基于大數據的高速公路聯網收費信用平臺設計分析

梁貞

（1.廣西大學計算機與電子信息學院，廣西 南寧 530004；2.廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007）

1 前言

2020年，全國取消高速公路省界收費站并網切換后，高速公路收費業務面臨新的挑戰。采用開放式收費制式，可避免封閉式收費帶來的多種偷逃通行費行為，但仍會存在ETC車輛惡意屏蔽OBU、使用非本車OBU逃費、收費站人員違規操作等情況，影響正常的收費秩序，給高速公路運營方、管理方都帶來了困擾。為了有效解決這些問題，交通管理部門提出基于高速公路大數據，建立全國高速公路聯網系統信用管理體系，穩定取消省界收費站后的收費秩序，創造良好的出行環境。該信用體系以各省高速公路信用平臺為基礎，本文對省級信用平臺功能需求進行分析，給出平臺的總體框架、技術架構和數據流結構，并介紹平臺應用場景和應用情況。

2 平臺設計

2.1 需求分析

2.1.1 數據來源分析

平臺的數據來源包括以下途徑：（1）車輛信息：從車輛信息庫獲取車輛狀態及違法記錄。（2）聯網收費歷史數據：高速公路聯網收費以來的所有數據，包括車道的現金/非現金收費、ETC發行、車輛通行記錄、現場特情、現場設備、票卡、黑名單、集裝箱、收費員值班及操作、ETC門架、固定/移動稽查點、綠通、入口治超的記錄和圖像數據，以及交通運輸部和公安廳共享的記錄和圖像數據。（3）通行異常信息：如未經報備的車輛軸數變化、多次CPC壞卡、丟卡、卡內信息不一致、無牌照、假冒軍車、假冒緊急車、沖卡、破壞收費秩序、破壞收費設施、倒換OBU、倒換通行卡、假冒綠通車等行為數據。（4）發行異常信息：辦理ETC過程中產生的異常情況，如假行駛證信息、假身份信息、記賬卡逾期繳費等行為數據。（5）拓展應用信息：信用主體在加油站、停車場、服務區產生的異常情況，如欠費、破壞設施及其他違法行為。（6）失信被執行人名單：失信被執行人名下的車輛納入信用評價體系。（7）第三方信用平臺數據：信用中國、信用交通等平臺數據。

2.1.2 功能需求

平臺的用戶主要為高速公路聯網中心管理人員、路網運營公司管理人員、ETC運營公司管理人員、收費員、打擊逃費稽核人員及其他接入本平臺的外部機構。

平臺用戶希望通過高速公路收費管理WEB端、移動APP、微信公眾號、小程序或數據交換接口，實時查詢車輛、車輛所有人、ETC賬戶所有人及駕駛員的信用信息，用于進行數據大屏展示、公路通行收費稽核、賬號注冊審核、業務開通信用審核等，平臺管理員可對信用信息進行更新管理。

2.2 平臺功能設計

平臺包括七大功能：（1）系統管理。包括平臺的用戶管理、角色管理、資源管理和日志管理。（2）信用檔案管理。建立通行收費公路、使用ETC及相關拓展服務的車輛、車輛所有人、ETC賬戶人及駕駛人為信用主體的信用檔案，全面記錄信用主體、信用行為、信用評價、信用獎懲、信用修復等信息。（3）信用評價名單管理。分為守信名單、一般失信名單、重點關注名單及嚴重失信名單。根據評價主體的最新行為，動態調整各級信用等級的名單。（4）信用評價標準管理。分為車輛信用評價、車輛所有人信用評價、ETC賬戶人信用評價以及駕駛員信用評價。設置評價標準，并根據最新的法律法規、相關政策，動態更新評價標準。（5）信用獎懲管理。包括行業內應用和行業外應用。行業內應用，為不同的信用等級名單，制定獎懲制度。如守信名單,享受包括全國ETC優惠政策；嚴重失信名單，一定期限內，禁止車輛通行收費公路。行業外應用，與其他信用公共平臺，建立完善的聯合懲戒工作機制，實現信用信息共享交換，聯合獎懲。（6）信用評價結果發布管理。省級信用平臺負責省內高速公路信用數據分析、匯總和上傳，以及省內高速公路信用黑名單的審核、提交。交通運輸部路網中心平臺接收省級平臺數據，確認后更新，并信息共享。（7）信用修復管理。失信行為主體主動糾正失信行為、按照規定履行相關義務、消除不良社會影響、提出信用承諾、完成信用培訓的，按程序可進行逐級信用修復。

2.3 平臺總體框架設計

高速公路聯網收費信用平臺功能規劃主要以業務和技術雙驅動，軟件解耦和復用為思想，規劃為“網絡層、數據層、支撐平臺層、應用層和訪問層”的五層功能體系架構，如圖1所示。

圖1 高速公路聯網收費信用平臺總體框架

平臺網絡層依托省級高速公路內網、全國高速公路內網、公眾服務外網及物聯網，實現信用平臺信息的可靠傳輸和路由。數據層是存儲和處理層，包括聯網收費平臺的ETC發行、通行交易和稽查等數據，以及共享的第三方機構的數據。支撐平臺層為集成的第三方應用平臺，包括GIS地理信息服務平臺、數據庫訪問引擎、數據交換引擎、大數據分析平臺、數據可視化工具平臺等。應用層實現數據大屏展示、平臺權限管理、系統配置、信用檔案管理、信用評價名單管理、信用評價標準管理、信用獎懲管理、信用評價結果發布管理、信用修復管理、信息預警及統計報表等。訪問層直接和用戶交互，用戶可直接訪問集成信用評價功能的應用系統，實現信用評價管理、高速公路偷逃費用稽核和追繳、ETC發行信用評估等。

2.4 平臺技術架構設計

平臺有并發量大、數據量大、數據結構類型多、查詢響應要求高特點，因此采用NoSQL數據庫（Redis，MongoDB、Hbase）、關系數據庫（Oracle）、分布式文件系統等進行數據存儲，以滿足不同場景的需求。通過Kafka作為數據接入的緩沖層，支持大量數據的寫入，保證數據大量訪問的實時性、正確性和穩定性。高速公路聯網收費信用大數據平臺包括流式計算、離線計算，并根據業務處理數據，最后將計算數據存儲，同時對數據進行指標分析、統計報表、數據挖掘和機器學習。平臺技術架構如圖2所示。

圖2 高速公路聯網收費信用平臺技術架構

2.5 平臺數據流結構設計

平臺數據處理包括數據獲取、數據預處理、數據緩沖、數據寫入、數據存儲、數據查詢、數據緩存、上層調用過程。平臺數據流結構如圖3所示。

圖3 高速公路聯網收費信用平臺數據流結構

處理過程：（1）數據預處理。平臺系統將接收的雜亂無規則的數據處理為符合規范的、完整的能被保存的數據。（2）數據緩沖。經過預處理過的數據進入數據緩沖區后，根據數據類型進入不同的緩沖區隊列，系統對數據進行分流和緩存歸類。（3）數據寫入。當緩沖隊列中的數據達到閾值或觸發寫入操作時，數據會進入數據寫入模塊。（4）數據集群。采用HBase技術進行數據集群，進行高效的計算和存儲。（5）數據查詢。數據查詢是指用戶使用SQL語句從HBase集群中進行數據檢索，并將數據返回用戶的過程。（6）數據緩存。采用Redis 緩存服務器，負責緩存訪問頻率較高的數據。

2.6 應用場景設計

高速公路聯網收費信用平臺提供在線信息服務，可應用于全國高速公路稽核、ETC業務辦理信用評估及其他共享信用服務。（1）全國高速公路稽核。各省聯網中心管理人員、稽查人員在線獲取信用數據，可快速識別逃費車輛，并現場處理偷逃費用追繳，維護良好的收費秩序。對外共享高速收費嚴重失信名單，在車輛營運許可申請辦理、車輛過戶等環節開展聯合懲戒，增大高速通行費追繳力度。（2）ETC業務辦理信用評估。ETC運營公司業務辦理人員，在辦理用戶開戶、掛失、注銷等業務時，可從信用平臺獲取客戶信用評價信息，為辦理業務提供決策參考。（3）共享信用服務。依托信用中國、信用交通等信用公共平臺，實現信用信息共享交換，并通過信用平臺將信用名單下發到收費車道，對失信名單車輛、駕駛員進行攔截，實現聯合獎懲。

3 結語

本文研究設計的信用平臺已應用于某省高速公路聯網服務中心、高速公路運營公司及全境收費高速公路收費站，對ETC發行、監控、收費等數據進行分析處理，對高速公路參與主體進行信用評價分級，輔助提供收費稽核決策，有效提高高速公路通行收費偷、漏、逃費行為的打擊效率。下一步將在研發平臺基礎上，積極對接第三方的信用評價平臺，研究信用數據共享模式，不斷挖掘信用評價增值服務潛力，以推動跨地區、跨部門、跨領域的聯合獎懲，探索開展市場化信用服務應用。