高速公路ETC通行车辆门架分段计费系统运行监测研究.docx

? ? 高速公路ETC通行车辆门架分段计费系统运行监测研究 ? ? 董媛蓉 （福建省高速公路集团有限公司南平管理分公司，福建 南平 353000） 0 引言 高速公路ETC 通行车辆门架系统，包括龙门架、门架结构的工控机、车牌识别设备、门架后端服务结构以及门架机柜等部分[1]，将不同的部分连接安装，统一在门架系统中，进行集成化的监测与管理。其中，管理高速公路ETC 通行车辆门架分段计费系统运行，是保证高速公路高效、稳定运营的关键部分[2]。伴随着省界收费站的优化建设以及新技术的应用，高速公路ETC 通行车辆的收费系统也在不断更新。车辆通行计费模式的改变，导致以往的许多功能已经不能满足现阶段的基本要求。因此，需要加强研究高速公路ETC 通行车辆门架分段计费系统运行的监测方法，提高系统整体的运维管理效果，以此来保证系统运行的高效性与稳定性[3]。基于以上背景，设计了一种高速公路ETC 通行车辆门架分段计费系统运行的监测方法，希望可以为高速公路ETC 系统的安全稳定运行，提供良好的监测技术，提高高速公路ETC 节点的通行效率与通行质量，促进高速公路工程领域的良性循环与可持续发展，保证相关产业的经济效益以及社会效益。 1 设计ETC 通行车辆门架分段计费系统运行监测方法的基本架构 在新的高速公路通行车辆的运营与计费模式下，对整体的门架设施以及系统内部结构运行状态的监测非常关键。为了实现门架计费系统运行的精细化，以及数字智能化运维与管理，研究设计一种ETC 通行车辆门架分段计费系统运行的监测方法[4]。通过实时获取系统的运行数据以及运行状态，以便及时地解决系统不同节点的故障，提高门架分段计费系统的运行效率。基于此，设计ETC 通行车辆门架分段计费系统运行监测方法的基本架构，为监测方法的实现，奠定理论依据。ETC 通行车辆门架分段计费系统运行监测的基本架构，如图1 所示。 图1 ETC 通行车辆门架分段计费系统运行监测的基本架构示意图 由图1 可知，对ETC 门架系统运行的监测，需要基于门架系统中所有设施的动态环境以及相关的数据信息，结合ETC 门架心跳、ETC 门架基本设备的运行状态、ETC 主机的运行状态、数据通信运行状态、计费费率启用状态等数据信息，通过集成化的分析与处理，设定预警阈值，实现智能化的监测与控制。 2 基于物联网技术的门架分段计费系统运行的实时监测 2.1 ETC 通行车辆门架分段计费系统运行数据信号采集 对ETC 门架系统运行信号的采集，是实现系统运行实时监测方法的数据基础。通过数据采集层采集到的门架心跳数据、机柜动环的运行数据、数据库的备份数据等[5]。除此之外，通过在门架系统后端服务器的数据库中查找汇总，采集其他的监测关键信息，包括ETC交易数量、收费数据、异常通行数据、门架系统网络通信数据、门架后端服务器的运行数据、状态名单的推送数据等，作为运行监测状态的初始数据样本集。利用系统数据采集层中设置的通信接口，将采集到的数据信息传输到门架系统的应用服务层，进行后续的分析与处理，为门架系统运行的监测奠定数据基础。 2.2 确定ETC 通行车辆门架分段计费系统运行监测指标及预警阈值 在上述对ETC 通行车辆门架分段计费系统运行数据进行分析处理的基础上，结合现阶段高速公路运营的基本需求，确定门架分段计费系统运行的监测指标。根据监测指标，利用网络大数据，对门架分段计费系统整体的运行状态进行定量分析，得出科学合理的监测指标阈值数据，建立监测预警体系见表1。 表1 门架分段计费系统运行监测预警体系表 由表1 可知，门架分段计费系统运行的监测内容主要分为三个模块，分别是门架计费数据运行状态、门架设备运行状态、门架系统网络及数据传输状态。基于此，结合物联网大数据技术，计算不同监测节点，得到预警阈值，为系统运行的监测提供理论依据。由于监测节点的多维性与复杂性，仅列举门架主机的关键监测节点，进行预警阈值的计算，其他部分可根据不同高速公路的通行要求，或者分析历史数据，进行设定。计算门架主机CPU 监测指标的预警阈值，公式为： 式（1）～式（2）中：ω、?分别表示门架主机CPU 的利用率 与 负 载 率；a表 示CPU 的 空 闲 率；s表 示CPU 的 核数；b表示门架主机的总负载。当ω≥90，或者?≥95时，发出预警。计算门架主机内存利用率，公式为： 式（3）中：c表示门架主机的内存利用率；ε、ε分别表示门架主机的可用内存、总内存。当c≥95 时，发出预警。当门架主机发生网络延迟，且大于100ms 时，或者门架主机CPU 的温度高于85℃，发出预警。在上述门架分段计费系统运行的监测指标与阈值计算的基础上，进行监测结果的可视化与传输设计。 2.3 监测预警结果的传输与发布 通过上述计算，将初始采集的门架计费系统运行数据与监测目标