高速公路ETC門架系統運維分析

冉森

（福建省高速公路集團有限公司寧德管理分公司，福建寧德352100）

0 引言

ETC 門架系統是高速公路計費模式中重要的組成部分。在ETC 門架系統的運行及使用中，還存在著許多需要注意的問題，例如設備易受環境影響、車輛通信信息采集不全面、數據融合度不高等問題。為使其功能完全發揮出來，就需要對其加強運維管理，在實踐中不斷積累經驗，對各種常見問題做到心中有數，再積極應用各種新興技術和方法，提升運維管理的效率和質量，以滿足ETC 門架系統達到穩定、可靠運行的基本要求。下文對具體方法進行論述。

1 高速公路ETC 門架系統的特點

在取消省界收費站后的新模式下，全國高速公路網運行總體平穩，新、舊計費方式的轉變比較順利。在這一過程中，高速公路ETC 門架系統起到了至關重要的作用。

ETC 門架系統通過射頻裝置對車載ETC 信息進行讀取，并精準記錄車輛行駛信息，整個過程中，車輛只要正常通過即可，無需減速，因而對車流量提供了有力保障。高速公路ETC 門架系統的特點主要體現在以下幾個方面：

第一，維護范圍廣。ETC 門架作為高速公路新計費系統的重要組成部分，與原系統相比，外場設備點位維護量更大，設置的各類機電設備更多，專業技術水平也明顯提高，因此對系統運維管理的要求也更為嚴格，提出了新的標準化、規范化以及流程化管理的基本要求[1]。

第二，運行保障高。高速公路ETC 施行的是全國聯網收費，相比以往的收費模式，現在的收費模式對收費業務的持續運行保障提出了更嚴格要求，ETC 門架系統必須要處于持續、穩定的運行狀態，確保其可以對通行車輛的行駛信息做到準確讀取，實現準確計費。面對大量的機電設備，以及復雜的運行環境，ETC 門架系統必須要定期進行檢修、維護，及時消除各種隱患，確保ETC 門架系統的可靠運行。

第三，數據處理難。現在已經實現了交通大數據的融合共享，每天都會產生海量的數據信息，這對系統的運行能力提出了更高的要求。該系統不僅要完成對車輛通行數據的采集，還要對這些數據做進一步的處理和深度應用，以數據作為支持來輔助決策，并為下一階段的運維管理方案提供參考，爭取早日實現智慧交通。

2 ETC 門架系統設備故障原因

2.1 門架交易上傳不及時

門架交易上傳不及時，是比較常見的設備故障問題，導致其發生的原因，可以從以下幾方面來進行分析：工控機與門架服務器之間傳輸網絡出現中斷故障；4G 路由器因為信號差或者設備故障而出現網絡斷開的問題；門架服務器故障，主要緣于機房斷電、服務器無法正常啟動、服務器異常關機、雷雨天氣等原因；部中心平臺接收異常，原因多是部中心平臺升級或服務異常；工控機流水異常，門架服務器接收出現問題，甚至出現拒絕接收的情況[2]。

2.2 部站數據上傳不及時

導致部站數據上傳不及時的原因主要有三個方面：車道數據上傳至收費服務器所花費的時間過長，存在不及時的情況，常見原因如車道網絡斷開、數據滯留車道未上傳以及DTP 代理堵塞等；省中心數據中轉服務器拉取數據的過程較長，由于省中心與收費站之間的網絡中斷、收費站數據庫服務器故障或者網絡連接異常、系統防火墻攔截、數據庫訪問緩慢以及省中心數據無法正常中轉等原因，導致數據上傳不及時[3]。

2.3 門架牌識數據上傳不及時

門架牌識數據是由牌識設備進行抓拍的，抓拍的時間便是數據產生的時間。在牌識設備正常運行的情況下，數據便會持續產生。牌識設備完成拍照后，相關數據會自動上傳到工控機，再通過工控機傳輸至門架服務器，最終，門架服務器會通過4G 路由器網絡傳輸給部中心。

門架牌識數據上傳不及時的原因，主要是因為工控機以及門架前端軟件出現異常、工控機與門架服務器傳輸網絡中斷或門架服務器本身存在異常而無法正常工作[4]。此外，常見原因還包括4G 路由器網絡中斷、部中心平臺接收失敗、工控機流水異常、門架服務器無法正常接收等。

3 ETC 門架系統常見故障及運維要點

3.1 門架工控機設備故障

3.1.1 工控機更換

在確認工控機系統盤和數據盤無異常的前提下，可對工控機進行更換。簡單來講，便是分別將原工控機的系統盤與數據盤拆下，將其更換、安裝到新的工控機上使用。硬盤換好后，新的工控機還要為兩個網卡插上網線，并開機運行，設置工控機BOIS。開機后進入到中標麒麟操作系統，由網絡和信息安全員查看并確定兩張網卡的MAC 地址和對應的IP 地址，根據相關標準完成各項設備安全準入流程的操作，以此來進行新設備的準入以及拆卸設備的刪除[5]。通過PING 命令來逐步核查工控機、外設、服務器網絡的通信狀態是否正常，排除運行異常的情況。

3.1.2 原工控機硬盤故障

（1）系統盤故障。先對設備進行關機操作，然后更換備份系統硬盤，提前安裝好中標麒麟操作系統、dock 基礎鏡像、系統相關配置、時間同步與安全策略腳本等程序。待安裝完成后，開機重新進入中標麒麟操作系統，配置主機名以及IP，并登錄私有云將舊系統節點全部刪除，然后再注冊新節點。下載、安裝前端工控機所需要的各種應用程序，按要求操作并確認啟動及運行無異常。最后，便可以通過門架服務器后臺輔助網頁對抓拍到的信息和天線交易數據上傳的結果進行查看，判斷是否存在不合理的內容。

（2）數據盤故障。先關機，而后對系統數據盤進行更換后再開機。將工控機重啟后，重新掛載新更換的數據盤，要求硬盤必須要提前進行格式化操作。拷貝front_install_1.0.0_2019102402.tar 到/etc_data 目錄，對初始腳本進行解壓運行[6]。從門架配置平臺內將門架前端授權文件導出，然后對其進行復制并上傳到工控機“etc/data”目錄下，重啟docker。而后重新登錄私有云平臺，判斷門架的各項應用是否均已正常啟動。最后，在門架服務器后臺輔助網頁對抓拍信息和天線交易數據上傳的結果進行查看，判斷是否存在不合理的內容。

3.2 門架系統外設故障

3.2.1 天線控制器

更換存在故障的天線控制器并插上網線，然后對配置程序進行拷貝，并到其他收費網內的調試電腦上進行安裝。以統一標準規范為依據，在設備連接頁面內完成對各項內容的配置，包括IP 地址、子網掩碼、默認網關、端口號等，為實現天線與天線控制器網絡之間的有效聯通創造條件。

其中，在配置天線控制器的MAC 地址時，如果需要更換，應保證其與原拆卸設備的MAC 地址保持一致，只有這樣才能夠保證通過設備準入管理。假如未對MAC 地址進行修改，便需要將新的MAC 地址以及對應的IP 地址告知網絡與信息安全人員，確保其能夠根據設備安全準入要求，按照相關流程完成新設備的準入及拆卸設備的拆除操作。并且，收費網內的所有調試電腦均需拷貝調試程序，從對應版本內選擇相應的天線程序文件，然后從中確定FPGA 程序，對天線控制器做進一步的升級[7]。

3.2.2 牌識設備

牌識設備是高速公路ETC 門架系統外設的重要組成部分，如果出現故障，將會直接影響牌識數據的正常上傳，進而影響對系統交易數據的分析與應用。在對出現故障的牌識設備進行更換時，需要對電源、控制線與鏡頭等部件進行更換、安裝，調節高清車牌牌識設備，保證鏡頭光圈以及清晰度能夠滿足實際應用要求，即可以準確適配車輛信息[8]。而后，還要將牌識設備與電腦進行可靠連接，通過設備配置界面設置IP 地址、掩碼和網關等內容。先進入設備配置頁面，然后查詢MAC 地址，并將更換后的牌識設備的MAC地址和對應IP 地址等信息告知網絡和信息安全人員，確保其能夠根據設備安全準入要求，按照相關流程完成新設備的準入以及拆卸設備的拆除操作。將高清車牌識別設備的IP 地址輸入IE 瀏覽器內，便可以進入設備的配置頁面，并根據需求完成各項參數的配置設置，例如設備編碼、照片服務器等。另外，還要登錄廠家的WEB 頁面完成多項內容的設置，如NTP、門架服務器IP、端口、攝像機編號、門架編號等。通過PING 命令完成對工控機以及更換后的牌識設備網絡通信狀態的檢查，及時排除異常存在的可能性。最后再打開門架后臺輔助頁面，通過牌識設備頁面確認信息上傳是否正常。

3.3 路由器故障

出現故障的路由器要及時更換，以免影響網絡的正常使用。將4G 物聯網卡插入，選擇運營商APN，然后正常啟動設備，確認兩個4G 接口均可正常獲取對應的IP 地址。而后，配置鏈路連通性監測地址，將監測報文時間設置為1s，如果監測報文連續3 次均失敗，便可判斷為失敗。而后，繼續配置部站傳輸路由目標地址，主路由可設置成電信鏈路，備份路由則設置成移動鏈路，這樣一來，如果主路由出現監測失敗，則可以自動切換到備份路由。

4 高速公路ETC 門架智能運維系統

4.1 系統設計的必要性

對于高速公路ETC 門架系統運維的要求，除了要做好常見設備故障的處理以外，還要采取高新技術手段來提高運維的效率和質量，花費更少的資源來達到更好的效果。尤其是現有運維體系中還存在著操作難度高、人才缺口大等問題，很多信息采集依然采用人工巡檢與部分監控聯合的方式，設備故障觸發率、報警處理人工干預效率都比較低。并且，不同系統設備的故障表現不同，無法按照統一的方式進行處理，具有很強的機動性與靈活性。通過建立智能運維平臺，能夠進一步實現對ETC 門架系統的高效管理，以物聯網和大數據技術為支持，實現智能決策，可以有效應對各種系統故障，維持ETC 門架系統的可靠運行[9]。

4.2 智能運維系統應用

將既有的ETC 門架系統優化為ETC 門架-集團云平臺兩層管控層級，使資源更加集中，也更符合扁平化管理的需求。智能運維系統在實際應用中可以做到以下幾方面：

4.2.1 全場景接入

在針對多品牌、多類型設備進行協議解析后，平臺具備了通用網絡通信協議、工業通信協議、物聯網協議等多類型接口協議解析能力。同時，設備還能夠對不同類型的數據做進一步采集，并具備全場景接入能力[10]。

4.2.2 智能異常監測

一旦ETC 門架系統內有設備出現異常，便可以通過門架系統中的智能異常監測功能進行實時監測，并顯示在頁面中。實時監測參數包括信號類型、信號狀態、信號名稱、信號測值、測值單位、采樣時間等。同時，實時數據還可以根據遙信、遙測、遙調以及遙控性質進行分類。通過點擊實時數據的遙測信號值，便能夠獲得相應的曲線，從而更直觀地了解設備信號的狀態。

4.2.3 智能故障處理

故障檢測模塊可以根據故障設備、故障類型自動生成相應的故障單，然后通過知識庫完成對故障原因的初步判斷，并將結果發送給維修人員。同時，根據故障信息系統還可以通過尋找歷史相似故障，給出本次故障的原因，并提供最佳的解決方案，明確各項參考參數，為運維決策提供重要依據。

5 結語

在高速公路ETC 門架系統的運行過程中，不可避免地會出現各種運行故障。為避免各類故障對計費結果產生影響，需要采取有針對性的運維措施，尤其是通過設計、應用智能運維系統，不斷提高運維管理效率，確保ETC 門架系統可靠、穩定運行。