基于信创平台的智慧收费系统在云茂高速的应用实践.pdf
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1、168 Academic Papers学术交流影 响 有 影 响 的 人 基于信创平台的智慧收费系统在云茂高速的应用实践陈学文,王育忠(广东云茂高速公路有限公司,广东 茂名 510600)摘要:为响应国家核心技术自主创新的号召,实现高速公路机电系统国产化、标准化和数字化,云茂高速依托水口收费站建设,联合有关单位开发基于信创平台的ETC智慧收费柜设备、无人值守自助缴费终端设备、分布式集群架构车道收费系统、站级收费效能监测和评价系统,实现高速公路收费站“技术国产化、站务少人化、车道无人化、养护智慧化、管理云网化”。关键词:高速公路;智慧收费系统;信创平台;ETC 智慧收费柜;收费效能监测和评价中图
2、分类号:U495 文献标识码:B 文章编号:1673-8098(2023)05-0168-040 引言随着我国各行业科技能力和信息化水平飞速发展,国家信息安全受到高度关注。我国需要应用真正自主开发、安全可控的信息化技术,方能保障国家信息安全1-2。为有效保障收费信息安全,推动高速公路机电系统核心技术自主创新,实现收费系统国产化,云茂高速水口收费站采用收费系统一体化思路,通过部署 ETC 智慧收费柜、分布式集群架构车道收费系统、站级收费效能监测系统和评价体系,与车道系统前端各关键设备进行“遥信、遥感、遥测”,构建自有知识产权的基于信创平台的智慧综合站,降低收费站建设和运营成本,同时为无人化站点运
3、营、提高收费站服务水平做出积极探索。图 1 云茂高速水口收费站 水口收费站(如图 1)包含 4 条以 ETC 智慧收费柜为核心的 ETC 车道(出入口各 2 条)、2 条带自助发卡服务的入口混合车道(带称重)、2 条带自助缴费服务的出口混合车道(带称重),所有车道收费系统均基于信创平台开发,ETC车道具有“信创+数字化+智慧运维”的特点。1 主要技术1.1 基于信创平台的 ETC 智慧收费柜图 2 ETC 智慧收费柜 基于信创平台开发的 ETC 智慧收费柜(如图 2)将收费车道计算机、车道控制器、收费员终端、高清车牌识别仪控制器等169NO.5/OCTOBER.2023交通建设与管理 影响有影
4、响的人 主要设备,与网关、交换机、防火墙等集成放置机柜中,主要采用超融合结构技术、容灾技术、健康洞察技术、智能防盗联网监控技术、多能源输入和多制式输出技术等。1.2 分布式微服务架构在车道收费系统上的应用微服务架构具有降低系统维护难度、提高模块独立性、技术性灵活等特点3,收费系统将该技术基于信创平台开发,支持主流的软硬件支撑平台。将收费业务处理功能拆分成微服务,部署于集群中,采用轻量高性能通信机制互相调用,以实现服务模块间彻底解耦,微服务模块可以单独更新或增加,降低模块更新成本、提高问题快速排查能力。1.3 自助缴费终端和入口自助发卡应用在车道上设置无人值守自助缴费终端,用于检测车辆到达和类别
5、,提供相应交易处理服务;当车辆产生特情交易时,可发挥自助缴费终端的 AI 能力,识别特情类别,获取车辆信息,计算路径和费额,并用友好方式与用户进行确认,或接受用户进一步交互请求,最终通过层层场景嵌套和引导,实现车辆在无人介入情况下完成计费和放行处理。自助发卡机支持 5.8G 通行卡,与 ETC 天线结合,支持全国联网收费模式的自助发卡服务。技术上采用步进电机+开放式卡槽结构,通过无卡夹的开放式卡槽结构兼容多种规格通行卡,方便传统通行卡和 5.8G 复合卡装载,降低故障率,灵活设置上、下工位装卡量;根据卡类型灵活调整推卡力度,排除通行卡厚度不标准、摆放不整齐等影响。集成 ETC 天线和发卡系统,
6、将 ETC 入口交易与 CPC 卡发放进行集成,对进入车道的车辆先进行 ETC 交易;在发卡前判断车辆是否已经 ETC 交易成功,避免通行卡流失。2 项目特点2.1 基于信创技术开发,构筑收费数据安全屏障水口收费站车道工控机采用国产龙芯 3A5000 芯片,能很好地保护收费数据安全。尤其在全国联网收费背景下,避免了国家高速公路收费信息外泄,保护了高速公路数据和客户信息安全,解决了中国芯片“卡脖子”问题,突破了国外芯片技术垄断高速公路收费业务的围堵局面,形成收费系统硬件的核心技术的自主品牌。水口收费站车道收费系统搭载国产 loongnix server 操作系统,支持国产的芯片、数据库、外设硬件
7、设备、收费软件兼容互认,能更好地适应国内硬件和软件环境和需求,在收费系统应用中能够更快获得技术支持和更高效地解决问题,同时也能支持国产麒麟、统信 UOS 等主流操作系统。基于开源代码开发的 loongnix server 操作系统,对比 Windows 系统,无需加载杀毒软件,对病毒木马实现自我免疫,避免了收费数据遭受远程攻击的风险;同时,无需病毒查杀和扫描,释放了工控机的物理内存,提高了工控机运行效能,为收费软件高效、安全和稳定运行提供了条件。2.2 分布式集群收费系统提升收费站效能和智慧化水平水口收费站收费系统采用基于信创平台的分布式集群收费系统,支持 ETC 车道、混合车道、入口自助发卡
8、车道和出口自助缴费车道等多种收费终端的应用,由点到面,内外兼修,构建了一套全新的、有自主知识产权的国产软硬件收费体系,满足车辆个性化收费需求。基于信创平台的分布式集群收费系统有别于传统的收费软件,采用基于开发运维一体化的 DevOps 容器编排技术,实现了收费软件部署、功能新增和删减、配置更新等功能在云端一键完成,降低了程序故障发生概率,减少了车道程序的维护成本,提高了维护效率。相对于 Windows 操作系统在部分系统文件丢失或者损坏后,收费软件将无法运行的情况,基于信创平台的分布式集群收费系统采用了容器环境隔离技术,在操作系统存在部分文件损坏的情况下,依然不影响系统和收费软件的正常运作。基
9、于信创平台的分布式集群收费系统,采用了分布式微服务架构技术,通过系统重构技术打造信创收费平台,前端车道系统以虚拟化的形式部署,后端以分布式集群化的形式部署,将收费业务处理功能拆分成多个微服务,微服务和后端分布式集群采用轻量高性能通信机制互相调用,节约收费数据处理的时间,微服务技术有效增强了收费车道系统效能,提高单位时间内处理车辆的效率。基于信创平台的后台收费服务器能实现收费数据自动上传和参数自动下发,可减少人为干预。2.3 可实现收费站全天候无人值守智慧收费柜包括工控机和车道收费软件等软硬件产品,均基于龙芯 CPU+Loongnix 操作系统等信创平台研发,通过将ETC 交易与入口自助发卡、出
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