基于大数据分析实现高速公路收费作业智能化系统

陈东岳

摘要：目前，高速公路收费设备系统种类繁多、集成性不高、维护难度大、管理成本高;运营中心对车辆限流管控调度能力不足，对识别偷逃通行费行为（包括ETC大车小标）、异常情况自动拦截行为稽查难度大;收费站出入口对车辆自动判别车型分类难度大，人工判别车型种类繁多容易出错;收费站出口人工收费自助缴费技术不成熟;车道增值服务实时性不高、维护成本高等。基于上述问题，对收费作业智能化系统运用进行简单分析和研究，并阐述它在工程领域中的作用。

关键词：高速公路;ETC;分析效率;收费系统

中图分类号：U495

文献标识码：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.016

互联网技术发展迅速，大数据在此背景下应用越来越广泛。高速公路作为城市发展与建设的重要组成，高速公路收费作业智能化对高速公路发展非常关键。基于大数据分析技术，促进高速公路提高收费系统的智能化。大数据分析技术，以数据归类分析的方式提高了高速公路收费系统数据分析效率，减轻了工作人员的压力，为高速公路收费系统未来发展创造了更多机会。

1 高速公路收费系统智能化介绍

大数据分析实现了高速公路收费作业系统智能化。该系统由大数据服务平台单元、一体化智慧亭单元组成，大数据服务平台单元为操作系统、数据库等。

大数据服务平台单元的数据库中车辆信息为：车牌信息、车型信息、车脸信息以及其他相关信息（其他相关信息包括但不限于异常信息、危险车辆、军警车辆等信息）。

数据来源包括：车道程序在车道图像传感器（车牌识别系统）采集到车辆信息经人工修改确认后的数据、高速公路收费系统数据库中车辆信息数据、其他数据库中车辆信息数据（例如车辆管理中心数据库中的车辆信息数据）等。

大数据服务平台单元通过自身学习功能，对数据进行分类汇总，并建立模型进行分析，经分析判断后得到车辆信息、车流量信息、行驶线路信息等[1]。大数据服务平台单元结合了收费工作人员对车辆信息识别的结果和服务平台数据库中记录的车辆信息识别结果，分析出最优的结果作为最终车辆信息结果;结合获取的用户反馈信息以及最终结果确定服务平台数据库中的车辆信息的可靠性是否满足要求。当不满足要求时，利用二次采集法进行数据重新建模分析。

2 高速公路收费系统智能化优势

大数据服务平台单元能够提供完整的车辆信息，以大数据服务平台单元车牌信息为依托，通过车道图像传感器采集到车辆信息，就可以快速查询到完整的车辆信息，车道程序就可以根据车辆信息以及通行卡记录的行驶线路等信息自动计算出收费金额，实现出口收费车道非现金自助缴费;同时，简化人工车道手动输入车型、车牌等信息的工作流程，对预防违规操作提供查证依据（如更改车型），为无人值守发卡机的控制程序获得更加可靠的车辆信息;对异常车辆、ETC大车小标车辆驶入高速公路进行自动报警或在收费站出口进行自动拦截;实现大数據服务平台单元后台对一体化智慧亭单元异常流水数据的高效稽核功能。

大数据服务平台单元能够提供实时和历史车流量数据，为高速公路运营者对车辆调度与管理提供精准的车流数据，减少高速公路拥堵情况。大数据服务平台单元会自动收集通行卡中记录的车辆行驶线路，并保存在数据库中，输入车牌就可以查询到行驶线路图及报告，车辆行驶线路的数据生存期为90 d;对定向跟踪的车辆以车牌信息跟踪，当车辆驶入或驶出高速公路会自动发出警报提示，还可以向其他系统发出警报提示[2]。

3 高速公路收费系统数据分析不足

高速公路收费系统数据分析方面的发展，一直备受高速公路收费系统的关注。科学技术发展的同时，高速公路收费系统数据基数不断增加，为收费系统数据分析带来了巨大压力。基于此深入剖析高速公路收费系统的不足，由此进一步优化收费系统数据分析模式，抓住大数据分析技术为高速公路收费系统数据分析发展带来的机遇。结合高速公路收费系统运行情况，存在的问题主要体现在收费流水数据的处理准确性方面：①收费系统数据分析。不能实现全局数据处理，加上数据分析与处理技术较为落后，总数核对方式依然以传统模式为主。如果在数据分析期间发现问题，及时调取数据信息进行再次细化处理，这样一来导致数据分析过于分散，缺乏整体性，影响收费系统数据分析准确性。②数据关联不到位。所谓数据关联，主要体现数据的结构化与非结构化区分，轧管之间联系不紧密，导致数据关联性失效。一旦收费系统出现数据分析问题，必须安排专门处理人员进行数据查找、分析，严重影响到高速公路收费系统工作效率，并增加了高速公路收费系统的运行成本。③数据库系统不完善。数据信息存储管理不到位，积压数据过多，规范性、科学性缺失。数据基数增加，数量变化巨大，如果数据处理不当，会导致数据信息价值降低[3]。④数据分析处理方式落后。因为受到管理观念的影响，数据分析处理方式更新不及时，不仅没有为高速收费系统带来便利，反而增加了很多运营负担，影响高速公路收费系统智能化发展。

4 大数据服务平台单元工作原理与应用

4.1 大数据服务平台单元工作原理

基础数据采集方面，一体化智慧收费亭实时主动上传动态数据，网络定时获取高速公路收费系统数据库中的数据，手动获取或自动获取其他数据库中的数据。这些数据经过抽取、装载处理后存储在数据中心。

数据传输方面，基础数据通过网络传输到大数据服务平台单元，得到基础数据信息集，自动对采集到的基础数据进行分析。大数据服务平台单元结合了收费工作人员对车辆信息识别的结果与服务平台数据库记录的车辆信息识别结果，分析出最优的车辆信息识别结果作为最终车辆信息结果;结合获取的用户反馈信息以及最终结果确定服务平台数据库中的车辆信息的可靠性是否满足要求。当确定不满足要求时，利用二次采集法进行数据重新建模型进行分析。

4.1.1 提取完整的车辆信息

在数据中心中抽取基础数据，保存到数据仓库，以车牌信息进行分类，同一车牌的所有信息归为一类，并建立车牌、车型、车脸一一对应的车辆信息模型，当数据量达到模型预设的阈值后，对数据进行判断，其数据特征符合模型作出唯一判断标准，则会得到唯一车牌对应其车型、车脸以及附加信息的车辆信息;对无法确定的车辆信息进行二次数据采集，二次数据采集后的数据特征仍然不符合模型作出唯一判断标准，则生产异常报告转为人工处理。

4.1.2 提取车流量信息

在数据中心中抽取基础数据，实时统计进、出收费站的车流量，数据记录在数据仓库中。前端应用工具可以查询到历史和实时的车流量信息，车流量信息可以个性化图形界面供用户查看。对实时车流量信息分析，当车流量达到用户预设值的80%时，自动产生黄色警报提示，当超过高速公路最大承载量时产生红色警报提示，为高速公路运营者对车辆调度与管理提供精准的车流数据，减少高速公路拥堵情况。

4.1.3 记录车辆行驶线路

车辆在驶入高速公路时，复合通行卡记录了初始的入口站信息，车辆行驶到分支路段时，复合通行卡会收到分支路段标识机发出标记信息，并记录在复合通行卡内。在车辆驶出高速公路时，车道程序通过读卡器模块获得相关信息，上传到大数据服务平台单元。输入车牌就可以查询到行驶线路图及报告，车辆行驶线路的数据生存期为90d;对定向跟踪的车辆通过车牌信息进行跟踪，当车辆驶入或驶出高速公路会自动发出警报提示，还可以向其他系统发出警报提示。

4.2 大数据分析技术的应用

4.2.1 信息数据分析应用

信息数据分析方面，大数据分析技术的应用帮助高速公路收费系统科学处理海量信息，并且按照数据分析类型进行归类，比如文档、图片、视频等，调整数据信息格式，有效处理非结构化数据，比如DOC、wmv等，大数据信息分析技术为其提供了便利条件。大数据信息处理技术、数据分析与转化等，主要集中在数据信息、信号处理等方面，为领导者提供更加准确的数据信息资料，帮助其制订更适合高速公路收费系统发展的方案决策。大数据分析技术的应用，寻找到了隐藏在高速公路收费系统中的数据模态与数据变化规律，提高了数据处理效率。

4.2.2 数据集成管理应用

高速公路数据分析技术应用还体现在收费系统数据集成管理方面。将数据按照规定格式与要求设计成不同的存储模块，对数据信息实现集成管理，便于管理者观察高速公路收费系统数据变化形态，从中发现高速公路收费系统管理的不足，并且予以改进。数据集成管理可帮助高速公路收费系统解决数据冗杂情况，并且融入更多的處理技术，以联网化发展形式，科学调整不同格式下数据信息处理与存储等产生的矛盾，制订更详细的数据管理计划，按照不同存储模块对数据信息展开有效管理。积极扩大信息数据库，制订详细到位的解决方案，使收费系统数据信息处理更加灵活简单，为高速公路未来发展奠定扎实的基础。

5 结束语

智能化交通也应该成为交通发展的新方向，高速公路智能化能有效提高高速公路的运行效率。这对于我们现代化交通是一个很大的问题。本文阐述的智能系统大大提高收费车道智能化水平，提高劳动生产率，降低员工劳动强度，希望该系统能够给行业提供借鉴作用。

参考文献：

[1]孙钦凯.智能交通系统中高速公路收费系统的设计与实现[J].科学之友，2012 （4）： 87-88.

[2]孙景军.高速公路不停车收费系统技术应用与分析[J].广东科技，2009（2）：170-171.

[3]成龙，张志超.高速公路智能交通系统（ITS）组成与应用[J].价值工程，2011（ 32）：171.