一种高速公路收费站辅助扫码收费装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及高速公路收费辅助用具技术领域，尤其涉及一种高速公路收费站辅助扫码收费装置及其使用方法。

背景技术

随着互联网的高速发展、普及以及移动支付政策的支持，移动支付蓬勃发展，尤其是以二维码支付为主的移动支付平台占据了垄断地位，并渗透至生产、生活中的方方面面，在高速公路使用手机移动支付如支付宝、微信等付款软件缴纳通行费的车辆占据了绝大部分，因此由扫码器和POS机等设备组合的收费系统在收费站广泛应用。在收费站中，常用的扫码器主要包括手持扫码枪和自助扫码器两种，传统的手持扫码枪需要收费员操作进行扫码，而自助扫码器则由驾乘人员自行扫码；

由于收费软件及收费系统的原因，在使用自助扫码器收取车辆通行费时，收费人员只有在收费系统进行一系列收费操作之后，银联POS机接收到收费工控机的相关指令后，驾乘人员才可以扫码缴费，若驾乘人员提前扫码，收费工控机与银联POS机还未进行有效通信，就会导致收费失败，此时收费人员只能重新进行收费操作，驾乘人员也只能再次刷码支付，从而降低了收费效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高速公路收费站辅助扫码收费装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高速公路收费站辅助扫码收费装置，包括辅助扫码收费装置本体，所述辅助扫码收费装置本体包括缴费判断单元、主控单元、缴费提示单元、电平触发单元和扫码设备单元；

所述缴费判断单元包括无锁按键开关、无线射频发射电路模块和无线射频接收电路模块，所述无锁按键开关的信号输出端与无线射频发射电路模块的信号接收端电连接，所述无线射频发射电路模块的信号输出端与无线射频接收电路模块的信号接收端配对后通过无线连接；所述无线射频接收电路模块的信号输出端与主控单元的IO引脚电连接；

所述主控单元包括STM32控制器和最小系统；所述主控单元与缴费提示单元中的语音播放模块和电平触发单元中的继电器电路模块连接，并通过导线电连接有电平触发模块；

所述缴费提示单元包括语音播放模块和LED显示电路模块和扬声器，所述语音播放模块的功放输出端通过导线与扬声器电连接；所述语音播放模块的电平输出端通过导线与LED显示电路模块的信号接收端电连接；

所述电平触发单元包括继电器电路模块和电平触发模块，所述继电器电路模块与STM32控制器之间通过导线电连接；所述继电器电路模块的信号输出端与电平触发模块的信号接收端电连接；

所述扫码设备单元包括若干扫码器和USB集线器，所述扫码器的信号输出端通过USB数据线与USB集线器的USB口连接，所述USB集线器的USB输出端与银联POS机电连接，所述扫码器为自助扫码设备。

所述无锁按键开关为自动复位式按键开关，所述无锁按键开关通过导线与STM32控制器的IO引脚连接。

所述无线射频发射电路模块与无线射频接收电路模块之间相互配对，且所述无线射频接收电路模块输出端为继电器输出，所述无线射频发射电路模块与无线射频接收电路模块优选使用315M/433M频率的发射、接收器。

所述语音播放模块内部设有IO电平触发播放语音文件，所述语音播放模块设有用于控制语音的时长决定输出电压时长的时间阈值，所述语音播放模块优选使用型号为DTM3201的语音播放设备。

所述扬声器与扫码器放置于收费岗亭外的相邻位置，所述LED显示电路模块放置于收费岗亭内的显眼位置。

所述继电器电路模块设有用于将语音播放模块的输出电压转变为同时长的控制信号，所述继电器电路模块优选使用型号为AQW212的光继电器。

所述电平触发模块内部设有用于产生供扫码器产生识别的动作的触发电平，所述触发电平设有用于拉低或拉高扫码器主板内部电路产生扫码的指令。

优选地，所述电平触发模块内部设有用于产生供扫码器产生识别的动作的触发电平，所述触发电平设有用于拉低或拉高扫码器主板内部电路产生扫码的指令。

本发明还提出了一种高速公路收费站辅助扫码收费装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：S1：首先收费人员通过观察银联POS机的界面判断是否可以开启扫码器的扫码读码模式，若可以开启，则工作人员通过按下无锁按键开关使无线射频发射电路模块产生一个开启信号；

S2：接着该信号通过无线信号的方式被无线射频接收电路模块接收并通过该模块的继电器继续传递给STM32控制器；STM32控制器在接收到开启信号后，会向继电器电路模块输出一定时长的控制信号，继电器电路模块又将该控制信号转变为同时长的电平触发控制信号，当电平触发模块接收到继电器电路模块输出的信号时，会产生一个供扫码器产生识别的动作的触发电平，使扫码器启扫码读码模式；

S3：STM32控制器通过ADC检测触发电平是否产生，用于判断是否已开启扫码器的读码模式；

S4：当STM32控制器检测到触发电平后，控制语音播放模块通过扬声器播放提示语音，提示驾乘人员可以扫码支付；

S5：在播放语音提示的同时，语音播放模块会输出电压，该电压一方面连接LED显示电路模块，收费人员通过观察LED是否点亮判断本收费装置是否开启；在开启扫码器启扫码读码模式后，扫码读码模式的开启时长同语音提示播放的时长和LED显示时长一致，驾乘人员只能在此时间内进行刷码缴费，其余时间均无法刷码操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过无锁按键开关操作能够适时开启扫码器的读码功能，并可设定开启读码的时长，通过语音提示功能和LED显示功能可分别提示驾乘人员和收费人员是否可进行刷码支付，有效地提高了驾乘人员一次扫码成功率，大大提高了驾乘人员缴费的便利性，进而提高了道路的通行效率，并大幅降低了收费人员的工作量，彻底的解决了司机因提前扫码而导致收费不成功问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的控制单元结构框图；

图2为本发明的电路模块结构框图。

图中序号：1、缴费判断单元；2、主控单元；3、电平触发单元；4、扫码设备单元；5、缴费提示单元；101、无锁按键开关；102、无线射频发射电路模块；103、无线射频接收电路模块；201、STM32控制器；301、继电器电路模块；302、电平触发模块；401、扫码器；402、USB集线器；501、语音播放模块；502、LED显示电路模块；503、扬声器；6、银联POS机；7、收费工控机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：参见图1-2，一种高速公路收费站辅助扫码收费装置，包括辅助扫码收费装置本体，包括缴费判断单元1、主控单元2、缴费提示单元5、电平触发单元3和扫码设备单元4；缴费判断单元1用于判断银联POS机6是否与收费工控机7通信完毕并处于可缴费状态，具备自动判断和人工判断功能；主控单元2用于接收缴费判断单元1提供的不同信号并对缴费提示单元5和电平触发单元3进行对应控制；缴费提示单元5用于提示驾乘人员和收费人员是否已开启扫码器401的读码功能；电平触发单元3用于产生供扫码器401产生识别的动作的触发电平；扫码设备单元4用于让驾乘人员自行扫码缴费；缴费判断单元1包括无锁按键开关101、无线射频发射电路模块102和无线射频接收电路模块103，无锁按键开关101的信号输出端与无线射频发射电路模块102的信号接收端电连接，无线射频发射电路模块102的信号输出端与无线射频接收电路模块103的信号接收端无线连接；无线射频接收电路模块103的信号输出端与主控单元2的信号接收端无线连接；缴费判断单元1的自动判断功为实时检测，可使用摄像头和树莓派控制板进行实现，将摄像头对准银联POS机6的屏幕，在树莓派中使用图像识别算法实现判断；亦可使用单片机和信号采集电路和组合进行实现，将信号采集电路连接于收费工控机7与银联POS机6的通信接口处，通过单片机判断字节指令的长度进行确定银联POS机6是否处于可缴费状态；并且缴费判断单元1的人工判断功能作为自动判断功能的补充，由收费人员观察银联POS机6是否处于可缴费状态，通过无锁按键开关101、无线射频发射电路模块102、无线射频接收电路模块103将信号发送至主控单元2中。

在本发明中，主控单元2包括STM32控制器201及其最小系统，STM32控制器201通过导线电连接缴费提示单元5中的语音播放模块501和电平触发单元3中的继电器电路模块301，并与电平触发模块302相连。

在本发明中，缴费提示单元5包括语音播放模块501、LED显示电路模块502和扬声器503，其中LED显示电路模块502放置于收费岗亭内部，用于让收费人员判断本收费装置是否开启；语音播放模块501的功放输出端通过导线电连接有扬声器503；语音播放模块501的电平输出端通过导线与LED显示电路模块502的信号接收端电连接；其中的语音播放模块501支持语音文件的自行导入，其连接的扬声器503与扫码器401放置于收费岗亭外相邻位置，用于播放语音提示驾乘人员进行支付操作。

在本发明中，电平触发单元3包括继电器电路模块301和电平触发模块302，继电器电路模块301与STM32控制器201之间通过导线电连接；继电器电路模块301的信号输出端与电平触发模块302的信号接收端电连接；扫码设备单元4包括若干扫码器401和USB集线器402，扫码器401为自助扫码设备，所有扫码器401的信号输出端通过USB连接到USB集线器402中，USB集线器402的一端与银联POS机6通过USB连接；其中USB集线器402用于扩展银联POS机6上的USB接口，使其可接入更多的扫码设备，自助扫码设备根据需要安装至收费岗亭合适位置。

在本发明中，继电器电路模块301用于将STM32控制器201输出控制信号进行隔离转换，以控制扫码器401电平触发模块302的启动；然后电平触发模块302可产生供扫码器401产生识别的动作的触发电平，该电平通过拉低或拉高扫码器401主板内部的电路产生扫码的命令，以达到启动自助扫码设备读码模式的目的。

在本发明中，无锁按键开关101为自动复位式按键开关，且无锁按键开关101通过导线与无线射频发射电路模块102的触发端连接，用于使无线射频发射电路模块102产生一个开启信号；无线射频发射电路模块102与无线射频接收电路模块103相互配对，用于将开启信号通过无线射频的方式传递给STM32控制器201 ；STM32控制器 201的IO引脚与无线射频接收电路模块103的继电器常闭引脚相连，当STM32控制器201接收到开启信号后，控制继电器电路模块301和电平触发模块302产生触发电平并识别该电平是否产生。

在本发明中，无线射频发射电路模块102与无线射频接收电路模块103之间相互配对，且无线射频接收电路模块103输出端为继电器输出，无线射频发射电路模块102与无线射频接收电路模块103优选使用315M/433M频率的发射、接收器。

在本发明中，语音播放模块501内部设有IO电平触发播放语音文件，语音播放模块501设有用于控制语音的时长决定输出电压时长的时间阈值，语音播放模块501优选使用型号为DTM3201的语音播放设备。

在本发明中，继电器电路模块301用于将STM32控制器201的输出电压转变为同时长的控制信号，以控制电平触发模块302产生触发电平，继电器电路模块301优选使用型号为AQW212的光继电器。

在本发明中，电平触发模块302内部设有用于产生供扫码器401产生识别的动作的触发电平，触发电平设有用于拉低或拉高扫码器401主板内部电路产生扫码的指令，以达到启动自助扫码设备读码模式的目的。

工作原理：在本实施例中，本发明还提出了一种高速公路收费站辅助扫码收费装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，首先收费人员通过观察银联POS机6的界面判断是否可以开启扫码器401的扫码读码模式，若可以开启，则工作人员通过按下无锁按键开关101使无线射频发射电路模块102产生一个开启信号；

步骤二，接着该信号通过无线信号的方式被无线射频接收电路模块103接收并通过该模块的继电器继续传递给STM32控制器201；STM32控制器201在接收到开启信号后，会向继电器电路模块301输出一定时长的控制信号，继电器电路模块301又将该控制信号转变为同时长的电平触发控制信号，当电平触发模块302接收到继电器电路模块301输出的信号时，会产生一个供扫码器401产生识别的动作的触发电平，使扫码器401启扫码读码模式；

步骤三，STM32控制器201通过ADC检测触发电平是否产生，用于判断是否已开启扫码器401的读码模式；

步骤四，当STM32控制器201检测到触发电平后，控制语音播放模块501通过扬声器503播放提示语音，提示驾乘人员可以扫码支付；

步骤五，在播放语音提示的同时，语音播放模块501会输出电压，该电压一方面连接LED显示电路模块502，收费人员通过观察LED是否点亮判断本收费装置是否开启；在开启扫码器401启扫码读码模式后，扫码读码模式的开启时长同语音提示播放的时长和LED显示时长一致，驾乘人员只能在此时间内进行刷码缴费，其余时间均无法进行刷码操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。