收费系统是高速公路管理体系的重要组成部分,其基本功能是收取通行费用。随着国内经济的快速发展,高速公路交通运输流量逐年猛增,研究新型收费系统,缩短单车收费时间,提高道路通行率,变为一个极为迫切的任务。国内高速公路当前使用的收费系统基本上都采用Windows平台开发,由于Windows平台本身的限制,导致安全性差、费用高、维护困难等问题普遍存在。基于Linux平台开发新型的高速公路收费系统,可以很好地解决现有系统存在的各种缺陷,本文对开发过程中的关键性技术进行了详细研究。本文引入C/S架构设计模式,将收费站子系统划分为服务器端和客户端两部分,分别对其功能进行设计与实现。服务器提供远程启动与安装、数据管理、安全检测、在线更新等服务；客户端负责完成过往车辆收费任务,以及各种数据的上传。每个收费站由一个服务器和多个车道客户端组成。客户端系统设计过程中,对内核、文件系统和特殊硬件设备驱动分别进行了深度定制和优化,使系统启动速度和资源占用情况得到很大改善。针对高速公路收费系统实时监控的需求,本文设计并实现了基于Overlay显示模式的视频采集优化方案,并对视频窗口遮盖、快速移动车辆抓拍图片模糊等问题进行了分析和解决。与传统方法相比,Overlay显示模式下的视频数据流不需要经过CPU处理,而是通过计算机的DMA通道直接发送到显存里进行显示。测试结果表明,该方法能够显著提高视频采集帧率,改善视频显示效果,降低车道工控机的资源消耗,充分发挥图像采集设备的能力,符合收费系统实时监控的应用需求。针对现有系统维护困难的问题,本文设计并实现了基于网络的高速公路收费系统快速部署与恢复方案。方案基于C/S架构进行设计,收费站服务器实现远程启动服务,为客户端提供网络启动功能,客户端系统的安装、配置文件都存放于服务器固定目录下；客户端通过同网段内的服务器远程启动,运行自动安装程序,下载安装文件到本地磁盘,进而完成系统的安装与恢复。方案支持多个客户端同时进行系统安装和恢复,适合收费系统的大面积部署,而且操作简单,安装速度快,能够节约系统部署和维护成本。