高速公路机电工程通信系统技术及应用分析

【摘要】    在当前高速公路项目中，公路机电工程通信系统的性能影响高速公路的服务能力，成为现阶段高速公路建设中的重要组成部分。在本次研究中，本文详细介绍了高速公路机电工程通信系统的软硬件设备以及信息传递方式等，同时介绍了几种常见的机电工程通信系统技术，最后结合江西高速的实际情况，对高速公路机电工程通信系统的应用方案进行分析。

【关键词】    高速公路   機电工程通信系统    硬件架构    通信方式

前言：

高速公路机电工程通信系统是为了服务于高速公路运行的一系列机电工程，能够为高速公路管理提供必要的图像、语音以及数据等。现阶段江西省陆续推进高速公路新制度以及ETC改造等，对机电工程通信系统提出了更高的要求，所以要进一步探索高速公路机电工程通信系统技术及其应用方法，以更好的服务于高速公路建设与发展。

一、高速公路机电工程通信系统

1.1系统的基本机构

现阶段高速公路机电工程通信系统的架构如图1所示。

1.2系统的硬件构成

在高速公路机电工程通信系统设计中，系统主要组成包括：1.电源。电源选择我国标准的220V交流电，能满足通信系统的电源要求，但需要注意的是，现阶段网络设备电源主要为48V直流电源，所以在电源设置上应该做好区分。考虑到高速公路长期运行状态下的状况复杂，所以电源设置中应该进一步考虑管线以及电缆的耐受性、通电量等数据要求。2.接入网。在机电通信系统中，接入网能够保障中心网络设备与用户之间的互联，承担着重要的通信业务，对于高速公路机电工程通信效果产生直接影响。3.交换系统。通信系统中，交换系统主要包括中继转换、接入端、计费装置等几方面组成。在高速公路机电工程通信系统中，该系统应满足V5协议的相关内容，保障用户的正常沟通需求。

1.3软件系统

结合高速公路机电系统的特殊性，在软件系统设置中，要通过光纤数字传输系统的网络管理功能，对机电信息传输过程做故障检测、定位区段以及监视监测等，能够满足未来高速公路机电系统的维修、通信以及功能升级等几方面的需求。在软件系统功能设定上，软件系统应具有按授权进入、控制申请、进行监测、电路调配等。软件系统中的交换管网功能应包括服务电路管理模块、用户管理模块、路由管理等，并对其相关功能进行检测，实现其中的关键功能，如调配中继线等，并对整个高速公路机电通信系统的运行状态进行监测等。

1.4数据传输

目前高速公路机电通信系统在数据系统传输中主要模拟传输技术包括模拟传输、通信电缆传输、光纤传输等几方面，上述几种传输方式存在较大差异，能够适应不同环境下的数据传输要求，展现出了显著优势。例如在高速公路机电工程通信中，可将音频话路以及电缆设置在有监控设备的机电结构上、光纤传输方式具有更高的图片传输效率等，这些都是机电工程通信系统技术中需要重点考虑的内容。

二、几种常见的机电工程通信系统技术

结合高速公路机电工程通信系统的功能需求，在技术选择中可以从以下几种技术中做出选择。

2.1光传送网技术

光传送网技术简称为OTN，是指在光域上实现的业务信号传递、路由选择、监控以及复用等。在信息传递过程中，OTN是一个具有良好生存性的传送网络技术。从技术发展情况来看，光传送网技术充分结合了PDH以及SDH技术的优势，能够在电层、光层领域内实现子波长、波长业务的交叉角度，并且能够将SDH模式下的OAM&P理念移植其中，进而弥补单一技术存在的维护管理缺陷的问题。从技术应用现状来看，OTN技术能够满足大量信号透明传递、封装的要求，并提高了高带宽的利用率，满足高速公路机电工程通信系统的各种业务需求，尤其是支持多嵌套串联连接功能以及FEC（前向纠错）的功能需求，因此组网能力满意。

近些年随着高速公路机电通信工程的发展，在公路沿线大量使用了数字高清视频监控系统，此类系统能够完成车辆信息抓拍、采集以及传输等，在通信系统建设中，相关设备在接入传输网期间可以直接使用OTN设备，通过同步OTN骨干传输网的方法取代常规的SDH设备。根据现有的经验可知，使用OTN技术可以增强通信系统的功能，并对机电工程通信系统的性能做出评价，可充分满足数据业务的功能需求，能够为机电工程通信系统的基本功能提供支持。

2.2宽带IP技术

宽带IP技术主要通过千兆以太网技术，通过路由器、转换机等设备支持下实现数据包交转，通过实现IP核心网以及多业务化的IP城域服务的方法，在高速公路机电工程中，宽带IP技术主要为多业务交换法。从系统组成部分来看，机电工程项目主要包括综合网、收费网以及视频网、通信网四方面组成，每个网络层主要依托三层交换机完成数据互联;每个网络层之间经过物理隔离后，可以按照相应的业务要求经网闸实现互联。在机电工程通信系统架构上，前端设备为高清摄像机等，经组播功能软件来查看，并且网络硬盘录像机完成本地储存;系统中的隧道广播以及紧急电话等都可以通过光纤等连接监控网。

2.3弹性分组环技术

弹性分组环技术又被称为RPR技术，在通信系统中被认为是优化协议，经分组交换点实现信息采集后，并使用环形结构的方法展现出来;在机电工程通信系统中，RPR技术的技术先进性表现为：1.依托统计空间复用技术，关注系统对空间的再利用能力，经环形拓扑结构入手，可以有效调整环在信息传播中的效率，保证信息处理效果。2.由于RPR技术起源于异步传输技术，因此该技术在实际上处于地址处理层，经环形网络可以此为中心完成数据传递，并快速、高效的检测故障。现阶段高速公路机电工程通信系统技术在运用弹性分组环技术时，可在MSTP（多业务传送平台）网络平台上使用RPR技术，实现优先级的业务处理，并提供50ms环保护能力。

2.4密集波分复用技术

密集波分复用技术就是DWDM技术，该技术可以通过单模光纤低损耗区的带宽，经多个波长做载波后，可能在一个光纤内实现大量载波信道传输，提高了光信号复用传输效率。在通信系统中，DWDM技术的出现可以显著提高系统的通信容量，在DWDM技术的支持下，能够在一个激光信道上使用ATM以及IP协议等，并按照不同类型、不同传输速度的标准进行信息传递，其处理的数据流量可控制在100Mb/s与2.5Gb/s之间。对于高速公路机电工程通信系统而言，使用DWDM技术能够进一步提高QoS（质量服务）水平，并以低成本的模式来快速响应机电设备的带宽需求，保障了通信效率。

2.5自动交换光技术

自动交换光技术主要是在光传送网中增添控制平面，并在相对应的接口、理性系统以及协议等，可经由动态交换网络拓扑结构，有助于网络资源的实时分配，使多层复杂网络架构变得更加简单，使光网络层上能够承担大量的业务，并避免传统网络的限制，可充分优化资源动态分配结构，其特征表现为：1.可增强各类宽带业务的服务效率，保证网络资源利用水平。2.依托良好的设备以及网络拓展性能来强化通信系统的运行效率。3.具有更强、更有效的恢复与保护机制。4.能够显著增强光交换技术支持永久连接、交换连接和软永久连接，满足高速公路机电工程通信系统不同网络的需要。

三、高速公路机电工程通信系统应用实例

3.1案例简介

江西高速公路在高速公路机电工程通信系统技术建设中，所使用的通信系统技术标准包括：《低压配电设计规范》、《通用通电设备配电设计规范》、《电子系统机房设计规范》等。

在江西高速公路机电项目中，机电设备的相关数据如表1所示。

3.2高速公路机电工程监控系统的现状

在江西高速公路项目中，监控系统设计的主要目的是能够经外场设施快速采集高速公路在运行期间出现的各种数据资料，如不同路段的高速公路堵塞情况、有无交通事故等。在机电工程监控系统运行期间，通过监控设备能够快速读取道路上的各种异常信息，并与高速公路路况与救援信息相匹配。现阶段随着信息传输技术在高速公路中的应用，自动化技术、智能化技术开始被广泛应用在通信系统中，推动高速公路监控系统的变革，实现了传统单一的监控系统向多台计算机协同处理方向发展，有助于进一步提高系统的数据处理效率。在经过长时间的发展后，能够在光缆超小型计算机的基础上进行远程监控，保障了通信系统的数据处理效率。

3.3高速公路通信系统概况

江西高速公路在通信系统建设中使用三级管理模式，大体可以划分为省级通信中心、地市级通信中心以及路段通信中心等，在通信过程中使用虚拟专用网络技术，通过在高速公路机电工程通信系统中，经公用网络形成专用网络，并通过VPN网关的方法能够对各类数据包进行加密，符合远程访问的功能需求。从通信功能设定上，采用虚拟专用网络技术可以进行远程信息搭配，在ETC门架系统中使用无线路由器，按照运营商网络将系统收费信息上传至交通网络，可用于跨市、跨省的信息记录查询等。目前该技术能够实现南昌等地区的通信要求，实现全省的数据统一管理。

四、结束语

在高速公路机电工程通信中，信息技术的运用能够最大限度上的强化数据传输效果，该技术能够最大程度上增强通信系统运行能力，关乎高速公路的经济效益。但是需要注意的是，当前我国高速公路机电通信系统中存在一定不足，所以为了能够更好的适应系统功能，需要进一步完善系统功能，最终为促进高速公路可持续发展奠定基础。

参考文献

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杨敏，（1987-11），男，汉，江西省南昌市，助理工程师，本科，研究方向：机电工程

课题：2016年衡阳市社会科学基金项目“XXXX展的城市外语语言环境体系的建设研究” （编号：2016XXXX阶段性成果之一）