高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)及應(yīng)用

王銳

摘要：通信系統(tǒng)是公路工程平穩(wěn)運(yùn)行的核心內(nèi)容之一，對(duì)高速公路機(jī)電工程中的通信系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行分析，是高速公路建設(shè)過(guò)程中不可缺少的內(nèi)容。對(duì)高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)組成及主要功能進(jìn)行總結(jié)，對(duì)高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的應(yīng)用策略進(jìn)行分析，從而更好確保高速公路運(yùn)營(yíng)期間的安全性。

關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電工程；通信系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)

1 高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)組成

通信系統(tǒng)是公路工程平穩(wěn)運(yùn)行的核心內(nèi)容之一。通信系統(tǒng)以信息傳遞為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)過(guò)往車(chē)輛的安全控制與科學(xué)管理。為提高高速公路機(jī)電工程系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，需要對(duì)高速公路機(jī)電工程中的通信系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試。

高速公路機(jī)電系統(tǒng)中，通信系統(tǒng)是以太網(wǎng)技術(shù)、SDH 光傳送技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)、圖像、語(yǔ)音信息的精準(zhǔn)識(shí)別與管控，從而提高高速公路運(yùn)行的穩(wěn)定性。寬帶大、兼容性強(qiáng)是以太網(wǎng)的主要特征，千兆以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用后，可實(shí)現(xiàn)圖像、語(yǔ)音、視頻數(shù)據(jù)的快速傳輸。高速公路收費(fèi)站收費(fèi)系統(tǒng)，采用以太網(wǎng)接口和SDH光傳輸系統(tǒng)，運(yùn)行穩(wěn)定性和工作效率明顯提高，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、終端設(shè)備與光纖線路的協(xié)調(diào)，可完成快速信息傳輸。高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括軟件、硬件和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

1.1? ?系統(tǒng)硬件

機(jī)電通信系統(tǒng)的硬件主要由電源、接入網(wǎng)、應(yīng)急電話、交換系統(tǒng)四大部分組成。將電力系統(tǒng)220V電源，作為高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)供電設(shè)備。接入網(wǎng)則以中心網(wǎng)絡(luò)與周邊網(wǎng)絡(luò)作為連接橋梁，實(shí)現(xiàn)通信業(yè)務(wù)的同步協(xié)調(diào)，其中最核心部分為光線路終端。交換系統(tǒng)以符合V5協(xié)議的局域網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過(guò)模擬中繼線路的方式進(jìn)行連接。而應(yīng)急電話系統(tǒng)可為高速公路突發(fā)狀況提供及時(shí)通信，為事故處置、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度提供便利。

1.2? ?系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是以硬件作為基礎(chǔ)的。系統(tǒng)軟件包括安全維護(hù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、事故報(bào)警、資源配置等模塊，通過(guò)軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功能。上述軟件的系統(tǒng)正常運(yùn)行為通信系統(tǒng)的穩(wěn)定提供了保障，并滿足了相關(guān)運(yùn)行功能的需求。

1.3? ?數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

在高速公路機(jī)電通信中，數(shù)據(jù)傳輸是整個(gè)通信系統(tǒng)的核心和重要組成部分，按傳輸方式分為有線傳輸、音頻電話傳輸、光纖傳輸、模擬傳輸四種。由于不同的傳送方式，其作用和用途也有很大的差別，主要是通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。光纖的傳送主要是用來(lái)傳送影像資料，而語(yǔ)音電話則是用來(lái)傳送數(shù)據(jù)資料。

2? ?高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的主要功能

2.1? ?電話

電話主要有業(yè)務(wù)電話、緊急電話、指令電話3種類(lèi)型。其中業(yè)務(wù)電話是通信系統(tǒng)的重要組成部分，各部門(mén)業(yè)務(wù)聯(lián)系的常用手段，可實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)間信息傳遞，為資源共享奠定基礎(chǔ)；緊急電話作為內(nèi)部專(zhuān)用，多用于呼救、緊急救援等警情；指令電話可分為無(wú)線電話、有線電話2種，用于交通管理和調(diào)度指揮，包括選呼、全呼、組呼3種功能模式。

2.2? ?主干線傳輸

主干線傳輸可在局域網(wǎng)、長(zhǎng)途網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息傳遞、數(shù)據(jù)傳輸，主要由交通通信網(wǎng)主干線組成，在道路交管部門(mén)信息傳輸中應(yīng)用廣泛。

2.3? ?數(shù)據(jù)與圖像傳輸

數(shù)據(jù)與圖像傳輸包括收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、視頻傳輸系統(tǒng)等，可實(shí)現(xiàn)畫(huà)面實(shí)時(shí)電視呈現(xiàn)，具備交通監(jiān)視能力。

2.4? ?廣播

包括道路信息廣播、交通廣播。

2.5? ?通信電源及管道

電源系統(tǒng)包括直流電、交流電、機(jī)房系統(tǒng)。通信管道包括 HDPP管道和HDPP硅管。

3? ?高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的應(yīng)用策略

3.1? ?采用各種通信新技術(shù)

自動(dòng)交換光網(wǎng)技術(shù)是基于光傳輸網(wǎng)的技術(shù)，并由平面控制來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化管理，按照網(wǎng)絡(luò)資源需求，進(jìn)行合理分配。高速公路項(xiàng)目建設(shè)初期排查時(shí)，應(yīng)用該技術(shù)可以快速摸查以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題分析與處置，促進(jìn)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，改善系統(tǒng)通暢度。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，借助自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源升級(jí)，可為自動(dòng)化數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)移提供技術(shù)支持，提高業(yè)務(wù)效率。

分組傳送網(wǎng)也被稱(chēng)為分組轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)，具備自動(dòng)調(diào)節(jié)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，基于分組傳輸操作特點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)地址下面的傳送媒體進(jìn)行相應(yīng)處理。分組傳輸網(wǎng)絡(luò)具有很大的運(yùn)行空間，會(huì)對(duì)高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)性能與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接影響，擁有相對(duì)較高的安全性，與傳統(tǒng)光纖傳輸技術(shù)相比，其數(shù)據(jù)安全性更好且傳輸質(zhì)量更高，是目前通信技術(shù)中使用最多、成本最低的一種技術(shù)。

ADM OVER SDH是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的一種同步數(shù)字體系技術(shù)，其具有傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠?yàn)檎麄€(gè)公路機(jī)電工程項(xiàng)目建設(shè)提供有力支持。應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，應(yīng)先對(duì)SDH網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際情況合理分配各個(gè)節(jié)點(diǎn)的接入帶寬。然后要對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理選型，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。最后對(duì)SDH網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)模式進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，以確保其可以在實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)揮出重要作用。在實(shí)際操作過(guò)程中，要充分重視對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的科學(xué)維護(hù)，定期對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢查與維護(hù)，確保系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，以發(fā)揮出其應(yīng)有的作用與價(jià)值。

3.2? ?提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的技術(shù)水平

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是公路工程機(jī)電通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一，網(wǎng)絡(luò)暢通才能確保高速公路通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)順利處置。提高網(wǎng)絡(luò)通暢度是改善高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵，故此需進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)體系，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，切實(shí)提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行水平和處置速率，為高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。目前，我國(guó)尚未形成相對(duì)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)踐中需結(jié)合高速公路項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行投資匹配，切實(shí)改善資源利用率，提高網(wǎng)絡(luò)安全性，提速增效的同時(shí)以?xún)?nèi)部網(wǎng)絡(luò)方式組網(wǎng)，確保業(yè)務(wù)安全。

3.3? ?科學(xué)應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在公路機(jī)電工程中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳輸，避免了人工操作帶來(lái)的誤差，提高了工作效率。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠有效降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度，提高施工效率，在一定程度上縮短了工期。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有成本低、效率高等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的良好升級(jí)與維護(hù)。

目前我國(guó)公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)中采用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主要包括2種：一種是以IEEE802.11g為基礎(chǔ)的WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；另一種是以IEEE802.11a為基礎(chǔ)的WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有成本低、易維護(hù)等特點(diǎn)，因此在公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。公路機(jī)電工程施工過(guò)程中，應(yīng)該合理選用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高通信系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3.4? ?做好保養(yǎng)及維修等基礎(chǔ)工作

機(jī)電設(shè)備的性能直接關(guān)系到高速公路的運(yùn)營(yíng)效益，維護(hù)工作的及時(shí)與否，將會(huì)對(duì)設(shè)備效能產(chǎn)生重要影響。

首先，做好日常業(yè)務(wù)管理環(huán)節(jié)。需加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備維保，堅(jiān)持科學(xué)管理理念，優(yōu)化管理策略，推出規(guī)范的維護(hù)保養(yǎng)制度并嚴(yán)格落實(shí)，明確維保人員責(zé)任，督促落實(shí)并加強(qiáng)監(jiān)督考核。

其次，通過(guò)動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)控機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)分析誘因并加以處置，以確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。制定防范方案避免此類(lèi)問(wèn)題再次出現(xiàn)，切實(shí)改善機(jī)電通信系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)安全。最后，加強(qiáng)業(yè)務(wù)人員培訓(xùn)與定期考核，切實(shí)改善維保人員綜合素養(yǎng)，提高從業(yè)人員專(zhuān)業(yè)水平，通過(guò)技術(shù)水平提高為維保工作質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)，為快速應(yīng)對(duì)和科學(xué)處置突發(fā)狀況創(chuàng)造條件。

3.5? ?采用集中管理模式

以集約經(jīng)營(yíng)的方式，提高高速公路機(jī)電通信的運(yùn)營(yíng)管理水平，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、收費(fèi)信息的同步上傳。以通信系統(tǒng)功能完成數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)，接收相關(guān)數(shù)據(jù)后根據(jù)實(shí)際需求，發(fā)送至用戶完成反饋工作，形成以光纖數(shù)據(jù)傳輸為基礎(chǔ)的多媒體數(shù)據(jù)傳送體系。集中管理系統(tǒng)詳情如圖1 所示。

3.6? ?加強(qiáng)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)的發(fā)展方向，現(xiàn)階段業(yè)務(wù)接口非標(biāo)問(wèn)題是制約其建設(shè)水平的重要因素，對(duì)此可通過(guò)同步數(shù)據(jù)體系技術(shù)革新的方式加以解決。業(yè)務(wù)處置過(guò)程中，以集中管理模式為降低系統(tǒng)運(yùn)維、改善系統(tǒng)成效、提高業(yè)務(wù)效率提供保障。與此同時(shí)，通過(guò)GIS、GPS、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，搭建多功能通信平臺(tái)，滿足視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)辦公、可視通話、視頻監(jiān)控的功能需求，擴(kuò)展機(jī)電通信系統(tǒng)能力，滿足多元化需求。

3.7? ?采用公路機(jī)電系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)方案

在技術(shù)革新的同時(shí)，機(jī)電工程應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展，從電子、信息工程領(lǐng)域逐漸向監(jiān)控、通信、收費(fèi)等領(lǐng)域發(fā)展，光纜數(shù)字化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、5G 通信技術(shù)的推廣使其得到標(biāo)準(zhǔn)化控制，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享與實(shí)時(shí)控制。

高速公路機(jī)電系統(tǒng)集成部分包括4個(gè)部分：一是用戶界面。借助標(biāo)準(zhǔn)化界面進(jìn)行用戶界面管理，按照實(shí)際需求應(yīng)用軟件，通過(guò)子系統(tǒng)完成業(yè)務(wù)處置。二是信息與數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)監(jiān)控、收費(fèi)、通信數(shù)據(jù)，綜合分析后加以調(diào)節(jié)、反饋，生成集成化格式，確保存儲(chǔ)規(guī)范，為資源、信息共享提供保障。三是業(yè)務(wù)流程。在數(shù)據(jù)共享基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)同類(lèi)型業(yè)務(wù)整合，集成控制系統(tǒng)用戶信息，便于數(shù)據(jù)資源讀取與后續(xù)處置。四是函數(shù)集成。對(duì)子系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)計(jì)與規(guī)劃，整合相關(guān)信息提高系統(tǒng)整體性，借助Web Service技術(shù)、遠(yuǎn)程系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，為系統(tǒng)高效運(yùn)行和高速公路穩(wěn)定創(chuàng)造條件。

3.8? ?完善高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)

高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要包括四個(gè)方面，分別為現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)、閉路電視系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)和緊急電話系統(tǒng)。

3.8.1? ?現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的核心內(nèi)容，是對(duì)整個(gè)隧道進(jìn)行監(jiān)控的基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)信息及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞到指揮中心，為指揮中心提供全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。在實(shí)際操作過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)由信息采集設(shè)備、通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)組成，其主要作用是將隧道內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息及時(shí)準(zhǔn)確地傳送到指揮中心，為指揮中心提供全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分包括主控制室、現(xiàn)場(chǎng)控制站、傳感器等，其中主控制室主要負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行控制與管理?，F(xiàn)場(chǎng)控制站和傳感器主要負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)信息及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞到指揮中心。

3.8.2? ?閉路電視系統(tǒng)

閉路電視系統(tǒng)是對(duì)整個(gè)高速公路隧道進(jìn)行監(jiān)控的關(guān)鍵內(nèi)容，主要負(fù)責(zé)將隧道內(nèi)的實(shí)時(shí)視頻圖像及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞給指揮中心，為指揮中心提供全面準(zhǔn)確的視頻圖像信息。閉路電視系統(tǒng)在實(shí)際操作過(guò)程中主要包括攝像機(jī)、傳輸設(shè)備和視頻顯示設(shè)備等，其中攝像機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，傳輸設(shè)備則負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻圖像信號(hào)及時(shí)準(zhǔn)確地傳輸?shù)街笓]中心，為指揮中心提供全面準(zhǔn)確的視頻圖像信息。

3.8.3? ?交通監(jiān)控系統(tǒng)

交通監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)高速公路隧道內(nèi)車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)控的關(guān)鍵內(nèi)容，主要負(fù)責(zé)將隧道內(nèi)的車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將車(chē)輛信息及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞給指揮中心。在實(shí)際操作過(guò)程中，交通監(jiān)控系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)控制站、交通檢測(cè)器和控制軟件等。

3.9? ?提高系統(tǒng)建設(shè)的智能化程度

在高速公路機(jī)電工程建設(shè)過(guò)程中，要充分重視智能化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，促進(jìn)高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量與性能的有效提升。在實(shí)際操作過(guò)程中，可以采用智能化控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及智能傳感技術(shù)等，促進(jìn)整個(gè)高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目建設(shè)水平的不斷提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通信系統(tǒng)作為高速公路機(jī)電工程的重要組成部分，其作用不容忽視，在數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面發(fā)揮重要作用。基于現(xiàn)階段高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)工作的特點(diǎn)，為確保高速公路平穩(wěn)、安全運(yùn)行，通過(guò)采用先進(jìn)的通信技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)缺陷，可為高速公路的機(jī)電工程的通信優(yōu)化提供保證，從而有效地提高高速公路的安全性。

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