高速公路ETC门架系统运维分析

冉森

（福建省高速公路集团有限公司宁德管理分公司，福建宁德352100）

0 引言

ETC 门架系统是高速公路计费模式中重要的组成部分。在ETC 门架系统的运行及使用中，还存在着许多需要注意的问题，例如设备易受环境影响、车辆通信信息采集不全面、数据融合度不高等问题。为使其功能完全发挥出来，就需要对其加强运维管理，在实践中不断积累经验，对各种常见问题做到心中有数，再积极应用各种新兴技术和方法，提升运维管理的效率和质量，以满足ETC 门架系统达到稳定、可靠运行的基本要求。下文对具体方法进行论述。

1 高速公路ETC 门架系统的特点

在取消省界收费站后的新模式下，全国高速公路网运行总体平稳，新、旧计费方式的转变比较顺利。在这一过程中，高速公路ETC 门架系统起到了至关重要的作用。

ETC 门架系统通过射频装置对车载ETC 信息进行读取，并精准记录车辆行驶信息，整个过程中，车辆只要正常通过即可，无需减速，因而对车流量提供了有力保障。高速公路ETC 门架系统的特点主要体现在以下几个方面：

第一，维护范围广。ETC 门架作为高速公路新计费系统的重要组成部分，与原系统相比，外场设备点位维护量更大，设置的各类机电设备更多，专业技术水平也明显提高，因此对系统运维管理的要求也更为严格，提出了新的标准化、规范化以及流程化管理的基本要求[1]。

第二，运行保障高。高速公路ETC 施行的是全国联网收费，相比以往的收费模式，现在的收费模式对收费业务的持续运行保障提出了更严格要求，ETC 门架系统必须要处于持续、稳定的运行状态，确保其可以对通行车辆的行驶信息做到准确读取，实现准确计费。面对大量的机电设备，以及复杂的运行环境，ETC 门架系统必须要定期进行检修、维护，及时消除各种隐患，确保ETC 门架系统的可靠运行。

第三，数据处理难。现在已经实现了交通大数据的融合共享，每天都会产生海量的数据信息，这对系统的运行能力提出了更高的要求。该系统不仅要完成对车辆通行数据的采集，还要对这些数据做进一步的处理和深度应用，以数据作为支持来辅助决策，并为下一阶段的运维管理方案提供参考，争取早日实现智慧交通。

2 ETC 门架系统设备故障原因

2.1 门架交易上传不及时

门架交易上传不及时，是比较常见的设备故障问题，导致其发生的原因，可以从以下几方面来进行分析：工控机与门架服务器之间传输网络出现中断故障；4G 路由器因为信号差或者设备故障而出现网络断开的问题；门架服务器故障，主要缘于机房断电、服务器无法正常启动、服务器异常关机、雷雨天气等原因；部中心平台接收异常，原因多是部中心平台升级或服务异常；工控机流水异常，门架服务器接收出现问题，甚至出现拒绝接收的情况[2]。

2.2 部站数据上传不及时

导致部站数据上传不及时的原因主要有三个方面：车道数据上传至收费服务器所花费的时间过长，存在不及时的情况，常见原因如车道网络断开、数据滞留车道未上传以及DTP 代理堵塞等；省中心数据中转服务器拉取数据的过程较长，由于省中心与收费站之间的网络中断、收费站数据库服务器故障或者网络连接异常、系统防火墙拦截、数据库访问缓慢以及省中心数据无法正常中转等原因，导致数据上传不及时[3]。

2.3 门架牌识数据上传不及时

门架牌识数据是由牌识设备进行抓拍的，抓拍的时间便是数据产生的时间。在牌识设备正常运行的情况下，数据便会持续产生。牌识设备完成拍照后，相关数据会自动上传到工控机，再通过工控机传输至门架服务器，最终，门架服务器会通过4G 路由器网络传输给部中心。

门架牌识数据上传不及时的原因，主要是因为工控机以及门架前端软件出现异常、工控机与门架服务器传输网络中断或门架服务器本身存在异常而无法正常工作[4]。此外，常见原因还包括4G 路由器网络中断、部中心平台接收失败、工控机流水异常、门架服务器无法正常接收等。

3 ETC 门架系统常见故障及运维要点

3.1 门架工控机设备故障

3.1.1 工控机更换

在确认工控机系统盘和数据盘无异常的前提下，可对工控机进行更换。简单来讲，便是分别将原工控机的系统盘与数据盘拆下，将其更换、安装到新的工控机上使用。硬盘换好后，新的工控机还要为两个网卡插上网线，并开机运行，设置工控机BOIS。开机后进入到中标麒麟操作系统，由网络和信息安全员查看并确定两张网卡的MAC 地址和对应的IP 地址，根据相关标准完成各项设备安全准入流程的操作，以此来进行新设备的准入以及拆卸设备的删除[5]。通过PING 命令来逐步核查工控机、外设、服务器网络的通信状态是否正常，排除运行异常的情况。

3.1.2 原工控机硬盘故障

（1）系统盘故障。先对设备进行关机操作，然后更换备份系统硬盘，提前安装好中标麒麟操作系统、dock 基础镜像、系统相关配置、时间同步与安全策略脚本等程序。待安装完成后，开机重新进入中标麒麟操作系统，配置主机名以及IP，并登录私有云将旧系统节点全部删除，然后再注册新节点。下载、安装前端工控机所需要的各种应用程序，按要求操作并确认启动及运行无异常。最后，便可以通过门架服务器后台辅助网页对抓拍到的信息和天线交易数据上传的结果进行查看，判断是否存在不合理的内容。

（2）数据盘故障。先关机，而后对系统数据盘进行更换后再开机。将工控机重启后，重新挂载新更换的数据盘，要求硬盘必须要提前进行格式化操作。拷贝front_install_1.0.0_2019102402.tar 到/etc_data 目录，对初始脚本进行解压运行[6]。从门架配置平台内将门架前端授权文件导出，然后对其进行复制并上传到工控机“etc/data”目录下，重启docker。而后重新登录私有云平台，判断门架的各项应用是否均已正常启动。最后，在门架服务器后台辅助网页对抓拍信息和天线交易数据上传的结果进行查看，判断是否存在不合理的内容。

3.2 门架系统外设故障

3.2.1 天线控制器

更换存在故障的天线控制器并插上网线，然后对配置程序进行拷贝，并到其他收费网内的调试电脑上进行安装。以统一标准规范为依据，在设备连接页面内完成对各项内容的配置，包括IP 地址、子网掩码、默认网关、端口号等，为实现天线与天线控制器网络之间的有效联通创造条件。

其中，在配置天线控制器的MAC 地址时，如果需要更换，应保证其与原拆卸设备的MAC 地址保持一致，只有这样才能够保证通过设备准入管理。假如未对MAC 地址进行修改，便需要将新的MAC 地址以及对应的IP 地址告知网络与信息安全人员，确保其能够根据设备安全准入要求，按照相关流程完成新设备的准入及拆卸设备的拆除操作。并且，收费网内的所有调试电脑均需拷贝调试程序，从对应版本内选择相应的天线程序文件，然后从中确定FPGA 程序，对天线控制器做进一步的升级[7]。

3.2.2 牌识设备

牌识设备是高速公路ETC 门架系统外设的重要组成部分，如果出现故障，将会直接影响牌识数据的正常上传，进而影响对系统交易数据的分析与应用。在对出现故障的牌识设备进行更换时，需要对电源、控制线与镜头等部件进行更换、安装，调节高清车牌牌识设备，保证镜头光圈以及清晰度能够满足实际应用要求，即可以准确适配车辆信息[8]。而后，还要将牌识设备与电脑进行可靠连接，通过设备配置界面设置IP 地址、掩码和网关等内容。先进入设备配置页面，然后查询MAC 地址，并将更换后的牌识设备的MAC地址和对应IP 地址等信息告知网络和信息安全人员，确保其能够根据设备安全准入要求，按照相关流程完成新设备的准入以及拆卸设备的拆除操作。将高清车牌识别设备的IP 地址输入IE 浏览器内，便可以进入设备的配置页面，并根据需求完成各项参数的配置设置，例如设备编码、照片服务器等。另外，还要登录厂家的WEB 页面完成多项内容的设置，如NTP、门架服务器IP、端口、摄像机编号、门架编号等。通过PING 命令完成对工控机以及更换后的牌识设备网络通信状态的检查，及时排除异常存在的可能性。最后再打开门架后台辅助页面，通过牌识设备页面确认信息上传是否正常。

3.3 路由器故障

出现故障的路由器要及时更换，以免影响网络的正常使用。将4G 物联网卡插入，选择运营商APN，然后正常启动设备，确认两个4G 接口均可正常获取对应的IP 地址。而后，配置链路连通性监测地址，将监测报文时间设置为1s，如果监测报文连续3 次均失败，便可判断为失败。而后，继续配置部站传输路由目标地址，主路由可设置成电信链路，备份路由则设置成移动链路，这样一来，如果主路由出现监测失败，则可以自动切换到备份路由。

4 高速公路ETC 门架智能运维系统

4.1 系统设计的必要性

对于高速公路ETC 门架系统运维的要求，除了要做好常见设备故障的处理以外，还要采取高新技术手段来提高运维的效率和质量，花费更少的资源来达到更好的效果。尤其是现有运维体系中还存在着操作难度高、人才缺口大等问题，很多信息采集依然采用人工巡检与部分监控联合的方式，设备故障触发率、报警处理人工干预效率都比较低。并且，不同系统设备的故障表现不同，无法按照统一的方式进行处理，具有很强的机动性与灵活性。通过建立智能运维平台，能够进一步实现对ETC 门架系统的高效管理，以物联网和大数据技术为支持，实现智能决策，可以有效应对各种系统故障，维持ETC 门架系统的可靠运行[9]。

4.2 智能运维系统应用

将既有的ETC 门架系统优化为ETC 门架-集团云平台两层管控层级，使资源更加集中，也更符合扁平化管理的需求。智能运维系统在实际应用中可以做到以下几方面：

4.2.1 全场景接入

在针对多品牌、多类型设备进行协议解析后，平台具备了通用网络通信协议、工业通信协议、物联网协议等多类型接口协议解析能力。同时，设备还能够对不同类型的数据做进一步采集，并具备全场景接入能力[10]。

4.2.2 智能异常监测

一旦ETC 门架系统内有设备出现异常，便可以通过门架系统中的智能异常监测功能进行实时监测，并显示在页面中。实时监测参数包括信号类型、信号状态、信号名称、信号测值、测值单位、采样时间等。同时，实时数据还可以根据遥信、遥测、遥调以及遥控性质进行分类。通过点击实时数据的遥测信号值，便能够获得相应的曲线，从而更直观地了解设备信号的状态。

4.2.3 智能故障处理

故障检测模块可以根据故障设备、故障类型自动生成相应的故障单，然后通过知识库完成对故障原因的初步判断，并将结果发送给维修人员。同时，根据故障信息系统还可以通过寻找历史相似故障，给出本次故障的原因，并提供最佳的解决方案，明确各项参考参数，为运维决策提供重要依据。

5 结语

在高速公路ETC 门架系统的运行过程中，不可避免地会出现各种运行故障。为避免各类故障对计费结果产生影响，需要采取有针对性的运维措施，尤其是通过设计、应用智能运维系统，不断提高运维管理效率，确保ETC 门架系统可靠、稳定运行。