高速公路ETC門架系統(tǒng)運維分析

冉森

（福建省高速公路集團有限公司寧德管理分公司，福建寧德352100）

0 引言

ETC 門架系統(tǒng)是高速公路計費模式中重要的組成部分。在ETC 門架系統(tǒng)的運行及使用中，還存在著許多需要注意的問題，例如設備易受環(huán)境影響、車輛通信信息采集不全面、數(shù)據(jù)融合度不高等問題。為使其功能完全發(fā)揮出來，就需要對其加強運維管理，在實踐中不斷積累經(jīng)驗，對各種常見問題做到心中有數(shù)，再積極應用各種新興技術(shù)和方法，提升運維管理的效率和質(zhì)量，以滿足ETC 門架系統(tǒng)達到穩(wěn)定、可靠運行的基本要求。下文對具體方法進行論述。

1 高速公路ETC 門架系統(tǒng)的特點

在取消省界收費站后的新模式下，全國高速公路網(wǎng)運行總體平穩(wěn)，新、舊計費方式的轉(zhuǎn)變比較順利。在這一過程中，高速公路ETC 門架系統(tǒng)起到了至關重要的作用。

ETC 門架系統(tǒng)通過射頻裝置對車載ETC 信息進行讀取，并精準記錄車輛行駛信息，整個過程中，車輛只要正常通過即可，無需減速，因而對車流量提供了有力保障。高速公路ETC 門架系統(tǒng)的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，維護范圍廣。ETC 門架作為高速公路新計費系統(tǒng)的重要組成部分，與原系統(tǒng)相比，外場設備點位維護量更大，設置的各類機電設備更多，專業(yè)技術(shù)水平也明顯提高，因此對系統(tǒng)運維管理的要求也更為嚴格，提出了新的標準化、規(guī)范化以及流程化管理的基本要求[1]。

第二，運行保障高。高速公路ETC 施行的是全國聯(lián)網(wǎng)收費，相比以往的收費模式，現(xiàn)在的收費模式對收費業(yè)務的持續(xù)運行保障提出了更嚴格要求，ETC 門架系統(tǒng)必須要處于持續(xù)、穩(wěn)定的運行狀態(tài)，確保其可以對通行車輛的行駛信息做到準確讀取，實現(xiàn)準確計費。面對大量的機電設備，以及復雜的運行環(huán)境，ETC 門架系統(tǒng)必須要定期進行檢修、維護，及時消除各種隱患，確保ETC 門架系統(tǒng)的可靠運行。

第三，數(shù)據(jù)處理難?，F(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了交通大數(shù)據(jù)的融合共享，每天都會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息，這對系統(tǒng)的運行能力提出了更高的要求。該系統(tǒng)不僅要完成對車輛通行數(shù)據(jù)的采集，還要對這些數(shù)據(jù)做進一步的處理和深度應用，以數(shù)據(jù)作為支持來輔助決策，并為下一階段的運維管理方案提供參考，爭取早日實現(xiàn)智慧交通。

2 ETC 門架系統(tǒng)設備故障原因

2.1 門架交易上傳不及時

門架交易上傳不及時，是比較常見的設備故障問題，導致其發(fā)生的原因，可以從以下幾方面來進行分析：工控機與門架服務器之間傳輸網(wǎng)絡出現(xiàn)中斷故障；4G 路由器因為信號差或者設備故障而出現(xiàn)網(wǎng)絡斷開的問題；門架服務器故障，主要緣于機房斷電、服務器無法正常啟動、服務器異常關機、雷雨天氣等原因；部中心平臺接收異常，原因多是部中心平臺升級或服務異常；工控機流水異常，門架服務器接收出現(xiàn)問題，甚至出現(xiàn)拒絕接收的情況[2]。

2.2 部站數(shù)據(jù)上傳不及時

導致部站數(shù)據(jù)上傳不及時的原因主要有三個方面：車道數(shù)據(jù)上傳至收費服務器所花費的時間過長，存在不及時的情況，常見原因如車道網(wǎng)絡斷開、數(shù)據(jù)滯留車道未上傳以及DTP 代理堵塞等；省中心數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務器拉取數(shù)據(jù)的過程較長，由于省中心與收費站之間的網(wǎng)絡中斷、收費站數(shù)據(jù)庫服務器故障或者網(wǎng)絡連接異常、系統(tǒng)防火墻攔截、數(shù)據(jù)庫訪問緩慢以及省中心數(shù)據(jù)無法正常中轉(zhuǎn)等原因，導致數(shù)據(jù)上傳不及時[3]。

2.3 門架牌識數(shù)據(jù)上傳不及時

門架牌識數(shù)據(jù)是由牌識設備進行抓拍的，抓拍的時間便是數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時間。在牌識設備正常運行的情況下，數(shù)據(jù)便會持續(xù)產(chǎn)生。牌識設備完成拍照后，相關數(shù)據(jù)會自動上傳到工控機，再通過工控機傳輸至門架服務器，最終，門架服務器會通過4G 路由器網(wǎng)絡傳輸給部中心。

門架牌識數(shù)據(jù)上傳不及時的原因，主要是因為工控機以及門架前端軟件出現(xiàn)異常、工控機與門架服務器傳輸網(wǎng)絡中斷或門架服務器本身存在異常而無法正常工作[4]。此外，常見原因還包括4G 路由器網(wǎng)絡中斷、部中心平臺接收失敗、工控機流水異常、門架服務器無法正常接收等。

3 ETC 門架系統(tǒng)常見故障及運維要點

3.1 門架工控機設備故障

3.1.1 工控機更換

在確認工控機系統(tǒng)盤和數(shù)據(jù)盤無異常的前提下，可對工控機進行更換。簡單來講，便是分別將原工控機的系統(tǒng)盤與數(shù)據(jù)盤拆下，將其更換、安裝到新的工控機上使用。硬盤換好后，新的工控機還要為兩個網(wǎng)卡插上網(wǎng)線，并開機運行，設置工控機BOIS。開機后進入到中標麒麟操作系統(tǒng)，由網(wǎng)絡和信息安全員查看并確定兩張網(wǎng)卡的MAC 地址和對應的IP 地址，根據(jù)相關標準完成各項設備安全準入流程的操作，以此來進行新設備的準入以及拆卸設備的刪除[5]。通過PING 命令來逐步核查工控機、外設、服務器網(wǎng)絡的通信狀態(tài)是否正常，排除運行異常的情況。

3.1.2 原工控機硬盤故障

（1）系統(tǒng)盤故障。先對設備進行關機操作，然后更換備份系統(tǒng)硬盤，提前安裝好中標麒麟操作系統(tǒng)、dock 基礎鏡像、系統(tǒng)相關配置、時間同步與安全策略腳本等程序。待安裝完成后，開機重新進入中標麒麟操作系統(tǒng)，配置主機名以及IP，并登錄私有云將舊系統(tǒng)節(jié)點全部刪除，然后再注冊新節(jié)點。下載、安裝前端工控機所需要的各種應用程序，按要求操作并確認啟動及運行無異常。最后，便可以通過門架服務器后臺輔助網(wǎng)頁對抓拍到的信息和天線交易數(shù)據(jù)上傳的結(jié)果進行查看，判斷是否存在不合理的內(nèi)容。

（2）數(shù)據(jù)盤故障。先關機，而后對系統(tǒng)數(shù)據(jù)盤進行更換后再開機。將工控機重啟后，重新掛載新更換的數(shù)據(jù)盤，要求硬盤必須要提前進行格式化操作?？截恌ront_install_1.0.0_2019102402.tar 到/etc_data 目錄，對初始腳本進行解壓運行[6]。從門架配置平臺內(nèi)將門架前端授權(quán)文件導出，然后對其進行復制并上傳到工控機“etc/data”目錄下，重啟docker。而后重新登錄私有云平臺，判斷門架的各項應用是否均已正常啟動。最后，在門架服務器后臺輔助網(wǎng)頁對抓拍信息和天線交易數(shù)據(jù)上傳的結(jié)果進行查看，判斷是否存在不合理的內(nèi)容。

3.2 門架系統(tǒng)外設故障

3.2.1 天線控制器

更換存在故障的天線控制器并插上網(wǎng)線，然后對配置程序進行拷貝，并到其他收費網(wǎng)內(nèi)的調(diào)試電腦上進行安裝。以統(tǒng)一標準規(guī)范為依據(jù)，在設備連接頁面內(nèi)完成對各項內(nèi)容的配置，包括IP 地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關、端口號等，為實現(xiàn)天線與天線控制器網(wǎng)絡之間的有效聯(lián)通創(chuàng)造條件。

其中，在配置天線控制器的MAC 地址時，如果需要更換，應保證其與原拆卸設備的MAC 地址保持一致，只有這樣才能夠保證通過設備準入管理。假如未對MAC 地址進行修改，便需要將新的MAC 地址以及對應的IP 地址告知網(wǎng)絡與信息安全人員，確保其能夠根據(jù)設備安全準入要求，按照相關流程完成新設備的準入及拆卸設備的拆除操作。并且，收費網(wǎng)內(nèi)的所有調(diào)試電腦均需拷貝調(diào)試程序，從對應版本內(nèi)選擇相應的天線程序文件，然后從中確定FPGA 程序，對天線控制器做進一步的升級[7]。

3.2.2 牌識設備

牌識設備是高速公路ETC 門架系統(tǒng)外設的重要組成部分，如果出現(xiàn)故障，將會直接影響牌識數(shù)據(jù)的正常上傳，進而影響對系統(tǒng)交易數(shù)據(jù)的分析與應用。在對出現(xiàn)故障的牌識設備進行更換時，需要對電源、控制線與鏡頭等部件進行更換、安裝，調(diào)節(jié)高清車牌牌識設備，保證鏡頭光圈以及清晰度能夠滿足實際應用要求，即可以準確適配車輛信息[8]。而后，還要將牌識設備與電腦進行可靠連接，通過設備配置界面設置IP 地址、掩碼和網(wǎng)關等內(nèi)容。先進入設備配置頁面，然后查詢MAC 地址，并將更換后的牌識設備的MAC地址和對應IP 地址等信息告知網(wǎng)絡和信息安全人員，確保其能夠根據(jù)設備安全準入要求，按照相關流程完成新設備的準入以及拆卸設備的拆除操作。將高清車牌識別設備的IP 地址輸入IE 瀏覽器內(nèi)，便可以進入設備的配置頁面，并根據(jù)需求完成各項參數(shù)的配置設置，例如設備編碼、照片服務器等。另外，還要登錄廠家的WEB 頁面完成多項內(nèi)容的設置，如NTP、門架服務器IP、端口、攝像機編號、門架編號等。通過PING 命令完成對工控機以及更換后的牌識設備網(wǎng)絡通信狀態(tài)的檢查，及時排除異常存在的可能性。最后再打開門架后臺輔助頁面，通過牌識設備頁面確認信息上傳是否正常。

3.3 路由器故障

出現(xiàn)故障的路由器要及時更換，以免影響網(wǎng)絡的正常使用。將4G 物聯(lián)網(wǎng)卡插入，選擇運營商APN，然后正常啟動設備，確認兩個4G 接口均可正常獲取對應的IP 地址。而后，配置鏈路連通性監(jiān)測地址，將監(jiān)測報文時間設置為1s，如果監(jiān)測報文連續(xù)3 次均失敗，便可判斷為失敗。而后，繼續(xù)配置部站傳輸路由目標地址，主路由可設置成電信鏈路，備份路由則設置成移動鏈路，這樣一來，如果主路由出現(xiàn)監(jiān)測失敗，則可以自動切換到備份路由。

4 高速公路ETC 門架智能運維系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)設計的必要性

對于高速公路ETC 門架系統(tǒng)運維的要求，除了要做好常見設備故障的處理以外，還要采取高新技術(shù)手段來提高運維的效率和質(zhì)量，花費更少的資源來達到更好的效果。尤其是現(xiàn)有運維體系中還存在著操作難度高、人才缺口大等問題，很多信息采集依然采用人工巡檢與部分監(jiān)控聯(lián)合的方式，設備故障觸發(fā)率、報警處理人工干預效率都比較低。并且，不同系統(tǒng)設備的故障表現(xiàn)不同，無法按照統(tǒng)一的方式進行處理，具有很強的機動性與靈活性。通過建立智能運維平臺，能夠進一步實現(xiàn)對ETC 門架系統(tǒng)的高效管理，以物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)為支持，實現(xiàn)智能決策，可以有效應對各種系統(tǒng)故障，維持ETC 門架系統(tǒng)的可靠運行[9]。

4.2 智能運維系統(tǒng)應用

將既有的ETC 門架系統(tǒng)優(yōu)化為ETC 門架-集團云平臺兩層管控層級，使資源更加集中，也更符合扁平化管理的需求。智能運維系統(tǒng)在實際應用中可以做到以下幾方面：

4.2.1 全場景接入

在針對多品牌、多類型設備進行協(xié)議解析后，平臺具備了通用網(wǎng)絡通信協(xié)議、工業(yè)通信協(xié)議、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議等多類型接口協(xié)議解析能力。同時，設備還能夠?qū)Σ煌愋偷臄?shù)據(jù)做進一步采集，并具備全場景接入能力[10]。

4.2.2 智能異常監(jiān)測

一旦ETC 門架系統(tǒng)內(nèi)有設備出現(xiàn)異常，便可以通過門架系統(tǒng)中的智能異常監(jiān)測功能進行實時監(jiān)測，并顯示在頁面中。實時監(jiān)測參數(shù)包括信號類型、信號狀態(tài)、信號名稱、信號測值、測值單位、采樣時間等。同時，實時數(shù)據(jù)還可以根據(jù)遙信、遙測、遙調(diào)以及遙控性質(zhì)進行分類。通過點擊實時數(shù)據(jù)的遙測信號值，便能夠獲得相應的曲線，從而更直觀地了解設備信號的狀態(tài)。

4.2.3 智能故障處理

故障檢測模塊可以根據(jù)故障設備、故障類型自動生成相應的故障單，然后通過知識庫完成對故障原因的初步判斷，并將結(jié)果發(fā)送給維修人員。同時，根據(jù)故障信息系統(tǒng)還可以通過尋找歷史相似故障，給出本次故障的原因，并提供最佳的解決方案，明確各項參考參數(shù)，為運維決策提供重要依據(jù)。

5 結(jié)語

在高速公路ETC 門架系統(tǒng)的運行過程中，不可避免地會出現(xiàn)各種運行故障。為避免各類故障對計費結(jié)果產(chǎn)生影響，需要采取有針對性的運維措施，尤其是通過設計、應用智能運維系統(tǒng)，不斷提高運維管理效率，確保ETC 門架系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運行。