高速公路通信系統(tǒng)的應(yīng)用原理

摘要：本文主要釷對(duì)高速公路通信系統(tǒng)的應(yīng)用原理進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：高速公路；通信；原理

高速公路機(jī)電工程中的通信系統(tǒng)屬于基礎(chǔ)類設(shè)施，主要為收費(fèi)、監(jiān)控系統(tǒng)提供信息(話音、數(shù)據(jù)、圖像)傳輸通道，由光纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)、程控?cái)?shù)字交換系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)等組成。根據(jù)其通信系統(tǒng)在高速公路行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，高速公路通信網(wǎng)主要由長(zhǎng)途通信干線傳輸網(wǎng)、程控?cái)?shù)字交換機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、圖像傳輸網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)等部分組成，下面我們重點(diǎn)對(duì)其各主要組成部分的使用原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 收費(fèi)系統(tǒng)

高速公路收費(fèi)系統(tǒng)一般采用半自動(dòng)收費(fèi)方式，即人工判別車型，車道入口發(fā)放通行卷，出口驗(yàn)卷，計(jì)算通行費(fèi)，人工收費(fèi)，計(jì)算機(jī)管理，輔以車輛檢測(cè)器校核，閉路電視監(jiān)視。目前，提倡計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)。遠(yuǎn)期，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)方式。通行卷有采用非接觸式IC卡，也有采用磁卡 。為便于計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)區(qū)域內(nèi)均應(yīng)采用同一種 通行卷。

1.1 計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)一般分兩級(jí)，即收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和收費(fèi)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。收費(fèi)站控制室計(jì)算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場(chǎng)車道控制計(jì)算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成中心獨(dú)立的局域網(wǎng)。各局域網(wǎng)之間、收費(fèi)中心與區(qū)域拆帳中心之間需要通過(guò)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行勾通。

1.2 收費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸

收費(fèi)數(shù)據(jù)分三級(jí)管理:收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)、收費(fèi)站計(jì)算機(jī)及收費(fèi)車道計(jì)算機(jī)。收費(fèi)站與收費(fèi)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)數(shù)據(jù)通道直接傳輸?shù)?，各通信站的ONU設(shè)備提供必要的2Mbps ( G . 703)數(shù)據(jù)通道接口。通信與收費(fèi)系統(tǒng)是通過(guò)收費(fèi)站和收費(fèi)中心的路由器連接起來(lái)的，在區(qū)域收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)的情況下，路由器至少要具備兩個(gè)E1(G.703)接口，一路傳往收費(fèi)中心，一路傳往區(qū)域拆賬中心。

1.3 收費(fèi)圖像傳輸

收費(fèi)系統(tǒng)在個(gè)收費(fèi)站廣場(chǎng)出口均設(shè)置了攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像信號(hào)既要傳到相應(yīng)的收費(fèi)站又要傳到收費(fèi)/監(jiān)控中心。從攝像機(jī)到收費(fèi)站的視頻及控制信號(hào)傳輸是由收費(fèi)系統(tǒng)完成的，而圖像及控制信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控有所不同，未采用復(fù)用方式，庵個(gè)攝像機(jī)圖像對(duì)應(yīng)一芯光纖，而控制信號(hào)是經(jīng)MODEM通過(guò)通信系統(tǒng)的話路通道傳輸?shù)摹?/p>

2 通信系統(tǒng)

2.1 通信干線傳輸

長(zhǎng)途通信干線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與否，決定著整個(gè)通信系統(tǒng)質(zhì)量，它不僅關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代通信網(wǎng)設(shè)計(jì)的目的，還關(guān)系到工程投資的經(jīng)濟(jì)性、合理性和可靠性。目前，高速公路機(jī)電工程基本是采用光纖通信系統(tǒng)。高速公路通信系統(tǒng)長(zhǎng)途通信干線傳輸網(wǎng)采用光纖通信，這是因?yàn)?

高速公路通信網(wǎng)要求同時(shí)傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像通，信量較大，選用頻帶、通信容量大的光纖通信系統(tǒng)是合理的。

光纖通信具有通信容量大、抗電磁干擾能力強(qiáng)、通信質(zhì)量高、傳輸距離長(zhǎng)等特點(diǎn)，是其它通信傳輸方式無(wú)可比擬的。

光纜通信中繼距離長(zhǎng)，適應(yīng)公路沿線各通信站點(diǎn)間距離不一致的實(shí)際情況。

采用長(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纜傳輸方式，在中等容量以上長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中，從經(jīng)濟(jì)上占有優(yōu)勢(shì)。

2.2 通信系統(tǒng)的程控交換

根據(jù)高速公路通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的內(nèi)容和特點(diǎn)，通信系統(tǒng)采用三級(jí)程控交換，第一級(jí)交換中心設(shè)在高速公路總公司通信總中心，其主要職能是完成本局終端的話務(wù)接轉(zhuǎn)，匯接所有來(lái)話、去話的轉(zhuǎn)接任務(wù)，并與二級(jí)公路網(wǎng)中心聯(lián)接，完成本局話務(wù)接續(xù)與本局以外的話務(wù)轉(zhuǎn)接；第三級(jí)交通中心分別設(shè)在各高速公路公司下屬的管理所，其主要職能是完成本局的話務(wù)接續(xù)與出入本局的話務(wù)接續(xù)。為了提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性及話務(wù)流向的需要，各級(jí)交通交換中心之間均可進(jìn)行互連，以便組成一個(gè)多迂回、多路由的程控?cái)?shù)字交換網(wǎng)。

2.3 話音通信系統(tǒng)

高速公路通信網(wǎng)話音系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)電話系統(tǒng)、指令電話系統(tǒng)和移動(dòng)電話系統(tǒng)。業(yè)務(wù)電話系統(tǒng)為高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各種設(shè)施(如監(jiān)控、收費(fèi)、服務(wù)區(qū)、停車場(chǎng)、加油站、維修、交警、通信、供電、配電及養(yǎng)護(hù)等)提供內(nèi)、外業(yè)務(wù)聯(lián)系電話。業(yè)務(wù)電話為全網(wǎng)自動(dòng)撥號(hào)，業(yè)務(wù)電話網(wǎng)應(yīng)與市話公用網(wǎng)匯接。指令電話系統(tǒng)主要是為監(jiān)控總中心以及監(jiān)控中心下達(dá)交通監(jiān)控和調(diào)度指令。為便于交通控制和交警業(yè)務(wù)調(diào)度，在監(jiān)控中心和分中心可分別設(shè)置兩套指令電話控制臺(tái)，以便供公路值班員和交警值班員使用，指令電話應(yīng)自成系統(tǒng)。指令電話控制臺(tái)設(shè)置在各路公司內(nèi)，分監(jiān)控指令控制臺(tái)和交警指令控制臺(tái)，分別控制所轄路段各指令電話機(jī)和交警用指令電話機(jī)；指令電話控制臺(tái)具群呼、組呼、單呼功能及自動(dòng)錄音功能；指令電話控制臺(tái)具有轉(zhuǎn)接功能，即實(shí)現(xiàn)指令電話控制臺(tái)與指令電話機(jī)之間的轉(zhuǎn)接。

2.4 移動(dòng)通信系統(tǒng)

移動(dòng)通信，就是指通信雙方至少有一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換。移動(dòng)通信不僅指雙方的通話，還應(yīng)包括數(shù)據(jù)、傳真、圖像等業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)可以自己建網(wǎng)，也可以租用郵電部建立的公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。郵電部公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全省漫游，管理也比較方便，可以省去了自己建網(wǎng)的費(fèi)用，但公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)費(fèi)用很高，同時(shí)不能完成高速公路網(wǎng)要求群呼、組呼等調(diào)度功能。自行建立高速公路移動(dòng)通信專用網(wǎng)，可以解決上述不足，但建網(wǎng)投資很大。建議高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)自己建立專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)，采用800MHz集群移動(dòng)通信系統(tǒng)。據(jù)了解，遼寧省高速公路管理系統(tǒng)應(yīng)用移動(dòng)通信較為先進(jìn)，移動(dòng)通信成為快速應(yīng)變能力的強(qiáng)有力手段。

3 監(jiān)控系統(tǒng)

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用圖像傳輸可將道路現(xiàn)場(chǎng)的活動(dòng)圖像，利用圖像傳輸系統(tǒng)的能力把圖像信息用電信號(hào)的方式傳送到遠(yuǎn)方，清楚地再現(xiàn)在屏幕上，有利于管理人員做出控制決策。活動(dòng)圖像傳輸采用光纜傳輸方式，高速公路監(jiān)控?cái)z像點(diǎn)不太多的特點(diǎn)，一般采用一對(duì)一(一攝像頭對(duì)一監(jiān)視器)方式傳輸?shù)礁髀繁O(jiān)控中心。通過(guò)視頻切換方式，由總部的控制信號(hào)來(lái)選取所需的圖像信號(hào)，由光纜傳至監(jiān)控總部的監(jiān)視器，使總中心也能監(jiān)視到它所關(guān)心的全省高速公路運(yùn)行情況，以便進(jìn)行宏觀管理。

監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成:監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和外場(chǎng)設(shè)備。

3.1 監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即情報(bào)處理系統(tǒng)，它包括通信控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、交換式集線器、終端計(jì)算機(jī)等。這些計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)，組網(wǎng)方式:收費(fèi)站控制室計(jì)算機(jī)與該站的收費(fèi)廣場(chǎng)車道控制計(jì)算機(jī)組成該站的局域網(wǎng)。收費(fèi)中心內(nèi)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成中心獨(dú)立的局域網(wǎng)，只是多了一臺(tái)通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外場(chǎng)設(shè)備與中心的數(shù)據(jù)通信管理。

3.2 監(jiān)控中心的外場(chǎng)設(shè)備

監(jiān)控的外場(chǎng)設(shè)備包括車輛檢測(cè)器，可變情報(bào)板，可變限速標(biāo)志，氣像檢測(cè)器等。由于這些檢測(cè)點(diǎn)(數(shù)據(jù)采集點(diǎn))距離通信站較遠(yuǎn)，相對(duì)分散，且數(shù)據(jù)量較小，無(wú)法采用標(biāo)準(zhǔn)的高速數(shù)據(jù)接口進(jìn)行傳輸，因此在每個(gè)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)點(diǎn)配一臺(tái)MODEM，將數(shù)據(jù)傳到就近通信站的ONU，最后通過(guò)通信系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心通信控制器。

3.3 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸

監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分二級(jí)管理:監(jiān)控中心、監(jiān)控外場(chǎng)設(shè)備。通信系統(tǒng)在各站綜合業(yè)務(wù)接人網(wǎng)的ONU設(shè)備業(yè)務(wù)通道中提供足夠的2/ 4wVF接口，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用模擬傳輸方式，通過(guò)這些音頻接口完成，由監(jiān)控系統(tǒng)提供MO-DEM進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。

3.4監(jiān)控圖像傳輸

監(jiān)控系統(tǒng)在全線設(shè)置了一定數(shù)量的攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像和控制信號(hào)均要傳至監(jiān)控中心。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)為攝像機(jī)的圖像和控制信號(hào)傳輸提供光電纜，視頻圖像信號(hào)和控制信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字/視頻復(fù)用光端機(jī)復(fù)用后，占用一根光纖。

結(jié)束語(yǔ)

通信系統(tǒng)在高速公路建設(shè)行業(yè)中的不斷應(yīng)用，對(duì)其技術(shù)的更新有著更高的要求。為了保證高速公路其“快速、安全、便捷、舒適”等功能特點(diǎn)能發(fā)揮，務(wù)必對(duì)其通信設(shè)備及通信技術(shù)作出更高要求。對(duì)此，只有更好地了解及熟悉通信系統(tǒng)的應(yīng)用原理，才能更好地為高速公路通信技術(shù)的不斷發(fā)展建立一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)平臺(tái)。