基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计分析

黄振凯

摘   要：随着社会经济的快速发展，我国的科学技术的水平也在不断提升，互联网技术的出现，让人们的生活以及社会的运转都发生了翻天覆地的变化。如今各个领域和行业都开始应用了互联网信息技术，交通事业也是一样，目前全国高速公路已经实现了互联互通，为了达到对高速公路通行车辆的有效管理，需要引入更加智能化的ETC门架系统，让高速公路可以在通信畅通的同时，维护建设者和运营方的效益与权益。文章在互联网时代的背景下，对基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计进行分析和论述，针对高速公路存在的管理异常情况提出相应的优化措施，建立全国联网的线上平台，为推动交通信息融合以及智慧化发展打下基础。

关键词：激光雷达；ETC门架；智能运维系统；设计优化分析；

目前，我国的高速公路网络运行的情况处于较为平稳的状态，交通量也会随着时间的变化不断增加，路网方面也较为顺畅，传统管理中一些磨合方面的问题也得到了有效的处理。现在执行的高速公路收费体系是由ETC和视频的路线组成，虽然可以在一定程度上提升了车辆通行的效率，但是环境和人为因素的影响下，也会出现车辆信息采集不足以及数据融合度较低等情况，让一些不法分子达到了偷逃通行费的目的。为了降低该情况的发生，技术部门应当采取有效的方式提升收费的精准度，并且采取创新的技术实现高速运营管理系统的升级。

文章对基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计的分析，与目前应用的门架系统进行做出了对比，使其二者进行了有机的结合，对高速公路通行车辆的数据实现了更加准确的采集和抓拍，通过技术手段降低了周围环境对于数据收集的影响，提高了车辆计费工作的质量和效率，互联网信息技术的应用还有助于构建更加完善的高速公路线上运营中心，让基于激光雷达的ETC门架智能运维系统在应用的过程中实现多源异构数据的结合，为社会的稳定以及交通事业的发展做出相应的贡献。

一、基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计目标

基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计目标是对现有高速公路收费系统的优化与升级，让高速公路的管理呈现数字化和智能化的水平，保障了人们通行效率的同时维护了运营方和建设者的切实利益。该运维系统的设计可以实现通行车辆信息的精准采集，并且将收集到的数据传输到互联网上，让管理部门可以更好的对交通情况进行监督和调控，为人们的出行提供智能化的支持，推动了我国交通强国的战略发展。

二、基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计内容

1、系统设计内容

基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计方面会采用网络拓扑的形式，将整个区域分为门架感知层、路段中心层以及省中心层三个部分，门架感知层属于整个系统的前端部分，其中配置的传感器可以对高速公路通行的车辆进行信息采集的工作，路段中心层属于中间层的部分，可以对所在路段内门架的计费信息以及各个装置的运行情况完成相应的数据收集工作，省级中心层位于网络拓扑的最高层，可以对整个所在省份所有路段的信息进行汇总，构成信息中心仓库，为稽查管理系统的工作和决策提供信息与支持。

基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计存在的优势在于将现有的系统感知层中加入了激光雷达传感器，让门架在进行数据收集的时候可以对车辆信息进行更加精准的感知，应用的方式主要分为两种，一种是加强相机的抓拍效果，一种是优化对通行车辆的计数操作。前者中使用的触发激光雷达可以有效的降低周围环境对拍摄结果的影响，在门架传感器接收到较远位置的车辆时，可以在车辆进入到相应范围内后及时抓拍，并且快速的提取中照片中的车辆牌照信息。后者使用的技术激光雷达会使用多个传感器完成相应工作，对门架通行断面进行实时的扫描，通过算法分析通行车辆的轮廓，完成更加精准的车辆计数。

2、业务设计内容

基于激光雷达的ETC门架智能运维系统的业务构架可以分为三个层次，分别是感知层、网络层和平台层。感知层顾名思义，是通过子系统的微波射频信号与复合通行卡以及车载单元进行数据交互的系统模块，也是车辆计数工作的区域。该部分使用的激光雷达利用了时间飞行原理对车辆轮廓进行扫描和探测，完成相应的流量统计和汇总。触发雷达则是在检测到车辆之后实现抓拍和车牌识别，为了降低环境的影响会使用智能补光灯，让照片中的细节可以达到更好的呈现。感知层的数据处理子系统是由服务器、工控机以及其他软件组成，可以达到更好的业务处理效果，同时还能将收集到的信息和数据及时上传，让管理人员及时有效的管理和控制。网络层也就是门架系统中的树状拓扑结构，这样的方式可以让门架在感知节点方面的扩充更加灵活，节点之间的保护措施也能让网络系统内部更加稳定和安全。在管理可以接触到外界环境的设备和端口时，应当设置相应的隔离措施，仅开放对ETC门架的使用权限，让整个系统可以处于网络安全的状态下。平台层的部分可以分为综合管理和稽查管理，负责对所有接入、上传以及交易数据的稽查，并且还要连接到安全策略和门架数据辅助融合平台。相比于其他部分，平台层拥有的数据收集权限会更全面，对接了车辆信息、驾驶人信息以及交易流水等方面的查询等其他形式的应用工作。

三、基于激光雷达的ETC门架智能运维系统应用优势

目前使用的高速公路收费系统一般是采用视频和ETC结合的方式，但是由于天气变化和环境污染等因素的影响，视频拍摄的效果可能会受到光线不足的阻碍，最终发现呈现出需要的信息和画面。在很多高速公路门架附近，在夜里的拍摄往往需要进行补光，同时夜间的视频系统可能在低光条件下无法感知车辆，因此抓拍的效率会远低于白天，这样的结果就会造成该收取的费用没有收取，对一些按照路段拆分收费的条件也无法得到满足。为了提高门架对车辆的感知度，让视频系统可以更加准确的完成相应的拍摄工作，就需要对现有的门架系统进行升级和优化。

在门架上设置激光雷达之后，可以作为触发相机拍摄的装置，达到更加精准的车辆信息收集工作。首先，激光雷达作为相机的触发装置，并不需要大量的光源作为支持，因此受到外界环境的阻碍程度会更小；其次，激光雷达可以准确的探测到车辆的经过，让相机拍摄更加及时和有效；最后，激光雷达具备的定位辅助牌识技术，可以与相机深度结合，让激光雷达为相机提供车牌对应像素的位置，使其可以准确的拍摄到车牌的区域，大大提高了车辆信息识别的质量和效率。

激光雷达设置到门架系统上之后,还可以为车辆计数带来更加的效果。首先与地感线圈等复杂的车辆检测装置相比，激光雷达系统安装起来更加便捷，不需要进行路面的破坏，也不会影响到正常车辆的通行；其次，激光雷达在各种领域的使用上都呈现出了良好的计数效果，在实际的应用上也可以完成不同条件和环境下的车辆计数工作，不论是遭受恶劣天气还是遮挡场景，都能体现出精准的计数水平。

结束语：

综上所述，在了解到基于激光雷达的ETC门架智能运维系统设计的优势之后，将其投放在高速公路的收费系统中，可以实现更好的管理质量和监控效率，通过对车辆信息的收集和统计，并将其上传到网络平台上，达到了智能稽查和路网管理的升级与创新，减少了门架系统受到外界因素影响的可能性，增强了人们出行效率以及出行体验。

参考文献：

[1]卢涌鑫,宋健. 桥梁健康监测系统多源数据自动化匹配方法[J]. 广东公路交通,2023,49(2):36-41,54. DOI:10.19776/j.gdgljt.2023-02-0036-06.

[2] 万骁果,王营. ETC监控运维系统设计及创新性应用[J]. 建筑工程技术与设计,2020(34):4507-4508. DOI:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.34.4376.

[3] 胡松洁. 高速公路ETC自由流收费系统运行监测体系探究[J]. 交通世界（下旬刊）,2022(12):170-172. DOI:10.3969/j.issn.1006-8872(x).2022.12.056.

[4] 郑剑锋,金如克,倪智华,等. 浙江省高速公路ETC门架智能运维平台[J]. 中国交通信息化,2021(2):97-102. DOI:10.13439/j.cnki.itsc.2021.02.010.