作者:杜漸1,李潔1,楊柏1,朱爽1,武英傑2(1.招商華軟信息有限公司;2.招商局公路網絡科技控股股份有限公司)

摘要:在撤站後行業新發展背景下,圍繞車道智能化、自助化、線上化能力的進一步提升目標,本文提出基於雲、大數據、AI等前沿技術應用,遵從“軟硬一體化”“智能體”理念打造一款智慧收費機器人產品。本產品應用在混合車道,可通過一系列智慧能力輸出實現對車道全車型車輛的自動/自助服務。經實踐驗證,本產品確實很好地滿足了高速公路路段經營單位降本增效、以保求穩的業務運營需求,也迎合了大眾車主對高體驗出行的要求。

根據撤站後新的高速公路聯網收費運營管理模式及要求,收費站出入口車道仍是聯網收費中的重要業務處理集中地,雖然撤站後全網ETC交易佔比提高,但是仍有一部分車輛,需通過人工方式提供交易服務。特別是對於出口車道而言,目前對於無法正常通行的ETC交易車輛,只能採用人工方式進行處理。因此,打造“無人化、非現金、快速通行”智慧收費場景,將是高速公路行業未來重要發展方向之一。

基於智慧收費機器人的智慧收費場景

(一)現狀分析
目前,高速公路收費服務形態智能化水平較低,無人化仍具有較大的上升空間,主要表現在幾個方面。
(1)服務對象比較單一且受限:ETC車道和混合車道的無人化能力,主要聚焦於ETC車輛的處理,對於非ETC車輛則無法提供無人化服務;另外,以往無人發/收卡車道由於受制於傳統手段在車輛識別、車型研判、用戶交互等方面的能力限制,致使應用效果欠佳,而且無人發/收卡車道的設備無法全天候運行,還是需要配套人員進行值守。
(2)缺乏智能化的異常處理能力:車輛在現有車道上出現通行或交易異常時,只能通過人工介入的方式處理,致使用戶感觀體驗較差,車道服務精神也被弱化;當出現車道擁堵情況時,更是容易誘發糾紛、輿情;與此同時,用戶心態煩躁的時候,也容易引發事故。
(3)無法對車主提供智慧客服支持:目前車道的異常處理和客服溝通主要是通過人工手段給予解決,未有效應用到近年在我國獲得迅速發展的前沿技術,如AI語音、遠程客服等,智能化客戶服務手段相對貧乏,效率低且體驗差。
(二)構建基於智慧收費機器人的智慧收費場景
針對上述問題,藉助雲、AI等前沿技術,打造基於智慧收費機器人的智慧收費場景,搭建更具智慧能力、數字能力、高效能力、降本能力的收費運營新服務體系,不僅助力高速公路經營管理單位能達到精益運營、細化管理、智慧服務、降本增效、綠色環保的經營服務目標,又可在實現“人民滿意的交通”強國目標道路上給予支撐[1]
本場景重點是依託智慧力量實現收費站場的少人化或無人化服務。為此,在基於智慧收費機器人的智慧收費場景中,智慧收費機器人可檢測到車輛的到達、離開、收費車型、車牌等,並提供相應的交易處理服務(包括ETC交易、CPC交易);當車輛產生特情交易時,機器人可發揮AI能力,自動識別特情類別(如車牌不符、車型不符、無車牌、無車型等),獲取車輛信息、計算路徑和費額,並用友好的方式與用戶交互,實現對車輛在無人介入的情況下完成計費和放行處理。對於某些特殊情況(如綠通車免費等),車主還可以主動發起求助,配套的後臺客服人員可及時介入為用戶提供緊急處理,若後臺未能實現處理,還可以調度現場管理人員通過手持終端為用戶解決。智慧收費機器人的智慧場景業務模式如圖1所示。
圖1  智慧收費機器人的智慧場景業務模式

智慧收費機器人概述

(一)技術特點
智慧收費機器人是一個高智慧化的“智能體”,與當前市場上的自助髮卡/繳費機相比,智慧收費機器人深度融合了人工智能、機器視覺、驅動技術等新興技術,在硬件功能、業務指標及服務形態方面均有極大優勢。
(1)以高度仿人的智慧手段,包括語音識別、語義提取、機器視覺、智能控制(含人機交互、信息展示、車輛放行等)完成入口交易、出口交易和特情處理的自動化、自助化。
(2)高達99.5%以上的車型識別準確率,高達99%以上車牌識別準確率。
(3)超過97%的收費業務支持自動/自助處理,需要人工介入的特情處置率不超過3%。
(4)產品高度集成,應用多類模塊化預組件,利於生產預裝,也利於維保、損件更替。
(5)具備多元的事件證據採集能力,做到有圖(車頭、車牌、車身等多張圖)、有音(人機對話、人人對話等)、有像(視頻錄像等)和有記錄(交易記錄、事件記錄等)。
(二)介紹
智慧收費機器人按照軟硬一體化總體設計思路,集成功能單元、外形單元和智能控制單元等眾多單元模塊。
1、功能單元
功能單元主要是智慧收費機器人用戶操作面板,結合車道業務場景需求,主要包括音響、CPC收/髮卡、紙券收回/發放、視頻攝像頭、車輛特徵識別攝像頭、麥克風、ETC刷卡、求助按鈕等。
(1)降噪音響:基於收費站場外場環境複雜、聲音嘈雜,人機語音交互需在嘈雜環境中清晰交流。因此,音響具備大功率保障現場交流效果,並進行AI降噪處理。
(2)CPC收/髮卡:CPC收/髮卡主要支持CPC卡的回收與髮卡,有效控制整個髮卡流程的耗時。
(3)紙券收回/發放:結合撤站後全國紙券通行需求,配套紙券收回和發放功能,並支持對紙券上的二維碼和券號進行信息讀寫掃描。
(4)視頻攝像頭:配置視頻攝像頭,主要用於現場臨牌識別和人工客服服務時使用。
(5)車輛特徵識別攝像頭:配置車輛特徵識別攝像頭,主要用於側面文字捕捉,視角支持所有車型覆蓋,保證採集信息的準確性,並在夜間通過補光燈配合也能捕捉清晰車輛細節。
(6)麥克風:用於現場呼叫自助客服和人工客服對講使用。結合實際業務需求,麥克風具備智能過濾收費站各種雜音,精確識別到人聲。
(7)ETC刷卡:ETC刷卡主要為ETC車主提供,支持通過ETC卡自助刷卡扣費。
(8)求助按鈕:當用戶遇到需求助事項時,可點擊求助按鈕呼叫人工。
2、外形單元
外形單元主要包括機器人的外殼、顯示器、機箱等部分。
(1)機器人外殼:基於站場使用環境,機器人外殼整體需具備防水防塵耐高低溫的特性,同時外殼整體安裝方式以模塊式為主。外殼除了傳統箱體式設計,還可以基於仿生學,做近似人形的設計。
(2)顯示器:顯示器作為智慧收費機器人與車主交互的重要介質之一,要滿足良好的交互需求,同時還要與機器人的外形相協調,結合外殼防塵防水的要求,顯示器主要固定安裝在內部。
(3)機箱:機箱部分主要安裝工控機、空調等設備和傳感器,實現良好智能交互和對內部設備的保護功能。機箱內設備的位置既要保障設備穩定運行,還要考慮後續維護便利,如空調要貼近工控機放置,可保證工控機運行穩定,保障在極端天氣下機器人正常運行。
(4)交互面板:交互面板是指將與用戶交互的功能單元(如ETC刷卡、CPC收/髮卡、求助按鈕等)排布在一個面板上。對於面板可採用標準雙面板架構,以滿足多種車型駕駛員的交互需要;同時,還可採用支持升、降、伸、縮的單面板架構,根據不同車型予以最佳位置控制。
3、智能控制單元
智能控制單元為智慧收費機器人的核心單元,主要與車道系統進行對接協同,支撐車道車輛交易及各類特情事件處理,主要功能如下。
(1)狀態信息採集:智能控制單元通過給定的接口與收費車道軟件進行交互,採集與車道收費、特情相關的設備(如車型識別設備、機器人、欄杆機、天線等)狀態信息和系統狀態信息。
(2)告警信息採集:智能控制單元通過給定的接口與收費車道軟件進行交互,採集與車道收費業務相關的特情事件信息和告警提示信息。
(3)信息可視化展示:為了更好地與用戶進行交互,智能控制單元根據不同的服務場景提供相應的操作界面,用戶通過這些界面與智慧收費機器人進行交互,有效處理當前進行的服務流程,直到正常過車。
(4)收/髮卡控制處理:當智能控制單元採集到有車輛進入車道,並需要收取或發放卡片時,通過可視化界面提示車主交卡或領卡。支持CPC卡、紙券、ETC等多類的交易處理。
(5)回控指令接收:智能控制單元可與後臺客服系統、車道智能應急終端對接,接收遠程客服發起的特情處理(如車牌不符、車型不符、無車牌、無車型等)指令或結果,保證收費流程正常進行。
(6)回控指令執行:智能控制單元可根據從後臺客服系統、車道智能應急終端處接收的回控指令,對當前隊列中的車輛執行處理,保證車輛正常過車。
(7)視頻語音對講:當車主在過車時無法繼續進行過車處理時,可主動發起與智慧收費機器人對話,智慧收費機器人會根據交互情況進行處理,如發起遠程視頻,智能控制單元會引導車主完成交易處理。
(8)性能監測:智能控制單元可基於採集的信息,對軟件中各類數據通信交互情況與各類設備運行情況進行監測。
(三)優勢
1、前端設備智能化
智慧收費機器人集成AI人工智能單元,配套車牌識別、車型識別、天線等外場輔助設備,實現目前由人工處理的各項收費工作,轉向由智慧收費機器人進行一站式自動處理;當出現特殊情況時,還可通過智能化手段進行遠程回控,實現過車服務智能化服務支撐,提升車主過車體驗。
2、現場支撐全面化
圍繞收費站收費、監控、管理等維度進行整體設計,支持ETC、移動支付等多種支付方式,適配ETC、MTC、混合車道等各種車道類型,具備設備、系統、站場等多種監控角度,實現了收費站現場各類信息的無紙化上報和流轉,可全面化支撐收費站現場業務管理。
3、運營投入經濟化
通過智慧收費機器人的應用,收費站可由現有的多人值守向少人值守,甚至一人值守逐步轉變。在實現自動收費和異常智能處理情況下,逐步降低人力參與,可實現一個人對多條車道的管控,一個人藉助各類能力和工具完成多項現場職能,有效減少收費站運營成本,達到降本增效的目的。

應用

智慧收費機器人已在廣東、黑龍江、江西、河北、湖南等高速公路開通上線,應用效果良好。以廣東省某高速公路試點為例,位於某收費站的入口收費機器人,2021年4月總交易車流量達7萬多輛,交易車流量最多的一天有3390輛,基本與正常混合車道過車流量持平,平均交易耗時5秒,平均過車耗時14秒,明顯高於安裝自助髮卡機的混合車道過車效率,經回控處理流量佔比1.36%,回控車輛較少,智慧收費機器人可以自動解決絕大部分特情交易,車型識別準確率高達99.6%,車牌識別準確率高達99.2%;位於某收費站的出口收費機器人,2021年4月總交易車流量達2萬輛,交易車流量最多的一天有1054輛,平均交易耗時23秒,平均過車耗時32秒,明顯高於安裝自助繳費機的混合車道過車效率,經回控處理流量佔比1.74%。廣東省收費站的智慧收費機器人如圖2所示。

圖2  廣東省收費站的智慧收費機器人

基於上述出入口智慧收費機器人的運行狀態,可從通行能力、通行效率、車型及車牌識別準確率、運行服務體驗等方面進行運行效果評價。
(1)在車道通行能力方面,收費機器人運行較穩定,入口日最大通行車流量可達3390輛,出口日最大車流量達1054輛。對比行業收費站車道通行處理能力,安裝智慧收費機器人的車道基本滿足日常通行需求。
(2)在車道通行效率方面,入口車道機器人平均交易耗時最低可5秒交易完成,出口最低可在23秒內交易完成。對比行業收費站車道人工處理效率,已與人工處理效率持平。後期隨著智慧收費機器人的宣傳普及,以及車主對智慧收費機器人的使用習慣認知熟知,過車耗時必會縮短,通行效率更快。
(3)在車型及車牌準確率方面,車型識別準確率和車牌識別準確率均達到99%以上,實現了車型、車牌的高精識別。
(4)在運行服務體驗方面,智慧收費機器人自運行以來,暫未接收到車主投訴以及出口車型異常反饋,運行一切良好。

結束語

全國撤站工程不僅帶動我國高速公路收費設施的升級,也拉動行業技術和業務能力的提升,智慧收費機器人就是智慧收費板塊技術和業務升級的成果。依託行業近年的積累,智慧收費機器人秉承“軟硬一體化”“智能體”理念,從行業真實需求出發,通過雲、大數據AI等前沿技術的加持應運而生。智慧收費機器人的推廣應用,不僅助力“智慧收費站”的打造,真正推動智慧收費在具體高速收費業務場景下得到實踐落地,還有效提升了車輛通行效率,提高了廣大用戶對高速公路滿意度,為高速公路樹立了智慧、友好、高效的優質形象。

參考文獻

[1] 朱爽,譚裕安,鄭俊榮,楊柏.“雲+AI”,啟動智慧收費2.0[J].中國公路,2020(24):55-57.

(原文刊載於2022年第7期《中國交通信息化》)

責任編輯 | 孫婧