河北交通

虚拟主线站建设
(针对倒卡逃费、套牌作弊等现象的解决方案)

1 概述
1.1目的和意义
    近年来,随着我国综合实力和国民收入水平的提高,机动车每年以10%~20%的速度迅猛增长,道路建设步伐加快,交通管理方面的压力也在逐年提升。与此同时,一些高速公路倒卡逃费、套牌作弊等违法现象也越来越多的暴露出来,对社会公共利益和社会道德风气都造成了不良影响。在此情况下,如何利用先进的科技手段提高高速交通管理水平、打击逃费倒卡事件、震慑不良风气、保护社会公共利益成为了当前公路交通部门亟待解决的问题。
    而通过在各指定保沧高速路段上架设虚拟主线站系统,用机动车图片抓拍、车牌号自动识别记录、行车路径自动计算等科学技术手段,则可对倒卡逃费等作弊行为做到证据充分、无可抵赖的甄别,以良好的方式、有较强针对性的解决上述问题。
    同时,整套系统多是无人干涉的自动化工作:自动抓拍存档行车图片、自动识别存储车牌号、自动计算行车路径、自动计算行车收费费用范围、自动甄别倒卡、套牌车辆并警报、自动删除失效数据等。由于整套系统自动化程度非常高,所以产生的人工工作量非常低,是一套低操作需求高效率的系统。
1.2 设计原则
    按照“结构的整体性,技术的先进性,运行的可靠性,经济的合理性,操作的友好性,业务的可拓展性,系统的开放性,系统的易维护性”进行设计。
    1)结构的整体性
    高性能的系统,并不能等同于多个高性能产品的单纯组合。我们根据虚拟主线站系统整体架构的理论特征,结合构成系统的独立设备的自身特性,为达到系统级的功能、性能最优化,对设备的选型进行了仔细的考量,从前端获取图片的能力、清晰度,环境的光照、昼夜长短,到网络传输系统的容量、传输能力,直到后端分析处理设备的负载、中心软件处理能力、存储能力,甚至系统的供电、所处环境温度、湿度等外在因素都进行了研究,站在系统的角度完成设备选型,实现了高性能设备的有机组合,形成了一套成熟的产品方案。
    2)技术的先进性
    在系统设计过程中,充分借鉴、利用国内外的先进技术和成功经验,在系统结构和设备选型上精益求精,将高清成像技术、智能视频检测分析技术、摄像机内嵌车牌识别等代表行业发展趋势的先进、成熟技术有机结合在一起,设计出一套性能优异的虚拟主线站系统。用技术的先进性,规避因业务、运行环境的变化而造成系统大范围调整的可能。
    系统前端采用500万像素高清CCD网络摄像机,摄像机集成车牌识别算法,在摄像机内完成车牌自动识别;
    采用视频检测模式检测车辆,施工安装、调试维护方便,不会破坏路面,不会影响交通;
    3)运行的可靠性
    虚拟主线站系统是一个系统牵涉面多、规模大、运行环境复杂、使用率高的复杂系统。考虑系统全天候实时性需求,要求系统具备7*24小时连续不间断运行的能力,设计时充分考虑系统的高可靠性,选用高集成设备,采用自动检测、自动监控、冗余配置、负载均衡等技术来有效地保证系统的高可用性和可靠性。
    4)经济的合理性
    以行业标准作为设计依据,充分考虑用户实际需要和技术发展趋势,在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下,实现最优化的系统设备配置,降低系统造价。
    5)操作的友好性
    系统主要使用人员为公路管理部门相关人员,系统采用简洁、友好的人机界面,具有多媒体化操作设计,在出现系统故障时,能够简便快捷的进行处理。同时可自动检测系统中设备的运行状态,并示出详细参数,以辅佐管理人员及时准确地判断和解决问题。使用稳定易用的硬件和软件,明晰友好的交互界面,即降低了使用人员专业知识的要求,也降低了工作量的需求。
    6)业务的可扩展性
    整个系统的硬件模块化程度高,模块划分清晰合理,赋予结构上极大的灵活性,为系统扩展、升级及可预见的管理模式改变留有余地,能够很好地随业务系统未来的扩充和变化,提高资源的利用率。
    7)系统的开放性
    系统依据相关的标准、规范进行设计,采用通用、规范和安全的数据通讯协议和接口,为虚拟主线站系统与其它系统的对接集成提供开放性的数据接口。
2、 系统总体设计
2.1 设计要点
    虚拟主线站系统设计的成功与否,是以是否能实际解决倒卡逃费、套牌作弊等违法现象为标志的。本系统只有能真正实现及时、方便的识别这些作弊违规车辆,才能算一个成功的系统。
    同时该系统的设计,也为以后的高速收费的非人工自动拆帐,提供了切实可行的技术基础。
    1) 如何甄别倒卡逃费车辆
    换卡偷逃费是高速公路联网收费后相对少交通行费中手段比较隐蔽、通行费流失较为严重的一种。本系统通过车牌识别技术和行车路径自动计算技术,有针对性的解决这一问题。同时保留行车高清照片和驾驶员特征图片,保留充分的证据,做到让倒卡车辆无法争辩。其运行过程举例如下:
   
    某车在A点(朝阳站)收费站上高速,计划在D点(高阳东)收费站下高速;但其经过倒卡后,行车卡换成从C点上高速的卡;
    当其从D点下高速时,收费站收费人员发现其所持行车卡为以C为起点的行车卡,同时其又在B点的虚拟主线站留有行车图像和行车记录,由此可以即时判断出来:此车为倒卡车辆。同时调出该车行车影像记录,将使其倒卡行为的判定无可争议。
    2) 如何甄别套牌作弊车辆
    套牌车换卡:(包括对开重载车换卡和对开空车与重载车换卡)即两辆外部特征基本相似的车辆使用同一副车辆号牌,从不同收费站进站对开,然后在中途进行换卡,然后分别从入口时较近的收费站下高速,达到逃费的目的。
    此种作弊行为的判定,是由虚拟主线站后台系统自动判断并触发警报警报的。例如:当虚拟主线站系统发现,在10分钟内,某车牌号分别出现在相距80公里的A、B两点;或在没有收费站出口下高速记录的情况下,某车牌号先后分别出现在不同方向的车道上,又或者虚拟主线站记录了两个不同车型/颜色的相同牌号车辆。在现实中如果是同一辆车,是不可能做到的,因此可以判断出该车牌号为套牌;
  
    当虚拟主线站后台系统发现套牌作弊车辆后,会自动记录并触发警报显示在中心平台监控电脑及其他相关权限管理电脑的屏幕上。
    3) 关于自动拆帐问题的技术性研究
    随着科学技术水平的提高和相关各方研究的不断深入,利用技术手段进行高速自动拆帐从技术上讲是一种可行的事。具体到本虚拟主线站的建设中,本系统为该问题的实际解决提供了一个技术性基础。举例如下:
  
    现欲拆出从西向东方向的保沧高速上的行车,和从互通立交由京石高速转入保沧高速的行车,只需取位于A点的东向日交通流量M1,取出B点下高速的日交通流量M2,取出C点的日交通流量M3。那么,由京石高速转入保沧高速的日车流量M=M2+M3-M1。
    如果各高速的虚拟主线站车流量数据共享或联网后,利用技术手段自动拆帐的问题将会得到实质性解决。
    4) 与收费站收费系统合理共存的问题
    要想针对性的解决倒卡作弊等不法行为,必然会跟收费站的收费系统产生联系。收费站车辆较多,收费员工作强度较高。如何在不增加收费员正常工作强度的同时,迅速、及时对倒卡作弊车辆迅速甄别出来,为高速管理部门达到及时发现、及时处理,从而对不法行径产生心理上威慑和实质上的处罚的目的提供可行技术依据,是整个虚拟主线站设计的灵魂所在。
    同时收费站收费系统是已在使用的成熟系统,因此虚拟主线站的建设即不能对现行收费系统软件有任何干扰和影响,同时又不能对收费人员增加工作强度。
    本虚拟主线站的设计,很好的解决了上述问题:它是自动计算车辆行车路线和自动计算车辆应缴费的范围的。其前台在收费员使用的电脑上是仅仅占用两个平方厘米左右的小界面,并且支持随意拖动位置,上面显示出当前缴费车辆应缴费用的大体范围拱收费员比对,只有当收费员发现交卡车辆费用异常,双击前台小界面时,虚拟主线站系统才会把该车的行驶路线、时间、行车图像证据等详细数据呈现在收费员面前。其他时间完全不会对现行收费软件的界面产生任何实质性影响。
    5) 与收费站现有车牌识别系统数据共享的问题
    因为现在保沧高速各收费站都已经建设了车牌识别系统,如果在收费站处再另行安装一套为虚拟主线站甄别倒卡作弊等现象的车牌识别系统,将是一种资源上的浪费;
    因此,更好的解决方案应该是通过中间件的方式,以只读的方式读取现已存在于收费站的车牌识别系统的数据,判断当前出欲下高速车辆的车牌号,结合本系统的虚拟主线站所记录的数据,完成违法作弊车辆的甄别工作。
该数据共享工作需要得到业主方的协调与支持。
2.2 系统结构 
    本系统的设计基于分布式系统的集中管理策略,采用分层结构设计,从逻辑关系上看主要分为三层:前端子系统—中心管理平台—收费站端子系统。
    各收费路段指定位置架设前端子系统用于数据采集工作;在公路管理处建立中心平台,负责将各收费路段前端子系统进行有机连接,并存储各前端子系统上传的车辆车牌、行车证据图像数据,进行行车路径计算;车辆费用范围自动计算并自动传送到收费站端子系统的电脑上;


虚拟主线站结构示意图

2.3 系统组成
2.3.1 虚拟主线站前端子系统
    负责完成车辆综合信息的采集,包括车辆特征照片、车牌号码、车型、颜色等。并完成图片信息识别、数据缓存以及压缩上传等功能,主要由车牌识别单元、补光灯、网络传输模块、开关电源、防雷器等设备组成。
2.3.2 中心平台
    负责实现对辖区内相关数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享,由中心管理平台和存储系统组成。中心管理平台由搭载平台软件模块的服务器组成。
2.3.3 收费站端子系统
    由车牌识别模块和收费站端软件平台组成。车牌识别模块识别出当前欲出收费站的车牌号后,自动发送指令到中心平台的服务器上,经中心平台软件模块自动查询、汇总出该车所行路线并计算出此车应缴的费用范围并将结果传送到收费站端软件平台上,此时收费站电脑的屏幕上出现一个2平方厘米左右的小窗口显示费用结果供收费员比对,该车是否是倒卡逃费车辆一目了然。
    同时收费员还可点击相应按钮,调出该车行进路线中的图像证据,使事件证据一目了然无可非议。

 
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