物联网技术在ETC系统中的应用

刘剑峰

（安徽省交通控股集团有限公司合安公路管理处，安徽桐城 231400）

0 引言

随着我国物流行业越来越发达，高速公路上日常车流量逐渐增高，我国初始采用的人工收费或半人工收费方式容易造成交通堵塞，已无法适应当下的交通现状。随着我国经济迅猛发展，人们对于生活质量和工作效率要求逐渐增加，智能交通概念逐渐进入公众视野，而物联网技术的出现可以很好实现智能交通。物联网是将数个物体通过网络相互关联，实现信息共享的目的，当下相关学者对于互联网应用的研究，依据功能可大致分为感知网络传输和应用。将物联网应用到高速公路不停车收费系统中，结合电子标签做到有效对货车计重收费，还可有效解决套牌车辆或盗取车辆的问题。

1 相关系统概念

1.1 电子不停车收费系统

不停车收费系统（ETC）是车辆在途经缴费站时，直接利用电子标签和路侧单元识别车辆。对于车辆的自动识别是整个系统的关键，其中包括车辆型号、车主的相关资料和车牌号等。车辆所负有的车载单元可以变相看为车辆的“身份证”，而车载单元所发出的信息则由路侧单元进行接收，网络感应器和数据处理单元将路侧单元接收到的信息与数据库所储存的信息进行对比。

为对车辆型号进行甄别，由车道传感器对车辆所具有的物理特征进行初步观测，将收集到的信息统计并上传至计算机，由计算机进行处理分析，最终确定车辆的型号。通常情况下，甄别车辆型号主要有两种方式：①直接读取电子标签中的信息，从而得知相关车辆的信息；②通过利用车道传感器间接知晓车辆信息。

1.2 物联网技术

物联网主要采用射频识别系统、GPS和红外感应系统等先进技术，使生活中的数个物品之间或人与物品通过网络产生关联，最终达到识别物品和有效监管。感知层、网络层和应用层构成了基本的物联网：①感知层识别和收集信息，将物理信号转化为电信号；②网络层将感知层收集到的信息通过计算机的处理，并由计算机给相关物品传达最终命令；③应用层类比于人类的大脑，在整个物联网技术中发挥着巨大作用，其可以收集处理信息并作出最终决策，也是物联网技术最具核心价值的技术。互联网所具有的三层系统各自有着相应技术，感知层和网络层是为了应用层能够更好地运行。感知层包含声音识别、面部识别和虹膜识别等技术以收集、处理信息，经由视频识别技术实现对电子标签的识别。网络传递信息是经由电磁波传递的，电磁波的频率和速率各不相同，所需能源也各不相同。

2 物联网应用

物联网技术综合了多个领域的优点，在物流交通和建筑等行业都可看到物联网技术的身影。对于企业来说，应用物联网技术不仅可以提高物流管理水平，所需成本也有所降低，这就使企业的行业竞争力得以提高。物联网具备智能化、网络化，其拥有读取信息快、信息储存量大、识别范围大的优势，确保了物联网技术可以在交通中发挥重大作用。

交通领域的物联网技术可以做到及时且科学合理地分配道路，有效利用资源，高效缓解交通堵塞问题。车辆驾驶员可以及时得到所需路况信息，提高了工作效率，自身生命安全也得以有效保障。从这个层面上讲，研究物联网技术，对于人们的价值重大。智能交通系统内包含各种先进系统，而在各系统之中，ETC系统是智能交通系统的关键，同时也是相关学者研究的热门项目。与传统人工收费系统相比较，ETC系统最大优势是车辆无需停车进行缴费，高速公路收费处的车辆流通速度可以提高，人工成本得以降低，无需向基础设施投入较大资金，有效避免交通堵塞问题，此外有助于高速公路收费迈向智能化道路，使得相关财务管理系统更有条理性。

3 不停车收费系统特点

近些年来我国经济社会快速发展，物流行业发展迅猛，高速公路上日车流量逐渐增加，高速公路收费站工作人员工作量也日益加大，传统人工收费方式所存在的弊端逐渐显现，已无法满足当下交通所需，需要对高速公路收费系统进行升级。一旦出现大量车辆集中在一个时间点通过高速公路，人工收费方式的低效性就会直接导致交通堵塞情况的发生，而落实电子不停车收费方式就可以有效解决这些问题。ETC系统大大减少了消费所需时间，减少人工成本，这些优势不断受到政府和高速公路工作人员的关注。ETC收费模式的优势大致可以体现在四个方面。

3.1 提高收费效率和公路畅通

不停车收费系统的收费速度很快，避免了高速公路上车辆堵塞的问题，充分发挥出了路上航道的作用，进一步提升高速公路的服务水平和方便快捷的形象。车辆缴纳费用时无需在收费站停车，极大缩减了车辆缴费排队时间，减少车辆延误率，也有效防止了收费站处交通事故的发生。

3.2 网上缴费提高安全性

不停车收费系统实现了网上交费，用户无需随身携带现金，车主得以节约缴费时间。与传统停车收费方式相比，ETC系统更符合当下高速公路收费系统的发展大方向，促进了公路收费迈向电子化趋势，其中所使用的微波通信协议和微处理器均符合国家安全交易规定，有关交易信息的安全性得以保证。同时电子标签拥有储存信息大、相关记录不会遭受外部骚扰的优势，即可以将一张卡片重复使用，CPU卡内具有专用算法，保密性极高，信息处理速度快。

3.3 减少投资风险

物联网技术如果应用在ETC系统中，高速公路的缴费工作通过网络即可进行，收费站无需人工坐班，减少了人力资源，一定程度上缩减了投入成本，避免人工工作中难免存在的差错，如误收、漏收或收取金额错误等。ETC提高了收费管理效率，同时有助于提升车辆经营管理所的效益，完善了收费站收费管理制度，使高速公路收费站设备更加科学合理化。也由于无需使用人力，可以将收费站规模减小，有助于降低收费管理资金，一定程度上减少了收费站基础建设的投入成本，极大提升高速公路带来的经济效益。

3.4 有效节约能源

ETC系统有效缩减车辆等候时长，使车辆无需重复加速减速，节约了车辆启动所需汽油能源，为车主节约出行成本。同时，整个缴费流程无需长时间停车，也有助于减少收费站噪音和废气排放。交通管理一体化服务都可以应用ETC系统，不要局限于高速公路收费系统，如加油站、停车场等设施，ETC的发展前景极为可观。此外，建设ETC网络平台有助于及时了解各公路车流量和堵塞情况，为交通部门的公路疏导和管理工作带来极大便利，为以后新公路的建设奠下良好基础。

4 ETC系统所存在问题及改进

在实际落实ETC系统过程中，经各方面共同努力不断完善ETC系统，不断将理论知识落实到实际应用之中，收费站的通行能力得以提高，但是仍存在各个车主承受水平有所差异、无法均衡关键技术的发展等问题。为了有效解决实际应用中ETC系统存在问题，除了改进硬件设备，还需要加强管理，以求满足用户使用过程中的需求，保障安全性。

4.1 跟车干扰

通常情况下跟车干扰有两种情形：①两辆车相隔时间极短通过ETC车道，如若识别了后方车辆的射频标签，而后经过正常流程，前方车辆可以在未缴费的情况下通过收费站，而后方车辆即使缴纳了费用也无法对其进行正常放行；②两辆车陆续通过ETC车道，路侧单元在识别前方车辆完成缴纳流程之后，未来得及对后方车辆进行缴费流程，后方车辆在未缴费的情况下顺利通过车道。跟车现象会直接导致高速公路通行费损失，也会造成在入口处无法查询合法车辆的信息，最终引发不必要的纠纷。当下普遍针对跟车干扰的处理手法是对电子标签的灵敏度进行高度统一，严格要求电子标签具体安装方位，促使路侧单元正常运行。设置相关图标，告知使用ETC系统的用户时刻保持与车辆的距离，通过运用高速栏杆机加快ETC天线识别时间，车辆的分离速度得以提升，有效缩减通信区域范围，最大程度避免识别区域同时出现一辆以上的车辆。

4.2 相邻车道相互干扰

两辆并行车辆位于不同车道有可能引起同频干扰、车辆前进时无线电设备干扰等，这些情况的发生都将直接影响ETC系统安全稳定运行。当一个收费站建设有多条ETC通行车道，天线覆盖区域会产生重叠，射频信号发出及接收错位，可能造成路侧单元无法正确接收车辆信息，或路侧单元识别隔壁车道的车辆信息，形成相邻车道干扰，这无疑会引发诸多纠纷，给高速公路运营管理制造更多障碍。在实际运行中，严格控制路侧单元的范围，提高相关设备灵敏度，合理运用信道隔离技术，从而有效保证ETC系统的稳定性。定期安排工作人员检测相关系统，为了防止黑客攻击内部软件系统，应及时升级系统模块，积极修复系统漏洞，及时检测相关硬件设备，一旦出现设备老化问题及时更换，确保物联网技术在ETC系统的正常运行。

5 结束语

物联网是部分互联网信息的承载体，让实际生活中数个物品的信息在物联网上有所关联。ETC系统具有高效采集归纳整理信息的优势，从根本上实现对高速公路收费系统智能化管理。将物联网技术应用到交通之中，极大便利了人们的出行，未来交通行业发展的大方向即安全、可靠、方便与高效。