面向高速公路逃費(fèi)車輛甄別的實時檢測方法

馬千惠，徐 揚(yáng)，丁維龍，鄒 杰

(1.北方工業(yè)大學(xué) 數(shù)據(jù)工程研究院，北京 100043；2.大規(guī)模流數(shù)據(jù)集成與分析技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100043；3.北京易華錄信息技術(shù)股份有限公司，北京 100043；4.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088)

0 引 言

高速公路偷逃費(fèi)行為主要分為三類：假冒政策性車輛逃費(fèi)、縮短通行距離逃費(fèi)法、非正常駛離通道逃費(fèi)。假冒政策性車輛逃費(fèi)主要采取假冒綠通車、假證/假卡逃費(fèi)、假牌逃費(fèi)。采用惡意屏蔽標(biāo)識路徑逃費(fèi)，以達(dá)到按照最短路徑或者最小收費(fèi)額收費(fèi)偷逃費(fèi)是最新的逃費(fèi)手段。傳統(tǒng)的換卡、倒卡逃費(fèi)等仍是逃費(fèi)的主要手段，但隨著收費(fèi)系統(tǒng)的完善，高速公路高清攝像設(shè)備的發(fā)展，增加了“車牌校對”程序，自2007年開始，出現(xiàn)了一種新型的“套牌車換卡”逃費(fèi)現(xiàn)象，套牌車換卡有效規(guī)避了“車牌校對”預(yù)警系統(tǒng)。

結(jié)合上述高速公路逃費(fèi)行為的特征，針對高速公路假冒軍警牌車輛、倒卡逃費(fèi)、套牌車逃費(fèi)車輛的在線自動甄別問題開展研究。車輛收費(fèi)數(shù)據(jù)由高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)高清攝像頭拍攝采集，由車牌號、車輛進(jìn)入收費(fèi)站、進(jìn)出時間、車道、車型等11個屬性構(gòu)成，體現(xiàn)了收費(fèi)數(shù)據(jù)的時空特征性。通過單條收費(fèi)數(shù)據(jù)，可甄別假冒軍警牌車輛和倒卡逃費(fèi)車輛，通過全省收費(fèi)數(shù)據(jù)的融合，可形成車輛行駛軌跡，可利用時空矛盾規(guī)則甄別套牌逃費(fèi)嫌疑車，即同車牌車輛不可能在一定時間閾值范圍內(nèi)同時出現(xiàn)在高速公路上。

現(xiàn)有的技術(shù)大多以事后稽查為主，少有車輛出口實時檢測甄別偷逃費(fèi)車輛，利用海量的高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)稽查高速偷逃費(fèi)車輛目前存在兩個主要問題：

(1)對大量離線歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，會產(chǎn)生高延時，不利于及時處理逃費(fèi)車輛。

(2)傳統(tǒng)方法如通過車流量預(yù)測通行費(fèi)和實際產(chǎn)生通行費(fèi)對比，分析挖掘當(dāng)中可能存在的逃費(fèi)行為，并預(yù)測嫌疑車輛，錯誤樣本會使預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生不準(zhǔn)確性。

對此，文中基于某省高速公路真實收費(fèi)數(shù)據(jù)模擬實時收費(fèi)收據(jù)流，利用高速基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算的站點閾值表，在Storm[1]大數(shù)據(jù)平臺的實時技術(shù)手段[2-4]下，解決了實時性和準(zhǔn)確性的難題，并在稽查套牌嫌疑車輛時，設(shè)計時間滑動窗口，實現(xiàn)了對高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)流的偷逃費(fèi)車輛檢測，并且單條數(shù)據(jù)項的處理時間達(dá)到毫秒級計算。

1 相關(guān)工作

隨著高速公路通車?yán)锍痰难该驮鲩L和聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，部分不法分子采取各種手段偷逃通行費(fèi)，針對高速逃費(fèi)的研究受到了廣泛關(guān)注。目前為止，已經(jīng)有許多理論和方法應(yīng)用于稽查高速逃費(fèi)行為的研究[5-8]。

近年來，國內(nèi)出現(xiàn)了一些基于SQL Server2008[9]提供的數(shù)據(jù)挖掘功能，以數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為基礎(chǔ)預(yù)測偷逃費(fèi)的方法，目的是為了充分利用已有數(shù)據(jù)挖掘算法，以求得更加理想的稽查效果。陳波[10]構(gòu)建了收費(fèi)站車流量預(yù)測及通行費(fèi)預(yù)測系統(tǒng)，采用時序算法預(yù)測車流量，線性回歸預(yù)測算法預(yù)測通行費(fèi)，實現(xiàn)通過車流量及通行費(fèi)預(yù)測和實際情況的對比，分析挖掘當(dāng)中可能存在的逃費(fèi)行為。鄧如豐[11]建立了以交通流量、通行費(fèi)金額、OD旅行時間和超時車輛分類為主題的數(shù)據(jù)倉庫，利用時序算法進(jìn)行交通流量預(yù)測，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行OD旅行時間的預(yù)測，并在預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，提出一種改進(jìn)的動態(tài)超時判斷模型，并運(yùn)用該模型對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了是否超時的判斷。李小運(yùn)[12]選取決策樹算法預(yù)測OD定向時間進(jìn)行動態(tài)超時設(shè)置和關(guān)聯(lián)規(guī)則算法挖掘出團(tuán)伙性逃費(fèi)嫌疑的異常流水?dāng)?shù)據(jù)。王濤等[13]基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫和MapReduce算法模型[14]，提出通過套牌車并行檢測算法，同時,采用基于動態(tài)旅行時間實時的時空窗口計算技術(shù),能夠進(jìn)一步檢測套牌可疑車輛。

根據(jù)以上研究可知，現(xiàn)有的預(yù)測偷逃費(fèi)車輛的方式大多數(shù)以離線為主，通過一段時間內(nèi)累積得到的大量高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，排查可疑車輛。這樣每次都要針對一段時間內(nèi)的收費(fèi)數(shù)據(jù)挖掘，數(shù)據(jù)量大，計算時間遠(yuǎn)不如實時計算的并行處理計算快，時效性上也存在不足，而且利用車流量預(yù)測通行費(fèi)和實際通行費(fèi)相比，再根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘算法分析逃費(fèi)行為挖掘嫌疑車輛，準(zhǔn)確性上不能做到逐條檢測，精度不夠高。因此實時計算檢測收費(fèi)數(shù)據(jù)識別逃費(fèi)車輛，無論是在速度上，還是準(zhǔn)確性上，都要好于離線數(shù)據(jù)挖掘。

2 整體設(shè)計與數(shù)據(jù)預(yù)處理

本課題來源于某省交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所，該省高速公路收費(fèi)站點數(shù)量達(dá)到300余個，出口收費(fèi)站各個車道攝像頭實時采集上報收費(fèi)數(shù)據(jù)，日常收費(fèi)數(shù)據(jù)量每小時產(chǎn)生上萬條數(shù)據(jù)，收費(fèi)數(shù)據(jù)項包含車牌號、車輛進(jìn)入收費(fèi)站、進(jìn)出時間、車道、車型等11個屬性，包含了時間特性和空間特性。偷逃費(fèi)車輛稽查系統(tǒng)對收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，用于檢測高速公路上存在假冒軍警牌車輛、倒卡逃費(fèi)、套牌車逃費(fèi)行為的可疑車輛。

2.1 整體設(shè)計

高速公路上不同的逃費(fèi)手段特征也不同，為了更準(zhǔn)確地甄別逃費(fèi)車輛，需要針對不同逃費(fèi)手段進(jìn)行分析，整理思路邏輯設(shè)計算法。針對現(xiàn)有逃費(fèi)手段和已有數(shù)據(jù)，假冒政策性車輛逃費(fèi)、縮短路徑逃費(fèi)法均能通過數(shù)據(jù)分析甄別可疑車輛?？s短路徑逃費(fèi)法有多種，常用的為倒卡逃費(fèi)、換卡逃費(fèi)，但兩種方式的逃費(fèi)特征不同，前者為嚴(yán)重超時特征，后者為套牌特征。因此，文中設(shè)計了三種在線計算識別逃費(fèi)車輛，分別為假冒軍警牌車輛、倒卡逃費(fèi)、套牌車逃費(fèi)。

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計如圖1所示，分三個層次，分別是數(shù)據(jù)層、大數(shù)據(jù)分析支撐層和分析應(yīng)用層。數(shù)據(jù)層存儲了計算逃費(fèi)車輛所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括判別逃費(fèi)車輛所需的站點閾值表和軍警牌數(shù)據(jù)，計算完成后將結(jié)果數(shù)據(jù)也存在數(shù)據(jù)庫中,同時發(fā)射收費(fèi)數(shù)據(jù)形成的實時數(shù)據(jù)流；大數(shù)據(jù)分析支撐層中，收費(fèi)數(shù)據(jù)形成實時數(shù)據(jù)流，收費(fèi)數(shù)據(jù)包括出入口收費(fèi)站、出入口時間、收費(fèi)卡號等，三種在線計算作業(yè)接收到實時數(shù)據(jù)流后，實時監(jiān)測，以并發(fā)執(zhí)行的方式通過假冒軍警牌識別計算、倒卡逃費(fèi)識別計算、套牌車識別計算識別車輛是否存在逃費(fèi)行為，進(jìn)行任務(wù)監(jiān)控和日志登記；最后，分析應(yīng)用層在線稽查逃費(fèi)車輛。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

高速公路靜態(tài)基礎(chǔ)信息是那些變化少更新頻率低的數(shù)據(jù)，包括收費(fèi)站站點信息、高速公路路段信息等，動態(tài)業(yè)務(wù)信息包括收費(fèi)站過車收費(fèi)記錄、道路養(yǎng)護(hù)信息、事故處理信息等。高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)收集了大量的動態(tài)交通流數(shù)據(jù)，包括車輛、車輛進(jìn)入收費(fèi)站、進(jìn)出時間、車道等信息。

由于收費(fèi)數(shù)據(jù)多存在空缺、不一致，例如司機(jī)進(jìn)入高速公路后從入口掉頭、司機(jī)卡丟失、司機(jī)沖卡產(chǎn)生異常數(shù)據(jù)，機(jī)器故障產(chǎn)生壞卡或收費(fèi)員發(fā)卡時誤操作產(chǎn)生異常數(shù)據(jù)等。為了更準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，更充分地利用有價值的高速公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，需要對高速公路產(chǎn)生的原始動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，方法為對缺失字段的數(shù)據(jù)，如沒有出入口時間，選擇剔除；對數(shù)據(jù)格式不規(guī)范的數(shù)據(jù)，如出入站站點編號“0”自動省略，進(jìn)行轉(zhuǎn)化統(tǒng)一，統(tǒng)一為站點編號為5位數(shù)字，少于5位的收費(fèi)站編號，前面自動加“0”。

實現(xiàn)倒卡逃費(fèi)車輛與套牌車的在線稽查，需要處理相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建站點閾值表，站點閾值表中需要包含進(jìn)站站點編號、出站站點編號、距離、車輛類型、通行時間等。通過百度地圖WEB服務(wù)API中批量算路服務(wù)，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中站點的經(jīng)緯度可計算出站點間距離，再根據(jù)不同車型下限速度，求得最慢通行時間。由于高速公路規(guī)定最右車道行使速度在60 km/h到80 km/h之間，貨車只能行使在最右車道，所以貨車行駛下限速度為60 km/h；同方向2條車道以上，中間或最左車道行駛速度則需要大于80 km/h，所以小客車下限行駛速度為80 km/h。

3 逃費(fèi)車輛行為模式的在線識別

3.1 假冒軍警牌逃費(fèi)

假冒軍警牌車輛判別計算的流程計算作業(yè)首先加載了2.2節(jié)所提到的軍警牌車輛數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，加載頻率設(shè)置為每24小時更新一次數(shù)據(jù)庫中的軍警牌數(shù)據(jù)，然后接收一條高速公路實時收費(fèi)數(shù)據(jù)，對收費(fèi)數(shù)據(jù)中的車牌數(shù)據(jù)進(jìn)行判別檢測，判別車輛車牌是否為軍警牌，若不是，直接接收下一條軍警牌數(shù)據(jù)，若為軍警牌，并且在軍警牌基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表中，則該車輛并未假冒軍警牌，接收下一條數(shù)據(jù)；若車牌為軍警牌車輛，并未在軍警牌車輛數(shù)據(jù)表中，則該車為假冒軍警牌嫌疑車輛，將結(jié)果數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，結(jié)果數(shù)據(jù)包括車牌號、車型、出入站站點編號、出入站時間。

3.2 倒卡逃費(fèi)

定義1：倒卡行為。高速公路上，車輛倒卡，通過手中多張通行卡互相交換使用，例如在車輛出站時，選擇與進(jìn)站距離較近的通行卡，達(dá)到縮短距離繳納少量通行費(fèi)的目的，但是一般會出現(xiàn)超時現(xiàn)象。倒卡超時時限一般為兩個站點單程行駛時間的2.5倍[11]，因此超時是判別篩選逃費(fèi)的有效手段之一?，F(xiàn)有收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)置超時功能稱為靜態(tài)超時，超時時間不變，在聯(lián)網(wǎng)區(qū)域內(nèi)無論通行距離長短一律使用一個超時時間，一般靜態(tài)超時時間設(shè)置相對比較大。而動態(tài)超時根據(jù)站點間的通行距離和車輛車型進(jìn)行計算，通過超時技術(shù)準(zhǔn)確地識別真正的逃費(fèi)車輛。動態(tài)超時判別公式為：

t.ExitTime-t.EntryTime=time>2.5(distance/lower speed)

其中，t為收費(fèi)數(shù)據(jù)；ExitTime為收費(fèi)數(shù)據(jù)的出站時間；EntryTime為收費(fèi)數(shù)據(jù)的入站時間；time為實際通行時間；distance為出入站站點的距離；lower speed為下限速度。

動態(tài)超時的判別即為用出站時間減去入站時間得到的實際通行時間后，判斷實際通行時間是否大于2.5倍的站點間距離除以不同車型的下線速度得到的最慢通行時間。若大于，則該車輛超時，為嫌疑車輛。

針對倒卡的超時特征與動態(tài)超時判別公式，提出動態(tài)超時逃費(fèi)判別技術(shù)。首先加載2.2節(jié)所提到的預(yù)處理的站點閾值表到內(nèi)存中，加載頻率設(shè)為每24小時更新一次數(shù)據(jù)庫中的站點閾值表數(shù)據(jù)，然后接收實時上報的高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)，將收費(fèi)數(shù)據(jù)出入站時間相減得到實際通行時間，判斷車輛是否滿足動態(tài)判別公式，若滿足則該車為倒卡嫌疑車輛，將結(jié)果數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。結(jié)果數(shù)據(jù)包括車牌號、車型、出入站標(biāo)號、出入站時間。

3.3 套牌逃費(fèi)

高速公路上，套牌逃費(fèi)最為常見。由于收費(fèi)數(shù)據(jù)不同于標(biāo)識站數(shù)據(jù)，記錄車輛出入站時間間距較大，為防止稽查套牌逃費(fèi)車輛遺漏，文中在稽查一定時間段內(nèi)高速公路上同時出現(xiàn)的套牌車基礎(chǔ)上，又給出一種常用的以套牌換卡逃費(fèi)為特例的識別方法。兩種套牌逃費(fèi)行為模式需基于構(gòu)建車輛行駛軌跡后進(jìn)行計算，定義如下車輛行駛軌跡、套牌車行為、套牌換卡行為：

定義2：車輛行駛軌跡。高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中，每條收費(fèi)數(shù)據(jù)記錄包含車輛信息、出入站站點、出入站時間，當(dāng)車輛駛出收費(fèi)站時，收費(fèi)數(shù)據(jù)被完整寫入文件中，因此以出站時間為序，將每條收費(fèi)數(shù)據(jù)出入信息按順序加入到車輛行駛軌跡中，線性結(jié)構(gòu)表示為:

(EntryTime1,ExitTime1,EntryStation1,ExitSta-tion1,EntryTime2,ExitTime2,EntryStation,ExitStation2,…,EntryTimen,ExitTimen,EntryStationn,ExitStationn)

其中，EntryTime表示進(jìn)站時間；ExitTime表示出站時間；EntryStation表示進(jìn)站站點；ExitStation表示出站站點；下角標(biāo)1到n表示該車輛第一次到第n次出入高速。

定義3：套牌車行為。通過利用套用他人合法牌照行駛的車輛，挖掘套牌車即為挖掘車輛異常行駛軌跡，可根據(jù)定義2中的車輛行駛軌跡得到如下套牌車行為判別公式：

distance/(ExitTimen-1-EntryTimen)=speed>150 km/h

其中，distance為定義2車輛行駛軌跡中ExitStation(n-1)到EntryStationn的距離，根據(jù)查詢站點閾值表可得到distance；ExitTimen-1為第n-1次出站時間；EntryTimen為第n次進(jìn)站時間。ExitTimen-1-EntryTimen得到車輛行駛軌跡中第n-1次出站時間到第n次進(jìn)站時間差，進(jìn)而得到出站后到再次進(jìn)站時間段內(nèi)的行駛速度speed，判斷speed是否超過極限速度150 km/h，若大于極限速度，則車輛存在套牌行為。

定義4：套牌換卡。車輛換卡逃費(fèi)會出現(xiàn)出入站車牌不符的現(xiàn)象，并且出入站距離短，伴有略大于單程時間的超時現(xiàn)象。略大于單程時間的超時是很難被甄別出來的，所以在當(dāng)時換卡是一種流行的逃費(fèi)手段，但“車牌校對”系統(tǒng)正式運(yùn)營后，卡牌不符被識別出來后，于是出現(xiàn)了這種新型的“套牌車換卡”逃費(fèi)手段。“套牌車換卡”逃費(fèi)即兩輛車套有相同車牌的機(jī)動車相向而行，在行駛途中，雙方交換通行卡，在對方進(jìn)站站點附近出高速，即可逃費(fèi)大量通行距離。根據(jù)套牌換卡行為特征，定義套牌換卡判別公式：

EntryTimen

其中，EntryTimen為第n次進(jìn)站時間；ExitTimen-1為第n-1次出站時間。若EntryTimen小于ExitTimen-1，則前一車輛未駛出高速便又有一輛同車牌的機(jī)動車駛?cè)敫咚?，該車一定存在套牌行為?/p>

由于需要記錄車輛行駛軌跡，套牌逃費(fèi)稽查需要設(shè)定計算頻率和窗口長度，例如每過5分鐘計算4小時內(nèi)的車輛收費(fèi)信息。套牌車輛判別流程如圖2所示。

步驟1：首先加載2.2節(jié)提到的預(yù)處理的站點閾值表到內(nèi)存中，得到站點間距離數(shù)據(jù)，加載頻率設(shè)為每24小時更新一次。

步驟2：接收收費(fèi)站上報的實時收費(fèi)數(shù)據(jù)，判斷是否到達(dá)設(shè)計的計算頻率，若沒有到達(dá)計算頻率，將收費(fèi)數(shù)據(jù)以車牌號為鍵(key)，同一車牌進(jìn)出口時間數(shù)據(jù)和進(jìn)出口站點數(shù)據(jù)累加到Map集合的值(Value)中，構(gòu)建車輛行駛軌跡。

步驟3：若到達(dá)計算時刻，對車輛行駛軌跡判斷是否滿足定義3或定義4，滿足其中任一條則存在套牌行為，將結(jié)果數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫。結(jié)果數(shù)據(jù)包括車牌號、車型、出入站時間。

步驟4：當(dāng)?shù)竭_(dá)下次計算頻率后，再將下一個窗口長度內(nèi)的全部數(shù)據(jù)利用套牌車逃費(fèi)判別算法進(jìn)行檢測。

4 實 驗

4.1 實驗環(huán)境與數(shù)據(jù)

實驗使用3臺CentOS 6.6版本的Linux操作系統(tǒng)搭建了Storm1.1.1環(huán)境，Strom集群由1個nimbus主節(jié)點、2個supervisor從節(jié)點構(gòu)成，配置均為4核CPU、16 GB內(nèi)存。Kafka作為消息中間件，LoadRunner模擬收費(fèi)站車道采集收費(fèi)數(shù)據(jù)，自行研發(fā)的數(shù)據(jù)接入服務(wù)CCS(concurrent connection stream)用于接收LoadRunner發(fā)送的收費(fèi)數(shù)據(jù)并傳輸給Kafka消息中間件，充當(dāng)Kafka和LoadRunner之間的通信服務(wù)器。

圖2 套牌車輛判別流程

實驗中采用的原始數(shù)據(jù)為某省所有收費(fèi)站2017年7月1號到31號的真實收費(fèi)數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為某省高速公路站點數(shù)據(jù)、軍警牌數(shù)據(jù)，通過LoadRunner模擬成實時數(shù)據(jù)。

4.2 實驗效果

目前，Storm集群上已經(jīng)運(yùn)行了三種逃費(fèi)判別方法的拓?fù)?Topology)，三種逃費(fèi)車輛在線識別技術(shù)拓?fù)溥壿嬒嗤?，拓?fù)溥壿嬋鐖D3所示，主要由三部分組成：數(shù)據(jù)源(Spout)、逃費(fèi)車輛識別計算(T_Bolt)、數(shù)據(jù)存儲(DB_Bolt)。

上述三種拓?fù)涞腡_Bolt分別實現(xiàn)了假冒軍警牌識別計算、倒卡逃費(fèi)識別計算、套牌車逃費(fèi)識別計算。Topology中組件間的數(shù)據(jù)傳遞方式為隨機(jī)分組(Shuffle Grouping)傳遞，設(shè)置工作進(jìn)程(worker)數(shù)為2，并行度(parallelism hint)設(shè)置為2。將LoadRunner并發(fā)數(shù)量設(shè)置為2 500，發(fā)送頻率設(shè)為1條/秒，用來模擬收費(fèi)站車道采集收費(fèi)數(shù)據(jù)數(shù)量為2 500條，采集頻率為1條/秒。套牌車逃費(fèi)判別作業(yè)相比于假冒軍警牌車輛判別方法和倒卡逃費(fèi)車輛判別方法，還利用了Storm類自帶的滑動窗口功能計算偷逃費(fèi)，由于套牌車判別算法計算時間因數(shù)據(jù)量而定，LoadRunner并發(fā)數(shù)量設(shè)為2 500時，計算時間為30秒，并且依據(jù)《道路交通安全法實施條例》第六十二條：連續(xù)駕駛機(jī)動車超過4小時應(yīng)停車休息，停車休息時間不少于20分鐘，因此設(shè)定每經(jīng)過1分鐘計算4小時20分鐘高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)上報的實時數(shù)據(jù)。

圖3 逃費(fèi)車輛識別Topology

在時效上，假冒軍警牌車輛判別算法和倒卡車輛判別算法的計算時間達(dá)到毫秒級處理，是離線計算速度的三十萬分之一，單條數(shù)據(jù)檢測時效性遠(yuǎn)大于離線數(shù)據(jù)事后稽查。套牌車判別算法計算時間依據(jù)收費(fèi)數(shù)據(jù)量而定，在LoadRunner并發(fā)數(shù)量為2 500時，計算時間控制在1分鐘之內(nèi)，做到了低延時、高效率的在線實時收費(fèi)數(shù)據(jù)檢測。

在準(zhǔn)確率方面，假冒軍警牌逃費(fèi)判別作業(yè)，可以達(dá)到準(zhǔn)確率99%的有效稽查，不準(zhǔn)確情況出現(xiàn)原因可能由于數(shù)據(jù)更新不及時導(dǎo)致。假冒軍警牌車輛一旦經(jīng)過高速收費(fèi)站車道，車牌識別系統(tǒng)判別出該車牌未在軍警牌數(shù)據(jù)庫中，即可準(zhǔn)確稽查可疑車輛；倒卡逃費(fèi)判別作業(yè)，對于實際通行時間大于超時時限的車輛，可以做到全部稽查，經(jīng)過交通部門的管理人員通過標(biāo)識點車牌圖像信息核驗逃費(fèi)車輛，倒卡的批量檢測計算準(zhǔn)確率平均達(dá)到98%，剩余2%可疑車輛人工核驗未找到相關(guān)監(jiān)控信息；針對套牌車逃費(fèi)判別作業(yè)，事先通過離線作業(yè)，檢測了實驗所需的全部數(shù)據(jù)，得到了具體的套牌車逃費(fèi)收費(fèi)數(shù)據(jù)，并經(jīng)過人工核驗。根據(jù)與已經(jīng)計算出的套牌車逃費(fèi)收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在分別限制窗口長度和計算頻率下，不同計算頻率和窗口長度的套牌車在線識別準(zhǔn)確率如圖4所示。

(a)不同計算頻率準(zhǔn)確率

(b)不同窗口長度準(zhǔn)確率圖4 準(zhǔn)確率對比

由圖4可得出結(jié)論，計算頻率和窗口長度直接影響計算準(zhǔn)確率。根據(jù)圖4(a)，當(dāng)窗口長度一定時，準(zhǔn)確率隨著計算頻率的減小而增加；根據(jù)圖4(b)，當(dāng)計算頻率一定時，準(zhǔn)確率與窗口長度成正比。理論與實驗結(jié)果相結(jié)合可知，滑動窗口的計算頻率越小、窗口長度越大，稽查套牌逃費(fèi)車輛力度越大，計算越精確。為了提高套牌車稽查的準(zhǔn)確率，可以根據(jù)實驗環(huán)境的配置高低，適當(dāng)調(diào)整窗口長度和時間間隔。

5 結(jié)束語

針對高速公路聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行收費(fèi)下多種逃費(fèi)手段進(jìn)行分析，根據(jù)倒卡、假冒軍警牌、套牌換卡三種逃費(fèi)方式的時間和空間特征，提出了基于Storm環(huán)境下的假冒軍警牌逃費(fèi)判別方法、倒卡逃費(fèi)判別方法和套牌車逃費(fèi)判別方法。利用預(yù)處理的站點閾值、軍警牌數(shù)據(jù)和實時收費(fèi)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Strom流處理技術(shù)，在線實時稽查偷逃費(fèi)車輛。經(jīng)過實驗證明，三種逃費(fèi)稽查方法共享同一份收費(fèi)數(shù)據(jù)，能分別高效地排查不同逃費(fèi)手段的可疑車輛，達(dá)到了低延時、高精確地稽查逃費(fèi)車輛的目的。