基于大数据分析实现高速公路收费作业智能化系统.docx

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基于大数据分析实现高速公路收费作业智能化系统

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摘要：我国经济的快速发展离不开国家道路建设的大力支持。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。

关键词：大数据分析；高速公路收费作业；智能化系统

引言

道路建设是我国经济发展的重要组成部分，也是重要的基础设施建设。在高速公路收费管理过程中，各种作弊逃费行为频繁发生，不法司机通过冲卡、与收费人员串通、司机间互相换卡倒卡、收费站联合作弊以及假冒军警车辆等手段逃费，严重影响高速公路正常经营和企业的正常受益，使企业蒙受巨大经济损失。

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。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

2.1系统集成智能化

高速公路联网收费机电系统设计采用拓扑结构，将原本互相分散独立的各管理分系统、控制信息单元和各机电装置集成到智能化计算机系统中，这是其区别于以往机电系统的主要技术优势。通过将收费机电系统各主要组成部分进行集成，可以使各组成部分互相关联，组成一个统一的管理中控平台。通过对收费系统各控制目标进行整合和实现，可有效促进资源共享，并根据车流量和周边环境因素进行自动调整。另外，收费机电系统所选用的机电设备相对比较简单，维护与管理简单，且可定期实现自我修复和自我维护，使用寿命长。

2.2有效增强协调能力

传统收费系统只能按照人工指令实施操作，系统操作具有较强的流程性，但在控制过程中不能对系统的不合理进行改进，只能按照指令进行执行。联网收费机电系统在这一方面进行了优化，不仅可以实现员工和智能设备之间的有效对话，实现信息交换，还可以根据周边环境和外部条件变化进行自主控制，有效提高收费系统的协调控制能力。

2.3科学精细

基于全局流水数据，根据逃费车辆的逃费特征模型，对历史数据进行分析、比对，智能筛选出各种疑似逃费的车辆，实现运营管理精细化、科学化。

3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。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。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。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