Published January 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Blockchain-enabled intelligent toll management system

Creators

  • 1. University of Engineering and Technology Lahore
  • 2. First Technical University
  • 3. University of Zululand

Description

Abstract Road toll tax contributes significantly in the economic development of any nation. In developing countries, the toll tax collection is carried out either manually or electronically. However, both approaches suffer from various challenges, including prolonged waiting times, lack of transparency, high operational costs, and concerns regarding data security and privacy. This research aims to address these challenges using a blockchain-based system. The proposed system employs advanced image processing techniques, specifically "You Only Look Once" version 5 (YOLOv5), to accurately capture and store vehicles' registration numbers in a local server situated at toll plazas. Subsequently, the vehicle identification, along with the driver's credentials, is transmitted to an application server, where an Ethereum smart contract verifies the information and automatically deducts the toll charges from the driver's account. The results from this study indicate that the proposed system effectively reduces vehicle waiting time and facilitates uninterrupted vehicular movement. Additionally, the system ensures transaction transparency, safeguards the security and privacy of vehicle details, facilitates non-stop payments, rendering unnecessary cash payments or radio-frequency identification scanning at toll booths, and incorporates a decentralized architectural framework to enhance security and mitigate potential system failures.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تساهم ضريبة رسوم المرور على الطرق بشكل كبير في التنمية الاقتصادية لأي دولة. في البلدان النامية، يتم تحصيل الضرائب إما يدويًا أو إلكترونيًا. ومع ذلك، يعاني كلا النهجين من تحديات مختلفة، بما في ذلك أوقات الانتظار الطويلة، والافتقار إلى الشفافية، وارتفاع التكاليف التشغيلية، والمخاوف المتعلقة بأمن البيانات وخصوصيتها. يهدف هذا البحث إلى معالجة هذه التحديات باستخدام نظام قائم على البلوك تشين. يستخدم النظام المقترح تقنيات معالجة الصور المتقدمة، وتحديداً "أنت تنظر مرة واحدة فقط" الإصدار 5 (YOLOv5)، لالتقاط أرقام تسجيل المركبات وتخزينها بدقة في خادم محلي يقع في ساحات الرسوم. بعد ذلك، يتم إرسال هوية السيارة، إلى جانب بيانات اعتماد السائق، إلى خادم التطبيق، حيث يتحقق عقد Ethereum الذكي من المعلومات ويخصم رسوم المرور تلقائيًا من حساب السائق. تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن النظام المقترح يقلل بشكل فعال من وقت انتظار السيارة ويسهل حركة السيارة دون انقطاع. بالإضافة إلى ذلك، يضمن النظام شفافية المعاملات، ويحمي أمن وخصوصية تفاصيل السيارة، ويسهل المدفوعات دون توقف، ويقدم مدفوعات نقدية غير ضرورية أو مسح تحديد الترددات اللاسلكية في أكشاك الرسوم، ويتضمن إطارًا معماريًا لامركزيًا لتعزيز الأمن والتخفيف من حالات فشل النظام المحتملة.

Translated Description (English)

Abstract Road toll tax contributes significantly in the economic development of any nation. In developing countries, the toll tax collection is carried out either manually or electronically. However, both approaches suffer from various challenges, including prolonged waiting times, lack of transparency, high operational costs, and concerns regarding data security and privacy. This research aims to address these challenges using a blockchain-based system. The proposed system employs advanced image processing techniques, specifically "You Only Look Once" version 5 (YOLOv5), to accurately capture and store vehicles' registration numbers in a local server situated at toll plazas. Subsequently, the vehicle identification, along with the driver's credentials, is transmitted to an application server, where an Ethereum smart contract verifies the information and automatically deducts the toll charges from the driver's account. The results from this study indicate that the proposed system effectively reduces vehicle waiting time and facilitates uninterrupted vehicle movement. In addition, the system ensures transaction transparency, safeguards the security and privacy of vehicle details, facilitates non-stop payments, rendering unnecessary cash payments or radio-frequency identification scanning at toll booths, and incorporates a decentralized architectural framework to enhance security and mitigate potential system failures.

Translated Description (French)

Résumé La taxe sur les péages routiers contribue de manière significative au développement économique de toute nation. Dans les pays en développement, la perception de la taxe de péage est effectuée manuellement ou électroniquement. Cependant, les deux approches souffrent de divers défis, notamment des temps d'attente prolongés, un manque de transparence, des coûts opérationnels élevés et des préoccupations concernant la sécurité et la confidentialité des données. Cette recherche vise à relever ces défis en utilisant un système basé sur la blockchain. Le système proposé utilise des techniques de traitement d'image avancées, en particulier « You Only Look Once » version 5 (YOLOv5), pour capturer et stocker avec précision les numéros d'immatriculation des véhicules dans un serveur local situé sur les péages. Par la suite, l'identification du véhicule, ainsi que les informations d'identification du conducteur, sont transmises à un serveur d'application, où un contrat intelligent Ethereum vérifie les informations et déduit automatiquement les frais de péage du compte du conducteur. Les résultats de cette étude indiquent que le système proposé réduit efficacement le temps d'attente du véhicule et facilite le mouvement ininterrompu du véhicule. En outre, le système assure la transparence des transactions, protège la sécurité et la confidentialité des détails du véhicule, facilite les paiements sans escale, effectue des paiements en espèces inutiles ou un balayage d'identification par radiofréquence aux postes de péage, et intègre un cadre architectural décentralisé pour améliorer la sécurité et atténuer les défaillances potentielles du système.

Translated Description (Spanish)

Resumen El impuesto de peaje vial contribuye significativamente al desarrollo económico de cualquier nación. En los países en desarrollo, la recaudación del impuesto de peaje se realiza de forma manual o electrónica. Sin embargo, ambos enfoques adolecen de varios desafíos, incluidos tiempos de espera prolongados, falta de transparencia, altos costos operativos y preocupaciones con respecto a la seguridad y privacidad de los datos. Esta investigación tiene como objetivo abordar estos desafíos utilizando un sistema basado en blockchain. El sistema propuesto emplea técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes, específicamente "You Only Look Once" versión 5 (YOLOv5), para capturar y almacenar con precisión los números de registro de vehículos en un servidor local situado en las plazas de peaje. Posteriormente, la identificación del vehículo, junto con las credenciales del conductor, se transmite a un servidor de aplicaciones, donde un contrato inteligente de Ethereum verifica la información y deduce automáticamente los cargos de peaje de la cuenta del conductor. Los resultados de este estudio indican que el sistema propuesto reduce efectivamente el tiempo de espera del vehículo y facilita el movimiento ininterrumpido del vehículo. Además, el sistema garantiza la transparencia de las transacciones, protege la seguridad y la privacidad de los detalles del vehículo, facilita los pagos ininterrumpidos, haciendo innecesarios los pagos en efectivo o el escaneo de identificación por radiofrecuencia en las cabinas de peaje, e incorpora un marco arquitectónico descentralizado para mejorar la seguridad y mitigar posibles fallas del sistema.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نظام إدارة رسوم ذكي قائم على البلوك تشين
Translated title (English)
Blockchain-enabled intelligent toll management system
Translated title (French)
Système intelligent de gestion des péages basé sur la blockchain
Translated title (Spanish)
Sistema inteligente de gestión de peajes habilitado para blockchain

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4399736981
DOI
10.1515/jisys-2023-0255

Is supplement to
https://openalex.org/W4391375266 (Other)
https://openalex.org/W4386732777 (Other)
https://openalex.org/W4382775358 (Other)
https://openalex.org/W4306779889 (Other)
https://openalex.org/W4304136894 (Other)
https://openalex.org/W4246942721 (Other)
https://openalex.org/W4210406818 (Other)
https://openalex.org/W3211706803 (Other)
https://openalex.org/W3209862047 (Other)
https://openalex.org/W2748952813 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W2105036930
  • https://openalex.org/W2891724828
  • https://openalex.org/W2923107724
  • https://openalex.org/W2998328166
  • https://openalex.org/W3009300944
  • https://openalex.org/W3088044589
  • https://openalex.org/W3161986032
  • https://openalex.org/W3185810945
  • https://openalex.org/W4205293241
  • https://openalex.org/W4220799659
  • https://openalex.org/W4225923962
  • https://openalex.org/W4226151096
  • https://openalex.org/W4246596820
  • https://openalex.org/W4285258258
  • https://openalex.org/W4293234062
  • https://openalex.org/W4310051835
  • https://openalex.org/W4362588172
  • https://openalex.org/W4384835112
  • https://openalex.org/W4385477999
  • https://openalex.org/W4387808393