無線數據傳輸在高速公路機電系統中的應用研究

張永珍

（山西交通控股集團有限公司運城北高速公路分公司收費機電部，山西運城044000）

0 引言

無線數據傳輸作為在信息技術新革命的大背景下誕生的產物，目前已應用于眾多領域，人類日常使用的移動電話無線上網技術就是無線數據傳輸最廣泛的應用方式。而高速公路無線數據傳輸系統又有其獨特的構成，下面就對這一系統的一般組成進行介紹。

1 無線數據傳輸系統組成

數據傳輸為高速公路機電系統需實現的功能之一，在當今技術發(fā)展趨勢下使用無線技術已成為大勢所趨。無線數據傳輸系統主要由以下兩部分組成：

1.1 數據交換機

該設備主要應用于高速公路語音通話工作，可通過通信外線將語音信息直接傳輸至中控計算機，實現將外部電話轉接至內部電話的功能。

1.2 數據傳輸系統

數據傳輸系統的主要功能是對監(jiān)控系統和收費系統產生的數據進行處理，由上下行數據終端和通信信道組成。其中，上行數據終端主要包括服務器、數據傳輸用計算機、串口服務器、調制解調器等；下行數據終端主要包括通信設備、信號收集裝置、調制解調器等；通信信道主要包括路由器、交換機、傳輸系統模塊等。

2 無線數據傳輸在高速公路機電系統中的具體應用

2.1 監(jiān)控系統中的應用

過去，針對高速公路露天監(jiān)控設備間的數據傳輸主要依靠有線傳輸模式，這種方法雖然具有可靠性高、操作簡便等優(yōu)勢，但其不足之處也同樣明顯：其一是數據傳輸的實現需要依靠長距離的線路鋪設，工程量較大且非常耗費成本；其二是由于高速公路沿線均為露天環(huán)境，各種自然因素都會對通信線路的使用壽命產生影響，因此對相關線路的維護又形成了一筆不菲的開支。因此，在近些年無線數據傳輸技術興起后，傳統的有線傳輸技術已逐步被取代。

無線傳輸技術主要基于現行的移動通信網絡（GPRS/CDMA），其數據傳輸功能的實現只需布設通信設備及基站，工程量小，且由于硬件設備大多置于室內，極大地節(jié)約了設備維護成本。其具體的操作方法如下：在監(jiān)控數據傳輸設備上加裝通信設備，再將監(jiān)控中控室的設備接入運營商提供的公用網絡，并編制好專用IP地址，通過公用移動網絡的傳輸，實現通信設備控制、接收通信設備信息、發(fā)布命令給通信設備等功能，從而實現數據的有效傳輸。

2.2 收費系統中的應用

高速公路的收費系統主要由收費站、收費中心及其間的數據傳輸網絡組成。過去實現收費站與收費中心間數據傳輸主要依靠光纖網絡，其具有線材造價昂貴、布設工程量大、維護費用較高等不足。而新型的無線數據傳輸可以通過在收費站與收費中心間搭建無限IP網絡的方式得以實現。這種方法接收發(fā)送信息至IP網絡使用的設備主要是固定式寬帶無線IP設備，這種設備目前已廣泛應用于公用互聯網、數據傳輸、多媒體、視頻語音傳輸、ATM柜員機的各類業(yè)務辦理中，其主要采用以設備需求為分配帶寬原則的通信技術，在傳統的固定網絡、數據傳輸線路及調制解調器的基礎上提供一種點到點的業(yè)務信息傳輸方案，這種方案的介入部分采用單元化組成方式，由接入主單元和接入從單元組成，具有數據傳輸穩(wěn)定、成本低廉、傳輸效率高、傳輸速度快等特點，因此可以被應用于兩地距離較遠、各點分布分散、帶寬需求大、不方便布設有線網絡等的實際場所。

2.3 無線數據互通

高速公路路面上的無線數據傳輸主要指的是高速公路路政部門使用路政車輛進行路面情況巡查及突發(fā)狀況處理時及時將相關信息傳輸給指揮中心這一過程，該過程使用有線傳輸顯然是不可行的。當對數據傳輸速度要求較低時，可以使用公用移動無線網絡（GPRS/CDMA）；而當對數據傳輸速度要求較高或傳輸如視頻等數據量較大的文件時，則主要采用數據傳輸電臺的形式，構建無線視頻傳輸信道，將路面實時情況或事故處理實況等視頻資料傳輸給指揮中心，方便指揮中心對后續(xù)工作進行部署。

2.4 路政車輛指揮調度

路政車輛作為處理高速公路上各種突發(fā)情況的臨時處置場所，對其使用的調度應保證絕對的合理性，因此構建無線路政車輛調度系統顯得尤為重要。這一系統構成簡單，僅由車載信息處理設備與中控室組成。具體的數據傳輸流程如下：各個路政車輛的實時位置通過隨車設備無線傳輸至GPS網絡，再由中控室接收，實現實時了解路政車輛位置的目標，并與路政車輛傳輸回的路況信息及事故處理情況結合，及時判別相關路面情況是否需要更多路政車輛支援。目前在某些高速公路路段對這一系統的使用已細化至駕駛人員，即中控室的命令可以直接點對點地傳輸給單一路政車輛內人員，同時路政人員在下車處理事故時通過隨身攜帶的視頻設備將事故現場的情況及處理事故的過程實時展現給中控室，既方便了中控室對于事故處理方法做進一步規(guī)劃，又對相關路政人員執(zhí)法過程起到了監(jiān)督作用。

2.5 無線視頻傳輸

無線視頻數據傳輸是作為信息技術發(fā)展至今實現的一種具有較高技術要求的數據傳輸形式，其應用于高速公路系統中具有較大的實際意義，能使高速公路管理部門實時了解路面狀況，及時發(fā)現違法違章行為，對保障高速公路交通安全起到了重要作用。無線視頻數據傳輸技術的關鍵就是建立符合要求的視頻數據傳輸信道，其既要保證視頻傳輸所需的較大帶寬需求，還需要保證在不同天氣情況下視頻資料的穩(wěn)定傳輸。目前無線視頻數據傳輸主要使用的傳輸速率從64kbps到8Mbps，在這一速率范圍下，視頻傳輸能夠實現在保證速度的前提下具有良好的傳輸效果，在穿過障礙后信息強度不會出現明顯衰減。同時，視頻處理技術的不斷發(fā)展也不斷放寬了對于視頻信道傳輸速率的要求，如新型的H.264格式視頻在200kbps的信道上即可實現視頻傳輸質量滿足要求的效果。再與新興的車載視頻處理器相配合，通過數據傳輸電臺將在車輛終端即處理好的視頻資料傳輸給中控室，能夠進一步降低對于視頻傳輸信道速率的要求，這一方案目前在很多高速路段已開始進行試點使用，能夠將視頻傳輸網絡范圍擴展至十余公里。

3 結語

高速公路系統的數據傳輸作為對高速公路路面安全、收費站收費、交通事故處理均有重要作用的一項工作，對其進行良好的落實應當引起高速公路管理部門足夠的重視。相關管理者在對相關技術進行應用的同時，還要不斷探求對新技術的開發(fā)，真正構建好我國高速公路系統智能化管理體系，為提升我國道路交通水平做出貢獻。

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