浅谈自由流收费模式下智能运维模式

论文

作者：邱亮亮（江苏泰州大桥有限公司）

摘要：本文从收费系统特征、运维模式特点和设备状态检测技术等多个角度浅析了自由流模式下的智能运维系统，对运维系统特点、运维系统要求、运维系统功能进行了介绍。

我国高速公路收费系统经历了手工收费、半自动收费、ETC收费三个阶段，目前正在逐步向自由流收费过度。自由流收费将会是最终的收费模式，其在节省大量人力的同时引入了多种设备，且设备均运行在无人看管的工作环境下，设备的正常工作与否直接影响收费的金额，因此设备的稳定运行和及时维护尤为重要。

一

现有收费系统及运维模式

（一）现有收费系统

在分段式计费实施前，江苏省高速公路联网收费采用封闭式收费制式，采用基于两片式电子标签＋双界面CPU卡的组合式收费技术以及全自动收费和半自动收费相结合的组合式收费方式收取车辆通行费；通行费收取方式采用一路一标准，最短路径、最小收费额相结合，客车车型收费，货车计重收费的原则进行收费。

（二）现有运维模式

现行的系统运维范围主要包含收费站车道设备、收费站机房设备、网络、外设等模块。运维方式为：（1）现场工作人员发现故障；（2）上报给维护人员；（3）维护人员接报；（4）赶往现场进行故障修复。即发现故障—上报故障—接报故障—维修故障，被称为“消防员”模式。

（三）问题与分析

现有的运维模式是一种被动的运维模式，主要存在以下几个问题。

1、滞后性

现有运维模式中收费系统故障主要靠现场工作人员发现早已存在问题的系统硬软件，这部分由人工提报的问题相对于问题本身发生的时间往往滞后，并不能及时反映收费系统存在的问题，并且只有当问题凸显导致较为严重的故障时才会被发现，这种“被动发现、被动接报、被动维护”的模式大大降低了收费系统的运维效率。

2、粗放性

由于现场工作人员和维护人员对硬件知识掌握的情况不同，对系统的故障判断只停留在表面现象，并不能准确地判断出设备故障的确切位置，导致维护人员只能做设备级维护，无法精确到更小的设备单元。同时由于现行的维护模式多采用人工方式处理，没有对维修记录进行详细的记录和留档，导致无法对维护的情况进行详细、全面的分析。

3、不可溯性

粗放型确定了维护过程中的数据、资料、过程等相关情况，对于维护中出现的问题可溯性不强，事后不能快速有效地追溯整个维护过程中的问题，对于维护质量的提高有一定的影响。

二

自由流收费系统及运维模式

要求

（一）自由流收费系统

自由流收费是在没有物理隔离设施的高速公路上，应用ETC、电子车牌、图像识别等多种技术手段，在车辆经过收费点时，自动完成对车辆收费的无感收费模式。自由流模式有两种收费方式：现场扣费和事后扣费。现场扣费是指车辆在经过收费点时，自由流收费设备与通行卡交易介质进行交互，自动扣费；事后扣费是指车辆在经过收费点时，自由流收费设备识别通行卡交易介质，生成交易流水，自动生成计费账单并向用户及时推送账单信息，用户通过多种支付方式（支付宝、微信、银联等）缴纳通行费。

自由流收费是在大量的设备、高精准的技术手段、高效率的计算机计算能力等多种前提条件下实现的，大量的设备需要工作在无人监管的工作环境里，节省了大量的人力资源；同时由于技术水平不断提高，设备的自我感知能力不断提高，设备可以从自身的专业角度出发来判断故障的存在，并根据自由流收费系统的特点和现行的技术水平，通过信息交互技术将故障情况向外通报。自由流收费系统的设备维护应该具备主动性、精准性、预防性、可溯性等特点。

（二）智能运维模式

智能运维模式应该化被动为主动，主动监测收费系统运行状态，主动存储收费系统运行数据，主动分析数据、自动预警，主动定位故障点、自动报警，系统运维的全过程都留有痕迹，将现有的被动发现问题的“消防员”模式转变为主动监测、主动报警、详细记录的“体检员”模式。

三

智能运维系统

（一）运维系统特点

相比现有的运维模式，智能运维系统具有轻量化、扁平化、角色化的特点。

1、轻量化。高速公路收费方式的多样性，导致了智能运维系统需适应收费的多样性，具有较高的推广性，系统终端运行环境只需简单配置操作系统即可运行（客户端），方便在多样的系统中运行，满足不同系统的运行要求。

2、扁平化。智能运维系统不能只局限于狭隘的维护系统，还需考虑收费系统相关的清障、养护、设备采购、入库以及出库等方面。

3、角色化。收费系统的多样性决定了使用用户的复杂性，由于各层级人员对运维管理需求不一致，路公司管理要求不一致，智能运维系统应针对不同的模块和管理要求，对系统的角色和功能进行多维度、多层次的切割，做到用户和模块的自由组合。

（二）运维系统要求

针对轻量化、扁平化、角色化三大特点，智能运维系统采用B/S架构，围绕“一个平台、三个中心”的原则进行设计、开发。

一个平台即数据平台，对各类数据进行汇总、存储，并通过数据平台对数据进行分析、挖掘、共享，提高数据流转率，实现对数据的精细化、高效化管理。数据平台架构如图1所示。

图1 数据平台架构

三个中心即运营中心、设备中心、文件中心。运营中心主要对各类营运数据、稽查数据、运维数据进行统计分析，实现数据的流转、利用；设备中心主要对各类设备的采购、入口、出库以及其他基本信息进行管理，实现对设备的全方位管理；文件中心主要对路公司下发的通知、政策以及实施项目从立项至竣工的一系列资料进行存档管理，实现对各种文件资料的数据化存储。三个中心分区域管理、数据共享，如图2所示。

图2 数据平台三个中心

（三）运维系统功能

智能运维系统提高了精细化管理水平，主要实现了设备实时监控、远程控制、数据分析、故障预警、异常数据提示等功能。

1、实时监控

对门架设备、道口设备、站区设备和外场设备进行实时监控，获取并实时显示相关设备的在线运行状态、健康状态。具体可以实时监控门架的工控机、RSU天线、车牌识别设备、一体化机柜及避雷设备等；监控道口的车道计算机、栏杆机、计重设备、读写器及费显；监控站区的机房动环、UPS、服务器、管理机及网络设备；监控外场情报板及摄像头。其中可以实时感知RSU天线的读写和工作信息，车牌识别设备的工作和识别结果信息，一体化机柜的温度、防水、电源等信息，情报板的软件故障、硬件故障、显示模组故障、显示模组电源故障、单像素管故障、检测系统故障、输入220V交流电故障、防雷器故障、光敏部件故障、温度异常故障等信息，视频画面是否冻结、图片是否拉扯、颜色是否异常、画面是否位移、画面有否滚纹、画面有否滚屏、画面有否过曝光、视频未聚焦等信息。

2、远程控制

对基于X86结构并且支持远程操作协议的UPS、电力监控、一体化机柜相关电力控制单元等相关智能设备，进行定制化自动干预和选择性人为干预的方式进行远程控制，在第一时间锁定故障点并解决故障，同时也可对重要的软件服务进行后台控制重启、更新等操作。

3、数据分析

通过对监测获得的数据进行综合数据分析，对不同的监测对象进行综合评价，建立系统的运行健康状态热力图，对于运行处于亚健康状态的设备或者系统提出对应的问题表现和整改要求。同时平台基于收集的设备资源数据，可以进行多种维度的分析，包括实时状态统计、历史告警视图、关键指标的TOPN报告、历史趋势图表、故障报告、设备完好率报告、指定设备的巡检报告等。

4、故障预警

在系统监测和数据分析的基础上，对出现问题和故障的设备和系统进行精准判断和报警，同时对处于亚健康状态的设备和系统进行预判断，及时提供信息及解决方案，并提供短页面、声音、远程声音、邮件、脚本、微信、移动端等多种方式警报，及时通知运维管理人员发现、定位和处理故障，从而使系统的管理由被动变为主动，有效预防故障的发生。

5、异常数据提示

通过对门架系统的ETC交易成功率、CPC标识率、车牌识别率、交易与车牌匹配率等关键指标进行监测，以及对门架区域行驶路径进行跟踪，实现对异常交易与逃费车辆的定位与跟踪，切实保障ETC自由流收费的正常运转，真正做到火眼金睛，应征不漏。同时通过将异常车辆推送给后续的门架和站点，实现全链路打逃。

四

结束语

从现有运维模式转变为智能运维模式不可能一蹴而就，需要经过长期的探索、实践，智能运维模式也需要在发展中不断调整、扩展。目前，智能运维系统已开发完成，实现了设备实时监控、故障预警、异常数据提示等功能。

（原文刊载于2021年第10期《中国交通信息化》）

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微信编辑 | 户利华

责任编辑 | 崔雪薇