普遍采用的操作系统有Windows NT、Unix、Linix等。按照中心和分中心服务器的设计要求和作用，应首要从系统的安全性和稳定性方面人手考虑，建议优先采用以Unix为核心的操作系统。同样当前可采用的数据库软件平台众多，如：SQL Server、ORACLE、SYBASE、INFORMIX和INGRES、DB2等，各有所长，建议选用的原则应从以下几个方面人手：支持客户/服务器体系结构;支持高性能的并发控制和联机事务处理;支持主要网际互连协义(TCP/IP、APPC等)和局域网协议(如TCP/IP、SPX/IPX);支持SQL标准;考虑安全性、灾难恢复和事务完整性;具有良好的可移植性和可扩展性;支持大量的第三方产品，能满足不断发展中的各类业务要求;支持Cluster系统，并能自动实现任务均衡和任务切换;支持SMP系统;至少支持PowerBuilder、Delphi、Microsoft Visual C++等RAIDG开发工具，具备完善的Intemet开发工具以及确保系统升级时可移植性等等。
5.4.3冗余独立磁盘阵列RAID等安全措施
采用数据集中管理模式，对设备的安全、稳定性方面的要求特别高，应充分考虑服务器的冗余备份问题。建议同时采用双机热备份服务器和磁盘阵列方式，当前很多服务器无须磁盘阵列柜就可构成磁盘阵列，磁盘阵列内置于主机中，如HP6000高档服务器，将数据库系统和应用系统放在阵列磁盘上，这样相当于有了双重硬件防护。确保在硬盘损坏时，磁盘阵列起作用，当主机出现除硬盘外的故障时启动备机，确保收费业务的不间断运行。
第四篇：高速公路通信监控收费系统的防雷设计方案
高速公路
通信、监控、收费系统
防雷设计方案
河北德实科技有限公司
一、概述
当今社会电子计算机技术、微波通信技术日益发展，各类电子设备大量应用，雷击电感应到附近的导体中形成过电压，可高达几千伏，对微电子设备的危害极大。LEMP的主要侵入通道有电源线路、各类信号传输线路、天馈路线和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统，造成电子设备失效或永久性损坏。因此，雷击脉冲的防护是在入侵通道上将雷电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目有。其主要方法是采用隔离、等位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器(SPD)安装在微电子设备的外连线路中，地线按共用接地原则接入系统的地线，才不至于造成地电位反击。只要设计合理、安装合格，电涌保护器就能有效的防御雷电。
因此，采用完善的综合防雷手段构成一套完整的防雷体系，这就是现代防雷的新理论：综合防雷理论。目前高速公路建设发展迅速，为了使高速公路畅通无阻，保证高速公路通信、监控、收费系统正常运行，将雷电灾害降低到最低限度，防雷工程技术人员应对系统进行全面规划、综合治理、制定完善的综合防雷设计方案。
二、高速公路综合防雷设计方案的依据
高速公路综合防雷在设计时主要采用以下标准，供设计时参照。
1、 IEC61024《建筑物防雷》
2、 IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
3、 ITU K25《光缆的防雷》
4、 ITU K27《电信大楼内的连接结构和接地》
5、 GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
6、 GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
7、 GB50174-93《电子计算机机房设计规范》
8、 GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
9、 GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
10、YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规范》
11、XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》
三、高速公路通信、监控、收费系统的基本组成
1、每一条高速公路在其管理的区间内均设有一监控中心大楼。监控中心一般设在高速公路的出、入口处，也有设在管理区间的中心部位。中心一般设置有大型地图板和监控电视系统，并配有多画面切换控制设备、视频监视器、低速录象设备及自动转换装置。中心配备有计算机网络系统、负责管理各收费站的收费信息、紧急电话的控制、公路出入口及中间各大型电子显示屏的控制和公路沿线的小型电子提示牌的控制等。中心大楼内还有程控交换机系统、中心控制台、光缆通信的两个或四个8Mbit/s接口的光端机、电端机及上网设备、无线电话系统、UPS供电系统等多种电子设备。
高速公路每个收费站还相应配套建立了一个监控分中心，分中心设置了监控电视系统和计算机网络系统，负责管理监视本收费站的收费信息和车辆信息等。
2、在每个收费站配备有光缆通信设备，收费用的计算机局域小网，收费站信号灯控制系统，监视、摄像、记录系统，控制操作台，站内电话控制台、无线对讲电话等。
3、在每个收费亭内配备有收费计算机网络系统工作站专用计算机，收费票据打印机，收费指示板，指示灯，车道控制机，自动栏杆，语音提示系统，车辆过境自动计数器，对讲电话和空调及供电系统等设备。
4、在公路沿线及收费站广场设置了多个监控摄像头，将摄像头的视频信号通过光缆、同轴电缆、对称电缆或通过微波传输系统，将视频信号或语音信号传到中心监控室，以利控制中心掌握公路沿线的车辆行驶运行情况，便于指挥调度。
5、道路LED指示牌。LED指示牌发布高速公路即时信息，位于空旷的环境中，其控制信号线一般由光纤组成，系统电源采用就地变压(主要是使用开关电源)的措施，由电源引起的雷击事故较为普遍。
四、高速公路的综合防雷原则
高速公路的综合防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。
1、在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。
2、高速公路综合防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。
3、高速公路综合防雷系统应根据所在地区雷暴等级、设备放置在雷电防护区的位置不同，采用不同的防护标准。为确保防雷设计的科学性、先进性，高速公路建设工程在设计前宜做高速公路沿线现场雷电环境评估。
五、高速公路建筑物直击雷防护措施
1、监控中心大楼一般设置在高速公路的出入端或控制管理区域的中心位置。由于周围地形比较空旷，楼层一般都比较高且楼顶还安装有各类通信天线、有的还架设有铁塔，这些都是直击雷的重要目标。由于楼内有大量实时运行的电子、微电子设备，又是整个高速路的指挥中心，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的规定，可定为二类防雷建筑。按滚球法(滚球法半径45m)设计避雷针、避雷带或者避雷网等。设计方法请参照《建筑物防雷设计规范》附录四的要求，决定避雷装置的数目、布局、高度，在设计时应考虑避雷针抗当地30年最大风的抗风强度，并留有一定余量。
2、为了减少避雷装置的维护，防止酸雨对避雷针的腐蚀，应在监控中心大楼楼顶安装不锈钢或者镀锌避雷装置，其高度和数量根据滚球法计算其保护范围能覆盖整幢中心大楼的天面和各类天线，使其能有效防止直接雷击以保护大楼的楼顶和各类通信天线的安全。
3、在公路沿线安装监控摄像头的云台杆顶、收费站广场云台杆顶以及LED指示牌顶各安装一套不锈钢避雷针，以保护云台摄像头等设备免遭直击雷危害。
4、在高速公路收费站钢架屋顶上和大型室外电子显示屏顶端左右对称各安装一套不锈钢避雷针，以保护收费站钢架屋顶和电子显示屏框架结构免遭直击雷危害。
5、避雷针的引下线最好利用钢结构柱做泄流线，条件不允许时，也可以单独用25mm2以上的铜绞线穿镀锌钢管屏蔽，并做绝缘处理，从避雷针尖直接以最短路径入地，以减少泄流时的雷击电磁脉冲辐射而损坏微电子设备和室外大型电子显示屏编码控制系统。
六、雷击电磁脉冲(LEMP)的防护措施
雷击电磁脉冲(LEMP)所产生的感应电动势通过侵入通道叠加在线路信号上产生瞬间高电压，击毁各类用电设备和微电子芯片，因此在实施防雷工程时必须将感应雷击作为重点，进行有效的防御。在设计综合防雷时，应从以上通道进行重点防护，同时做好等电位连接和共用接地系统。根据国标GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》4.3按建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定雷电防护等级，高速公路监控和收费雷电防护等级为B级。
1、电源系统的防雷措施
在监控中心大楼的总配电盘上安装一套雷电通流容量Iimp≤25kA(波形10/350μs);响应时间Ta≤100ns的三相电涌保护器SPD1，型号为：MG-50/4，作为一级保护;在楼层分盘上安装一套雷电通流量Imax≤80kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的三相电涌保护器SPD2，型号为：M-80/4，作为二级保护;在UPS电源前安装一套雷电通流容量Imax≤40kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的三相电涌保护器SPD3，型号为：M-40/4，作为三级保护。在UPS电源后或设备前安装若干套雷电通流容量Imax≤20kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD4，型号为：1P20AS-7，作为四级精细保护。
在每个收费站对应的监控分中心大楼的总配电盘上安装一套雷电通流容量Imax≤120kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的三相电涌保护器SPD1，型号为：M-120/4，作为一级保护;在楼层分盘上安装一套雷电通流量Imax≤80kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的三相电涌保护器SPD2，型号为：M-80/4，作为二级保护;在UPS电源前安装一套雷电通流容量Imax≤40kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD3，型号为：M-40/4，作为三级保护。在UPS电源后或设备前安装若干套雷电通流容量Imax≤20kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD4，型号为：1P20AS-7，作为四级精细保护
SPD连接导线应短而直，SPD连接导线不宜大于0.5m，当长度大于0.5m时应适当加粗线径。当SPD1～SPD2的线距小于10m、SPD2～SPD3的线距小于5m、SPD3 ～SPD4的线距小于5m时，应在两SPD间加装退耦装置。为防止SPD老化造成短路，要求SPD安装线路上应有过流保护装置，应选用有劣化显示功能的SPD 在收费亭内的供电线路上各安装一套雷电通流量Imax≤40kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD，型号为：M-40/2，保护各亭收费计算机、票据打印机、收费指示板、指示灯、自动拦杆、车道控制器、语音提示系统、对讲机等电源线路安全。
在进、出高速公路两端和中间的大型电子显示屏电源线路配电盘上各安装一套雷电通流量Imax≤80kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD1，型号为：M-80/2，作为一级保护;在稳压整流器设备前安装一套雷电通流量Imax≤40kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD2，型号为：M-40/2，作为二级保护;在末级设备供电处安装防雷插座，通流容量Imax≤20kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD3，型号为：1P20AS-7，作为三级电源保护。如果大型电子显示屏通过信号线路供电，那么在信号线进大屏前加装一套型号PT-POE的防雷器，电源Un48V，线脚4，8;信号Un5V，线脚1，2，3，6。电源部分通流容量Imax≤5kA(波形8/20μs)信号部分通流容量Imax≤2.5kA(波形8/20μs)
在视频信号及控制信号进入主控机房或者分控机房设备的前端加装相对应的浪涌保护器对其主控机房内的设备进行防雷电保护，在硬盘录象机的前端一一对应的加装视频防雷设备：12TB075-DH;在控制总线的进线端或分线端加装控制信号浪涌保护器对其主控机房内的控制信号发射设备进行防雷电保护，控制信号防雷设备：24TC302-D防雷器。
2 、监控系统的前端设备：
《信息系统技术管理规范》第三条规定：“各类通信线路和设备宜增加相应的防雷措施。” 任何一个监控系统均由前端系统，终端系统，传输系统及控制系统四个子系统组成，前端系统一般在室外，容易遭受直击雷和感应雷，同时通过传输系统及传输系统本身对雷电的感应，将雷电传输到监控中心，损坏终端设备，破坏控制系统。在监控线路的各条进线端加上相对应的防雷保护，如距离较远，建议两端都加装防雷器。 在普通摄像机进线端加装二合一防雷器，型号：PT-CCTV2。组合方式为220AC+BNC或24DC+BNC;在带有云台摄像机进线端加装三合一防雷器，型号：PT-CCTV3。组合方式为24DC+24DC+BNC或220AC+24DC+BNC
3、收费系统信号线的防护措施 (1)在监控中心主机房计算机网络服务器至网络交换机(HUB)间安装一只计算机网络信号SPD，型号为：8TR4508-LH，以保护服务器。
(2)在监控分中心机房网络交换机至收费亭的微机间的数据线两端各安装一只计算机网络信号SPD，型号为：8TR4508-LH，以保护网络交换机和收费亭微机网络端口。
(3)在电子显示屏的光、电端机编码器之后至控制器两端各安装一只数据线SPD，型号为：24TC304-D，以保护光、电端机、编码器和控制器。
(4)收费亭与监控分中心有线对讲系统两端各安装音频控制信号避雷器1个，通流容量5KA(波形8/20μs)，型号为：170TC302-D。
(5)宜在程控电话和紧急电话传输线两端安装程控电话电涌保护器，其标称导通电压为Un≤1.5Uc ;雷电通流量Imax≤5kA(波形8/20μs);响应时间Ta≤50ns 的程控电话SPD，型号为：170TR1102-DT。
七、屏蔽措施
1、屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。
为改善电磁环境，所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起，并与接地装置相连。屋顶为金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架，都必须进行等电位连接后接地。
在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。当微电子设备系统要求只在一端做等电位连接时，可将屏蔽电缆穿金属管引入，金属管在一端做等电位连接。
建筑物之间的连接电缆应敷设在金属管道内，这些金属管道从一端到另一端应全线电气贯通，并连到各建筑物的等电位连接带上。电缆屏蔽层也应连到这些带上。
2、实践中建筑物或房间的大空间屏蔽是由金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋这些自然构件组成的。这些构件构成一个格栅形大空间屏蔽。穿入这类屏蔽的导电金属物应就近与其做等电位连接后接地。
3、监控系统设备机房位置应选择在LPZ最高级区和避免设在建筑物的顶三层内;当建筑物天面部分的避雷网格尺寸不符合系统抗干扰的要求时，应在天面加装屏蔽层。使用非屏蔽电缆，入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10m以上。如受条件限制无法穿金属管埋地入户，则应加长入户屏蔽管或栈桥长度，金属管或栈桥的两端以及在雷电防护区交界处要做等电位连接和接地。
4、监控系统设备为金属外壳时，应用最短的导线将其与等电位连接带连接。如是非金属外壳，当设备所在建筑物屏蔽未达到设备的电磁兼容性要求时，应加装金属网或其它屏蔽体对设备屏蔽，金属网应与等电位连接带进行等电位连接。
5、计算机、通信、监控机房的设备应与建筑物外墙保护1m左右距离。以防止大楼遭到直击雷时沿外墙泄流入地的引下线周围产生较强的电磁场而损坏微电子设备。
八、等电位连接
1、等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。将进入监控中心大楼的各类管线的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等电位连接后接地。在进入设备前再进行二次等电位连接后接地。将广场摄像头输出的同轴电缆的外层和其它管线外层在进入大楼前进行等电位连接后接地。
2、将分开的外导电装置用等电位连接导体连接后接地，以减少系统设备所在的建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的电位差。利用钢筋混凝土结构的建筑物内所有金属构件的多重连接建立一个三维的连接网络是实现等电位连接的最佳选择。为方便等电位连接施工，应在一些合适的地方预埋等电位连接预留件。
进入系统所在建筑物的各类水管、采暖和空调管道等金属管道的金属外层在进入建筑物处应做等电位连接，燃气管道入户后应在法兰盘连接处插入一块绝缘两端用开关型SPD连接后户内金属管道可参加等电位连接，并与建筑物组合在一起的大尺寸金属件连接在一起，按GB50054的要求做总等电位连接之后，接向总等电位连接带，并可靠连通接地。
3、在建筑物入口处，即LPZ0B与LPZ1区交界进行总等电位连接后接地，在后续的雷电防护区交界处按总等电位连接的方法进行局部等电位连接，连接主休应包含系统设备本身(含外露可导电部分)、PE线、机柜、机架、电气和电子设备的外壳、直流工作地、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、管道、屏蔽槽、电涌保护器SPD的接地等均应以最短的距离就近与这个等电位连接带直接连接。连接基本方法应采用网型(M)结构或星型(S)结构。网型结构的环行等电位连接带应每隔5m经建筑物墙内钢筋、金属立面与接地系统连接。当采用S型等电位连接网络时，系统的所有金属组件除在接地基准点，即ERP处连接外，均应与共用接地系统的各组件有足够的绝缘(大于10KV, 1.2/50μs)。
九、共用接地
1、宜利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统。如建筑物没有基础钢筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。接地体的接地电阻不宜大于1Ω。原则上应在各雷电防护区界面处做等电位连接，但由于工艺要求或其它原因，被保护设备的安装位置不会正好设在界面可能发生的电涌电压时，电涌保护器安装在被保护设备处，而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先在界面处做一次等电位连接接地。
2、埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢;埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm扁钢截面不应小100mm²,其厚度不应小于4mm;角钢不应小于40 X 40 X 4mm;钢管壁厚不应小于3.5mm。人工垂直接地体的长度宜为2.5m。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5m，当受条件限制时可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m，在冻土区人工接地体应埋设在冻土层以下。接地体应远离由于砖窑、烟道等高温影响土壤电阻率升高的地方。
3、在高土壤电阻率地区，降低接地装置接地电阻宜采用下列方法：
A、采用多支线外引接地装置，外引长度不应大于30m; B、为了有效降低接地电阻，可适当使用降阻剂; C、换土法。
4、在监控中心大楼周围应做一环型闭合接地电阻小于1Ω的复式混合地网，浇灌长效降阻剂，以保证地阻常年稳定。此地网主要用于监控中心大楼和收费亭的安全保护接地。并与大楼并网作为共用接地系统。该地网引出极应用40 X 4mm镀锌扁钢制作，用截面积大于25 mm²的BR铜线从引出极引出至各收费亭供接地专用。一根以最短路径引入主机房接地母排上供机房接地专用。
在公路沿线云台杆下面各做一个小于1Ω的联合地网，每个地网两端做两个引出极，极间距宜大于5m，一根引出极作为防直击雷接地，一根引出极作设备安全接地用。每根地线穿1.5英寸镀锌钢管屏蔽后，引到云台杆顶和设备间供两种接地用。各分散的地网通过电源系统的安全保护地连通全线达到等电位连接的目的。
十、运行维护
(1)避雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。
(2)每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。
(3)接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
(4)每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。
十一、竣工验收
(1)防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。
(2)设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。
十二、销售服务及质量保证 (1)由本公司销售的产品和施工的工程均由保险公司承担产品质量和工程责任保险。
(2)工程中所使用的防雷器件，从工程验收合格之日起一年内免费保修，超过保修期两年内维修只收取工本费，终身负责维修。 (3)根据用户需求，免费提供防雷知识或防雷技术讲座; (4)保修期内，若防雷系统出现故障，公司技术人员在接到通知后的24小时内赶到现场。
第五篇：基于高速公路联网收费系统的设计方案与优化措施
摘要 随着经济水平的提升，我国高速公路的管理中逐渐运用了计算机等先进系统，而这项先进的技术也给联网收费系统带来了非常重要的作用，不仅如此，我国高速公路收费站因为有联网技术，快速准确的提升了工作的效率。本文结合我国高速公路收费现状进行了详细的分析，并针对存在的问题提出解决方案及优化措施。
关键词 高速公路;方案;措施
中图分类号TP3 文献标识码A 文章编号1674-6708(2015)153-0068-01
1 我国联网收费系统的现状
从目前来看我国各省各地的高速公路收费站的营运管理大部分都是采取一条高速公路一个运营公司的模式、建设和管理为一体的运行方式。我国经济水平得以迅速提升，高速公路建设的水平也在稳步发展，现在，联网收费系统逐渐是我们面临的一项重要的工程，也是需要持久探索的，根据我国现在的发展情况，国家为了使当前高速公路的水平快速上升一个新的台阶，制定了“贷款修路，收费还贷”这一项重要的政策在我国高速公路发展的背后起到了至关重要的作用，这项政策的出台有效的环节了我国交通的压力，将我国的格局改变为路网格局模式，推进了我国经济建设的迅速发展，但是，在发展中，总会遇到这样那样、大大小小的困难和问题，如果在联网收费建设的过程中疏于管理，不指定一个严格的执行标准去管理，也不严格的监督，会影响我国高速公路的发展步伐。
2 联网收费系统设计方案
联网收费系统的主要是依据我国当前收费系统的现状和项目来制定的，主要是以下几个方面。1)由于收费造成交通的顺延，这个是系统要去控制的。详细为进口车道和出口车道都是大概有六秒的服务时间，服务水平平均等待1辆车，在出口道的平均服务水平等待车辆数量相等，平均服务时间是14s。2)最大程度的减少财务漏洞，要让系统设计帮助减少逃票的情况。3)此系统要和江西省统一联网收费系统相符合，比如车的型号，车的种类，都应该以报表的格式，统一进行处理和管理。4)其他：后备功能应该具备，其他部分的工作不能受某一部分的故障影响，出入口交通管理要并顾。实时掌握交通的各方面的数据等等。
3 联网收费系统的关键技术问题
联网收费采取不了统一的执行标准是我国高速道路迅速发展时漏掉的关键问题之一，这主要是联网收费系统没有采取一致的划分，我们只有在车流量不断增大，监督管理的越大越大的压力中去钻研，如何解决高速公路联网收费系统中存在的一系列比较关键和重要的技术问题，并提出相应的改进措施，国家交通部也对我国高速公路的联网收费中，颁布了一系列合理，可靠的法律法规，但是，实行的效果在实际情况中，却不是非常完美。最明显的问题是中心与银行之间的电子结算比较薄弱，收费中心功能比较落后。
为了利用通信系统的空闲信号去链接实用，我们现如今收费站的数据网络，不管分中心，或者是中心，基本上都是用路由器进行连接的，但是值得一提的是，我们不知道，这种是不是最保险，最安全的连接方式呢?有没有考虑到，宽带能不能在各个行业的迅猛增长的时侯，及时的供应和跟进呢，数据信息库在我国高速公路联网收费中是最重要的支柱，那么，我们应该以怎么样的数据管理系统去面对每天超负荷的运用，以此来满足数据的利用和整理。
4 高速公路收费系统技术优化措施
为了保障我国高速公路能有效，安全的运行，我们必须要以规范性的管理去操作，因为联网收费系统是比较先进的技术，系统相对比较庞大，所以，我们应该按以下几点去管理和要求。
4.1 车型的统一
由于高速公路对我国交通起到至关重要的作用，也比较特殊，我们要及时整理行驶在高速路上的各个品牌，各个车型的汽车信息，并进行汇总，另外要根据汽车的不同种类进行分类，依照汽车的提及和载重数据分类别管理，以此来保证高速公路高效率的运行，也可以针对不同的车型进行不同种的收费方式。此种收费方式是比较科学，也是比较合理的，可以给高速公路创造一定的社会效力，和经济效力。
4.2 数据项目的统一
保障高速公路正常收费运行的重要一项是必须要统一数据项目，联网区域内，数据信息系统要保证统一，因此，汽车每次从收费站出去，车的车型、拍照等相关信息就会被磁卡设备详细记录下来，并根据传输的数据计算出相应的收费金额，在此项过程中，数据项目主要包括车辆几点计入、车道号、汽车的车型等等。
4.3 结算中心必须要统一
结算中心的统一性是非常重要的，因为高速公路联网收费有可能会出现收费高，收费混乱等现象，所以道路经营者一定要将收费有一个统一的标准，并互相进行监管，保障收缴过程正常有序进行，这也将促进高速公路联网收费进一步高效率，规范化进行。
5 结论
我国现代化高速公路逐渐走向更智能化，其核心就是能合理有效，科学的进行联网收费，它为我国交通行业提供了一个更加宽阔的平台，如何解决我国高速公路联网收费中存在的一些问题，是我们值得深思和探索的重要任务，我们相信，只要这些问题得以解决，我国高速公路将在短时间内发展为智能公路。