湖北高速智慧收费机器人自助车道实现方案.docx

湖北高速智慧收费机器人自助车道实现方案摘要：为解决高速公路站口拥堵，提高收费技术含量， 节约路段运营单位运营成本，湖北省高速公路首条智慧收费 机器人自助车道通过集成人工智能单元，依托云端智慧大脑 的AI技术和海量信息库搭建云服务平台，通过融入人工智 能技术，利用智能语音、人机交互、边缘计算等技术手段， 为现场收费提供如语言提取、深度图像识别等SaaS化服务， 实现收费站入口自助发卡、出口自助收费及特情自助式处理, 减少收费车道人工操作流程，降低路段运营单位的成本支出, 提升高速公路运输服务便捷化、智能化及现代化水平。目前，全国高速公路联网收费体系运行基本稳定，与此 同时，因当前ETC车辆使用率尚未达到预期，以及高速公路 入口治超、车辆车型（轴）人工甄别导致ETC/MTC混合车道 的通行效率不高，收费人力成本投入高。湖北高速推进新技 术与交通运输深度融合，提升高速公路收费站车道无人化、 智能化水平，通过云、大数据、AI等新技术手段融合应用， 实现高速公路入口自助发卡、出口自助缴费和特情自助式处 理，提升ETC/MTC人工混合车道车辆通行效率，降低路段运 营单位的成本支出，试点应用了智慧收费机器人自助车道方案。高速公路收费站车辆通行现状在全国撤站工程的推动下，高速公路ETC用户数量大幅 增长，高速公路ETC专用车道数量也随之增加，多数车流量 少、收费广场占地小的收费站仅保留1条ETe/MTC人工混合 车道。在撤站初期，因客户使用不当以及系统自身原因，经 常出现ETC车道车辆拥堵而ETC/MTC人工混合车道车辆寥寥 的情况，随着系统的优化升级，撤站后车道场景、职能的变 化，因车辆使用ETC比例不高、货车入口治超等原因，高速 公路ETC/MTC人工混合车道拥堵情况日益明显，造成不好的 社会舆论影响，主要体现在以下几个方面。（1）已安装ETC 套装设备的货运车辆因高速公路治超要求，需入口计重检测 合格后通行ETC/MTC混合车道；（2）非ETC车辆需入口领取 CPC卡作为通行介质，通行ETe/MTC混合车道，增加人工车 道车辆的拥堵；（3）多数入口计重检测设备不具备自动识别 驱动轴单双轴和空气悬架的功能，或遇特殊车型需人工核实 确认车型（轴），增加入口操作时间，加大通行压力；（4）部 分ETC车辆因状态名单、追缴名单等原因限制，不能通行ETC 专用车道，需转ETC/MTC混合车道通行；（5） ETC车辆因各 种原因导致特情，需要转ETC/MTC混合车道处理；（6）绿通 车、集装箱优惠车辆，以及特殊情况下纸券的操作处理，需 要转ETC/MTC混合车道通行。新的运营模式下，高速公路入、 出口车道仍然是收费业务处理集中地，在ETC使用率相对不 高，特情、减免车辆仍然存在，部分车辆仍需要通过人工方 式提供服务。随着智慧高速公路建设发展，利用先进技术, 以“智能化、无人化”逐步取代“人工机械化”，将人力从机械 化体力劳动中解放出来将是高速公路收费发展趋势。全国撤 站后，收费模式从货车（含专项作业车）计重收费调整为按 车轴数（车型）收费，减少了因车道称重误差产生的收费争 议，同时因车型（轴）分类明确、收费费率相对固定也为高 速公路自助收费车道建议提供了实施条件。同时，撤站前全 国多数省份均普及了入口自动发卡、出口扫码支付功能，因 此在现有收费环境下完全具备在收费站试点无人化、自助式 智慧机器人收费车道的条件。智慧收费机器人自助车道系统的实现（一）技术途径智慧收费机器人系统主要是通过云、大 数据和AI技术的应用，在车道前端以智能硬件和应用软件 为载体，后台则是以SaaS云服务为主要服务形式，解决收费 站在无人化、少人化的人力资源配置下，保障车道收费业务 的正常开展，达到高智慧运营服务水平。相较于传统的自助 发卡、缴费机而言，主要优势体现在以下几个方面。1、将Al 技术用于自助缴费智慧收费机器人在前端集成人工智能单 元，通过人机智能语音交互、屏幕智能亮度调节、临牌自动 识别等功能，实现过车服务智能化服务支撑，为车主提供便 捷高效出行服务。2、实现车型（轴）自动识别高车型（轴） 识别率与高车牌识别率是无人化、少人化的基础，借助人工 智能与大数据技术，系统可以不断深化对于图像的识别认知, 车型、车牌识别准确率均达到或高于现场人工识别水平，减 少操作时间，提升识别效率。Al的自我学习、车型（轴）数 据库的不断完善，促进识别率指标的提升，从而保证系统在 无人、少人条件下过车的准确性与稳定性。3、实现CPC卡、 ETC、纸券等多介质识别支持全车道、全车型、多支付渠道、 复杂环境等收费场景；支持各车道设备、系统等监测管养； 支持站场应急指挥调度管理，实现站场业务管理的全面化支 撑。4、引入云客服赋能车道收费依托云端智慧大脑的AI技 术和海量信息库搭建智慧收费云客服平台，通过AI能力的 汇聚，为现场收费提供如语言提取、深度图像识别等SaaS化 服务，为现场收费业务赋能。（二）设计原则智慧收费机器人 自助车道系统的主要目的是实现ETC/MTC混合车道客户入口 自助领卡、出口自助收费，同时兼顾ETC车道通行以及出口 电子移动扫码支付功能，在符合相关业务规范、客户需求的 基础上，具备实用性、可靠性。系统设计主要遵循以下原则。1、先进性原则采用当前实用的先进技术，较好地兼融车道收费系统，确保系统具有良好的功能和性能，不仅能满足目前 的收费业务需要，还具备一定扩容空间，满足今后系统升级、 业务发展需求。2、可靠性原则在功能结构上，充分考虑其所 应具备的、必要的冗余、容错能力，确保技术上可靠，同时 满足收费业务上数据传输、特情处理、业务规范上可靠。3、 方便用户原则利用Al技术，既确保正常收费流程完成，同时 具备音频、视频提醒功能，区分客货车交互窗口以及人机对 话功能，充分考虑不同客户群体需求。4、扩充性原则为适应 智慧公路建设和高速公路收费业务的不断发展，产品应具备 灵活、可靠、方便的扩容和升级性能。5、易于维护原则采用 多层架构，模块化、构件化设计，便于各版本车道收费系统 接入使用，利于系统方案的实施，方便系统软、硬件配置、 维护和使用。（三）系统组成智慧收费机器人系统主要由收费 机器人、车道智能应急终端和客服系统组成。系统整体架构 如 图1所 示。图1系统整体架构1、收费机器人收费机器人主要由收费机 器人硬件和机器人系统组成。其中，收费机器人系统主要与 现有车道软件系统对接，基于车道软件提供的事件信息、控 制指令等，识别需要回控、确认或故障事件信息，结合对应 的收费业务场景执行相关逻辑，实现车辆交易、放行处理。2、车道智能应急终端车道智能应急终端是针对收费广场值 班人员，提供的一款处理车辆过车通行中特情处理的移动便 携式设备。该终端系统由智能终端应急硬件和软件系统所组 成，硬件主要为专业移动终端设备；软件主要为移动智能应 急处理终端系统APP,该APP可接收到同一广场上的机器人 异常事件信息及后台发出的应急现场处理指令，按此提供需 现场处置的对应服务。3、云客服系统客服系统部署在云平台, 主要支撑一些车道机器人服务功能的输出，如远程回控、语 音呼叫、视频交互，以及机器人运行状态的监测、报表输出 等。（四）系统界面智慧收费机器人系统主要包括车道收费系 统和收费机器人系统两大部分。目前，机器人内置一体机集 成了 WindoWS和LinUX双系统，两套系统分别运行在两个操 作系统中，系统之间没有网络连接，可确保网络安全。车道 系统与机器人系统对接关系如图2所示。交易状.， 设备状态 异常本i控制指令 回控信&站级系统机器人系统收费机器人系统图2车道系统与机器人系统对接关系收费车道系统与机器 人系统各自工作如下。收费车道系统（红色框工控机部分）： 安装在Windows/Linux系统上，连接读卡器、天线、车控器、 发票打印机等设备，负责完成读写卡/OBU、计费、支付、发 票打印等收费相关功能，并与收费站级系统完成流水以及参 数等数据通信对接；机器人系统（蓝色框工控机部分）：安装在Linux系统 上，连接自动卡机、扫码设备、显示器、音响及麦克风等设 备，主要负责完成信息展示、人机交互、Al智能分析等工作。（五）系统功能1、收费机器人功能（1）状态信息采集： 通过给定的接口与收费车道软件进行交互，采集与车道收费、 特情相关的设备状态信息和系统状态信息。（2）告警信息采 集：采集与车道收费业务相关的特情事件信息和弹窗告警信 息。（3）信息可视化展示：系统根据不同的处理场景提供相 应的操作界面，用户通过这些界面可以辨识流程执行到的阶 段。（4）收/发卡控制处理：当系统采集到有车辆进入车道并 需要获取或返还卡片时，系统界面提示车主领卡或交卡操作。 系统支持CPC卡、纸卷、ETC卡等多种类型卡的交易处理。（5）回控指令接收：主要接收到从车道智能应急终端或云端 客服系统处理的特情处理结果和指令。（6）回控指令执行： 根据所接收的回控指令，按指令对当前车辆执行处理。（7） 视频语音对讲：当车主无法过车处理时，可根据机器人对话， 引导车主完成交易处理。（8）回控消息性能监测：对软件中 各类监测、告警类消息交互情况进行监测，包括消息的接收 和上送性能，以及是否存在明显的消息积压等。2、车道智能 应急终端功能（1）用户登陆/退出：系统提供用户登陆/退出 的操作界面，用户可通过账户名+密码的方式进行登陆，登陆 后用户进入终端首页。同时，用户也可通过相关功能按钮发 起登出。（2）广场列表：用户登陆终端后，将会进入显示有 车道收费机器人监控列表的主界面，该界面可以查看到账号 权限范围内的车道收费机器人状态信息。（3）车道监控：系 统提供对所辖广场的车道关键收费设施状态进行监控。同时, 对于支持远程控制的设备如栏杆机等，提供直接控制栏杆机 抬杆和降杆的应急处置功能。（4）特情回控：当车道收费机 器人系统出现特情时，一方面，终端能及时采集到告警信息； 另一方面，当车辆通过机器人的自助处理服务，或者后台的 远程回控服务仍无法完成交易或通行时，终端会收到请求介 入的信息；此时，终端操作员可以人工介入，在了解车主及 车辆的特情后，通过终端的特情回控界面执行回控处理，满 足车主的交易或通行处理诉求。（5）特殊收费处理：终端支 持对现场特殊收费处理，比如车道机器人响应延时、车主现 金收费、车主无卡、军警车辆特殊放行和撤销收费。（6）音 视频交互：终端支持与后台管理系统建立音、视频连线，实 现车道操作员和后台操作员可以进行直接的语音和视频交 互，以便实现如车道的问题上报、现场的实景了解、后台的 作业安排等业务处理。（7）信息查询服务：终端提供相应的 信息查询服务，主要是终端操作员的回控操作记录、设施状 态的异常记录等。（8）系统设置：系统设置模块主要提供角 色配权，车道连接、车道设置等功能。3、云客服系统功能云 客服平台主要由后台服务子系统和业务工作台子系统所组 成。后台服务子系统主要为各类后台处理服务，如采集状态 和告警信息、发送车道回控指令、建立前后台音视频交互通 道的、提供Al服务（如语义解释、深度图像分析、车辆信息 研判等）。主要功能有车道状态信息采集、车道告警信息采集、 车道回控指令发送、前后台音、视频交互通道建立、Al服务 （含语义解释、深度图像分析、车辆信息研判等）。业务工作 台子系统主要以页面的形式供用户访问和使用，用于前端车 辆在车道机器人的智能引导和处理服务后，仍无法解决交易 或通行问题时，可以通过平台快速进行人工的介入，借助远 程回控的处理手段予以及时解决。系统功能主要包括用户登 陆/退出、概览首页、机器人监测、特情回控、音视频交互、 紧急快拨、信息查询服务、报表管理、系统设置。方案实施后需解决的问题智慧收费机器人自助车道目前已在湖北高速黄石收费 站、钟祥东收费站试点应用，通过现场运行反馈，与同等通 行条件下（车流量、客货比等）的人工混合车道相比，入口 发卡车型（轴）准确率更高，车辆通行效率明显提升，出口 减少人工服务交流环节，缴费时长缩减2至3秒，实现了车 道自助领卡、自助缴费需求，一定程序上释放车道操作的人 员数量，提高了现场特情处理和管控能力，降低路段经营的 人力成本支出。下一阶段仍需解决以下几个问题。1、车型（轴） 识别准确率问题目前该方案主要基于车辆图片（车辆长、宽 尺寸）、车轴数，车轴（胎型）识别，以及车型识别库来智能 识别客货、车型，考虑不同使用场景、不同区域收费站点车 辆复杂性因素，需不断完善车型识别库，同时提升相关辅助 设备的识别准确率，确保车型（轴）自动识别率达99%以上。 2、ETC车辆车牌识别比对问题系统目前具备正常交费车辆 （客、货车）、军警车、新能源车辆、临时牌照车辆的车牌识 别功能，应加强对ETC车辆车道识别车牌与卡、签内车牌的 比对，避免因车辆队列错误导致车道发卡信息匹配错位，影 响车辆计费清分。3、特殊车辆通行问题在现有收费模式下， 高速公路入口车道通行的大件运输车辆、特种车辆（特殊车 轴、胎型）等，需要人工进行甄别确认；出口车道优惠减免 车辆（绿色通道车辆、运输联合收割机的车辆、享受各种差 异化减免的车辆）需要人工查验、采集图片、上传证据等， 需要自助车道在现有实现功能上扩容、升级，以满足各种特 情车辆的处理需求。4、票据的使用管理高速公路通行费票据 全面电子化已成为发展趋势，但目前尚未在全网内启动，自 助车道需对非ETC支付的车辆提供纸质票据，应加强车道纸 质票据使用、发放管理，谨防票据丢弃或截留使用。四结束语高速公路智慧机器人自助车道的实现，是实用性新技术 在高速收费领域的试点运用，构建现代化高速公路收费体系, 提高收费服务科技含量，加强AI技术在交通基础设施领域 的广泛应用，是充分发挥信息技术和行业数据潜能，推进智 慧公路建设的有力举措，不断促进人工智能和交通运输的深 度融合，高速公路运输服务智能化、无人化及现代化水平将 得到显著提升。