基于大數(shù)據(jù)的高速公路聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)切換后，高速公路收費業(yè)務面臨新的挑戰(zhàn)。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(guī)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(shù)據(jù)，建立全國高速公路聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信用管理體系，穩(wěn)定取消省界收費站后的收費秩序，創(chuàng)造良好的出行環(huán)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(gòu)和數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)，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(shù)據(jù)來源分析

平臺的數(shù)據(jù)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(tài)及違法記錄。（2）聯(lián)網(wǎng)收費歷史數(shù)據(jù)：高速公路聯(lián)網(wǎng)收費以來的所有數(shù)據(jù)，包括車道的現(xiàn)金/非現(xiàn)金收費、ETC發(fā)行、車輛通行記錄、現(xiàn)場特情、現(xiàn)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(shù)據(jù)，以及交通運輸部和公安廳共享的記錄和圖像數(shù)據(jù)。（3）通行異常信息：如未經(jīng)報備的車輛軸數(shù)變化、多次CPC壞卡、丟卡、卡內(nèi)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(shù)據(jù)。（4）發(fā)行異常信息：辦理ETC過程中產(chǎn)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(shù)據(jù)。（5）拓展應用信息：信用主體在加油站、停車場、服務區(qū)產(chǎn)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(zhí)行人名單：失信被執(zhí)行人名下的車輛納入信用評價體系。（7）第三方信用平臺數(shù)據(jù)：信用中國、信用交通等平臺數(shù)據(jù)。

2.1.2 功能需求

平臺的用戶主要為高速公路聯(lián)網(wǎng)中心管理人員、路網(wǎng)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(gòu)。

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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)大屏展示、公路通行收費稽核、賬號注冊審核、業(yè)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(tǒng)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?cè)藶樾庞弥黧w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(jù)評價主體的最新行為，動態(tài)調(diào)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(jù)最新的法律法規(guī)、相關政策，動態(tài)更新評價標準。（5）信用獎懲管理。包括行業(yè)內(nèi)應用和行業(yè)外應用。行業(yè)內(nèi)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(yōu)惠政策；嚴重失信名單，一定期限內(nèi)，禁止車輛通行收費公路。行業(yè)外應用，與其他信用公共平臺，建立完善的聯(lián)合懲戒工作機制，實現(xiàn)信用信息共享交換，聯(lián)合獎懲。（6）信用評價結(jié)果發(fā)布管理。省級信用平臺負責省內(nèi)高速公路信用數(shù)據(jù)分析、匯總和上傳，以及省內(nèi)高速公路信用黑名單的審核、提交。交通運輸部路網(wǎng)中心平臺接收省級平臺數(shù)據(jù)，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(guī)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(lián)網(wǎng)收費信用平臺功能規(guī)劃主要以業(yè)務和技術雙驅(qū)動，軟件解耦和復用為思想，規(guī)劃為“網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)層、支撐平臺層、應用層和訪問層”的五層功能體系架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 高速公路聯(lián)網(wǎng)收費信用平臺總體框架

平臺網(wǎng)絡層依托省級高速公路內(nèi)網(wǎng)、全國高速公路內(nèi)網(wǎng)、公眾服務外網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信用平臺信息的可靠傳輸和路由。數(shù)據(jù)層是存儲和處理層，包括聯(lián)網(wǎng)收費平臺的ETC發(fā)行、通行交易和稽查等數(shù)據(jù)，以及共享的第三方機構(gòu)的數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)庫訪問引擎、數(shù)據(jù)交換引擎、大數(shù)據(jù)分析平臺、數(shù)據(jù)可視化工具平臺等。應用層實現(xiàn)數(shù)據(jù)大屏展示、平臺權(quán)限管理、系統(tǒng)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(jié)果發(fā)布管理、信用修復管理、信息預警及統(tǒng)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(tǒng)，實現(xiàn)信用評價管理、高速公路偷逃費用稽核和追繳、ETC發(fā)行信用評估等。

2.4 平臺技術架構(gòu)設計

平臺有并發(fā)量大、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型多、查詢響應要求高特點，因此采用NoSQL數(shù)據(jù)庫（Redis，MongoDB、Hbase）、關系數(shù)據(jù)庫（Oracle）、分布式文件系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)存儲，以滿足不同場景的需求。通過Kafka作為數(shù)據(jù)接入的緩沖層，支持大量數(shù)據(jù)的寫入，保證數(shù)據(jù)大量訪問的實時性、正確性和穩(wěn)定性。高速公路聯(lián)網(wǎng)收費信用大數(shù)據(jù)平臺包括流式計算、離線計算，并根據(jù)業(yè)務處理數(shù)據(jù)，最后將計算數(shù)據(jù)存儲，同時對數(shù)據(jù)進行指標分析、統(tǒng)計報表、數(shù)據(jù)挖掘和機器學習。平臺技術架構(gòu)如圖2所示。

圖2 高速公路聯(lián)網(wǎng)收費信用平臺技術架構(gòu)

2.5 平臺數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)設計

平臺數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)緩存、上層調(diào)用過程。平臺數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 高速公路聯(lián)網(wǎng)收費信用平臺數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)

處理過程：（1）數(shù)據(jù)預處理。平臺系統(tǒng)將接收的雜亂無規(guī)則的數(shù)據(jù)處理為符合規(guī)范的、完整的能被保存的數(shù)據(jù)。（2）數(shù)據(jù)緩沖。經(jīng)過預處理過的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)后，根據(jù)數(shù)據(jù)類型進入不同的緩沖區(qū)隊列，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分流和緩存歸類。（3）數(shù)據(jù)寫入。當緩沖隊列中的數(shù)據(jù)達到閾值或觸發(fā)寫入操作時，數(shù)據(jù)會進入數(shù)據(jù)寫入模塊。（4）數(shù)據(jù)集群。采用HBase技術進行數(shù)據(jù)集群，進行高效的計算和存儲。（5）數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)查詢是指用戶使用SQL語句從HBase集群中進行數(shù)據(jù)檢索，并將數(shù)據(jù)返回用戶的過程。（6）數(shù)據(jù)緩存。采用Redis 緩存服務器，負責緩存訪問頻率較高的數(shù)據(jù)。

2.6 應用場景設計

高速公路聯(lián)網(wǎng)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(yè)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(lián)網(wǎng)中心管理人員、稽查人員在線獲取信用數(shù)據(jù)，可快速識別逃費車輛，并現(xiàn)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(huán)節(jié)開展聯(lián)合懲戒，增大高速通行費追繳力度。（2）ETC業(yè)務辦理信用評估。ETC運營公司業(yè)務辦理人員，在辦理用戶開戶、掛失、注銷等業(yè)務時，可從信用平臺獲取客戶信用評價信息，為辦理業(yè)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(xiàn)信用信息共享交換，并通過信用平臺將信用名單下發(fā)到收費車道，對失信名單車輛、駕駛員進行攔截，實現(xiàn)聯(lián)合獎懲。

3 結(jié)語

本文研究設計的信用平臺已應用于某省高速公路聯(lián)網(wǎng)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(fā)行、監(jiān)控、收費等數(shù)據(jù)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(fā)平臺基礎上，積極對接第三方的信用評價平臺，研究信用數(shù)據(jù)共享模式，不斷挖掘信用評價增值服務潛力，以推動跨地區(qū)、跨部門、跨領域的聯(lián)合獎懲，探索開展市場化信用服務應用。