基于車牌識別技術的IC卡及通行費防流失對策研究

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：張斌 付江成 胡松利 王勇   人氣： 發表時間：2011年09月27日

    0、引言

    隨著我國國民經濟的快速發展，高速公路通車里程不斷增加，聯網范圍和運營管理單位都逐年增多，隨之而來的IC卡、通行費流失問題越來越受到各級高速公路管理者的關注。從理論上說，高速公路是封閉的，車輛只能從入口領卡進入高速公路，經過出口驗卡交費后出高速公路，出口如果發現通行車輛丟卡，也需要收取卡成本賠償金，通行卡是不應該莫名其妙的流失的。但實際情況是隨著高速公路聯網收費工作的不斷推進，傳統的路段級的收費、監控、通信管理受到聯網收費的嚴峻挑戰，卡、費流失的多樣化與復雜性以成為我們多年來未能完全破解的難題。本文結合我所多年來開發高速公路收費及相關管理系統的經驗，就高速公路聯網收費后造成的通行卡、費流失途徑進行了簡單的分析總結，提出一種應用車牌自動識別技術有效防止IC卡及通行費流失的對策，旨在最大限度地堵塞卡、費流失漏洞。

    1、現狀及原因

    廣東省自2004年底已實現全省范圍高速公路聯網收費，運營管理單位包括高速公路總公司、各分公司、省公路局下轄各地市公路局等等。在這種情況下，任何一個管理處，收費站出現漏洞都會導致IC卡及通行費的不斷流失。據統計，去年廣東全省高速公路IC卡流失在10%以上，除IC卡本身的成本給系統運行帶來額外經濟負擔，由此導致的逃費現象也日益突出，另外，大量的卡流失造成整個路網通行卡總數短缺，個別收費站因IC卡庫存不足已經嚴重影響收費秩序。

    經多方調查，通行卡流失原因主要可分為三類有：

    一是硬件條件造成卡丟失。由于部分高速公路封閉不嚴，車輛在入口領卡上高速公路，從未封閉的出口出去，把通行卡攜帶走；

    二是車輛闖關造成卡丟失；

    三是收費員原因造成卡丟失。部分出口收費員操作不規范（在出口通過車隊鍵將車輛操作放行）或收費員作弊（私放車輛、私存通行卡等）造成IC卡流失；

    四是流通過程中卡丟卡。特別是部分公務車、軍警及免費車輛，在入口領取通行卡，出口使用公務卡，現有營運方式無法有效地防止通行卡的流失。

    對于前兩種原因造成的卡丟失，主要應采取封閉高速公路上除出入口外可能的開放處和加強監管力度來解決。本文重點研究后兩種原因造成的卡流失，將車牌與入口發卡情況相關聯，在出口收費處增加收發卡條件判斷，有效減少IC卡流失。

    2、系統實現

    2.1實現思想

    車輛進入高速公路時，車牌識別設備自動識別車牌信息，確定是否需要發卡，并從IC卡發卡機處獲知是否已對該車輛發卡，若車輛已發卡，將車輛牌照、IC卡卡號及車輛前景圖片一起存儲到數據庫中。車輛到達高速公路出口時，車牌識別設備自動識別車牌信息，再根據車牌信息在數據庫中查找該車是否已領取IC卡，若有領取IC卡，則通知收費員必須回收IC卡（無論該車輛是否為免費車）。流程如下圖： 

圖1 系統實現流程圖

    2.2實現原理

    入口車道監控攝像機實時監控收費車道，當有車輛進入視頻界面時，識別模塊檢測到圖像的變化，在控制信號作用下高速抓拍車輛前景圖片，通過識別模塊進行運動圖像分割，確定車牌位置并識別車牌，識別結果回傳至收費計算機。收費計算機根據車牌信息快速檢索數據庫，如果是公務車或其它不需要繳費的特權車輛，則直接放行不進行寫卡及發卡操作。對于正常收費車輛，收費計算機控制寫卡信息并發卡，同時將發卡結果、車牌信息、車輛前景圖片及發卡的IC卡卡號存儲入正常車輛數據庫。寫入本地數據庫的信息同步上傳至遠處監控中心服務器。系統結構圖如下： 

圖2 入口模塊原理圖

    出口處同樣安裝車道監控攝像機，進行車牌車型識別。根據識別到的車牌檢索數據庫，如果數據庫中沒有存儲該車牌的相關信息，則由收費員人工識別車牌、車型，確定是否收回IC卡，進行打印發票收費或直接放行等操作；否則根據數據庫中存儲的是否已發卡的信息，確定是否收回IC卡，并放行車輛。 

圖3 出口收費流程

    3、系統特點

    （1）管理思想創新。國內首次將車牌識別技術與IC卡管理思想相結合，有效杜絕公務車、軍警及其它免費車輛入口領取通行卡，出口使用公務卡而造成的IC卡流失； 

    （2）防止收費員作弊。入口已發卡的車輛，如在出口處收費員作弊不回收IC卡或不收取卡成本賠償金，系統將報警并予以記錄； 

    （3）提高寫卡效率。通過聯網范圍內的數據庫同步技術，可以根據情況減少寫入IC卡中的信息，提高IC卡寫卡速度和準確性； 

    （4）縮短服務時間。通過在入口和出車口車道安裝基于視頻流的車牌識別系統，自動高速獲得通過車輛的車牌號，如果是公務車直接放行，服務時間大大縮短； 

    （5）車牌識別率高，采用圖像高速識別技術，平均每秒識別25幀以上，每車牌識別用時小于600毫秒，識別率90%以上； 

    （6）防止不同車輛換卡。入口收費站車輛前景圖片及已發卡的卡號均在數據庫中存儲，出口收費員收回卡時，如果車牌與數據庫中記錄的已發IC卡號不同，系統調用入口車牌圖像，進行圖像比對，確有問題系統報警并提示收費員處理； 

    （7）輔助車型識別。本解決方案與我所原有已開發的基于車牌識別車型系統協同工作，可以根據車牌快速提取車型。在不增加硬件投資基礎上，增加車型識別功能。

    4、結語

    目前，我國高速公路通行費、IC卡流失嚴重，特別是“特權車”逃漏通行費、卡屢禁不止，造成較大經濟損失，已經嚴重影響了我國高速公路的管理水平和服務質量，越來越引起各級政府的重視。本系統在現有基礎設施及硬件基礎上，總結創新一種解決策略，將原有的車牌識別技術與IC卡管理方案集成，有效減少IC卡及通行收費用流失，明顯提高各部門工作效率。本系統現已在廣東省部分收費站試運行，客戶反應良好，將有效的解決困擾公路收費和管理部門多年的高速公路通行費、IC卡流失嚴重的問題。
 
    （廣東省電子技術研究所  張斌 付江成 胡松利 王勇 ）