【高速公路ETC門架系統(tǒng)的拓展應用探究10000字（論文）】

緒論論文選題背景及意義自2019年05月21日，國務院辦公廳印發(fā)《深化收費公路制度改革取消高速公路省界收費站實施方案》之后，經(jīng)過全國各地廣大建設者的不懈努力，截止2019年12月底，全國高速公路省與省之間收費站基本取消，路段ETC門架收費系統(tǒng)及收費站ETC系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)調(diào)試如期進行并取得了圓滿的成功。截至2021年2月，我國的高速公路總計安裝運行的路段ETC收費門架共有2.66萬套，使用ETC的用戶共有2.26億?；谖覈范蜤TC收費門架系統(tǒng)現(xiàn)有的規(guī)模及ETC收費門架系統(tǒng)全國聯(lián)網(wǎng)的運行的特性，可以說一個全球覆蓋率最高、覆蓋里程最長、數(shù)據(jù)全面、運行安全穩(wěn)定、高度集成、具有抓拍及視頻的收費系統(tǒng)初步形成。在此基礎初上ETC門架的拓展應用，即如何有效的利用ETC門架系統(tǒng)這張覆蓋全國的網(wǎng)絡提升我國高速公路系統(tǒng)的信息化、智能化就成為我們應該思考解決的問題。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析ETC門架收費系統(tǒng)是一種用于高速公路不停車分段式自動收費系統(tǒng)，國際上各個國家都在努力進行開發(fā)，并且在不斷推廣的。ETC門架收費系統(tǒng)在國內(nèi)外都具有一定的發(fā)展歷史，美國和歐洲的一些發(fā)達國家及地區(qū)的ETC收費門架系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)局部聯(lián)網(wǎng)運行并已經(jīng)形成了一定的規(guī)模效益。我國實行的以ETC自動收費為主，人工收費為輔的聯(lián)網(wǎng)收費的方式是ETC收費系統(tǒng)發(fā)展必不可少步驟，現(xiàn)階段正在實施的路段ETC門架收費系統(tǒng)是全面發(fā)展ETC逐步取代人工收費系統(tǒng)的必要措施。[[][]鄒金松.《ETC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特點》[J].《中國科技博覽》,2010；截至2018年的10月，我國大部分地區(qū)的使用ETC的用戶低于50%，更有甚得部分省份ETC使用率沒有達到三成。其中主要的原因是ETC辦理安裝程序較為繁瑣，且基礎設施較為落后不足以使ETC系統(tǒng)大規(guī)模應用。進而造成車主想要去辦理ETC業(yè)務的動力不足，從而導致ETC覆蓋率較低，增長較緩。自2019年05月21日國務院辦公廳印發(fā)了《深化收費公路制度改革取消高速公路省界收費站實施方案》之后，經(jīng)過全國各地方的廣大建設者們堅持不懈的努力，截止2019年12月31日晚，取消高速公路省界收費站工程并網(wǎng)切換如期進行并取得了相當圓滿的成功。到2021年的9月底，我國各個地區(qū)及省份的ETC使用率基本達到了66%以上，從而使得高速公路上的車輛通行效率有了大幅的提升，物流的成本降低和效率提升也是有了一個明顯的增強。特別是在2021年之后，貨車計費方式由傳統(tǒng)的稱重計費改革為按軸收費，貨車車主看到ETC通行服務的便利和新的通行計費方式帶來的實實在在的紅利，選擇安裝使用ETC的貨車車主越來越多，ETC的總體使用率也因此一路攀升。主要工作內(nèi)容在取消高速公路省界收費站工程的圓滿成功后，全國一張網(wǎng)運行的ETC收費門架系統(tǒng)并網(wǎng)運行的情況下，那如何更加有效的利用ETC收費門架系統(tǒng)為后續(xù)高速公路的建設及已建設完成的高速公路減少建設、養(yǎng)護等運營成本；如何提升高速公路的智能化、信息化將成為我們應該思考研究的問題，也就是ETC收費門架系統(tǒng)的拓展應用問題。例如ETC門架系統(tǒng)應用于交通量調(diào)查、區(qū)間測速抓拍及超速篩選、事件檢測、路網(wǎng)狀態(tài)感知、綜合數(shù)據(jù)分析等。ETC門架系統(tǒng)組成高速公路ETC門架系統(tǒng)是主要通過分路段收費單元的設置，以及新型分段計費模式的實施，以保證車輛通行過程中計費以及扣費的準確性、合理性和快捷性，并且同時將車輛通過高速公路全過程中的數(shù)據(jù)、視頻、圖片等資料實時上傳至數(shù)據(jù)庫，形成一個完整的運行系統(tǒng)及收費數(shù)據(jù)。圖4.1全國局速公路聯(lián)網(wǎng)收費總體架構(gòu)不意圖門架本地系統(tǒng)ETC收費門架系統(tǒng)的前端主要由工控機、交換機、天線控制器、一體化機柜、車牌識別設備、RSU、視頻監(jiān)控設備組成。通過RSU讀取過往車輛OBU數(shù)據(jù)以獲取車輛信息與車牌識別設備抓拍到的車牌進行比對無誤后，將數(shù)據(jù)上傳至后臺服務器。除一體化機柜外，其余設備均為一主一備以確保前端系統(tǒng)運行的連續(xù)性、穩(wěn)定性。工控機在ETC收費門架系統(tǒng)運行的過程中，主要起到處理數(shù)據(jù)并將其實時上傳的作用，將車牌識別設備抓拍到的車牌數(shù)據(jù)與RSU讀取OBU數(shù)據(jù)獲取的車輛信息進行比對，然后將比對后一致的數(shù)據(jù)及不一致的報錯數(shù)據(jù)上傳至后臺服務器進行處理。一體化機柜一體化機柜包括有檢測模塊、空調(diào)、門禁、動環(huán)系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)、ODF等部分，主要是為工控機、交換機、RSU控制器等設備提供安裝位置及適宜的運行環(huán)境。其中一體化機柜的檢測模塊則主要用于供電、溫濕度等機柜運行環(huán)境的監(jiān)測。車牌識別設備該設備主要安裝于各車道ETC門架橫梁位置，每個行車道都是一主一備安裝在迎車流的一側(cè)，而在背車流的一側(cè)則間隔2~3個車道安裝1套，該設備所采集到的車輛運行圖片、車牌等信息將與RSU讀取的車輛OBU數(shù)據(jù)實時進行比對，從而保證所采集數(shù)據(jù)的真實性、可靠性、完整性。RSURSU即路側(cè)讀寫單元，也是安裝于門架橫梁上，每個行車道都有一主一備2套RSU迎車流側(cè)安裝，RSU將過往車輛上的CPC卡或OBU卡的數(shù)據(jù)讀取完成后，進一步經(jīng)由一體化機柜的內(nèi)部天線控制器校驗后，傳輸至工控機進行后續(xù)處理。門架后臺系統(tǒng)ETC收費門架后端包括有交換機、路由器、磁盤陣列、門架服務器、安全網(wǎng)關(guān)及防火墻等設備。門架服務器每個路段上下行各安裝一套ETC收費門架，兩套門架一共配置一主一備兩套門架服務器，主要功能為根據(jù)門架上傳數(shù)據(jù)扣取相應的通行費用，并將數(shù)據(jù)共享至人工處理終端以供人工查詢，同時將收費數(shù)據(jù)上傳至收費分中心、省中心、部中心及存儲至磁盤陣列。交換機每套ETC收費門架均配備一主一備兩套交換機，主用交換機連接主用車牌抓拍設備與主用RSU控制器，備用交換機連接備用車牌抓拍設備與備用RSU控制器。同一路段的兩套ETC門架的主備交換機及其網(wǎng)絡安全設備采用環(huán)網(wǎng)的鏈接方式，以確保單一設備損壞不影響門架的整體運行。交換機的主要功能就是為更多的子設備提供鏈接端口，以便更多的數(shù)據(jù)進行上傳共享。磁盤陣列磁盤陣列是由數(shù)塊乃至十幾塊幾十塊獨立的硬盤構(gòu)成的一個陣列，且具備冗余能力。磁盤陣列可以根據(jù)用戶需求增加硬盤數(shù)量從而提升存儲能力。其還具有利用單個或幾個硬盤提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的一些加成效果來提升集成后的磁盤陣列設備的效能。也因為這項技術(shù)，當磁盤列陣中某一個硬盤發(fā)生故障損壞時，終端設備仍然可以讀出損壞硬盤中的數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)重構(gòu)過程中，將損壞硬盤數(shù)據(jù)經(jīng)過計算后重新置入磁盤陣列中閑置的硬盤當中。[[]樸雪瑩.《基于農(nóng)村信用社銀行卡支付系統(tǒng)的研究》[DB].《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》,2016；]同時其還具有將數(shù)據(jù)根據(jù)其屬性及用途分成多個不同的分區(qū)，存放于不同硬盤[]樸雪瑩.《基于農(nóng)村信用社銀行卡支付系統(tǒng)的研究》[DB].《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》,2016；安全網(wǎng)關(guān)、路由器、防火墻安全網(wǎng)關(guān)對ETC門架收費系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸及收費計算起到重要的保護作用。它的保護內(nèi)容包括區(qū)分網(wǎng)絡協(xié)議，將未通過國家安全信息部門認可的網(wǎng)絡協(xié)議隔離于收費系統(tǒng)之外，識別復雜的網(wǎng)絡程序，將具有攻擊性或攜帶病毒的網(wǎng)絡程序隔離并記錄上報。其主要功能使防止外部網(wǎng)絡或因特網(wǎng)上具有攻擊性疾病的網(wǎng)絡程序及協(xié)議侵入到收費系統(tǒng)網(wǎng)絡內(nèi)部，影響其系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。一般安全網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡層面上和應用層面上都會配置防火墻，在傳輸層面上主要由VPN起主要保護作用[[][]廖悅欣.《IPSec協(xié)議實現(xiàn)技術(shù)研究》[DB].《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》,2013；路由器的主要功能是連接兩個或多個網(wǎng)絡設施的一種硬件設備，在網(wǎng)絡間的主要作用是作為網(wǎng)關(guān)使用，用于讀取不同設備數(shù)據(jù)包中的網(wǎng)絡地址，最終根據(jù)配置將相應數(shù)據(jù)傳送至既定設備的一種專用智能網(wǎng)絡設備。[[]張君.《某單位公務用車管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)》[DB].《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》,2020；]它將ETC收費門架的收費數(shù)據(jù)由以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換為因特網(wǎng)TCP/IP協(xié)議。這樣收費數(shù)據(jù)就可以通過無線方式上傳至省中心、部中心。[]張君.《某單位公務用車管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)》[DB].《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》,2020；防火墻的主要功能是實時發(fā)現(xiàn)并及時處理ETC門架收費系統(tǒng)運行過程中存在的網(wǎng)絡安全風險和各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗袉栴}。它主要對發(fā)現(xiàn)的未通過國家網(wǎng)絡信息部門認可的網(wǎng)絡協(xié)議及含有病毒的網(wǎng)絡程序進行隔離，再無法進行隔離的情況下對ETC收費門架系統(tǒng)進行保護防止被入侵，同時還可對ETC收費門架系統(tǒng)運行安全當中的各項操作進行記錄與檢測，以確保ETC收費門架系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡安全，確保ETC門架收費系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的完整性。[[]劉翱.《基于機器學習的高速流量網(wǎng)絡入侵檢測系統(tǒng)研究》[DB][]劉翱.《基于機器學習的高速流量網(wǎng)絡入侵檢測系統(tǒng)研究》[DB].《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》,2020；通信及供配電系統(tǒng)ETC收費門架前端通信通過雙向環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，正常情況下數(shù)據(jù)信息通過一端上傳至收費站，當某一設備出現(xiàn)故障時數(shù)據(jù)信息將從兩端上傳至收費站，確保設備運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)上傳實時不受影響。后端通信則通過有線+無線的雙鏈路方式，分別將公路通信數(shù)據(jù)傳輸至省級數(shù)據(jù)匯總中心以及由省中心再傳輸至部級數(shù)據(jù)匯總中心。ETC收費門架一般設置在收費站前后公里范圍內(nèi)或隧道進出口的500米處，有收費站變電所或隧道變電所供電。同時ETC門架上一般配備雙電源配電箱，其中預留一端為柴油發(fā)電機供電。在ETC門架一體化機柜中配備有容量為3KVA的后備電源，可確保供電電源斷電后ETC門架設備正常運轉(zhuǎn)24小時，后備電源采用的是N+l模塊化并機冗余運行，當正常供電或后備電源當中兩個的任何一路發(fā)生故障時，另外一路能夠零時間切換成功，為設備供電，不產(chǎn)生切換延時，電源模塊，監(jiān)控模塊，防雷模塊均能在線不斷電熱插拔維護。ETC運維管理新需求在取消高速公路省與省之間的收費站過程中,我國在每個高速公路互通之間都建設了一組ETC門架收費系統(tǒng)，路段ETC門架收費系統(tǒng)和ETC車道系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性將對高速公路運營單位的運營效益和ETC用戶的出行體驗產(chǎn)生根本性的影響。因此ETC門架收費系統(tǒng)和ETC車道系統(tǒng)設備的高效運行必需得到保障,這也就對高速公路運營單位及監(jiān)管部門在設備維護及缺陷消除保證設備正常運行方面有了更高的需求[[][]冷俊,李華平.《數(shù)據(jù)賦能ETC門架和車道系統(tǒng)運維管理》[J].《中國交通信息化》,2020；1、及時掌握ETC門架收費系統(tǒng)和ETC車道系統(tǒng)設備運行狀態(tài)及運行環(huán)境。定時巡查數(shù)據(jù)傳輸線路及設備供電線路,包括對備用設備及備用鏈路的定時檢查。做到有預防、有備案、早發(fā)現(xiàn)、早修復,確保ETC門架收費系統(tǒng)和ETC車道系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行。2、應急有案，處置迅速，ETC門架收費系統(tǒng)及ETC車道系統(tǒng)均擁有UPS后備供電方式，一般情況不會發(fā)生因斷電使收費交易無法進行的情況，且ETC門架收費系統(tǒng)的傳輸設備及收費設備均為一主一備配置，正常的設備故障及傳輸故障并不能使收費交易無法進行。也因此如發(fā)生收費交易無法進行的故障，首先檢查巡查記錄大致推算故障時間，根據(jù)故障事件可推算是供電故障還是傳輸或設備故障，從而迅速修復故障恢復正常運行。如長時間不能排除故障，將會引發(fā)收費站因無法進行收費交易而擁堵，進而影響用戶出行體驗，所以，一旦發(fā)生故障,必需在最短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，排除故障。3、精準督促，根據(jù)各高速公路運營單位技術(shù)實力及各設備廠家的響應速度，區(qū)別進行督促督導。并對可能存在的故障問題制定分級分類的調(diào)度指令，從而提升高速公路的運維水平。4、故障防范。統(tǒng)計及分析以往發(fā)生故障發(fā)生的原因，總結(jié)經(jīng)驗。區(qū)別歸類出各型設備在不同的運行環(huán)境下的運行特點等，根據(jù)不同設備的特性制定維護方案。針對主要故障點及易發(fā)生故障點定期巡視檢查，防范故障的發(fā)生。5、長效機制，完善管理維護制度。ETC門架收費系統(tǒng)和ETC車道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、設備種類繁雜，具有較大的管理難度。運營單位必需建立起一套包含整個運維流程、應急措施齊全的管理制度體系,把ETC門架收費系統(tǒng)和ETC車道系統(tǒng)的運維管理制度化、系統(tǒng)化、規(guī)范化。ETC門架系統(tǒng)的拓展應用應用于交通量調(diào)查及預測交通量調(diào)查高速公路交通情況調(diào)查（簡稱“交調(diào)”）是通過對高速公路的交通狀況開展調(diào)查，掌握特定路段高速公路的交通流量、通行車型情況等交通流特性。高速公路斷面交通量是指一定時間內(nèi)通過當前高速公路的交通實體數(shù)。[[]邵曉明.《公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)研究》[DB].《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》,2007]目前，高速公路交通車流[]邵曉明.《公路交通情況調(diào)查系統(tǒng)研究》[DB].《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》,2007可行性條件自取消高速公路省界收費站工程圓滿成功后，全國高速公路每兩個互通之間安裝上、下行兩套ETC收費門架。每套門架上根據(jù)路段車道數(shù)量配置相應的抓拍攝像機及路側(cè)讀寫單元，比如2+1車道配置3對正向抓拍攝像機（一主一備）1套背向抓拍攝像機及4對路側(cè)讀寫單元（一主一備）。通過路側(cè)讀寫單元讀取車輛OBU信息獲取車輛信息，再通過抓拍攝像機獲取車牌信息進行比對，每套門架通過抓拍攝像機及路側(cè)讀寫單元可以獲取此分段的全部車輛信息。即可將一套門架系統(tǒng)視為一個交調(diào)站，上下行門架監(jiān)測的流量合計即為該斷面的交通量（即此路段的交通量）及車型數(shù)據(jù)，也可根據(jù)單獨門架的抓拍數(shù)據(jù)統(tǒng)計出單向路段的交通量及車型數(shù)據(jù)。ETC門架系統(tǒng)涉及高速公路收費業(yè)務，其路網(wǎng)覆蓋范圍、設備精度、運維保障水平等方面的要求高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，能夠滿足交調(diào)采集要求。應用在收費站增設一套服務器接入收費站三層交換機，開發(fā)一套應用于抓拍數(shù)據(jù)及車輛信息數(shù)據(jù)分析的軟件，裝配于新增服務器，實時讀取門架抓拍設備抓拍到的數(shù)據(jù)及RSU讀取的車輛OBU數(shù)據(jù)進行比對，在比對完成后將通行車輛信息根據(jù)車型進行實時分類統(tǒng)計并進行儲備已備人工查詢。同時軟件還應具備交通量預測功能，可根據(jù)以往年月的車輛通行量分析未來特定時間的各車型通行量。如圖3.1所示,為高速公路路段結(jié)構(gòu)示意圖。高速公路主要由高速公路主線道路、進出高速公路匝道、服務區(qū)、ETC門架等組成。車輛從匝道口上道，駛完入口匝道經(jīng)交織區(qū)與高速公路主線上的車輛進行匯流，進入高速公路主線路段，依次通過ETC門架，達到目的地后從匝道口下道。本文為了實驗的進行，將高速公路按照ETC門架的位置對高速公路進行了路段的劃分，即每兩個ETC門架之間劃分為一個路段。如圖3.4所示，ETC門架a和ETC門架b之間作為路段1，ETC門架b與ETC門架c之間作為路段2。圖3.1高速公路路段結(jié)構(gòu)示意圖本文研究對象是進出口無檢測器的高速公路服務區(qū)，其駛?cè)胲嚵髁空鎸嵡闆r在實際運營環(huán)境中無從得知，所以本文可以利用ETC收費數(shù)據(jù)中記錄車輛的信息，通過分析高速公路服務區(qū)上下游的時空關(guān)系和車輛在服務區(qū)的行駛情況，應用一定的模型算法判別車輛是否駛?cè)敕諈^(qū)。另外，ETC收費數(shù)據(jù)蘊含著豐富的單車信息，分析各個車輛在服務區(qū)路段行駛情況與服務區(qū)上/下游路段行駛情況的規(guī)律，也能對車輛是否駛?cè)敕諈^(qū)做出判別。同時，由于目前交通流量預測方法沒有充分考慮服務區(qū)的獨特情況，比如：車輛歸屬地、歷史進入服務區(qū)的情況等，這樣會對預測方法造成一定的影響。因此，根據(jù)現(xiàn)有條件及已有方法的不足，本文提出如下的整體研究方案，如圖3.2所示。圖3.2基于ETC數(shù)據(jù)的車輛駛?cè)敕諈^(qū)判別和車流量預測整體方案利用ETC收費數(shù)據(jù)去估計駛?cè)敕諈^(qū)的車流量，從時空維度、車型、車輛歸屬地及車輛歷史駛?cè)敕諈^(qū)情況等方面去分析影響高速公路服務區(qū)駛?cè)胲嚵髁恳蛩?，搭建CNN-雙向LSTM-Attenion神經(jīng)網(wǎng)絡模型，將得到的影響因素作為網(wǎng)路的輸入，網(wǎng)絡輸出得服務區(qū)駛?cè)肓髁康念A測。整體預測方案如圖3.3所示。圖3.3基于ETC數(shù)據(jù)的駛?cè)敕諈^(qū)車流量預測整體方案流程圖優(yōu)勢相對于傳統(tǒng)交通量調(diào)查設備利用微波、紅外線等探測技術(shù)根據(jù)探測到的車輛輪廓來獲取車型、車速等交通數(shù)據(jù)。ETC門架抓拍數(shù)據(jù)更準確、實時，因ETC門架的能夠抓拍到每個車輛的車牌，根據(jù)RSU天線識別到的該車牌0BU上注冊信息即可獲得該牌號車輛的車型信息，同時還可根據(jù)車輛通過ETC門架時的實時照片進行比對。即每組ETC門架能夠獲取該路段通行的總體車流量、各車型流量的即時數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)即可獲得該路段一定時間段內(nèi)的車流量，加之每個互通之間均有一對ETC門架，其拓展應用于交通量調(diào)查覆蓋率極高。這對于我國高速公路交通量調(diào)查具有重要意義。同時節(jié)省了交通調(diào)查設備的建設費用，起到的增效減負的經(jīng)濟效益。應用于區(qū)間測速抓拍及超速篩選區(qū)間測速系統(tǒng)區(qū)間測速系統(tǒng)是通過在同一路段一定距離安裝兩套抓拍攝像機，對通過本路段的通行車輛進行兩次實時抓拍，根據(jù)兩次抓拍的時間及兩套抓拍攝像機之間的距離獲取車輛通過兩套抓拍攝像機之間的平均行駛速度、本路段的交通流量、車輛車牌、顏色、物理大概尺寸以及駕駛員特征等信息，并將以上信息上傳至公安交警的數(shù)據(jù)庫中存儲，公安交警數(shù)據(jù)庫將對數(shù)據(jù)自動進行查詢、比對處理[[]龍波，張宇，吳凱華，杜曄暉.《區(qū)間測速系統(tǒng)檢定方法的探討》[J].《計量與測試技術(shù)》,2019；[]龍波，張宇，吳凱華，杜曄暉.《區(qū)間測速系統(tǒng)檢定方法的探討》[J].《計量與測試技術(shù)》,2019；可行性條件因ETC門架設置于高速公路每個互通之間，根據(jù)ETC門架的抓拍數(shù)據(jù)及收費站車道抓拍數(shù)據(jù)即可判定每個車輛在高速公路上的行車路徑。因每兩組ETC門架距離是一定的，根據(jù)每個車輛通過ETC門架的時間可以計算出車輛通過該路段的車速，亦可根據(jù)車輛行車路徑上的各個門架的抓拍時間計算出車輛在各路段的平均時速、全路段上的平均車速、車輛車牌、等信息，同時還可根據(jù)RSU讀取車輛OBU數(shù)據(jù)獲取車輛車型及車輛歸屬信息。應用可以開發(fā)一個超速篩選的系統(tǒng)，通過篩選系統(tǒng),設定相應的限制速度，將過往車輛中時速超過限速要求的車輛篩選出來，將篩選出來的數(shù)據(jù)以及所有測速數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至交警部門的數(shù)據(jù)庫中，交警根據(jù)法律規(guī)定的超速處罰辦法，對超速車輛進行標記，并將標記信息發(fā)送至交通部門，交通部門根據(jù)標記信息提取對應車輛其超速路段前后ETC門架系統(tǒng)的抓拍時間、抓拍下來的照片打包發(fā)送至交警部門，最后交警部門將測速數(shù)據(jù)及相應的照片歸集整理后發(fā)送給車輛發(fā)生超速所在的地市，由地市相關(guān)單位進行處罰。[[]孫婧《ETC的后應用時代》[[]孫婧《ETC的后應用時代》[J].《中國交通信息化》,2021；應用于監(jiān)控系統(tǒng)將ETC門架視頻數(shù)據(jù)接入到監(jiān)控系統(tǒng)之中，可以應用在事件的檢測系統(tǒng)、交通信息的檢測管控系統(tǒng)、運控平臺系統(tǒng)以及信息發(fā)布系統(tǒng)等多個子應用系統(tǒng)。所開發(fā)的ETC門架主機監(jiān)控系統(tǒng)為我國高速公路門架系統(tǒng)提供一種解決思路與策略，該系統(tǒng)主要使用３層分布式管理總體架構(gòu)，如圖3.4所示。圖3.4ETC門架主機監(jiān)控系統(tǒng)３層總體架構(gòu)示意圖通過圖3.4可知:第一層為綜合監(jiān)控設備層，主要包含了ETC綜合監(jiān)控服務器、Web工作站以及服務大廳等設備，主要以各類監(jiān)控與服務設備為主。ETC綜合監(jiān)控服務器設計車道控制器,ETC天線、車牌圖像識別設備、攝像機等設備，而且還經(jīng)過設備接口完成對以卜設備功能控制;服務大廳就是為ETC門架主機監(jiān)控系統(tǒng)提供各種服務的地方;Web工作站就是指ETC門架主機監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)站，這些Web站點具有很多權(quán)限，只有配置了與ETC門架主機監(jiān)控系統(tǒng)相應的權(quán)限才可以進入此網(wǎng)站實現(xiàn)其各種網(wǎng)絡功能，Web工作站所有工作也圍繞著ETC門架主機監(jiān)控系統(tǒng)各功能展開的。第_層為數(shù)據(jù)鏈路層，該層主要包括高速公路卜的各種網(wǎng)絡、比如有線網(wǎng)絡、無線WiFi、光纖、寬帶等，主要實現(xiàn)對網(wǎng)絡連接。該層雖然沒有實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)實質(zhì)性功能，但該層是網(wǎng)絡層，是基礎層，倘若該層出現(xiàn)故障，整個ETC門架主機監(jiān)控系統(tǒng)將無法正常運行。第三層為顯示層，主要完成對各種數(shù)據(jù)進行顯示。該層為本系統(tǒng)的核心層，主要以數(shù)據(jù)采集器為中心，路由器接受到鏈路層中的網(wǎng)絡然后通過交換機發(fā)送給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器依托相關(guān)設備支持，比如配電單元、UPS等進行數(shù)據(jù)采集工作，除此之外，該層還支持遠程集中管理等功能。同時還為系統(tǒng)提供解決多種小同問題的方法與略策，比如設備接入、遠距離控制、安全防患與保護以及智能化運維等。圖3.5ETC門架監(jiān)測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)示意圖基于監(jiān)控系統(tǒng)事件檢測系統(tǒng)事件檢測系統(tǒng)是通過道路監(jiān)控系統(tǒng)實施監(jiān)控路段異常事件，并智能識別特殊事件。是智能運輸系統(tǒng)的重要內(nèi)容。它是在交通流動特性和事故現(xiàn)場再現(xiàn)等關(guān)鍵基礎理論研究的基礎上，將現(xiàn)代通信、檢測、控制和計算機處理等技術(shù)綜合應用于高速公路事件控制與管理體系，具有對突發(fā)事件進行實時自動檢測和對事故現(xiàn)場進行快速勘查與再現(xiàn)的功能，實現(xiàn)盡快消除突發(fā)事件對交通運行的影響、提高行車安全的目的將ETC門架圖像數(shù)據(jù)上傳至事件檢測服務器，經(jīng)過事件檢測軟件可以分析出每處ETC門架前后段異常天氣、交通擁堵、交通事故、行人闖入、占道施工、占用應急車道等異常事件，還可以根據(jù)對車輛路徑的識別以及每兩個ETC門架之間的行車速度，實現(xiàn)對駕駛?cè)藛T是否存在疲勞駕駛進行監(jiān)測，還有對實線變道、違章超車、違章停車等違章駕駛行為的監(jiān)控，特別是針對“兩客一危”?？膳c高速公路管理部門和高速交警部門聯(lián)動，對存在違法及危險的駕駛行為進行監(jiān)控預警。實時交通信息檢測管控系統(tǒng)交通信息監(jiān)測系統(tǒng)主要是通過收集交通量調(diào)查站、車牌抓拍攝像機、交通事件檢測服務器、氣象檢測器、路段監(jiān)控系統(tǒng)等多個外場監(jiān)控設備及路政及交警部門巡查過程中所采集到的路上交通環(huán)境情況，并將上述信息歸集處理之后進行綜合分析后，為監(jiān)控后臺終端提供氣象環(huán)境、交通運行狀態(tài)等信息。監(jiān)控后臺終端根據(jù)交通信息監(jiān)測系統(tǒng)提供的信息通過信息發(fā)布子系統(tǒng)將路段氣象環(huán)境、交通運行狀態(tài)發(fā)布在相應路段的可變情報標志上供用戶出行參考。交通信息監(jiān)測系統(tǒng)也可根據(jù)實時信息的緊要程度自行發(fā)布信息提醒出行用戶。[[][]王曙琿《新基建模式下智慧高速公路總體架構(gòu)設計》[J].《中國交通信息化》,2021；云控平臺云控平臺是根據(jù)以往高速公路運行過程中出現(xiàn)的問題總結(jié)出的運行需求，收集道路外場監(jiān)控信息，包括氣象、監(jiān)控、車流量等基礎信息，為高速公路管理運營維護提供子系統(tǒng)子應用服務。如交管部門的高流量預警應用、車輛實時信息查詢應用、重點營運車輛預警應用、跨區(qū)域管理協(xié)同應用、超載車輛預警應用等；以及社會面使用的交通地圖應用、行業(yè)外信息協(xié)同應用等；還有為高速公路運營管理單位提供的交通事件檢測、交通流查詢系統(tǒng)、機電設備運行監(jiān)控等。并將最終歸集分類的數(shù)據(jù)上傳至國土、交管、氣象等部門共享。ETC門架設置于高速公路互通之間，對全國各個地區(qū)覆蓋全面，同時數(shù)據(jù)全部集中上傳至交通部，因此ETC門架系統(tǒng)可為云控平臺提供較為全面的基礎數(shù)據(jù)支持。提升高速公路路網(wǎng)運行狀態(tài)概況的感知利用ETC門架收費系統(tǒng)全國高速公路覆蓋率高的特性，可以準確獲取到全國各個地區(qū)高速公路上的通行車輛行車路徑、時間及車速，各個高速路段的車流量，路段異常事件，也就是說可以感知到全國高速公路任一路段的天氣、運行狀況。結(jié)合視頻上云系統(tǒng)對道路監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進行分析。對一些異常事件可以發(fā)出預警，尤其是對—些大長坡、主干高速互通等危險、車流較大路段，重點關(guān)注。及時的將實時情況上傳至路網(wǎng)感知平臺。為出行用戶提供實時有效的出行數(shù)據(jù)。綜合數(shù)據(jù)挖掘分析綜合數(shù)據(jù)的挖掘分析可依托全國聯(lián)網(wǎng)ETC門架對整個高速公路路網(wǎng)進行綜合分析。以ETC門架為基本數(shù)據(jù)，結(jié)合入口治超、收費站的車道抓拍、車輛輪廓檢測、交通量調(diào)查系統(tǒng)、全道