物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在ETC系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉劍峰

（安徽省交通控股集團有限公司合安公路管理處，安徽桐城 231400）

0 引言

隨著我國物流行業(yè)越來越發(fā)達，高速公路上日常車流量逐漸增高，我國初始采用的人工收費或半人工收費方式容易造成交通堵塞，已無法適應(yīng)當(dāng)下的交通現(xiàn)狀。隨著我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展，人們對于生活質(zhì)量和工作效率要求逐漸增加，智能交通概念逐漸進入公眾視野，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)可以很好實現(xiàn)智能交通。物聯(lián)網(wǎng)是將數(shù)個物體通過網(wǎng)絡(luò)相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)信息共享的目的，當(dāng)下相關(guān)學(xué)者對于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研究，依據(jù)功能可大致分為感知網(wǎng)絡(luò)傳輸和應(yīng)用。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到高速公路不停車收費系統(tǒng)中，結(jié)合電子標(biāo)簽做到有效對貨車計重收費，還可有效解決套牌車輛或盜取車輛的問題。

1 相關(guān)系統(tǒng)概念

1.1 電子不停車收費系統(tǒng)

不停車收費系統(tǒng)（ETC）是車輛在途經(jīng)繳費站時，直接利用電子標(biāo)簽和路側(cè)單元識別車輛。對于車輛的自動識別是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，其中包括車輛型號、車主的相關(guān)資料和車牌號等。車輛所負(fù)有的車載單元可以變相看為車輛的“身份證”，而車載單元所發(fā)出的信息則由路側(cè)單元進行接收，網(wǎng)絡(luò)感應(yīng)器和數(shù)據(jù)處理單元將路側(cè)單元接收到的信息與數(shù)據(jù)庫所儲存的信息進行對比。

為對車輛型號進行甄別，由車道傳感器對車輛所具有的物理特征進行初步觀測，將收集到的信息統(tǒng)計并上傳至計算機，由計算機進行處理分析，最終確定車輛的型號。通常情況下，甄別車輛型號主要有兩種方式：①直接讀取電子標(biāo)簽中的信息，從而得知相關(guān)車輛的信息；②通過利用車道傳感器間接知曉車輛信息。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)主要采用射頻識別系統(tǒng)、GPS和紅外感應(yīng)系統(tǒng)等先進技術(shù)，使生活中的數(shù)個物品之間或人與物品通過網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，最終達到識別物品和有效監(jiān)管。感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層構(gòu)成了基本的物聯(lián)網(wǎng)：①感知層識別和收集信息，將物理信號轉(zhuǎn)化為電信號；②網(wǎng)絡(luò)層將感知層收集到的信息通過計算機的處理，并由計算機給相關(guān)物品傳達最終命令；③應(yīng)用層類比于人類的大腦，在整個物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中發(fā)揮著巨大作用，其可以收集處理信息并作出最終決策，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最具核心價值的技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)所具有的三層系統(tǒng)各自有著相應(yīng)技術(shù)，感知層和網(wǎng)絡(luò)層是為了應(yīng)用層能夠更好地運行。感知層包含聲音識別、面部識別和虹膜識別等技術(shù)以收集、處理信息，經(jīng)由視頻識別技術(shù)實現(xiàn)對電子標(biāo)簽的識別。網(wǎng)絡(luò)傳遞信息是經(jīng)由電磁波傳遞的，電磁波的頻率和速率各不相同，所需能源也各不相同。

2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜合了多個領(lǐng)域的優(yōu)點，在物流交通和建筑等行業(yè)都可看到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的身影。對于企業(yè)來說，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅可以提高物流管理水平，所需成本也有所降低，這就使企業(yè)的行業(yè)競爭力得以提高。物聯(lián)網(wǎng)具備智能化、網(wǎng)絡(luò)化，其擁有讀取信息快、信息儲存量大、識別范圍大的優(yōu)勢，確保了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在交通中發(fā)揮重大作用。

交通領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以做到及時且科學(xué)合理地分配道路，有效利用資源，高效緩解交通堵塞問題。車輛駕駛員可以及時得到所需路況信息，提高了工作效率，自身生命安全也得以有效保障。從這個層面上講，研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對于人們的價值重大。智能交通系統(tǒng)內(nèi)包含各種先進系統(tǒng)，而在各系統(tǒng)之中，ETC系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵，同時也是相關(guān)學(xué)者研究的熱門項目。與傳統(tǒng)人工收費系統(tǒng)相比較，ETC系統(tǒng)最大優(yōu)勢是車輛無需停車進行繳費，高速公路收費處的車輛流通速度可以提高，人工成本得以降低，無需向基礎(chǔ)設(shè)施投入較大資金，有效避免交通堵塞問題，此外有助于高速公路收費邁向智能化道路，使得相關(guān)財務(wù)管理系統(tǒng)更有條理性。

3 不停車收費系統(tǒng)特點

近些年來我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展，物流行業(yè)發(fā)展迅猛，高速公路上日車流量逐漸增加，高速公路收費站工作人員工作量也日益加大，傳統(tǒng)人工收費方式所存在的弊端逐漸顯現(xiàn)，已無法滿足當(dāng)下交通所需，需要對高速公路收費系統(tǒng)進行升級。一旦出現(xiàn)大量車輛集中在一個時間點通過高速公路，人工收費方式的低效性就會直接導(dǎo)致交通堵塞情況的發(fā)生，而落實電子不停車收費方式就可以有效解決這些問題。ETC系統(tǒng)大大減少了消費所需時間，減少人工成本，這些優(yōu)勢不斷受到政府和高速公路工作人員的關(guān)注。ETC收費模式的優(yōu)勢大致可以體現(xiàn)在四個方面。

3.1 提高收費效率和公路暢通

不停車收費系統(tǒng)的收費速度很快，避免了高速公路上車輛堵塞的問題，充分發(fā)揮出了路上航道的作用，進一步提升高速公路的服務(wù)水平和方便快捷的形象。車輛繳納費用時無需在收費站停車，極大縮減了車輛繳費排隊時間，減少車輛延誤率，也有效防止了收費站處交通事故的發(fā)生。

3.2 網(wǎng)上繳費提高安全性

不停車收費系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)上交費，用戶無需隨身攜帶現(xiàn)金，車主得以節(jié)約繳費時間。與傳統(tǒng)停車收費方式相比，ETC系統(tǒng)更符合當(dāng)下高速公路收費系統(tǒng)的發(fā)展大方向，促進了公路收費邁向電子化趨勢，其中所使用的微波通信協(xié)議和微處理器均符合國家安全交易規(guī)定，有關(guān)交易信息的安全性得以保證。同時電子標(biāo)簽擁有儲存信息大、相關(guān)記錄不會遭受外部騷擾的優(yōu)勢，即可以將一張卡片重復(fù)使用，CPU卡內(nèi)具有專用算法，保密性極高，信息處理速度快。

3.3 減少投資風(fēng)險

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如果應(yīng)用在ETC系統(tǒng)中，高速公路的繳費工作通過網(wǎng)絡(luò)即可進行，收費站無需人工坐班，減少了人力資源，一定程度上縮減了投入成本，避免人工工作中難免存在的差錯，如誤收、漏收或收取金額錯誤等。ETC提高了收費管理效率，同時有助于提升車輛經(jīng)營管理所的效益，完善了收費站收費管理制度，使高速公路收費站設(shè)備更加科學(xué)合理化。也由于無需使用人力，可以將收費站規(guī)模減小，有助于降低收費管理資金，一定程度上減少了收費站基礎(chǔ)建設(shè)的投入成本，極大提升高速公路帶來的經(jīng)濟效益。

3.4 有效節(jié)約能源

ETC系統(tǒng)有效縮減車輛等候時長，使車輛無需重復(fù)加速減速，節(jié)約了車輛啟動所需汽油能源，為車主節(jié)約出行成本。同時，整個繳費流程無需長時間停車，也有助于減少收費站噪音和廢氣排放。交通管理一體化服務(wù)都可以應(yīng)用ETC系統(tǒng)，不要局限于高速公路收費系統(tǒng)，如加油站、停車場等設(shè)施，ETC的發(fā)展前景極為可觀。此外，建設(shè)ETC網(wǎng)絡(luò)平臺有助于及時了解各公路車流量和堵塞情況，為交通部門的公路疏導(dǎo)和管理工作帶來極大便利，為以后新公路的建設(shè)奠下良好基礎(chǔ)。

4 ETC系統(tǒng)所存在問題及改進

在實際落實ETC系統(tǒng)過程中，經(jīng)各方面共同努力不斷完善ETC系統(tǒng)，不斷將理論知識落實到實際應(yīng)用之中，收費站的通行能力得以提高，但是仍存在各個車主承受水平有所差異、無法均衡關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展等問題。為了有效解決實際應(yīng)用中ETC系統(tǒng)存在問題，除了改進硬件設(shè)備，還需要加強管理，以求滿足用戶使用過程中的需求，保障安全性。

4.1 跟車干擾

通常情況下跟車干擾有兩種情形：①兩輛車相隔時間極短通過ETC車道，如若識別了后方車輛的射頻標(biāo)簽，而后經(jīng)過正常流程，前方車輛可以在未繳費的情況下通過收費站，而后方車輛即使繳納了費用也無法對其進行正常放行；②兩輛車陸續(xù)通過ETC車道，路側(cè)單元在識別前方車輛完成繳納流程之后，未來得及對后方車輛進行繳費流程，后方車輛在未繳費的情況下順利通過車道。跟車現(xiàn)象會直接導(dǎo)致高速公路通行費損失，也會造成在入口處無法查詢合法車輛的信息，最終引發(fā)不必要的糾紛。當(dāng)下普遍針對跟車干擾的處理手法是對電子標(biāo)簽的靈敏度進行高度統(tǒng)一，嚴(yán)格要求電子標(biāo)簽具體安裝方位，促使路側(cè)單元正常運行。設(shè)置相關(guān)圖標(biāo)，告知使用ETC系統(tǒng)的用戶時刻保持與車輛的距離，通過運用高速欄桿機加快ETC天線識別時間，車輛的分離速度得以提升，有效縮減通信區(qū)域范圍，最大程度避免識別區(qū)域同時出現(xiàn)一輛以上的車輛。

4.2 相鄰車道相互干擾

兩輛并行車輛位于不同車道有可能引起同頻干擾、車輛前進時無線電設(shè)備干擾等，這些情況的發(fā)生都將直接影響ETC系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。當(dāng)一個收費站建設(shè)有多條ETC通行車道，天線覆蓋區(qū)域會產(chǎn)生重疊，射頻信號發(fā)出及接收錯位，可能造成路側(cè)單元無法正確接收車輛信息，或路側(cè)單元識別隔壁車道的車輛信息，形成相鄰車道干擾，這無疑會引發(fā)諸多糾紛，給高速公路運營管理制造更多障礙。在實際運行中，嚴(yán)格控制路側(cè)單元的范圍，提高相關(guān)設(shè)備靈敏度，合理運用信道隔離技術(shù)，從而有效保證ETC系統(tǒng)的穩(wěn)定性。定期安排工作人員檢測相關(guān)系統(tǒng)，為了防止黑客攻擊內(nèi)部軟件系統(tǒng)，應(yīng)及時升級系統(tǒng)模塊，積極修復(fù)系統(tǒng)漏洞，及時檢測相關(guān)硬件設(shè)備，一旦出現(xiàn)設(shè)備老化問題及時更換，確保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在ETC系統(tǒng)的正常運行。

5 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)是部分互聯(lián)網(wǎng)信息的承載體，讓實際生活中數(shù)個物品的信息在物聯(lián)網(wǎng)上有所關(guān)聯(lián)。ETC系統(tǒng)具有高效采集歸納整理信息的優(yōu)勢，從根本上實現(xiàn)對高速公路收費系統(tǒng)智能化管理。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到交通之中，極大便利了人們的出行，未來交通行業(yè)發(fā)展的大方向即安全、可靠、方便與高效。