物聯網技術在ETC系統中的應用

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

隨著我國物流行業越來越發達，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，已無法適應當下的交通現狀。隨著我國經濟迅猛發展，人們對于生活質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，而物聯網技術的出現可以很好實現智能交通。物聯網是將數個物體通過網絡相互關聯，實現信息共享的目的，當下相關學者對于互聯網應用的研究，依據功能可大致分為感知網絡傳輸和應用。將物聯網應用到高速公路不停車收費系統中，結合電子標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 相關系統概念

1.1 電子不停車收費系統

不停車收費系統（ETC）是車輛在途經繳費站時，直接利用電子標簽和路側單元識別車輛。對于車輛的自動識別是整個系統的關鍵，其中包括車輛型號、車主的相關資料和車牌號等。車輛所負有的車載單元可以變相看為車輛的“身份證”，而車載單元所發出的信息則由路側單元進行接收，網絡感應器和數據處理單元將路側單元接收到的信息與數據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直接讀取電子標簽中的信息，從而得知相關車輛的信息；②通過利用車道傳感器間接知曉車輛信息。

1.2 物聯網技術

物聯網主要采用射頻識別系統、GPS和紅外感應系統等先進技術，使生活中的數個物品之間或人與物品通過網絡產生關聯，最終達到識別物品和有效監管。感知層、網絡層和應用層構成了基本的物聯網：①感知層識別和收集信息，將物理信號轉化為電信號；②網絡層將感知層收集到的信息通過計算機的處理，并由計算機給相關物品傳達最終命令；③應用層類比于人類的大腦，在整個物聯網技術中發揮著巨大作用，其可以收集處理信息并作出最終決策，也是物聯網技術最具核心價值的技術。互聯網所具有的三層系統各自有著相應技術，感知層和網絡層是為了應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以收集、處理信息，經由視頻識別技術實現對電子標簽的識別。網絡傳遞信息是經由電磁波傳遞的，電磁波的頻率和速率各不相同，所需能源也各不相同。

2 物聯網應用

物聯網技術綜合了多個領域的優點，在物流交通和建筑等行業都可看到物聯網技術的身影。對于企業來說，應用物聯網技術不僅可以提高物流管理水平，所需成本也有所降低，這就使企業的行業競爭力得以提高。物聯網具備智能化、網絡化，其擁有讀取信息快、信息儲存量大、識別范圍大的優勢，確保了物聯網技術可以在交通中發揮重大作用。

交通領域的物聯網技術可以做到及時且科學合理地分配道路，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，研究物聯網技術，對于人們的價值重大。智能交通系統內包含各種先進系統，而在各系統之中，ETC系統是智能交通系統的關鍵，同時也是相關學者研究的熱門項目。與傳統人工收費系統相比較，ETC系統最大優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，無需向基礎設施投入較大資金，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，使得相關財務管理系統更有條理性。

3 不停車收費系統特點

近些年來我國經濟社會快速發展，物流行業發展迅猛，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，傳統人工收費方式所存在的弊端逐漸顯現，已無法滿足當下交通所需，需要對高速公路收費系統進行升級。一旦出現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致交通堵塞情況的發生，而落實電子不停車收費方式就可以有效解決這些問題。ETC系統大大減少了消費所需時間，減少人工成本，這些優勢不斷受到政府和高速公路工作人員的關注。ETC收費模式的優勢大致可以體現在四個方面。

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，充分發揮出了路上航道的作用，進一步提升高速公路的服務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生。

3.2 網上繳費提高安全性

不停車收費系統實現了網上交費，用戶無需隨身攜帶現金，車主得以節約繳費時間。與傳統停車收費方式相比，ETC系統更符合當下高速公路收費系統的發展大方向，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議和微處理器均符合國家安全交易規定，有關交易信息的安全性得以保證。同時電子標簽擁有儲存信息大、相關記錄不會遭受外部騷擾的優勢，即可以將一張卡片重復使用，CPU卡內具有專用算法，保密性極高，信息處理速度快。

3.3 減少投資風險

物聯網技術如果應用在ETC系統中，高速公路的繳費工作通過網絡即可進行，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備更加科學合理化。也由于無需使用人力，可以將收費站規模減小，有助于降低收費管理資金，一定程度上減少了收費站基礎建設的投入成本，極大提升高速公路帶來的經濟效益。

3.4 有效節約能源

ETC系統有效縮減車輛等候時長，使車輛無需重復加速減速，節約了車輛啟動所需汽油能源，為車主節約出行成本。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都可以應用ETC系統，不要局限于高速公路收費系統，如加油站、停車場等設施，ETC的發展前景極為可觀。此外，建設ETC網絡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和管理工作帶來極大便利，為以后新公路的建設奠下良好基礎。

4 ETC系統所存在問題及改進

在實際落實ETC系統過程中，經各方面共同努力不斷完善ETC系統，不斷將理論知識落實到實際應用之中，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、無法均衡關鍵技術的發展等問題。為了有效解決實際應用中ETC系統存在問題，除了改進硬件設備，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簽，而后經過正常流程，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；②兩輛車陸續通過ETC車道，路側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。跟車現象會直接導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，最終引發不必要的糾紛。當下普遍針對跟車干擾的處理手法是對電子標簽的靈敏度進行高度統一，嚴格要求電子標簽具體安裝方位，促使路側單元正常運行。設置相關圖標，告知使用ETC系統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，有效縮減通信區域范圍，最大程度避免識別區域同時出現一輛以上的車輛。

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備干擾等，這些情況的發生都將直接影響ETC系統安全穩定運行。當一個收費站建設有多條ETC通行車道，天線覆蓋區域會產生重疊，射頻信號發出及接收錯位，可能造成路側單元無法正確接收車輛信息，或路側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，嚴格控制路側單元的范圍，提高相關設備靈敏度，合理運用信道隔離技術，從而有效保證ETC系統的穩定性。定期安排工作人員檢測相關系統，為了防止黑客攻擊內部軟件系統，應及時升級系統模塊，積極修復系統漏洞，及時檢測相關硬件設備，一旦出現設備老化問題及時更換，確保物聯網技術在ETC系統的正常運行。

5 結束語

物聯網是部分互聯網信息的承載體，讓實際生活中數個物品的信息在物聯網上有所關聯。ETC系統具有高效采集歸納整理信息的優勢，從根本上實現對高速公路收費系統智能化管理。將物聯網技術應用到交通之中，極大便利了人們的出行，未來交通行業發展的大方向即安全、可靠、方便與高效。