開發獨步世界的防雷方案 遠通ETC如何做到？

滂沱大雨，雷電交加。高速公路上竟有一段路，路燈全熄，一片漆黑。一輛箱型車在ETC門架旁停下，走出三位男子，身著雨衣、安全帽。行跡可疑。

他們持手電筒，打開收費門架旁的機電箱，並顯然從機電箱中拆下了設備。其中一位甚至爬上了ETC門架。可能是蓄意破壞，或是偷竊？
兩位員警已走到他們身後，因為雨聲太大，三位男子渾然不覺。直到一聲斥喝：「手舉起來，不許動。」

疑似小偷的英雄

陳聖詠是遠通前端維運部七位成員之一，他經常需要到高速公路上維修與研究。在2014年某天夜裡，一座門架突然發生ETC機電設備失靈，完全沒有eTag感應或車牌辨識的資料回傳。維運弟兄隨即趕往國道現場搶修。

「當時周圍路燈都因雷擊熄滅，我們技術人員只能頂著暴雨，在一片漆黑之中，持手電筒，摸黑搶修。正當我們艱辛工作時，不料卻被巡邏員警誤認為有不法企圖。」陳聖詠回憶這個哭笑不得的往事：「能怎麼辦？立刻爬下門架，配合盤查說明囉。」

遠通硬體工程師被警察大聲喝斥，當然是少有的經驗。但在夜間、暴雨天，出動維修ETC系統，卻曾是工作的常態。

一般家庭、廠房、辦公室中的機電設備，其運作環境都受到建築物保護。ETC的機電系統則不然。

台灣高速公路總長將近一千公里，三百三十九座門架上，精密的偵測與感應設備直接曝露在雷擊風險之下；另有設備置於地面機電箱之中，但面對雷擊的保護也極為有限。雷擊往往毀損大量精密設備如攝影機、感測器，遠通電收的工程師常常需要奔赴各地搶修維護，疲於奔命。

2014 年，是雷害最嚴重的一年，總共計有四十四次雷擊毀損，超過一百五十台設備故障。遠通電收為了讓電子收費系統儘速恢復正常，每次維修至少要派遣兩組五人到現場。一年下來，人力、設備，以及補貼未能正確收取的國道通行費，超過一千二百萬元。

發現弱點，造就改善契機

根據遠通電收工程師研究，雷害分為「直擊雷」與「感應雷」兩種：

• 直擊雷：雷電直接擊中設備本體造成損失。
• 感應雷：雷電擊中設備周圍環境，可能經由地端導體引入設備，瞬間電流脈衝波及所造成的損害。

在調查後發現，絕大部分雷害是感應雷造成。而接地系統的電位差、設備本身耐電壓高低，是設備損害的主要原因。

遠通電收為了防止雷害，第一代防雷系統是採用委外公司的避雷針設備，但是成效有限。遠通電收在防範雷害過程中，也曾請教日本、國內專家意見，但由於台灣的ETC系統獨步世界之先，在此之前並沒有大量機電及物聯網設備置於室外露天的情況。因此國際間迄無有效避免雷害的技術，遇見雷害多半只能自認倒楣，重新置換設備自負損失。

但對於遠通，這可不行。因為這不僅是機電設備維修問題，更涉及國道收費的正確性。當時，負責處理雷害的前端維運部工程團隊認為，一昧依靠外部團隊並無法有效解決問題。於是團隊開始實地踏查，想方設法靠自己解決難題。

前端維運部的解決方式，是親自動手實驗，從小處著手。團隊從研究受損的零件開始，一一檢視電路板、電線、電子零件，分析各個模組燒焦、燒熔、炸裂的原因，總結故障原因並歸類，接著再重新加強設計機電迴路。

因此，陳聖詠在現場排查原因的過程中，內心時常反問思索：

「為什麼機電箱體內的設備，要比戶外設備更容易被雷擊中？」
「為什麼網路傳輸線、不斷電系統、輔助執法攝影機的受損率特別高？」
「為何架設位置最高的光學雷達系統，反而故障率低？」

在多年維修研究下，陳聖詠總結出一套心得：「我們必須仔細觀察設備的受損實況，研判受到電流損害的弱點所在。強化防護或保護弱點，是我們增強設備對抗雷擊的金鑰。」

陳聖詠時常帶著許多疑問回到研究室，和團隊成員切磋，將實際發生的問題和學術理論相互驗證。為了尋找解答，團隊一面尋找相關領域專家討論，一面從網路上查找各國經驗與知識，再運用於設備的防雷設計。在長年累月的研究下，雷害防治逐漸取得了成果。

開發獨步世界的防雷方案

團隊在一系列研究後，首先在小範圍地區中測試，以降低失敗成本。團隊先將人車最少的后里維運站做為初步實驗場域，進行設備抗雷耐壓的驗證測試。以往是團隊夢魘的雷雨季節，反而成為驗證成果的最佳時機，當團隊有實驗性想法，就會趕在雷雨季測試。

團隊在小範圍測試獲得成果後，再依據成果反饋修正設計方案。再下一步，實驗場域進一步擴大到車流量中等的田寮、新市、員林維運站，驗證不同地域的測試結果，取得更多案例數據。最後，才到車流量最大的泰山、樹林、楊梅測試，循序漸進進行改善。這正是遠通「開發維運 」（DevOps）運作模式的最佳體現。

在年復一年「開發維運」過程中，團隊導入不同階段的測試驗證方案，逐漸完成三百多座門架的改良，團隊的日夜研究，成果逐漸顯著。

在2014年之前採用的第一代防雷系統，是採用外部公司研發的避雷針，成效有限，負擔成本高。2014年，團隊推出內部自行研發的第二代防雷系統，增設設備防護系統，使設備故障率下降 80%，約減少200個設備故障數。當時團隊預估，從2014年後11 年間，設備改良約能省下 625 萬元的設備維修成本。

團隊對此成效仍不滿意，接續研究後，於 2018 年開始推出第三代防雷系統，增設自主研發的防雷模組，除了有效降低故障率，還新增各式狀態燈號，加快異常判斷，減小設備之間的干擾。新系統與委外製作成本效益相比，遠通電收一年的雷害損失下降 78%。

至2021年的雷雨季節，高速公路上的ETC精密設備幾乎都能正常運作無損壞。技術團隊為了雷擊而緊急搶修的次數變少，後勤備援的壓力也降低，技術員半夜出勤、被視為小偷的可能性大為減少。

一家突破，萬方受惠

遠通電收成功建置第三代防雷系統，有效降低雷害，解決各國常態發生、卻無人能解的雷害難題。

對一般企業與政府而言，雷害是常態發生，無法避免的天災，因雷擊造成的損失，往往只能自認倒霉，自行吸收損失。然而遠通電收不願妥協，選擇直迎困難。

遠通電收從發現雷害問題開始，接著投入研發，解決問題，再將優化後的產品投入市場測試。若營運現場出現新的問題，就再次回到實驗室裡改進校正，不斷循環重複，這就是遠通電收所秉持的開發維運精神。

長年以來，台灣政府所建置的戶外設備，也受雷擊問題侵擾苦不堪言，政府為此尋求遠通電收協助。遠通電收在導入新一代防雷系統後，也幫助政府降低雷害損失。

由於台灣國道ETC的建置領先世界，遠通對於室外機電設備避免雷擊損壞的開發維運成果，也處於世界領先地位。這樣的技術，大有可能運用在世界各國、各種物聯網領域。不但世人受惠，也將增加遠通的商業獲利來源。

一眼入魂，車牌辨識準確率名列世界前茅

2014年1月，立法委員蔡其昌陪同一位李經理召開記者會，控訴遠通錯收了國道通行費。

費用總額：90元。

之所以會錯誤收款，是因為遠通的車牌辨識系統，將 3821-EX 車牌，錯誤辨識為  3821-EK，而後者，是李經理的車牌號碼。

李經理被要求繳交通行費四十元、連同作業處理費四十八元及稅金共九十元。由於在向遠通申訴的過程並不順利，她找立委陪同，訴諸媒體尋求公道。

「人工智慧車牌辨識」為遠通帶來長期的難題與挑戰，此一事件正是極佳例證。

用路人的收費，基本上要靠「人工智慧車牌辨識」，也就是拍照之後，由電腦系統抓取照片中的車牌，再判讀其上的英文與數字。如果電腦的人工智慧無法準確判讀，則會由真正的人進行判讀。

2014 年，遠通電收需要聘請一百七十三名專員，每天以肉眼人工辨識 14.1 萬輛車牌。除了每年超過 8500 萬的薪資費用外，這些專員承受巨大的工作量，而且常常重複、枯燥。尤其，數千萬筆的資料，一件都不該犯錯。

這件事說得容易，做起來可是極為艱難。
高速公路上，每輛車都是高速行駛，拍下絕對清晰的照片本身就不容易。
另外，有時大雨，有時光線太暗，有時光線太強，有時落葉剛好遮住車牌號碼，有時車牌框沾滿泥巴。當然也有車牌則被人刻意塗黑，疑似惡意規避收取國道通行費。

不正常的車牌、非車輛照片，都構成車號判讀的挑戰

在這些情況下，遠通都被期待要能正確辨識車牌，以便向正確的車主收費。

然而，據2014年交通部呈報立法院的資料顯示，當年一至八月份之間未能透過eTag感應，且無法進行車牌辨識的車輛超過 224 萬餘筆，需由遠通部分吸收的通行費高達 530 餘萬元。

除了無法辨別與收款的部分之外，2014 年有七十五件左右的錯帳。前文提到的李經理，就是其中一個案例。

雖然遠通電收已經達到關鍵績效指標的要求，但是民眾只要收到一筆收費錯誤，很可能就會投訴抱怨，影響民眾對高速公路電子收費的觀感。遠通電收對這樣的結果並不滿意。

為了大眾對ETC收費正確度的信賴，並且減少人工肉眼識別車牌的辛勞，遠通對車牌辨識技術進行十餘年曠日持久的戰爭。

打磨系統，化解一道道難題

辦公室裡，第一線業務員和機電技術專家，討論著今天車牌辨識錯誤的報告；一旁的幾位營運專員，則和熟悉物聯網的系統工程師一同觀看國道錄像，檢視上個月辨識出錯的場域。這裡不屬於某特定部門的辦公室，而是一個跨功能編組團隊的辦公區。這個團隊名稱為：「執法創新團隊 」（Enforcement Innovation Group, EIG）。

「執法創新團隊」每年從高速公路的錄製影像中，蒐集大量車輛特徵與錯誤案例，透過人工智慧技術與深度學習技術，開發商業智能（Business Intelligence）以優化作業流程，強化自動化車牌辨識技術。以下舉出三種辨識模式做為說明案例：

當車輛行駛經國道的車牌攝影區域時，恰巧因為落葉遮擋，而無法辨識車牌號碼時。

因應採用的商業智能模式：
駛至下一個門架時，車牌上的落葉很有可能已經被吹落。此時，攝影機會再次捕捉車牌號碼，進行交叉比對。團隊藉此模式，計算出這是未成功感應的車輛，解決落葉遮擋車號的問題。

高速公路上，會受到陽光直射、高架橋、山坡陰影等影響，影響國道攝影機拍攝，導致車牌照片曝光過度、偏暗而難以辨識。

因應採用的商業智能模式：
團隊運用人工智慧技術，在拍攝車輛前，先辨別當前高速公路的光線強弱，系統再同步調整相機參數設定，以符合正常成像條件，解決車牌照片過曝的問題。

部分國道收費路段上，車牌攝影機在取像過程中，容易受到特定角度陽光影響，在玻璃、金屬、鈑金反射下形成眩光現象，干擾系統解析車牌照片。

因應採用的商業智能模式：
團隊發展新一種技術，在國道攝影機身內，加裝一層特殊隔熱紙。隔熱紙能有效過濾陽光，減緩眩光現象，提升車牌照片的辨識度。

車牌辨識技術成熟後，辨識率逐年提升，需要人工辨識的車牌數量漸少。

在多年優化車牌辨識系統下，2021年遠通只需要七十餘名人工辨識車牌的僱員（為2014年人數的40%），每天辨識 3.5 萬輛車牌，減少75%人工辨識需求。而在此同時，全年錯誤的車牌只有8例，為2014年的十分之一。進步幅度極為顯著。

遠通電收研發的車牌辨識系統，不止能應用於台灣車牌，就連辨識泰文車牌的正確率也高達98%，令當地團隊與國際大廠皆無法望其項背。

遠通電收能在車牌辨識領域獲得成就，靠的不是神奇的科技與技術，而是團隊反覆修煉所累積的成果。團隊從發現問題開始，投入研發並解決困難後，再將成果放到場域上驗證，當新的問題產生時，再重複同樣的過程。

傳奇武打影星李小龍曾有一句名言：「我怕的不是練出一萬種踢法的對手，而是一種踢法練一萬次的對手。」這種不斷淬鍊、逐步優化迭代的精神，正是遠通電收文化的開發維運精神的最佳寫照。

(本文摘自謝宇程、葉奕緯著《修煉——全民服務的數位轉型，台灣ETC推動智慧交通產業出海的旅程》，商周出版提供)