吉林省高速公路ETC运营监控系统探析与实现

董建中, 宫恩龙

(吉林省高速公路管理局， 长春 130022)

吉林省高速公路ETC运营监控系统探析与实现

董建中, 宫恩龙

(吉林省高速公路管理局， 长春 130022)

对高速公路不停车电子收费系统(Electronic Toll Collection, ETC)运营监控系统的设计架构进行探析，实现符合当前高速公路管理运营机制的ETC运营监控系统的适应性架构设计。结合吉林省高速公路ETC运行系统模式，构建基于ETC部、省清分系统，ETC发行系统和ETC车道系统的实时运营监控系统。该ETC运营监控系统可及时掌握当前ETC系统的运行状况，并对大数据进行分析和挖掘，对交易风险和系统运行风险进行实时报警。

高速公路； 电子不停车收费； ETC运营监控； 系统架构

0 引 言

为贯彻落实《交通运输部关于开展全国高速公路电子不停车收费联网工作的通知》(交公路发〔2014〕64 号)的要求, 吉林省于2015年7月顺利采用不停车电子收费系统(Electronic Toll Collection, ETC)全国联网收费运行模式。ETC的应用实现了全国联网运营，在对ETC的运营管理提出更高要求的同时，对ETC运营的客户服务等方面的工作也提出更加严格的要求。因此，ETC运营管理部门需拥有一套能实时监视ETC系统运营状态及运营数据的信息化系统，从而实现主动管理和主动服务的运营理念，提升ETC运营管理水平和ETC服务水平，为ETC用户提供更加优质的服务。

1 监控整体需求

为提升运营管理水平，急需对ETC部、省间清分系统，ETC发行系统及ETC车道终端等三大系统的运行情况进行实时监控，并对关键数据进行统计分析，为车量管理提供决策依据。因此，需对ETC部、省清分系统的数据交互情况进行实时监控，并对必要的数据进行统计分析；对ETC发行系统的运行情况进行监控，并对相关的数据进行汇总统计分析；对ETC车道系统的运行情况进行监控，并对相关的数据指标进行统计分析。通过分析梳理以往的ETC运营管理经验及联网后遇到的各种问题，形成若干关键的业务指标项，包括：车道开放情况、当前通行量、关键设备告警、交易数据最后上传时间、图片上传状况、黑名单最后下发时间、交易成功率、评价交易时间、发行系统情况监控、清分系统监控、车道系统监控及中心交互监控等。通过对ETC运行情况进行监控，实时掌握ETC设备的状态，发现问题并及时处理，确保系统正常运行。

2 监控指标项分解及分析

2.1功能细化指标

通过对ETC部、省清分系统，ETC发行系统及ETC车道终端等三大系统作进一步的分析并结合用户的业务需求情况，对各功能指标进行细化，当各指标分别达到阈值时，发出告警，并对这些数据进行统计分析和展示等，同时将细化的结果汇总成功能及指标分析表(见表1)。

2.2数据分析规则设计

在ETC发行系统中，需监测的数据指标主要有记账原始数据、争议数据、注销的争议数据、处理银行交互文件日志、银行批扣与回盘文件、未处理批扣文件和银行拒付记录等，要求能根据不同时期的管理需求配置预警的规则和预警的阈值。

1) 若记账原始数据积压过多，有可能导致银行端“卡账不符”、银行无法对账及无法打印发票等问题，给用户带来不便。记账原始数据积压过多有可能是系统故障导致的，因此对记账原始数据进行监控不仅可防止记账原始数据积压带来不利的连锁反应，还可起到辅助监控系统运行状态的作用。根据以往的经验，记账原始数据的预警阈值设置为500条，即记账原始数据积压超过500条就报警。

2) 争议数据积压表明争议数据未得到及时的处理，若争议数据未及时处理，则银行对账及打印发票都会受到影响，同时还有可能造成拒付情况发生，因此应及时处理争议数据，根据以往的经验将争议数据的积压时效阈值定为72 h，若72 h后仍未处理就报警，以提醒用户及时与银行沟通处理。银行争议数据拒付有可能导致通行费流失，若出现拒付情况，应报警，提醒用户及时对拒付的数据进行核对并与银行沟通处理。

3) 注销的争议数据是为监测银行端因错误操作导致的争议数据未处理而将ETC通行卡注销的争议数据，这种数据一旦出现，将很难追回费用，因此应及时处理，避免通行费流失。

4) 对银行交互文件日志进行监控可及时发现与银行进行数据交互时出现的各种问题。一旦发现问题，应及时处理，避免不利连锁反应发生。

5) 批扣文件的处理包括送盘和回盘2个过程，送盘即将通行记录送往银行进行扣款操作，回盘即银行返回扣款结果，因此若送盘后银行方未及时回盘，则将对其他业务造成影响。由此，应对未及时回盘的批扣数据进行监控，若超出时效，则需报警。根据以往业务经验，将回盘时效定为24 h。此外，还应对银行回盘的失败信息进行监控，一旦出现回盘失败或批扣失败的情况，应立即报警，及时通知用户与很行沟通处理。

在ETC部、省清分系统中，需监控的数据主要是跨省数据中的积压逾期数据。跨省数据若积压超过21 d，该记录的通行费将无法追回，因此系统应提前预警，通知用户积压的数据，预警阈值暂定为15 d，用户可根据具体情况重新配置阈值。

在ETC车道系统中，主要检测车道的开关闭状态、车道的传输状态、车道程序的版本、黑名单最后下发时间、当前通行量、设备的检测告警及交易成功率等指标信息。ETC车道系统的版本和黑名单最后下发时间是2个重点的监测指标，对系统版本进行检测可及时发现由于未及时更新程序或更新失败导致的数据错误等问题；对黑名单最后下发时间进行监测可及时发现具体哪些车道的黑名单没有及时下发或下发失败，最大限度地避免黑名单车辆在高速公路上行驶。

其他的统计信息则根据用户需求进行定制性设计，主要统计展示ETC发行相关的信息，如：ETC发行量的日、月、年报表，ETC发行量的同比、环比分析展示等；车道通行量的日、月、年报表，通行量的同比、环比分析展示等；收费额的日、月、年报表，收费额的同比、环比分析展示等；设备完整率统计展示及故障设备信息展示等。

表1 功能及指标统计表

3 系统框架设计

由于ETC运营监控系统是建立在ETC三大系统之上的更顶层的监控管理系统，且需向ETC三大系统获取基础数据，因此采用各系统分别提供查询库的方式来获取不同系统的数据，即各系统提供专门的查询库，提供查询权限账户给ETC运营监控系统，ETC运营监控系统根据具体业务定期获取数据，具体方式有每天定期获取方式和模拟实时获取方式2种。在将数据获取到本地数据库中之后，对数据进行分析、统计，最终根据预警条件判断是否存在预警信息，并根据数据形成监测数据的滚动展示界面和统计分析报表。

该系统采用B/S架构实现，基于Spring MVC框架实现系统的主体框架设计。系统中的地理信息系统(Geographic Information System, GIS)界面使用百度地图实现，相关GIS偏移算法及高速公路桩号转换算法等由已有的GIS监控平台提供。系统架构图见图1。

该系统与监控平台和GIS平台实现数据共享，可通过GIS地图为用户呈现故障发生的具体位置，便于用户了解监测点的整体状态。该系统的数据与监控平台的数据共享能为以后更多的功能需求提供数据基础，例如：故障点监控视频联动；为运维管理系统提供数据证据支持；为微信、微博及吉林高速通APP提供报表基础数据等。

4 系统功能实现及效果

根据以上分析和系统结构设计进行系统的实际开发工作，实现各监测功能。该系统部分功能实现的界面如下。

4.1系统部分功能展示

收费站状态监测地图展示见图2，ETC发行量的日报表和月报表展示见图3，车道交易成功率统计展示见图4，收费站的各种预警信息展示见图5，ETC发行量和注销量的对比报表展示见图6。

4.2系统的使用效果

该系统自投入使用以来，为用户提供了及时的监测数据，用户根据报警列表进行及时的人工检查和处理沟通，大大减少了争议数据积压导致的连锁问题，同时使积压情况导致的故障问题得到了及时解决。中心与各银行间的数据交互监测、回盘文件及批扣文件的监测都为用户提供了主动的监测数据，使ETC运营管理方与银行发行方之间的数据交互问题得到了及时解决，避免了争议的发生，监测的数据结果也为解决争议提供了证据。该系统的使用提升了用户的工作效率，降低了ETC运营管理方与各发行方之间的沟通成本及系统数据故障发生频率，为运维人员提供了解决问题的数据依据。

系统为用户提供了可向领导汇报的各种数据报表，使用户彻底摒弃了以往的手工汇总统计的方式，大大减少了统计工作量。同时，各种报表的数据也可通过系统的共享机制为其他系统提供数据基础。该系统的应用为用户带来了便利，减少了其工作量。

通过对比吉林省2016年下半年的ETC交易额和2017年上半年的ETC交易额发现，整个2017年上半年的ETC环比增长约30%，虽然这组数据不能完全归功于ETC运营监控系统，但该系统在提升ETC运营服务质量和ETC用户使用率方面的作用不容忽视。

5 国内各省份研究现状对比

我国各省份ETC的发展各不相同，例如广东、北京及江苏等经济较发达省份的ETC发展较早，运营管理也比较领先；此外，ETC运营管理的体制也各不相同，例如有些省份是由事业单位管理，而有些省份是公司化运营管理，因此对ETC运营管理及运营监控的需求各不相同。很多省份将ETC运营监控部分功能集成到运维管理系统中，通过自身完善的运维监控体系进行运营管理，并没有形成独立的系统进行设计实现。此外，有些省份将ETC运营监控作为一个独立的系统进行设计实现，这些独立实现的运营监控系统往往更具有专注度，更适应该省份的特点，满足不同用户的需求。吉林省的ETC运营监控系统就是独立设计实现的系统，能针对吉林省监控管理主体提供不同的运营监控数据和不同的展现方式。虽然该系统是独立设计开发的，但在设计时也充分考虑到数据分享、各系统之间的信息交互等后续的整合联动功能，为以后相关项目的开展提供数据基础。

对比部分省份的运营监控系统可知，很多省份更加关注ETC收费车道的运营监控管理(例如，云南省比较关注车道的设备运营状态、车道通过率及OBU通过率等信息)，而吉林省则对ETC部、省清分系统，ETC发行系统和ETC车道系统等三大运营系统进行全面监控与分析，并更加侧重于ETC发行系统。由于与吉林省合作发行的银行方较多，发行的系统各不相同，因此对发行系统中各方数据交互的监测要求较为迫切，需对各方出现的争议进行及时准确的处理，将系统的监控重点放在ETC发行系统上，以满足吉林省对发行管理方与发行方之间矛盾点较多的关键指标进行监测的需求。

6 结 语

ETC运营监控系统的建设与实施较大程度上提升了ETC运营管理单位在管理维护ETC系统方面的效率和维护响应速度，并间接提升了ETC客户的服务质量和用户体验。此外，该系统的应用还带来一定程度的经济效益，例如系统的自动检测和报警提醒能达到及早发现问题并及早处理的效果，避免问题恶化和扩大，避免人力和费用的不必要损失。同时，该系统间接带来一定程度的社会效益，例如ETC客户服务质量的提升使得更多人选择ETC通行，增加ETC办理人数，减少ETC用户注销量。此外，ETC用户量的增大可促进节能减排，减少环境污染。通过对ETC系统各运营数据进行探析并对敏感数据进行实时监测，可大大提升ETC运营管理的效率和运营服务水平。ETC运营监控系统的建设与实施是吉林省高速公路信息化建设的一次重要尝试，有效提升了ETC运营管理和服务的整体水平，加快了人工巡检、人工报警及人工报表向智能化发展的步伐，为吉林省高速公路信息化建设积累了宝贵经验。

[1] 孙秀珍. 云南省高速公路ETC运营管理研究[D]. 北京:大连海事大学, 2016.

[2] 燕海兵. 我国ETC的现状及发展趋势[D]. 太原:山西省交通科学研究院, 2005.

TheArchitectureofETCOperationandSurveillanceSystemintheJilinExpressway

DONGJianzhong,GONGEnlong

(Jilin Provincial Expressway Administration, Changchun 130022, China)

The architecture of Electroninc Toll Collection (ETC) Operation and surveillance system is schemed according to the operation mechanism of expressway management. The real time ETC Operation and Surveillance System in the Jilin Expressway, featuring fare clearing system, distribution system and lane system is designed based on the architecture. The system is able to give alarms promptly based on data analysis and data mining technology if any thing wrong is detected in transaction or system operation.

expressway; ETC; ETC operation and surveillance; system architecture

U495

A

2017-07-17

董建中(1962—)，男，吉林长春人，研究员，主要从事高速公路运营管理工作。

1674-5949(2017)03-0071-06