本文围绕汽车牌照识别器在高速公路联网收费中的应用，针对收费监管中存在的问题，如：倒换卡、车型降档以及免费车、黑名单车的管理等收费系统中常见的问题提出了新的解决办法。本文描述了一个以汽车牌照识别器为核心的“智能监控平台”的架构。为安装、使用和维护中的方便，该方案特别注意“智能监控平台”的相对独立性。该方案中，平台和收费系统仅交换必要的数据，数据的处理、判别、存储都由平台完成。

系统功能

　　一、系统功能图

　　下面这幅图描述了整个智能监控平台的功能。其中粗线框图表示只有出口车道才有此功能。高速公路收费站智能监控平台以汽车牌照识别器为核心，结合计算机网络技术、数据库技术等，实现对公路收费站业务的智能监控。它具备完整的数据收集、分析、过滤、整理的功能。同时，相对于现有的收费系统是一个比较独立的系统。

　　依托汽车牌照识别器，该系统能自动识别出过往车辆的“唯一身份证”：牌照号，同时依靠基础信息库如：车型库、黑名单库、免费车库、行驶时限表、费率表等等，根据一定的算法，由计算机来自动判断业务性质，以此形成了一个自动化的收费监管系统，这是它的“智能”二字的体现。

功能图：粗线框图表示只有出口车道有此功能

　　二、主要功能介绍

　　在收费系统中，一般都存在着以下几种收费漏洞或者说是管理难点，针对这些情况，本方案都可以提供一个比较好的解决办法。

　　1、倒换通行卡

　　有了汽车牌照识别器，在入口的时候，可以把车牌信息写入到通行卡上，同时，为了保证车牌信息更加可靠，还可以把一幅车牌照的二值化图片也打印到通行卡上。这样，在出口处，就可以读出通行卡上的车牌照信息（牌照号和二值化牌照图片），以确认该通行卡是否是入口处发给该司机的，作为判断是否有倒换卡行为的主要依据。

　　2、车型降档

　　我们把通过车辆的车型信息收集起来，建立一个车牌库。在车辆通过出口的时候，系统能够根据车牌照自动与车牌库中的车型信息进行比较，看是否一致，从而防止针对车型的舞弊行为发生以及人为的失误。

　　3、免费车管理

　　系统数据库中存储有免费车的牌照信息，当免费车通过的时候，系统可以根据车牌照，在库中查询该车辆的信息，以确认是否是免费车。

　　4、黑名单车管理

　　建立一个黑名单车的信息库，当黑名单车通过的时候，根据车牌信息就可以在库中查询得到该车辆信息并及时告警。

　　三、替代车道监控摄像设备

　　牌照识别器一般都是使用摄像头作为图像抓拍单元，因此，可以使用牌照识别器替代现有的车道监控摄像机，做到“双机合一”，减少连接设备、降低系统连接的复杂性、减少投资成本和提高系统可靠性。

系统结构

　　一、系统结构图

　　整个系统设备采用局域网联接在一起。其中，智能监控平台能够独立地分析、处理、存储数据，这样减少了两个系统间相互影响带来的麻烦，方便系统的维护、升级。该图反映了一个收费站上智能监控平台和原收费监管系统主要设备的联接关系，在图中我们仅绘出了一对出入口的设备，其他出入口的设备联接照此重复。

系统结构图

　　注：蓝色虚线线左边的设备是新增的用作智能监控的，右边的设备是现有的收费监控系统。

　　二、数据流程

数据流程图：红色粗线部分表示只有出口车道有此功能

　　上面这幅图描述了整个智能监控平台的数据流程。从中可以看到，监控平台和收费系统的交点在车道机。车道机和牌照识别器、监控平台都采用动态链接库交换数据。收费软件通过调用动态链接库中的相应的函数就可以完成相应的功能，数据的传输、处理都不用关心，数据传输到监控平台后进行一系列分析、处理、判断过程，最后将判断结果返回给车道机。因此，收费系统和监控平台的关系可概括成：收费系统输入数据，等待判断结果；监控平台分析、处理、判断数据。

　　三、监控平台与原收费及监控系统的关系

　　本应用方案不改变原有的收费流程，以汽车牌照识别器为核心，结合收费系统中相关信息来达到智能监控的目的。收费软件（车道机）可以响应监控平台返回的监控指令，也可以不处理它，直接按原收费流程处理。系统相对独立，与原收费系统交叉少，最大限度地减少了相互间配合上的麻烦，以及在今后维护升级时相互的影响。

　　1、牌照识别器与车道机的连接

　　牌照识别器安装于车道上，通过RS232串口和RJ45网口和车道机连接。串口传输牌照号，网口传输车辆图片和牌照二值化图片。软件接口用动态链接库（DLL）形式来实现，收费软件只要调用相应的函数就可以获得牌照识别结果和完成与智能监控平台的交互。

　　2、监控平台和车道机的连接

　　智能监控平台和车道机通过以太网相连接，使用TCP/IP网络协议。在出入口，车道机通过网络向监控平台发送识别结果。同时如果是出口，监控平台会将判断结果返回给车道机。车道机和监控平台都是在一个网络内，他们之间需要交换信息，但是，数据的处理过程是分开的。

系统原理及处理流程

　　一、系统原理

　　整个系统功能的实现有赖于两个关键环节：在通行卡上附加车牌信息（车牌号和二值化图）和建立车辆信息数据库。

　　车牌号是车辆的唯一识别标志，在通行卡上存储车辆的车牌号信息就可以确认该通行卡是否是该通行车辆的。这样可以防止倒换换卡这种针对通行卡的逃费方式以及通行卡的流失。

　　有了车牌号信息，我们就可以给通行车辆建立数据库。在车辆首次通过收费站的时候，把它的“车牌——车型”存储在数据库中，完成一个自动收集车辆车型数据的过程。当车辆再次通过收费站的时候，系统会将收费员输入的车型和库中的信息进行比较看是否一致。这样可以防止针对车型的舞弊。对黑名单车和免费车的稽查管理的实现方法也是在数据库中建立车辆信息库，在车辆经过收费站出口的时候，根据车牌信息在数据库中查询车辆信息，并做出适当地处理。

　　二、处理流程

　　系统的整个处理流程分为入口处理流程、出口处理流程和智能平台处理流程。下面分别予以介绍。

　　1、入口处理流程

牌照识别器输出数据：

　　入口处并不收费，因此，入口流程比较简单，仅仅是将车牌信息送给车道机写入到通行卡上。这里车牌信息包括牌照号和二值化图片。二值化图片可以提供给机器比对，用以判断出入口二值化牌照图片来源是否一致，也可以提供给人工判读牌照号。由于整牌识别率不可能达到100％，这是一个非常重要的辅助牌照判别手段。同时，它的数据量非常小，可以写入到通行卡中，由司机携带到出口，这样减少了网络传输图片的麻烦。

　　车辆图片是一幅彩色的整车图片，不论出入口，该图片都是传输到监控平台保存。

牌照二值化图

　　2、出口流程

出口流程图

　　在出口处要根据车型、车类、行驶路程来收取通行费，同时，本系统的主要监管功能都在这里实现。

　　在车道机读出通行卡上的入口信息的时候，出口的牌照识别器也完成了识别过程并且识别结果传输到了车道机，因此，在这个时候，由车道机将出入口的相关信息传送给监控平台。监控平台将根据这些信息进行判断，最后，返回给车道机一个判断结果。车道机如果在规定的时间内收到了监控平台返回的判断结果，那么可以根据它来进行相应的处理，如果没有收到，则可以按自己的流程处理。

　　3、监控平台处理流程

监控平台处理流程

　　这是我们重点介绍的流程。监控平台接受车道传输过来的过车数据并进行判断，如果是出口车道还要把最后的判断结果返回给车道机。对于出口数据，监控平台采用多线程技术，分为4个线程同时对4个分支进行判断，并给出每个分支的判断结论，最后汇总各分支的判断结果返回给车道机。四个判断流程详细解释如下：

　　——倒换卡流程。在牌照号比对和牌照图片自动比对均失败的情况下，就比较出入口输入的车型，如果出入口输入的车型不一致，这个时候作弊嫌疑（大小车换卡）比较大，因此返回牌照比对失败。如果出入口车型也一致，那么就比较行使时间是否超时。如果超时，那么就有可能有换卡嫌疑（跑长交短），因此返回牌照比对失败。这里我们提出了一个“严格时限比较”的概念，它不同于通常的比较宽的时限比较，而是根据不同的路程、不同的车型要有一个比较严格的时间限定，这样才能够过滤出换卡（跑长交短）嫌疑比较大的车辆，减少人工干预的数量。我们要通过仔细的观察计算来得出这个时限表，而不是给出一个很长的时限。同时，在牌照比对失败的情况下，系统可以向入口站请求入口抓拍图片，以作为人工处理的依据。

　　——黑名单流程。根据出口车牌号在黑名单库中查询车辆信息，如果查询到了该车信息，则会在监控平台上显示告警信息，相应的信息也会存储到数据库，最后，返回结果给车道机判断结果，报告发现黑名单车辆。

　　——免费或军警车流程。军警车是白颜色的牌照，这个可以依据牌照颜色来区分。根据出口牌照号可以在特权车表中查询，确认是否是特权车。如果是特权车（免费车或军警车），则返回特权车信息。如果不是特权车，而收费员又分类为特权车，则会在监控平台上显示告警信息，相应的信息也会存储到数据库，最后，返回非特权车信息。

　　——车型监控流程。首先系统会在车牌库中查询，确认是否有该车的车型信息，如果没有则根据收费员输入的车型信息，将该“车牌－车型”信息存入到数据库，并返回车型相符的结果。如果数据库中有该车的车型信息，则与收费员输入的车型进行比较，看是否一致，如果不一致，则会在监控平台上显示告警信息，相应的信息也会存储到数据库，同时返回车型不符的结果。车型不符也可能是车牌库中的信息有误，这就需要监控员来修正车牌库的信息。

　　每个处理流程返回的结果经过汇总后生成一个字节判断结果返回给车道机，该字节每一位代表的含义如下：

　　该字节值为0表示正常，大于0表示有问题。如果在规定的时间内还4个处理流程还没有处理完，就返回给车道机正常信息（0）。当然，也可以根据重要性和实时性要求分别返回单个判断流程的判断结果。