高速公路收费站智慧收费及运维系统

guoxiongxin 2021-10-01

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作者：王新官（江西方兴科技有限公司）

摘要：全国高速公路撤销省界收费站后，实行了新的收费模式，收费站收费人员不减反增，且劳动强度增大。本文对撤站后收费站的智慧收费及运维进行了探讨，介绍了车道自助收费及收费站运维智慧监测系统，减少了收费站工作人员，对提高高速公路运营管理水平和运营效率具有重要意义。

全国高速公路撤销省界收费站后，实行了新的收费模式，建立ETC门架系统，实现ETC车辆和MTC车辆分段计费，出口统一收费，进行高速公路入口治超，所有车辆按车（轴）型收费，全国高速公路一张网运营。撤站前很多省份入口采用自动发卡系统，导致入口车型车牌准确率不高，因准确计费收费问题，非现金自助缴费系统也只能采用限高措施来实现对一类车进行非现金自助缴费。撤销省界收费站实行新的收费模式后，原有的非现金自助缴费系统及入口自动发卡系统都被停用，只有ETC专用车道不停车收费和混合车道人工收费。目前收费站整体智慧运维监测处于空白，存在收费站机电设备种类多、数量多，车道设备、ETC门架系统、机房、院区、拥堵等设备出现故障发现不及时，故障点定位不准确，维护及维修不及时等问题。收费站收费人员不减反增，人力资源成本在收费运营成本中占较大比例，并且企业人力资源成本在不断攀升，亟需解决一线收费人员短缺的问题，提高高速公路收费服务水平和提升高速公路的公众服务社会形象成为当前之急。

一

系统总体设计

高速公路收费站智慧收费及运维系统由收费站车道智慧收费、智慧运维、院区智慧安防组成，车道智慧收费包括出口自助缴费系统和入口自助发卡系统，实现出入口混合车道无人值守自助收费。利用物联网技术建立高速公路收费站运营状态智慧监测平台，实现收费站车道、门架、机房、院区、拥堵检测等机电设备运行状态及故障远程监测运维，监测数据、收费数据、收费站院区车辆及人员出入数据统一在数据大屏平台展示。系统功能设计如图1所示。

图1 系统功能设计框图

（一）全车型智能自助发卡机和自助缴费机应用

全车型智能自助发卡机分上下两个工位，上工位供大型车司机按键取卡或刷ETC卡通行，下工位供小型车司机按键取卡或刷ETC卡通行，模块化设计，上下工位自动智能测距伸缩而不碰撞到障碍物，方便司机取卡或刷ETC卡。全车型智能自助发卡机在多模式车道收费软件系统控制下实现自助取卡。

全车型智能自助缴费机分上下两个工位，上工位供大型车司机插卡或刷ETC卡通行，下工位供小型车司机插卡或刷ETC卡通行，模块化设计，上下工位自动智能测距伸缩而不碰撞到障碍物，方便司机插卡或刷ETC卡。上下工位共用一台票据打印机，自动切票，通过智能票据传送装置进行相应上下工位送票。全车型智能自助发卡机在多模式车道收费软件系统控制下实现自助缴费。

（二）车型轴型判别大数据及移动支付云平台

平台定期采取全省高速公路收费站收费通行数据及ETC发行方车辆信息，根据车辆车牌的唯一性，提取人工多次判别的车牌、车型、轴型数据，车辆在全车型自助收费系统车道通行时，车道将车牌信息发送给车型轴型判别大数据云平台，可获取车型、轴型信息，再与卡内信息及车型识别车型对行对比，不一致时由人工确认干预完成车辆通行。

移动支付云平台服务支持微信、支付宝等主流支付方式，服务端软件可与全车型自助缴费系统车道端软件进行通信交互，将车道端发送的移动支付数据解析后与第三方支付平台数据交互，从用户第三方支付平台账户中扣除高速通行费，并将支付结果返回车道端，移动支付云平台可提供收费流水对账查询、汇总报表统计。

（三）多模式车道收费软件及特情处理系统软件

多模式车道收费软件满足取消省界收费站后高速公路联网收费软件要求，在现有ETC/MTC混合车道收费软件功能基础上，支持出口非现金移动扫码自助缴费、入口自助发卡，在移动支付平台、车型轴型判别大数据等后台系统的支撑下，实现出口精确计费收费、入口精准写入入口车牌车型信息，ETC车辆通行时自动交易。

特情处理系统实时监控自助机设备状态、收费业务流水数据及统计，其安装于手持式平板机实现入出口自助收费车道统一管理，值班人员通过手持式平板机监控入出口自助收费系统车道运行状态，特情处理系统与多模式车道收费软件交互通信，当司机按下求助键时可与自助机设备实现语音可视化对讲，指导司机操作。自助收费车道出现如军警车、免费车、绿通车、U型车、超时车、无车牌、无车型、车型不符、车牌修改等收费特情时可在平板机上远程进行确认操作，减少值班人员频繁在车道走动，减少安全事故发生及降低值班人员劳动强度。

（四）智慧运维监测及数据大屏展示平台

物联网智能车道控制器实时监控车道机电设备运行状态数据，ETC门架系统智能控制柜监测主机实时监控ETC门架系统机电设备状态及柜内环境参数，收费站智慧监测及展示平台实时采集物联网智能车道控制器、ETC门架智能控制柜监测主机、机房动环主机、收费站拥堵检测设备数据，定期获取省级联网中心收费数据，进行大数据智能分析处理，与移动支付平台及车道收费数据对接。平台将采集到的收费站车道、门架、机房设备状态信息、收费业务流水信息、院区安防信息等多种实时数据智能分析，进行可视化展示。在数据大屏上将收费站各项业务的数据集成在一起，集约化地展示整个收费站的运营情况。收费站运维管理人员可以通过工作PC、工作平板、数据大屏等多种方式，查看整个收费站收费业务、设备运行状态、机房环境状态、人员车辆进出情况等多维数据，出现故障时第一时间推送给管理及维护人员，可以快速掌握收费站整体运营情况，提升管理工作的效率。智慧运维监测及数据大屏展示平台架构如图2所示。

图2 智慧运维监测及数据大屏展示平台架构

二

方案实现

（一）入口收费

收费站ETC/MTC混合车道入口收费应用全车型自助发卡系统，撤销省界收费站后对收费站入口车辆车型、车牌信息要求准确，多模式车道收费软件将车型识别器识别的车型与车型轴型判别大数据进行比对，一致时将收费站入口信息写入卡中自动发卡，不一致时通过特情系统远程确认车牌、车型信息后自动发卡。全车型自助发卡系统连接框架如图3所示。

图3 全车型自助发卡系统连接框架

（二）出口收费

收费站ETC/MTC混合车道出口收费应用全车型自助缴费系统，多模式车道收费软件将车型识别器识别的车型、车型轴型判别大数据返回车型、卡内车型进行比对后一致时进行精准收费，不一致时通过特情系统远程确认车牌、车型信息后收费。司机优先使用非现金扫码支付，尽量减少现金支付，出现现金支付、坏卡、车型车牌不符等特情可通过特情处理系统人工干预处理。全车型自助缴费系统连接框架如图4所示。

图4 全车型自助缴费系统连接框架

（三）智慧运维监测及展示

1、收费站车道设备运维监测

收费站车道机电设备由雾灯、栏杆机、物联网智能车道控制器（含车道工控机）、自助缴费机、通行信号灯、抓拍摄像机、车道摄像机、自动栏杆、ETC天线、费额显示器、雨棚灯等设备组成。物联网智能车道控制器，采集到各设备的具体参数，上传至智慧监测平台。当设备参数超过预警阈值之后，系统会向管理人员报警，以便在第一时间发现故障并排除。车道机电设备运维监测框架如图5所示。

图5 车道机电设备运维监测框架

2、ETC门架系统运维监测

ETC门架系统机电设备由路侧单元RSU、高清摄像机、交换机、防火墙、工控机、智能监测主机、UPS电源、空调等设备组成。ETC门架系统智能控制柜监测主机实时监控ETC门架系统机电设备状态及柜内环境参数。智慧监测平台通过ETC门架智能控制柜监测主机实时监控相应设备，高速公路运营管理及维护人员通过B/S浏览器及手机App可查看设备实时运行状态，出现故障时第一时间推送给管理及维护人员。ETC门架系统机电设备运维监测框架如图6所示。

图6 ETC门架系统机电设备运维监测框架

3、收费站院区出入口智慧安防

收费站出入口智慧安防系统由出入口智慧车辆管控系统和人员通道智慧管控系统组成，出入口智慧车辆管控系统主要通过采用电动挡车器和车牌识别模块设备的组合，并对设备进行整合联动的方式，来对车辆的进出进行管制。出入口智慧车辆管控系统支持车牌识别配置方式，实现了出入口控制管理高度智能化。通过抓拍设备对出入收费站车辆进行抓拍识别，系统将进行相关信息提示，包含语音提示、信息显示，车辆驶入、驶出时可以根据需要提示语音，欢迎标语，并将车牌作为车辆出入的凭证，可以进行准确的车辆管理，大大提高出入口的运行效率。收费站人员通道智慧管控系统采用以太网TCP/IP通信方式，主要闸机、人脸组件、人脸采集器、客户端、管理平台、中心管理机等组成，监控室采用专业管理平台，结合人脸生物识别及计算机网络技术，通过人脸比对识别技术实现人员管理功能。

4、收费站机房运维监测

采用动环监测主机整合收费站机房门禁系统、安防摄像机、温湿度传感器、烟感火灾探测器等设备，保障机房的物理安全。

5、收费站拥堵检测

采用激光雷达对收费站拥堵情况进行检测，激光雷达安装于收费站进车道方向两侧，可设置50m、100m处安装，分级告警，车辆长时间存在于激光雷达扫描范围内，产生收费站拥堵告警并上传收费站智慧监测平台，由平台通知收费站运维人员。

6、收费站智慧监测运维平台

收费站智慧监测平台从联网收费数据、智能车道控制监测平台、ETC门架系统监测平台、院区安防平台等业务系统中抽取业务数据，结合收费站基础数据库，对收费站区域内的设备运行情况、业务运行状况形成收费站智慧监测平台及数据大屏展示解决方案，有效支撑大屏以及手机端App的展示，收费站运维人员通过智慧监测平台实时获取收费站运维状态。收费站智慧监测运维平台框架如图7所示。