高速公路通信系統在收費與監控中的應用

戚奇衛 岳自森

摘 要：隨著經濟的快速發展，高速公路已經成為了我國重要的交通干線，其中高速公路的機電系統主要是由六大系統組成即監控系統、通信系統、收費系統、低壓供配電系統、照明系統、隧道機電工程系統。建設好高速公路的通信系統具有十分重要的意義，假如將高速系統比作一個人，高速公路的和收費、監控系統就相當于人體的四肢等執行結構與反饋機構，而高速公路的通信系統就相當于人體的神經系統，需要確保信息交流的通暢。文章將在介紹高速通信系統應用原理的基礎上對高速公路通信系統的應用進行介紹。

關鍵詞：高速公路；通信系統；應用；原理

前言

高速公路的總里程較長，為了更好的管理高速公路，使其能夠正常運行，需要做好對于高速公路運行的監控并將數據輸送至高速公路交通信息中心，從而使得交通信息中心依據所得到的數據進行形式判斷，并對高速公路的運行進行一定的調整，而這一過程都需要依靠高速公路的通信系統，由高速公路的監控、收費等系統發出的信息（圖像、影音等）都需要經過通信系統進行傳輸。

1 高速公路通信系統簡介

高速公路通信系統一般也分為通信站、通信分中心、通信總中心幾個層次。高速公路通信系統的硬件組成主要由：光纖網絡、數字程控交換機系統（含指令電話系統）、光電纜線路工程以及通信電源系統等組成。通過所構建的通信網絡，就可以將所收集到的信息逐級（站、分中心、總中心）進行傳輸，從而確保了信息的快速傳輸與信息的通暢。

2 高速公路的收費系統及其數據傳輸方式

現今在高速公路上所采用的收費系統是半人工的方式，在進入高速公路時采用的是自動發放計費卡以提高通行效率，并根據所收集的數據來計算相應的里程及收費數目，而后采用人工收費，在收費站設置車輛檢測器校核，閉路電視監視收集收費站的實時運行數據。現今，高速公路收費向著互聯網收費的方向發展，在不遠的將來將會出現自動收費的方式，現今運行的高速公路ETC通道就是一個成功的案例。

2.1 高速公路的計算機收費系統

對于高速公路上的收費系統主要分為收費中心計算機系統和收費站分站系統，其中，對于收費站所組成的的計算機系統主要包括的是收費車道的計算機終端與收費站總控制室，以及由以上兩者所構成的局域網，收費中心的計算機系統所組成的局域網，以上各種局域網之間則需要使用高速公路的通信系統進行數據交換。

2.2 高速公路收費數據的傳輸

高速公路的收費系統采用分級的方式，其主要分為收費中心計算機、收費站計算機及收費車道計算機三級。其中，各分級局域網之間采用的是光纖網絡進行連接，對于收費站與收費中心之間采用的是數據通道直連的方式，各通信站的ONU設備提供必要的2Mbps（G.703）數據通道接口。而在收費站的中心局域網內的各個計算機之間則采用的是路由器進行連接的，對于收費站級的數據通信所使用的路由器則需要具備多個E1（G.703）接口，能夠使其中一個與收費中心進行數據的傳輸，而另一個則需要與區域的拆賬中心進行數據的連接。

2.3 收費站監控圖像的傳輸

高速公路在各個收費站點都設置了監控攝像機來對各個收費通道以及收費站點的情況進行拍攝并實時傳輸到收費中心中進行數據處理，并通過收費系統完成監控、控制信號的傳輸。其中，對于攝像機圖像信號的傳輸是專門的一根光纖，而其中的控制信號則采用的是話路通道進行傳遞的，當信號傳遞到終端后需要經過MODEM的調制解調后方能進行使用。

3 高速公路的通信系統

3.1 高速公路的線路鋪設

由于高速公路的總里程較長，為保證多個收費站點與總的數據中心之間的信息傳遞，良好的通信線路是數據傳輸的重要保證，在進行通信線路的設計過程中，需要從經濟性、可靠性、合理性等多個方面出發來設計高速公路通信網絡。光纖通信是一種現今使用較為成熟的技術，其信號傳輸質量穩定，抗干擾能力強，同時相對于其他的信號傳輸方式價格適中，能夠實現高速公路通信過程中的語音、圖像數據、控制數據等的順利傳輸，由于高速公路的總里程較長，沿途都需要設置收費、監控以及控制終端，因此對于通信量的要求較大，使用光纖網絡所具有的頻帶、通信容量都較大的特點能夠較好的滿足高速公路的通信需求。同時光纖通信還具有通信容量大、數據通信的質量較高、對于外界的干擾能夠良好的屏蔽且能夠長距離的進行數據的傳輸等特點，以上這些特點都是高速公路通信系統所需要的。同時使用光纖通信能夠照顧到一些站點之間距離過大的通信需求，通過光纖通信的中繼特性能夠良好的解決這一問題。光纖通信采用的是長波長單模光纜傳輸方式，通信容量較大且造價較低，能夠在長距離傳輸中降低成本。

3.2 高速公路通信系統的程控交換

通過以上介紹的高速公路各個站點的組成，可以將高速公路的通信系統分成三個層次，對于各層次之間的程控交換采用3級程控交換的方式，第一級為高速公路總公司通信總中心，其主要負責本通信網絡之間或是與外部網絡之間的話務接轉，而第二級程控交換主要負責本局話務接續與本局以外的話務轉接，第三程控交換則是設置在各個收費站點的信息管理中心，主要負責本局的話務通信。同時三層程控網絡之間建立起一個互聯的網絡從而使得高速公路的通信系統構建起一個多迂回、多路由的程控數字交換網。

3.3 高速公路的語音通信

高速公路的語音通信主要包含電話系統、指令電話系統和移動電話系統的建設工作，在建立時需要充分結合各個部分之間的通信建設情況建立起一套完整的、覆蓋整個高速公路的語音通話系統。

3.4 高速公路的移動通信系統

在建立起良好的固定通話通信的同時還需要建立起一套較為良好的移動通信系統，其中移動通信主要是針對與高速公路通信端中的一端處于移動中的信息通信，其中通信的信息包含有通話、數據、傳真、圖像等多個種類。移動通信網絡的建設可以選擇租用公用蜂窩移動通信網，但是相較于自建網絡，公用蜂窩移動通信網在管理上具有較大的優勢但無法滿足高速公路移動通信中對于群呼、組呼等調度的需求。所以，還是需要建設自建網絡來滿足移動通信要求，確保高速公路的移動通信的暢通。

4 高速公路監控系統的通信

在高速公路的收費站點、路段上都設置有攝像頭，可以將所拍攝到的圖像信息傳輸到后方的調度中心，方便高速公路的管理人員依據高速公路的運行情況進行相應的決策。由于圖像數據的信息量較大，需要使用通信容量較大的光纖網絡進行數據傳輸，有高速公路的監控攝像點分布較稀疏，因此多采用一對一的方式進行數據傳遞，當需要在不同的視頻之間進行切換時則需要調度中心在所需的視頻信號進行選擇。

4.1 高速公路監控數據的傳輸

高速公路的通信系統在各站綜合業務接入網的ONU設備業務通道中提供足夠的2/4wVF接口，而對于監控數據則通過調制解調轉換為模擬信號進行傳輸。

4.2 高速公路監控圖像傳輸

高速公路的監控系統由于需要實時傳遞攝像機的圖像信息且信息量較大，因此需要單獨占用一根光纜并在傳輸的終端將視頻圖像信號和控制信號經過數字/視頻復用光端機復用后使用。

5 結束語

高速公路的通信系統就相當于人體的神經網絡，傳輸速度快、傳輸質量穩定是對高速公路通信系統的基本要求，文章主要分析了高速公路通信系統的組成以及其對應圖像、語音以及控制數據的傳輸應用進行了介紹。

參考文獻

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