智慧收费 | 高速公路联网收费运行态势智慧感知系统研究及应用

“ 收费系统作为高速公路的核心生产系统非常关键，本文通过建设一套运行态势感知系统，来实现对收费系统的设备、数据的监测与分析。”

不改变收费系统现状、不影响其运行状态的前提下，采集收费系统中的实时运行数据，独立于收费系统进行收费数据的综合分析。

其核心是在各收费站部署一套网络全流量采集分析系统，在管理中心部署一套综合分析平台（以下简称为中心平台），两者间可利用现有的收费系统传输通道（或另建）进行数据传输。

网络全流量采集设备在银行、航空等行业应用较广，此类设备的应用也是在收费数据无法直接提取分析的基础上，采用的折中方式。

本系统基于实时采集的收费系统基础数据，利用中心平台的数据治理、分析、建模、决策能力，实现收费系统的运行态势感知、车辆精确画像、路径精确拟合、全过程证据链管理，深入挖掘偷逃费的线索、管理和系统中的漏洞，助力偷逃追缴和漏洞弥补，保障收费系统实现应征不漏。

同时可配合部路网中心开展全网联动稽核工作，提高跨省联动稽核处理效率。

主要技术特点如下：

1．旁路式无感采集收费系统中的所有数据，确保收费系统的安全和稳定；

2．采用全流量分析、深度包解析获得网络性能和数据包重组；

3．采用适用于实时数据和流式数据的大数据技术；

4．支持多源数据融合，保障原始数据的准确；

5．多元数据融合聚合建模，更专业、精确的智能挖掘和分析算法。

本系统实时采集收费站网络中实际存在的流量数据，主要实现采集、识别、重组、分析、存储、传输等功能，可获得以下数据并传输至中心平台：

1．采集车道和门架的网络性能数据，包括流量、性能及其分解数据；

2．采集心跳、交易、牌识数据包的传输情况；

3．前端主要设备包括车控器、RSU、牌识的状态；

4．采集车控器的CPU、内存、硬盘的使用情况；

5．采集车控器的软件、费率表、黑灰名单的版本及更新时间；

6．采集门架设备工作的异常事件；

7．采集门架实时计费交易、牌识数据；

8．采集入口车道的实时过车数据、牌识数据；

9．采集出口车道的实时交易数据、牌识数据；

10．采集ETC门架的机柜和UPS工作状态。

中心平台融合了多种分布式计算技术适应收费系统数据静态、流式、实时共存的特点，利用实际验证过的模型和算法，建立了包含收费数据感知、运行状态感知的稽查辅助系统，辅以可视化显示和丰富的图表展示，可服务于各级收费管理机构，为收费运营管理解决海量数据分析和利用困难的问题，为偷逃费治理提供数据支撑，为收费系统的高质量高效率运行提供支持。

中心平台实现收费系统的态势感知，包括收费数据感知、异常数据感知、运行状态感知三部分，可服务于路网内各级用户。主要功能描述如下：

一、收费数据感知

基于实时采集的收费数据，对交易、通行、异常情况进行实时、灵活的多维度全方位展示，助力收费管理。

1．基于实时数据，按车道、收费站、路段、路网统计的单位时间的车种、车型、通行介质、交通量、收费额的统计分析；

2．基于实时数据，按门架统计的单位时间的车种、车型、通行介质、交通量、应收收费额的统计分析；

3．基于实时数据和路径拟合，按收费站、路段、路网统计的单位时间的应收、实收、应付、待付数据；

4．基于实时数据和路径拟合，给出路段/路网内的出/入、路段/路网外的出/入的基于车种、车型的OD流量、收费额分布；

5．基于实时数据，按车道、收费站、路段、路网统计的单位时间的车种、车型、通行介质、特情类型的统计分析。按最小费率收费也作为一种特情类型；

6．基于实时数据，按门架统计的单位时间的车种、车型、通行介质、异常计费的统计分析。

二、异常数据感知

基于大数据分析，提供对异常数据规律的分析和基于行驶轨迹的筛选和排查，获得更多的深层次的导致异常情况的线索和漏洞，为偷逃费深度治理提供数据支撑。

1．车辆轨迹检索：可以根据时间段和车牌号码，查询指定车辆的实时及历史的轨迹。

2．车辆信用画像：车辆基本信息查询，包括车辆基本信息、习惯行为、异常标签等。

3．车辆异常检索：主要针对车辆的介质异常、通行路径异常、计费异常三个维度进行统计分析，筛选重难点车辆进行排查。可以直观的以车辆为维度展现具体的每辆车的异常次数和异常明细。

4．异常路径排查：针对车辆的实际计费路径和路径记录进行比对，除了按最小费率的情况外，重点排查路径不一致甚至有冲突的路径信息。

5．门架异常交易：针对门架的RSU交易和牌识数据不匹配的情况进行筛选排查，展示基于地点、时间的各种异常情况的统计趋势。

6．车辆绕行排查：收费路径是实际最短路径的1.3倍，其中含U型行驶、J型行驶。

7．中途换卡排查：主要是针对单车换卡情况，如CPC卡进ETC卡出或者ETC卡进CPC卡出，特点主要严重超时和时间重叠。

8．有入无出排查：排查同类情况规律，如车种、车型、通行介质、入口、路径等，判断路径消失地段规律等。

9．介质特情排查：针对出口的坏卡、丢卡、纸卡进行排查，筛选一车多卡嫌疑。

10．恶意遮蔽排查：针对频繁门架交易失败车辆，给出与计费路径的对比。

11．收费金额异常：排查通行记录存在严重超时，出口的应收金额大于门架累计金额的1.3倍或者小于最小费率交易额0.8。

12．严重超时排查：针对进出口通行时间比较长，超过了正常行驶时间2-3倍以上的车辆。

13．车型不一排查：排查一定时间内货车出入车型频繁不一致，挖掘其规律。

14．未付费车辆排查：通过收费站维度进行未付费车辆的日常查询，辅助收费员对每辆可疑车辆的通行状态进行核验。

15．大车小标排查：针对发现的ETC车型和收费车型不一致车辆，排查其一定时间内的一定区域内的通行记录、同类车辆，排查其发行单位和发行时间。

16．车辆套牌排查：主要是从空间和时间上分析，表现在相近的时间范围内在不同的路段上出现同一车牌号和颜色的2辆车。

17．嫌疑团伙挖掘：通过对于车辆构建复杂网络关系，挖潜出团伙欺诈，利用大数据知识图谱技术，找出异常聚集星型结构，环形链路等团伙欺诈特征，从整体数据角度去分析和挖潜，能够精确的找到异常车辆所在偷逃团伙。

18．证据链管理：提供按车牌号、卡号等查询条件进行完整证据链的查询、生成及更新功能，并支持证据链的导出和打印，为车道处理逃费车补缴款的工作提供依据。

三、运行状态感知

实现对收费车道和门架系统的运行情况的全景监测，多维度获得系统运行状态，助力保障收费系统运行稳定性。

1．车道设备状态监测，实时监测车道的车控器、RSU和牌识的工作状态，统计其在线时间。

2．车道设备运行监测，实时监测车道主要设备的硬件资源使用情况、软件的版本及更新时间、黑灰名单及费率表的版本及更新时间。

3．车道数据传输监测，实时监测车道的心跳、交易数据、牌识数据的传输情况、传输延时情况。

4．门架设备状态监测，实时监测门架的车控器、RSU和牌识的工作状态，统计其在线时间。

5．门架设备运行监测，实时监测门架主要设备的硬件资源使用情况、软件的版本及更新时间。

6．门架数据传输监测，实时监测门架的心跳、交易数据、牌识数据的传输情况、传输延时情况。

7．门架异常状态监测，实时监测门架的设备、前端、后台的运行交互异常情况。

8．站级网络性能监测，实时监测车道、门架网络的流量和性能状况，建立网络性能基线，实现异常告警。

1．收费数据感知更能满足日常收费分析需要

基于实时采集的收费原始数据，本系统提供实时、多维度、灵活的收费运营数据分析系统，直接展示收费系统交易、通行、收费及异常情况的一手数据，满足新收费模式下收费运营管理的需要。

2．异常数据感知为收费稽核提供数据支撑

取消省界收费站后实施自由流收费后，收费路网变大，更多采用了自动收费，异常数据感知系统利用大数据处理优势，针对各种收费特情进行统计分析，并对共性问题进行时间、空间、性质多个维度的关联问题，获得更多的深层次的导致异常情况的线索和漏洞，为偷逃费深度治理提供数据支撑。

3. 运行状态感知为保障系统稳定运行提供更多支撑

路网内所有门架、车道、网络、黑灰名单软件版本、门架交易和入库失败、收费业务性能等全景秒级监测，保证收费系统的稳定。