高速公路機電工程通信系統技術及應用分析

【摘要】 ? ?在當前高速公路項目中，公路機電工程通信系統的性能影響高速公路的服務能力，成為現階段高速公路建設中的重要組成部分。在本次研究中，本文詳細介紹了高速公路機電工程通信系統的軟硬件設備以及信息傳遞方式等，同時介紹了幾種常見的機電工程通信系統技術，最后結合江西高速的實際情況，對高速公路機電工程通信系統的應用方案進行分析。

【關鍵詞】 ? ?高速公路 ? 機電工程通信系統 ? ?硬件架構 ? ?通信方式

前言：

高速公路機電工程通信系統是為了服務于高速公路運行的一系列機電工程，能夠為高速公路管理提供必要的圖像、語音以及數據等。現階段江西省陸續推進高速公路新制度以及ETC改造等，對機電工程通信系統提出了更高的要求，所以要進一步探索高速公路機電工程通信系統技術及其應用方法，以更好的服務于高速公路建設與發展。

一、高速公路機電工程通信系統

1.1系統的基本機構

現階段高速公路機電工程通信系統的架構如圖1所示。

1.2系統的硬件構成

在高速公路機電工程通信系統設計中，系統主要組成包括：1.電源。電源選擇我國標準的220V交流電，能滿足通信系統的電源要求，但需要注意的是，現階段網絡設備電源主要為48V直流電源，所以在電源設置上應該做好區分。考慮到高速公路長期運行狀態下的狀況復雜，所以電源設置中應該進一步考慮管線以及電纜的耐受性、通電量等數據要求。2.接入網。在機電通信系統中，接入網能夠保障中心網絡設備與用戶之間的互聯，承擔著重要的通信業務，對于高速公路機電工程通信效果產生直接影響。3.交換系統。通信系統中，交換系統主要包括中繼轉換、接入端、計費裝置等幾方面組成。在高速公路機電工程通信系統中，該系統應滿足V5協議的相關內容，保障用戶的正常溝通需求。

1.3軟件系統

結合高速公路機電系統的特殊性，在軟件系統設置中，要通過光纖數字傳輸系統的網絡管理功能，對機電信息傳輸過程做故障檢測、定位區段以及監視監測等，能夠滿足未來高速公路機電系統的維修、通信以及功能升級等幾方面的需求。在軟件系統功能設定上，軟件系統應具有按授權進入、控制申請、進行監測、電路調配等。軟件系統中的交換管網功能應包括服務電路管理模塊、用戶管理模塊、路由管理等，并對其相關功能進行檢測，實現其中的關鍵功能，如調配中繼線等，并對整個高速公路機電通信系統的運行狀態進行監測等。

1.4數據傳輸

目前高速公路機電通信系統在數據系統傳輸中主要模擬傳輸技術包括模擬傳輸、通信電纜傳輸、光纖傳輸等幾方面，上述幾種傳輸方式存在較大差異，能夠適應不同環境下的數據傳輸要求，展現出了顯著優勢。例如在高速公路機電工程通信中，可將音頻話路以及電纜設置在有監控設備的機電結構上、光纖傳輸方式具有更高的圖片傳輸效率等，這些都是機電工程通信系統技術中需要重點考慮的內容。

二、幾種常見的機電工程通信系統技術

結合高速公路機電工程通信系統的功能需求，在技術選擇中可以從以下幾種技術中做出選擇。

2.1光傳送網技術

光傳送網技術簡稱為OTN，是指在光域上實現的業務信號傳遞、路由選擇、監控以及復用等。在信息傳遞過程中，OTN是一個具有良好生存性的傳送網絡技術。從技術發展情況來看，光傳送網技術充分結合了PDH以及SDH技術的優勢，能夠在電層、光層領域內實現子波長、波長業務的交叉角度，并且能夠將SDH模式下的OAM&P理念移植其中，進而彌補單一技術存在的維護管理缺陷的問題。從技術應用現狀來看，OTN技術能夠滿足大量信號透明傳遞、封裝的要求，并提高了高帶寬的利用率，滿足高速公路機電工程通信系統的各種業務需求，尤其是支持多嵌套串聯連接功能以及FEC（前向糾錯）的功能需求，因此組網能力滿意。

近些年隨著高速公路機電通信工程的發展，在公路沿線大量使用了數字高清視頻監控系統，此類系統能夠完成車輛信息抓拍、采集以及傳輸等，在通信系統建設中，相關設備在接入傳輸網期間可以直接使用OTN設備，通過同步OTN骨干傳輸網的方法取代常規的SDH設備。根據現有的經驗可知，使用OTN技術可以增強通信系統的功能，并對機電工程通信系統的性能做出評價，可充分滿足數據業務的功能需求，能夠為機電工程通信系統的基本功能提供支持。

2.2寬帶IP技術

寬帶IP技術主要通過千兆以太網技術，通過路由器、轉換機等設備支持下實現數據包交轉，通過實現IP核心網以及多業務化的IP城域服務的方法，在高速公路機電工程中，寬帶IP技術主要為多業務交換法。從系統組成部分來看，機電工程項目主要包括綜合網、收費網以及視頻網、通信網四方面組成，每個網絡層主要依托三層交換機完成數據互聯;每個網絡層之間經過物理隔離后，可以按照相應的業務要求經網閘實現互聯。在機電工程通信系統架構上，前端設備為高清攝像機等，經組播功能軟件來查看，并且網絡硬盤錄像機完成本地儲存;系統中的隧道廣播以及緊急電話等都可以通過光纖等連接監控網。

2.3彈性分組環技術

彈性分組環技術又被稱為RPR技術，在通信系統中被認為是優化協議，經分組交換點實現信息采集后，并使用環形結構的方法展現出來;在機電工程通信系統中，RPR技術的技術先進性表現為：1.依托統計空間復用技術，關注系統對空間的再利用能力，經環形拓撲結構入手，可以有效調整環在信息傳播中的效率，保證信息處理效果。2.由于RPR技術起源于異步傳輸技術，因此該技術在實際上處于地址處理層，經環形網絡可以此為中心完成數據傳遞，并快速、高效的檢測故障。現階段高速公路機電工程通信系統技術在運用彈性分組環技術時，可在MSTP（多業務傳送平臺）網絡平臺上使用RPR技術，實現優先級的業務處理，并提供50ms環保護能力。

2.4密集波分復用技術

密集波分復用技術就是DWDM技術，該技術可以通過單模光纖低損耗區的帶寬，經多個波長做載波后，可能在一個光纖內實現大量載波信道傳輸，提高了光信號復用傳輸效率。在通信系統中，DWDM技術的出現可以顯著提高系統的通信容量，在DWDM技術的支持下，能夠在一個激光信道上使用ATM以及IP協議等，并按照不同類型、不同傳輸速度的標準進行信息傳遞，其處理的數據流量可控制在100Mb/s與2.5Gb/s之間。對于高速公路機電工程通信系統而言，使用DWDM技術能夠進一步提高QoS（質量服務）水平，并以低成本的模式來快速響應機電設備的帶寬需求，保障了通信效率。

2.5自動交換光技術

自動交換光技術主要是在光傳送網中增添控制平面，并在相對應的接口、理性系統以及協議等，可經由動態交換網絡拓撲結構，有助于網絡資源的實時分配，使多層復雜網絡架構變得更加簡單，使光網絡層上能夠承擔大量的業務，并避免傳統網絡的限制，可充分優化資源動態分配結構，其特征表現為：1.可增強各類寬帶業務的服務效率，保證網絡資源利用水平。2.依托良好的設備以及網絡拓展性能來強化通信系統的運行效率。3.具有更強、更有效的恢復與保護機制。4.能夠顯著增強光交換技術支持永久連接、交換連接和軟永久連接，滿足高速公路機電工程通信系統不同網絡的需要。

三、高速公路機電工程通信系統應用實例

3.1案例簡介

江西高速公路在高速公路機電工程通信系統技術建設中，所使用的通信系統技術標準包括：《低壓配電設計規范》、《通用通電設備配電設計規范》、《電子系統機房設計規范》等。

在江西高速公路機電項目中，機電設備的相關數據如表1所示。

3.2高速公路機電工程監控系統的現狀

在江西高速公路項目中，監控系統設計的主要目的是能夠經外場設施快速采集高速公路在運行期間出現的各種數據資料，如不同路段的高速公路堵塞情況、有無交通事故等。在機電工程監控系統運行期間，通過監控設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。現階段隨著信息傳輸技術在高速公路中的應用，自動化技術、智能化技術開始被廣泛應用在通信系統中，推動高速公路監控系統的變革，實現了傳統單一的監控系統向多臺計算機協同處理方向發展，有助于進一步提高系統的數據處理效率。在經過長時間的發展后，能夠在光纜超小型計算機的基礎上進行遠程監控，保障了通信系統的數據處理效率。

3.3高速公路通信系統概況

江西高速公路在通信系統建設中使用三級管理模式，大體可以劃分為省級通信中心、地市級通信中心以及路段通信中心等，在通信過程中使用虛擬專用網絡技術，通過在高速公路機電工程通信系統中，經公用網絡形成專用網絡，并通過VPN網關的方法能夠對各類數據包進行加密，符合遠程訪問的功能需求。從通信功能設定上，采用虛擬專用網絡技術可以進行遠程信息搭配，在ETC門架系統中使用無線路由器，按照運營商網絡將系統收費信息上傳至交通網絡，可用于跨市、跨省的信息記錄查詢等。目前該技術能夠實現南昌等地區的通信要求，實現全省的數據統一管理。

四、結束語

在高速公路機電工程通信中，信息技術的運用能夠最大限度上的強化數據傳輸效果，該技術能夠最大程度上增強通信系統運行能力，關乎高速公路的經濟效益。但是需要注意的是，當前我國高速公路機電通信系統中存在一定不足，所以為了能夠更好的適應系統功能，需要進一步完善系統功能，最終為促進高速公路可持續發展奠定基礎。

參考文獻

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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：機電工程

課題：2016年衡陽市社會科學基金項目“XXXX展的城市外語語言環境體系的建設研究” （編號：2016XXXX階段性成果之一）