高速公路機電工程通信系統(tǒng)技術探究

王 鑫

（山西興路交通工程監(jiān)理技術咨詢有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

通信系統(tǒng)是高速公路機電系統(tǒng)中最為重要的組成模塊，承擔著高速公路實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。為了滿足高速公路未來更快發(fā)展的需求，還需要在明確了解機電通信系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎上，查找潛在的問題，分析不足的原因，針對性地引入更先進的通信技術，來拓展高速公路機電通信系統(tǒng)的整體技術水平。

1 高速公路機電工程通信系統(tǒng)要求

對于高速公路的運行來說，通信系統(tǒng)的配置為其提供了基礎性的監(jiān)控和管理的功能，且涉及圖像信息等數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)在當前的高速公路運行中已經成為一種必不可少的重要組成部分，在整個交通運行當中起著極為重要的作用。由于通信系統(tǒng)在同一時間需要處理的各類數(shù)據(jù)信息較多，因此相應的系統(tǒng)就要具備較高效率的處理能力，在信號傳輸上也應達到既定的要求。另外，還應具備較高的抗干擾能力，以為高質量的信息傳輸和信號接收提供切實的保障[1]。

機電通信系統(tǒng)設備的維保是高速公路的重要工作內容之一，決定了該設備效能是否滿足預期效果?；诖?，在日常業(yè)務管理工作當中，要高度重視機電通信設備的維保，根據(jù)科學的管理思路，制定一套合理有效的機電通信設備維保制度，同時落實維保管理人員和工作人員。對機電通信設備要實行動態(tài)跟蹤監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，要及時分析原因，制定出針對性的處理方案，既要快速解決問題恢復系統(tǒng)正常運行，又要防止此類問題的再次發(fā)生，從而不斷提高機電通信系統(tǒng)的整體安全性能。另外，要做好機電通信系統(tǒng)的維保工作，還需要對相關的工作人員進行定期的專業(yè)培訓與評定，提高維保工作人員的專業(yè)技術能力和綜合素質，為解決技術性的疑難問題奠定良好的技術基礎。

2 高速公路機電通信系統(tǒng)新技術

2.1 自動交換光技術

自動交換光技術作為一種高效的通信技術，為用戶提供了自動發(fā)送和動態(tài)數(shù)據(jù)交換的服務。它具有自適應的特性，能夠根據(jù)用戶的需求選擇最合適的數(shù)據(jù)傳輸模式。這種技術的出現(xiàn)使得通信系統(tǒng)在信息傳輸方面更加靈活、高效。在傳統(tǒng)通信技術中，用戶通常需要手動配置和管理數(shù)據(jù)傳輸過程中的各種參數(shù)，這樣的方式繁瑣且容易出錯。而自動交換光技術能夠根據(jù)特定的指令和算法，自動構建網絡連接，無需人工干預。這種自動化的特性大大提高了通信的效率和可靠性，減少了人為錯誤的可能性。

在建設和優(yōu)化交通基礎設施的過程中，自動交換光技術也發(fā)揮了重要作用。特別是在高速公路等交通網絡的建設中，要求實現(xiàn)信息的快速、準確傳輸，確保交通系統(tǒng)的高效運行和安全性。自動交換光技術通過構建高速、穩(wěn)定的通信網絡，為高速公路機電工程提供了便捷的通信服務（見圖1）。在高速公路機電工程中，自動交換光技術為通信業(yè)務的便捷化推進做出了貢獻。它可以實現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸和處理，包括交通監(jiān)控、收費系統(tǒng)、車輛識別、交通指揮等多個方面的應用。通過自動交換光技術，各個設備和系統(tǒng)可以快速、穩(wěn)定地交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時監(jiān)控和準確的數(shù)據(jù)分析，提高交通管理的效率和準確性。

圖1 自動交換光技術信息圖

2.2 增強型MSTP

就當前的基本情況來看，現(xiàn)有的MSTP 傳輸網絡已經難以滿足現(xiàn)實性的系統(tǒng)運營的需求。其所面對的挑戰(zhàn)主要來自以下幾個方面：

（1）傳輸寬帶的穩(wěn)定性。隨著高速公路交通量的增大[1]，相應的監(jiān)控系統(tǒng)就需要處理更多的信息數(shù)據(jù)，為了提升數(shù)據(jù)的準確性和清晰度，就應加強監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化升級，相應的傳輸寬帶也應進行持續(xù)性的提升，以確保相關處理的穩(wěn)定性和安全性[2]。

（2）網絡安全問題。技術的快速發(fā)展極大地促進了傳統(tǒng)類型業(yè)務的優(yōu)化，而以往的一些模式受制于既定的模式已經難以滿足現(xiàn)實性的需求。對于PTN 分組交換技術來說，其所涉及的業(yè)務之間存在著邏輯隔離的情況，因此很難保障運行的安全性。正因如此，就應加強原有業(yè)務安全性的優(yōu)化提升。

總而言之，以往傳統(tǒng)的某一項技術已經無法滿足于現(xiàn)實性業(yè)務的需求，因此就應加強增強型MSTP 等系統(tǒng)的配置，以為高速公路機電通信系統(tǒng)的高質量運行提供基礎性的保障。

2.3 光傳送網絡（OTN）技術

在高速公路收費和監(jiān)控等系統(tǒng)不斷優(yōu)化的背景下，現(xiàn)有的干線網絡已經無法滿足系統(tǒng)化運行的需求，因此亟須進行調整和升級。在這樣的背景下，光傳送網絡（OTN）技術展現(xiàn)出越來越強大的應用優(yōu)勢，尤其在長途干線網絡傳輸中。相較于傳統(tǒng)的技術操作方式，OTN 技術具有更高的容量和更高效的系統(tǒng)調控能力，因此將其應用于高速公路機電通信系統(tǒng)中具有重要的現(xiàn)實意義。

OTN 技術具備高容量的數(shù)據(jù)傳輸能力，能夠承載大量的數(shù)據(jù)流量。在高速公路機電通信系統(tǒng)中，涉及大量的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)、車輛信息、收費數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)需要快速、準確地傳輸和處理。OTN 技術通過光纖傳輸，能夠實現(xiàn)高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)的實時性和可靠性。同時，OTN 技術還能夠實現(xiàn)多路復用和分組交換，提高系統(tǒng)的靈活性和可擴展性，適應不斷增長的通信需求。

另外，OTN 技術在系統(tǒng)調控方面也表現(xiàn)出色。高速公路機電通信系統(tǒng)需要進行實時的監(jiān)控、管理和控制，對網絡的穩(wěn)定性和可靠性要求較高。OTN 技術通過使用數(shù)字光傳送技術，能夠對數(shù)據(jù)進行多層次的監(jiān)測和管理，實現(xiàn)網絡的智能調控和故障恢復。它支持網絡管理系統(tǒng)的集中管理和自動化控制，能夠對整個網絡進行實時監(jiān)測、故障檢測和性能優(yōu)化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可管理性[3]。

此外，OTN 技術還具有較強的擴展性和兼容性。高速公路機電通信系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，需要與多個子系統(tǒng)和設備進行集成和協(xié)同工作。OTN 技術支持多種通信協(xié)議和接口標準，能夠與不同廠家的設備進行無縫連接和互操作。這為系統(tǒng)的擴展和升級提供了靈活的條件，使得系統(tǒng)能夠適應未來的技術發(fā)展和應用需求（見圖2）。

圖2 傳輸系統(tǒng)參考結構示意圖

3 通信系統(tǒng)技術在高速公路機電工程中的具體應用

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)應用

作為高速公路機電工程的重要組成部分，監(jiān)控系統(tǒng)主要包括計算機系統(tǒng)和外場的相關設備。

計算機系統(tǒng)承擔的是系統(tǒng)的信息處理，基于終端計算機和交換式集線器等基礎設備推進具體的運行。收費站控制室的計算機設備系統(tǒng)等是局域網構成的基本要素，而處在收費中心的計算機則屬于獨立的網絡體系。

場外設備主要涉及氣象監(jiān)測器和可變限速標志等，這些設置的監(jiān)測點與通信站之間往往間隔較遠，且分布比較分散，但所涉及的數(shù)據(jù)量并不大。鑒于此，數(shù)據(jù)信息的傳遞不能通過標準的數(shù)據(jù)接口進行，此時就需要為每個遠端數(shù)據(jù)點配置1 臺Modem。通過這樣層層的系統(tǒng)處理，以完成所有信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌調度。就拿某高速公路來說，其配置有氣象監(jiān)測器1 套，同時還涉及車輛檢測器12 套?；谶@些基礎性的設施獲得交通運輸?shù)南嚓P數(shù)據(jù)，隨后通過因特網數(shù)據(jù)光端機等完成各類數(shù)據(jù)信息的上傳和應用，以精細地推進對高速公路具體情況的監(jiān)控[4]。

3.2 收費系統(tǒng)應用

就我國當前的基本情況來看，高速公路正處在不斷發(fā)展的重要時期，其中所涉及的各類基礎設施的優(yōu)化和完善也受到了越來越多的關注，特別是機電通信系統(tǒng)。如今，國家加強了對高速公路收費系統(tǒng)的精細控制和各類先進技術的應用，目的就是能夠提升交通服務的質量。相信在不久的將來，高速公路運行過程中的收費管理能夠通過一種便捷的自動化模式來實現(xiàn)。

當前所應用的計算機收費系統(tǒng)主要涉及到兩個不同的等級，即收費中心和收費站等兩個不同的系統(tǒng)。具體來說，前者是基于高速公路收費站點等構建的局域網運行，在特定的系統(tǒng)支持下完成各類信息的傳輸和共享。對于收費數(shù)據(jù)的傳輸來說，則是通過三級管理模式有序進行，在收費中心和收費站以及收費車道等的層層控制下運行。其中，收費中心與各個站點之間的數(shù)據(jù)傳輸是基于特定的數(shù)據(jù)通道進行，而各個站點的技術設備應做好相應的接收設置，以確保信息傳輸?shù)姆€(wěn)定與高效。一般來看，收費站與收費中心之間的路由器是推進各通信通道與收費系統(tǒng)聯(lián)系的主要基礎，在局域網內部存在網絡信號的條件下即能穩(wěn)定地進行各類信息數(shù)據(jù)的傳輸。需要注意的是，相應的路由器應設置有兩個相互獨立的數(shù)據(jù)接口，一個與收費中心連接，負責信息的傳輸；另一個與收費記賬中心連接，以傳輸所需的信息數(shù)據(jù)。另外，還應注意的是，高速公路的收費站廣場還應設置專門的攝像機等監(jiān)控設備，以通過與其他信息采集系統(tǒng)的共同作用提升整個高速公路運營的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測中的應用

傳感器技術在公路機電工程通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。傳感器是一種能夠感知和采集物理量、化學量或其他特定信息的設備，通過將這些信息轉換為電信號或數(shù)字信號，實現(xiàn)對公路機電工程中各種關鍵參數(shù)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。

在公路交通管理方面，車輛傳感器是其中一種常見的傳感器技術。通過在公路上安裝車輛傳感器，可以實時感知和監(jiān)測交通流量、車輛速度、車輛類型等信息。這些數(shù)據(jù)對于交通管理者來說非常重要，可以用于交通流量預測、擁堵監(jiān)測、交通信號優(yōu)化等，以提高交通效率和減少交通擁堵。

另外，環(huán)境傳感器也是公路機電工程中常用的傳感器技術之一。環(huán)境傳感器可以感知和采集空氣質量、氣象信息、噪聲水平等環(huán)境參數(shù)。這些信息對于公路工程的環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境保護非常重要。例如，通過監(jiān)測空氣質量，可以及時發(fā)現(xiàn)并采取措施應對污染問題；通過監(jiān)測氣象信息，可以提前預警天氣變化，確保公路安全運營；通過監(jiān)測噪聲水平，可以評估交通噪聲對周邊居民的影響，采取噪聲治理措施等[5]。

傳感器技術的應用還涉及其他方面。例如，在公路機電工程的智能照明系統(tǒng)中，通過光感應傳感器可以實現(xiàn)根據(jù)周圍光照強度自動調節(jié)路燈亮度，節(jié)約能源和提升交通安全性。此外，壓力傳感器、位移傳感器等也可以應用于公路橋梁結構的安全監(jiān)測，實時監(jiān)測結構的變形和應力，提前預警潛在問題，確保橋梁的安全運行。

4 結語

綜上所述，科學技術的不斷發(fā)展極大地促進了高速公路的便捷化運行，特別是在互聯(lián)網技術和信息技術得到廣泛應用的條件下，我國的高速公路運營較之以往變得越來越科學高效。而今，通信系統(tǒng)是高速公路的現(xiàn)代化建設中重要組成部分，相應的技術應用也在尋求新的突破，以為國家基礎設施的持續(xù)優(yōu)化提供強有力的支持。