高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用分析

【摘要】 ? ?在當(dāng)前高速公路項(xiàng)目中，公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的性能影響高速公路的服務(wù)能力，成為現(xiàn)階段高速公路建設(shè)中的重要組成部分。在本次研究中，本文詳細(xì)介紹了高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備以及信息傳遞方式等，同時(shí)介紹了幾種常見(jiàn)的機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)，最后結(jié)合江西高速的實(shí)際情況，對(duì)高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的應(yīng)用方案進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】 ? ?高速公路 ? 機(jī)電工程通信系統(tǒng) ? ?硬件架構(gòu) ? ?通信方式

前言：

高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)是為了服務(wù)于高速公路運(yùn)行的一系列機(jī)電工程，能夠?yàn)楦咚俟饭芾硖峁┍匾膱D像、語(yǔ)音以及數(shù)據(jù)等?，F(xiàn)階段江西省陸續(xù)推進(jìn)高速公路新制度以及ETC改造等，對(duì)機(jī)電工程通信系統(tǒng)提出了更高的要求，所以要進(jìn)一步探索高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用方法，以更好的服務(wù)于高速公路建設(shè)與發(fā)展。

一、高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)的基本機(jī)構(gòu)

現(xiàn)階段高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

1.2系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

在高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)主要組成包括：1.電源。電源選擇我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電，能滿足通信系統(tǒng)的電源要求，但需要注意的是，現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電源主要為48V直流電源，所以在電源設(shè)置上應(yīng)該做好區(qū)分?？紤]到高速公路長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)下的狀況復(fù)雜，所以電源設(shè)置中應(yīng)該進(jìn)一步考慮管線以及電纜的耐受性、通電量等數(shù)據(jù)要求。2.接入網(wǎng)。在機(jī)電通信系統(tǒng)中，接入網(wǎng)能夠保障中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與用戶之間的互聯(lián)，承擔(dān)著重要的通信業(yè)務(wù)，對(duì)于高速公路機(jī)電工程通信效果產(chǎn)生直接影響。3.交換系統(tǒng)。通信系統(tǒng)中，交換系統(tǒng)主要包括中繼轉(zhuǎn)換、接入端、計(jì)費(fèi)裝置等幾方面組成。在高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)中，該系統(tǒng)應(yīng)滿足V5協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容，保障用戶的正常溝通需求。

1.3軟件系統(tǒng)

結(jié)合高速公路機(jī)電系統(tǒng)的特殊性，在軟件系統(tǒng)設(shè)置中，要通過(guò)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能，對(duì)機(jī)電信息傳輸過(guò)程做故障檢測(cè)、定位區(qū)段以及監(jiān)視監(jiān)測(cè)等，能夠滿足未來(lái)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的維修、通信以及功能升級(jí)等幾方面的需求。在軟件系統(tǒng)功能設(shè)定上，軟件系統(tǒng)應(yīng)具有按授權(quán)進(jìn)入、控制申請(qǐng)、進(jìn)行監(jiān)測(cè)、電路調(diào)配等。軟件系統(tǒng)中的交換管網(wǎng)功能應(yīng)包括服務(wù)電路管理模塊、用戶管理模塊、路由管理等，并對(duì)其相關(guān)功能進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)其中的關(guān)鍵功能，如調(diào)配中繼線等，并對(duì)整個(gè)高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)等。

1.4數(shù)據(jù)傳輸

目前高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)在數(shù)據(jù)系統(tǒng)傳輸中主要模擬傳輸技術(shù)包括模擬傳輸、通信電纜傳輸、光纖傳輸?shù)葞追矫?，上述幾種傳輸方式存在較大差異，能夠適應(yīng)不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸要求，展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)。例如在高速公路機(jī)電工程通信中，可將音頻話路以及電纜設(shè)置在有監(jiān)控設(shè)備的機(jī)電結(jié)構(gòu)上、光纖傳輸方式具有更高的圖片傳輸效率等，這些都是機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)中需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

二、幾種常見(jiàn)的機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)

結(jié)合高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的功能需求，在技術(shù)選擇中可以從以下幾種技術(shù)中做出選擇。

2.1光傳送網(wǎng)技術(shù)

光傳送網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)稱為OTN，是指在光域上實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)信號(hào)傳遞、路由選擇、監(jiān)控以及復(fù)用等。在信息傳遞過(guò)程中，OTN是一個(gè)具有良好生存性的傳送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，光傳送網(wǎng)技術(shù)充分結(jié)合了PDH以及SDH技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠在電層、光層領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)子波長(zhǎng)、波長(zhǎng)業(yè)務(wù)的交叉角度，并且能夠?qū)DH模式下的OAM&P理念移植其中，進(jìn)而彌補(bǔ)單一技術(shù)存在的維護(hù)管理缺陷的問(wèn)題。從技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，OTN技術(shù)能夠滿足大量信號(hào)透明傳遞、封裝的要求，并提高了高帶寬的利用率，滿足高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)需求，尤其是支持多嵌套串聯(lián)連接功能以及FEC（前向糾錯(cuò)）的功能需求，因此組網(wǎng)能力滿意。

近些年隨著高速公路機(jī)電通信工程的發(fā)展，在公路沿線大量使用了數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，此類系統(tǒng)能夠完成車輛信息抓拍、采集以及傳輸?shù)?，在通信系統(tǒng)建設(shè)中，相關(guān)設(shè)備在接入傳輸網(wǎng)期間可以直接使用OTN設(shè)備，通過(guò)同步OTN骨干傳輸網(wǎng)的方法取代常規(guī)的SDH設(shè)備。根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)可知，使用OTN技術(shù)可以增強(qiáng)通信系統(tǒng)的功能，并對(duì)機(jī)電工程通信系統(tǒng)的性能做出評(píng)價(jià)，可充分滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的功能需求，能夠?yàn)闄C(jī)電工程通信系統(tǒng)的基本功能提供支持。

2.2寬帶IP技術(shù)

寬帶IP技術(shù)主要通過(guò)千兆以太網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)路由器、轉(zhuǎn)換機(jī)等設(shè)備支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包交轉(zhuǎn)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)IP核心網(wǎng)以及多業(yè)務(wù)化的IP城域服務(wù)的方法，在高速公路機(jī)電工程中，寬帶IP技術(shù)主要為多業(yè)務(wù)交換法。從系統(tǒng)組成部分來(lái)看，機(jī)電工程項(xiàng)目主要包括綜合網(wǎng)、收費(fèi)網(wǎng)以及視頻網(wǎng)、通信網(wǎng)四方面組成，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層主要依托三層交換機(jī)完成數(shù)據(jù)互聯(lián);每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層之間經(jīng)過(guò)物理隔離后，可以按照相應(yīng)的業(yè)務(wù)要求經(jīng)網(wǎng)閘實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。在機(jī)電工程通信系統(tǒng)架構(gòu)上，前端設(shè)備為高清攝像機(jī)等，經(jīng)組播功能軟件來(lái)查看，并且網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)完成本地儲(chǔ)存;系統(tǒng)中的隧道廣播以及緊急電話等都可以通過(guò)光纖等連接監(jiān)控網(wǎng)。

2.3彈性分組環(huán)技術(shù)

彈性分組環(huán)技術(shù)又被稱為RPR技術(shù)，在通信系統(tǒng)中被認(rèn)為是優(yōu)化協(xié)議，經(jīng)分組交換點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息采集后，并使用環(huán)形結(jié)構(gòu)的方法展現(xiàn)出來(lái);在機(jī)電工程通信系統(tǒng)中，RPR技術(shù)的技術(shù)先進(jìn)性表現(xiàn)為：1.依托統(tǒng)計(jì)空間復(fù)用技術(shù)，關(guān)注系統(tǒng)對(duì)空間的再利用能力，經(jīng)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)入手，可以有效調(diào)整環(huán)在信息傳播中的效率，保證信息處理效果。2.由于RPR技術(shù)起源于異步傳輸技術(shù)，因此該技術(shù)在實(shí)際上處于地址處理層，經(jīng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)可以此為中心完成數(shù)據(jù)傳遞，并快速、高效的檢測(cè)故障。現(xiàn)階段高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)在運(yùn)用彈性分組環(huán)技術(shù)時(shí)，可在MSTP（多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上使用RPR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)處理，并提供50ms環(huán)保護(hù)能力。

2.4密集波分復(fù)用技術(shù)

密集波分復(fù)用技術(shù)就是DWDM技術(shù)，該技術(shù)可以通過(guò)單模光纖低損耗區(qū)的帶寬，經(jīng)多個(gè)波長(zhǎng)做載波后，可能在一個(gè)光纖內(nèi)實(shí)現(xiàn)大量載波信道傳輸，提高了光信號(hào)復(fù)用傳輸效率。在通信系統(tǒng)中，DWDM技術(shù)的出現(xiàn)可以顯著提高系統(tǒng)的通信容量，在DWDM技術(shù)的支持下，能夠在一個(gè)激光信道上使用ATM以及IP協(xié)議等，并按照不同類型、不同傳輸速度的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息傳遞，其處理的數(shù)據(jù)流量可控制在100Mb/s與2.5Gb/s之間。對(duì)于高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)而言，使用DWDM技術(shù)能夠進(jìn)一步提高QoS（質(zhì)量服務(wù)）水平，并以低成本的模式來(lái)快速響應(yīng)機(jī)電設(shè)備的帶寬需求，保障了通信效率。

2.5自動(dòng)交換光技術(shù)

自動(dòng)交換光技術(shù)主要是在光傳送網(wǎng)中增添控制平面，并在相對(duì)應(yīng)的接口、理性系統(tǒng)以及協(xié)議等，可經(jīng)由動(dòng)態(tài)交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有助于網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)分配，使多層復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單，使光網(wǎng)絡(luò)層上能夠承擔(dān)大量的業(yè)務(wù)，并避免傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的限制，可充分優(yōu)化資源動(dòng)態(tài)分配結(jié)構(gòu)，其特征表現(xiàn)為：1.可增強(qiáng)各類寬帶業(yè)務(wù)的服務(wù)效率，保證網(wǎng)絡(luò)資源利用水平。2.依托良好的設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)拓展性能來(lái)強(qiáng)化通信系統(tǒng)的運(yùn)行效率。3.具有更強(qiáng)、更有效的恢復(fù)與保護(hù)機(jī)制。4.能夠顯著增強(qiáng)光交換技術(shù)支持永久連接、交換連接和軟永久連接，滿足高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)不同網(wǎng)絡(luò)的需要。

三、高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

3.1案例簡(jiǎn)介

江西高速公路在高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)建設(shè)中，所使用的通信系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、《通用通電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、《電子系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》等。

在江西高速公路機(jī)電項(xiàng)目中，機(jī)電設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2高速公路機(jī)電工程監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

在江西高速公路項(xiàng)目中，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是能夠經(jīng)外場(chǎng)設(shè)施快速采集高速公路在運(yùn)行期間出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)資料，如不同路段的高速公路堵塞情況、有無(wú)交通事故等。在機(jī)電工程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行期間，通過(guò)監(jiān)控設(shè)備能夠快速讀取道路上的各種異常信息，并與高速公路路況與救援信息相匹配。現(xiàn)階段隨著信息傳輸技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用，自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)開(kāi)始被廣泛應(yīng)用在通信系統(tǒng)中，推動(dòng)高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的變革，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)單一的監(jiān)控系統(tǒng)向多臺(tái)計(jì)算機(jī)協(xié)同處理方向發(fā)展，有助于進(jìn)一步提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效率。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展后，能夠在光纜超小型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，保障了通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效率。

3.3高速公路通信系統(tǒng)概況

江西高速公路在通信系統(tǒng)建設(shè)中使用三級(jí)管理模式，大體可以劃分為省級(jí)通信中心、地市級(jí)通信中心以及路段通信中心等，在通信過(guò)程中使用虛擬專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)在高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)中，經(jīng)公用網(wǎng)絡(luò)形成專用網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)VPN網(wǎng)關(guān)的方法能夠?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)包進(jìn)行加密，符合遠(yuǎn)程訪問(wèn)的功能需求。從通信功能設(shè)定上，采用虛擬專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程信息搭配，在ETC門架系統(tǒng)中使用無(wú)線路由器，按照運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)收費(fèi)信息上傳至交通網(wǎng)絡(luò)，可用于跨市、跨省的信息記錄查詢等。目前該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)南昌等地區(qū)的通信要求，實(shí)現(xiàn)全省的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

四、結(jié)束語(yǔ)

在高速公路機(jī)電工程通信中，信息技術(shù)的運(yùn)用能夠最大限度上的強(qiáng)化數(shù)據(jù)傳輸效果，該技術(shù)能夠最大程度上增強(qiáng)通信系統(tǒng)運(yùn)行能力，關(guān)乎高速公路的經(jīng)濟(jì)效益。但是需要注意的是，當(dāng)前我國(guó)高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)中存在一定不足，所以為了能夠更好的適應(yīng)系統(tǒng)功能，需要進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能，最終為促進(jìn)高速公路可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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楊敏，（1987-11），男，漢，江西省南昌市，助理工程師，本科，研究方向：機(jī)電工程

課題：2016年衡陽(yáng)市社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目“XXXX展的城市外語(yǔ)語(yǔ)言環(huán)境體系的建設(shè)研究” （編號(hào)：2016XXXX階段性成果之一）