陳建霖

（廣西交通投資集團百色高速公路運營有限公司 廣西壯族自治區(qū)百色市 533800）

高速公路ETC門架系統(tǒng)智能化設(shè)備主要由車道控制器、ETC天線、車牌圖像識別設(shè)備、補光設(shè)備、高清全景攝像機等組成。為保障ETC 門架系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行，需要按照最新的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研發(fā)一套戶外智能機柜，以有效解決了大功率供電、多電壓輸入輸出、在線浮充式后備電源、不間斷供電零時間切換、動力環(huán)境控制等問題。ETC 門架一體化智能機柜核心功能包括了戶外機柜、配電單元、工業(yè)空調(diào)、UPS、后備電池、防雷、消防、智能門禁、動環(huán)監(jiān)控等功能，具有防盜、防塵、防水、防腐、蓄電能力長、實時監(jiān)控、智能預(yù)警等特點。

1 高速公路ETC門架系統(tǒng)智能化的設(shè)計思路和原則

不同高速公路ETC門架系統(tǒng)又有自己的特定要求，一般有單艙、雙艙、三艙機型等來滿足各省高速公路的不同需求，其中高速公路ETC 門架智能化系統(tǒng)設(shè)計思路和原則如下：

1.1 創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)設(shè)計

高速公路一體化智能話ETC 機柜采用“拼裝式模塊化”的創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)設(shè)計，客戶可現(xiàn)場快速安裝，各功能模塊分步安裝，預(yù)留線槽、孔以及對插端子;設(shè)備安裝方便、線纜走線便捷美觀。

1.2 功能模塊化設(shè)計

高速公路一體化智慧機柜集電源轉(zhuǎn)換供應(yīng)、后備電源（N+1）儲能、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字報警、攝像單元、智能溫控等多個功能模塊于一體，實現(xiàn)了產(chǎn)品的高可靠性、高集成性、易維護性。

1.3 遠(yuǎn)程網(wǎng)管功能

高速公路一體化智慧機柜配套的后臺設(shè)備運維管理系統(tǒng)，能夠配合甲方需求，進行遠(yuǎn)程監(jiān)測高速公路一體化智慧機柜內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)(設(shè)備工作狀態(tài)、逆變與整流電源運行狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、門開合狀態(tài)等)、處理工作異?；蛟O(shè)備故障(自動巡檢、主動告警、1000條以上的日志記錄、GPS 定位、設(shè)備自動上線等)、實時遠(yuǎn)程管理(信息查詢、參數(shù)配置、自動同步、遠(yuǎn)程開關(guān)控制等)。

2 高速公路ETC門架系統(tǒng)智能化的設(shè)計方案考量細(xì)則

ETC 門架系統(tǒng)一體化智能機柜提供配套的一體化監(jiān)控系統(tǒng)。在解決方案層面采用先進、可靠的動環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)品，主要實現(xiàn)以下四個目標(biāo)：提供穩(wěn)定可靠的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)；為運維管理提供有效的信息；具有可擴展性，可與第三方平臺對接；節(jié)省運維管理費用，達到短期投資長期受益的目的。因此，高速公路ETC門架系統(tǒng)智能化的設(shè)計方案中需要考量以下幾點：

（1）電壓平臺高(組成相同電壓平臺的電池組,串聯(lián)數(shù)量更少)；

（2）能量密度大(重量輕、體積小)，高速公路ETC門架系統(tǒng)一體化節(jié)能型戶外機柜；

（3）使用壽命長,環(huán)保(鐵鋰電芯循環(huán)壽命能達到 3000 次,為鉛酸電池的4～5 倍)；

（5）免維護性(減少后期人工維護成本)；

（6）更綠色環(huán)保,不含鉛等重金屬污染。一體化節(jié)能型戶外機柜。

圖1

ETC 門架系統(tǒng)戶外一體化智能綜合柜采用門裝嵌入式機柜空調(diào),不占機柜(房)內(nèi)部空間；為了提高制冷連續(xù)性和運行可靠性,設(shè)計中需考慮采用空調(diào)供電由 UPS 提供,兩臺空調(diào)互為備份,輪值運行設(shè)計。如圖1所示。

（1）制冷：空調(diào)可以通過顯示屏或后臺軟件設(shè)置參數(shù):制冷開啟溫度和制冷停止溫度。當(dāng)機柜內(nèi)溫度高于制冷開啟溫度時,開始制冷；當(dāng)機柜內(nèi)溫度低于制冷停止溫度時,停止制冷。

（2）除濕：當(dāng)柜內(nèi)濕度大于除濕開啟濕度(默認(rèn) 75%，范圍50%～99%)，且柜內(nèi)溫度小于除濕開啟溫度(默認(rèn)25℃，范圍20 ～40℃)時，接通電加熱除濕；當(dāng)柜內(nèi)溫度升到除濕停止溫度(默認(rèn) 30℃，范圍 25 ～50℃)，或濕度回落到除濕停止?jié)穸?默認(rèn)65%，范圍 50%～99%)時停止加熱。

3 某高速公路ETC門架系統(tǒng)智能化設(shè)計方案

某高速公路ETC 門架智能化一體柜，是為高速公路室外ETC門架系統(tǒng)所設(shè)計的綠色節(jié)能產(chǎn)品，可集成主設(shè)備、系統(tǒng)電源、交直流配電、環(huán)境監(jiān)控、電池和防雷接地設(shè)備；同時也可以做為功能柜用途(電源柜、電池柜、傳輸柜等)，幫助高速公路管理方實現(xiàn)ETC 門架系統(tǒng)站址易選取、節(jié)能減排、快速部署的便捷性部署。同時具有豐富的溫控方案（熱交換、TEC、直通風(fēng)）供選擇；并可為不同的倉體提供不同的溫控方式，實現(xiàn)高效節(jié)能減排。

如表1所示，該戶外標(biāo)準(zhǔn)化ETC 智能機柜解決方案是一種全新的站點安裝方案和產(chǎn)品，它繼承了傳統(tǒng)機房和室外方艙的收容特性，兼具室外機柜的靈活性好、集成度高和精細(xì)化溫控的特點，較之傳統(tǒng)機房，具有小型化、節(jié)省能耗、快速部署和平滑擴容等優(yōu)點。室外標(biāo)準(zhǔn)化機柜與傳統(tǒng)機房相比，減少占地面積超過70%，節(jié)約溫控能耗50%～85%，節(jié)約部署時間約80%。方案包括設(shè)備艙、蓄電池艙，可根據(jù)站點需求靈活配置。將通過攝像機抓拍采集車輛牌號信息的車牌識別模塊、通過射頻識別方式采集車輛obu 信息的etc 識別模塊、通過衛(wèi)星定位方式獲取車輛位置信息的位置信息識別模塊，集成在一個一體化采集裝置中，通過can 總線和以太網(wǎng)絡(luò)形式連接；同時，通過一個同步控制通道將這三種識別模塊采集的信息進行同步匹配，形成一個完整的信息輸出，供上級系統(tǒng)調(diào)用；只需一套集成采集裝置即可完成所有信息的采集，并形成統(tǒng)一的信息輸出。對高速公路車輛的識別方法包括：將車牌識別模塊獲取的車輛抓拍圖片與位置信息識別模塊獲取的設(shè)備位置信息進行相關(guān)性判別，有效識別車輛行駛方向，剃除單一車牌識別模塊識別的對向車道行駛的車輛信息；將etc 識別模塊識別的車輛牌號信息與位置信息識別模塊獲取的車輛位置信息進行相關(guān)性判別，有效識別車輛行駛方向，剃除單一etc 識別模塊識別的對向車道行駛車輛信息；在車牌識別模塊和etc 識別模塊采集信息的同時，疊加對應(yīng)的車輛的實時位置信息，使得采集的信息包含當(dāng)前車輛的地理位置信息。將多種類型的采集模塊集成在一個一體化采集裝置中，使原本獨立、分散采集信息的設(shè)備形成統(tǒng)一的整體，不僅實現(xiàn)了外觀形式上的集成統(tǒng)一，同時在多類型設(shè)備協(xié)同工作方面達到了統(tǒng)一，解決了獨立采集設(shè)備的分散性和協(xié)同工作的局限性。實現(xiàn)多種車輛信息的綜合采集，提高了采集信息的匹配性。此外，將多種類型的采集模塊采集到的車輛信息，通過多類型信息的綜合應(yīng)用，以及特征信息之間相關(guān)性的綜合分析和處理，提升系統(tǒng)識別有效性和準(zhǔn)確率，降低誤判率，同時解決了單一識別設(shè)備不能有效剔除干擾信息的局限性?？傮w來看，該ETC 智能化門架系統(tǒng)方案具備安裝靈活、快速的特點，安裝與運營費用較其他方案也得到了大范圍的降低。

表1

4 高速ETC門架自動監(jiān)測系統(tǒng)

ETC 門架系統(tǒng)設(shè)備運行監(jiān)測是高速運維工作的重中之重，但人工巡查監(jiān)測耗時多，無法適應(yīng)收費形勢新變化。利用智能化系統(tǒng)對ETC 門架設(shè)備運行情況進行自動監(jiān)測，改變了傳統(tǒng)工作模式只能依靠運維人員手動逐項巡查監(jiān)測的現(xiàn)狀，初步實現(xiàn)門架系統(tǒng)設(shè)備運行監(jiān)測智能化，相比之前人工的方式優(yōu)勢凸顯：

（1）節(jié)約人力成本，監(jiān)測效果顯著。智能化系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測用時不足5 分鐘，相比人工的10 小時，效率明顯提高。

（2）查詢更便捷，數(shù)據(jù)更詳細(xì)。智能化系統(tǒng)能夠?qū)⒏咚俟份爡^(qū)內(nèi)多臺服務(wù)器進行整合監(jiān)測，直觀展示各收費數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)具體時間，處置突發(fā)問題更高效便捷。

（3）充分利用大數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率。智能化系統(tǒng)可自動統(tǒng)計門架任意時間段的ETC 和CPC 的車流量、交易特情，并實時分析ETC 和CPC 的交易成功率，數(shù)據(jù)依據(jù)更充足，查詢結(jié)果更準(zhǔn)確。

（4）建立故障解決方法庫，運維管理系統(tǒng)規(guī)范化。智能化系統(tǒng)實現(xiàn)運維人員權(quán)限管理，且建立了“故障解決方案庫”，可自動生成設(shè)備檢測日志，門架系統(tǒng)運維系統(tǒng)規(guī)范化。

5 結(jié)語

取消省界收費站工程實施后，ETC 門架系統(tǒng)作為收費單元承擔(dān)收費功能，已成為收費系統(tǒng)的重要組成部分。高速公路ETC 收費系統(tǒng)需要對車輛信息進行準(zhǔn)確識別的需求，如公路收費系統(tǒng)和治超系統(tǒng)，需要對車輛牌號、行駛狀態(tài)等信息進行準(zhǔn)確采集，作為收費和處理的依據(jù)。但由于車輛狀態(tài)和使用環(huán)境的復(fù)雜性，單一的識別手段往往不能達到滿意的效果，需要采用綜合識別的方法提高車輛信息的識別率。同時，獨立分散的信息采集單元也使得各自采集的信息無法有效融合，存在匹配性問題。因此，如何合理設(shè)計高速公路ETC 門架智能化系統(tǒng)并有效投入實踐使用顯得尤為重要，高速ETC 門架系統(tǒng)的智能化手段提升，是高速ETC 系統(tǒng)在后續(xù)階段仍需繼續(xù)優(yōu)化與大力探索的技術(shù)領(lǐng)域。