高速公路機電工程通信系統技術探究

王 鑫

（山西興路交通工程監理技術咨詢有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

通信系統是高速公路機電系統中最為重要的組成模塊，承擔著高速公路實時監控、數據傳輸等功能。為了滿足高速公路未來更快發展的需求，還需要在明確了解機電通信系統現狀的基礎上，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的整體技術水平。

1 高速公路機電工程通信系統要求

對于高速公路的運行來說，通信系統的配置為其提供了基礎性的監控和管理的功能，且涉及圖像信息等數據傳輸。該系統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。由于通信系統在同一時間需要處理的各類數據信息較多，因此相應的系統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?，在日常業務管理工作當中，要高度重視機電通信設備的維保，根據科學的管理思路，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跟蹤監控，一旦發現有異常情況，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正常運行，又要防止此類問題的再次發生，從而不斷提高機電通信系統的整體安全性能。另外，要做好機電通信系統的維保工作，還需要對相關的工作人員進行定期的專業培訓與評定，提高維保工作人員的專業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送和動態數據交換的服務。它具有自適應的特性，能夠根據用戶的需求選擇最合適的數據傳輸模式。這種技術的出現使得通信系統在信息傳輸方面更加靈活、高效。在傳統通信技術中，用戶通常需要手動配置和管理數據傳輸過程中的各種參數，這樣的方式繁瑣且容易出錯。而自動交換光技術能夠根據特定的指令和算法，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。

在建設和優化交通基礎設施的過程中，自動交換光技術也發揮了重要作用。特別是在高速公路等交通網絡的建設中，要求實現信息的快速、準確傳輸，確保交通系統的高效運行和安全性。自動交換光技術通過構建高速、穩定的通信網絡，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務的便捷化推進做出了貢獻。它可以實現大規模數據的傳輸和處理，包括交通監控、收費系統、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，各個設備和系統可以快速、穩定地交換數據，實現實時監控和準確的數據分析，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，現有的MSTP 傳輸網絡已經難以滿足現實性的系統運營的需求。其所面對的挑戰主要來自以下幾個方面：

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

（2）網絡安全問題。技術的快速發展極大地促進了傳統類型業務的優化，而以往的一些模式受制于既定的模式已經難以滿足現實性的需求。對于PTN 分組交換技術來說，其所涉及的業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，就應加強原有業務安全性的優化提升。

總而言之，以往傳統的某一項技術已經無法滿足于現實性業務的需求，因此就應加強增強型MSTP 等系統的配置，以為高速公路機電通信系統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控等系統不斷優化的背景下，現有的干線網絡已經無法滿足系統化運行的需求，因此亟須進行調整和升級。在這樣的背景下，光傳送網絡（OTN）技術展現出越來越強大的應用優勢，尤其在長途干線網絡傳輸中。相較于傳統的技術操作方式，OTN 技術具有更高的容量和更高效的系統調控能力，因此將其應用于高速公路機電通信系統中具有重要的現實意義。

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

另外，OTN 技術在系統調控方面也表現出色。高速公路機電通信系統需要進行實時的監控、管理和控制，對網絡的穩定性和可靠性要求較高。OTN 技術通過使用數字光傳送技術，能夠對數據進行多層次的監測和管理，實現網絡的智能調控和故障恢復。它支持網絡管理系統的集中管理和自動化控制，能夠對整個網絡進行實時監測、故障檢測和性能優化，提高系統的穩定性和可管理性[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是一個復雜的系統，需要與多個子系統和設備進行集成和協同工作。OTN 技術支持多種通信協議和接口標準，能夠與不同廠家的設備進行無縫連接和互操作。這為系統的擴展和升級提供了靈活的條件，使得系統能夠適應未來的技術發展和應用需求（見圖2）。

圖2 傳輸系統參考結構示意圖

3 通信系統技術在高速公路機電工程中的具體應用

3.1 監控系統應用

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

計算機系統承擔的是系統的信息處理，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測器和可變限速標志等，這些設置的監測點與通信站之間往往間隔較遠，且分布比較分散，但所涉及的數據量并不大。鑒于此，數據信息的傳遞不能通過標準的數據接口進行，此時就需要為每個遠端數據點配置1 臺Modem。通過這樣層層的系統處理，以完成所有信息數據的統籌調度。就拿某高速公路來說，其配置有氣象監測器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的相關數據，隨后通過因特網數據光端機等完成各類數據信息的上傳和應用，以精細地推進對高速公路具體情況的監控[4]。

3.2 收費系統應用

就我國當前的基本情況來看，高速公路正處在不斷發展的重要時期，其中所涉及的各類基礎設施的優化和完善也受到了越來越多的關注，特別是機電通信系統。如今，國家加強了對高速公路收費系統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。

當前所應用的計算機收費系統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。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，在特定的系統支持下完成各類信息的傳輸和共享。對于收費數據的傳輸來說，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據傳輸是基于特定的數據通道進行，而各個站點的技術設備應做好相應的接收設置，以確保信息傳輸的穩定與高效。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聯系的主要基礎，在局域網內部存在網絡信號的條件下即能穩定地進行各類信息數據的傳輸。需要注意的是，相應的路由器應設置有兩個相互獨立的數據接口，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據。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控設備，以通過與其他信息采集系統的共同作用提升整個高速公路運營的穩定性和安全性。

3.3 通信系統數據監測中的應用

傳感器技術在公路機電工程通信系統中發揮著重要的作用。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字信號，實現對公路機電工程中各種關鍵參數的實時監測和數據采集。

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，可以實時感知和監測交通流量、車輛速度、車輛類型等信息。這些數據對于交通管理者來說非常重要，可以用于交通流量預測、擁堵監測、交通信號優化等，以提高交通效率和減少交通擁堵。

另外，環境傳感器也是公路機電工程中常用的傳感器技術之一。環境傳感器可以感知和采集空氣質量、氣象信息、噪聲水平等環境參數。這些信息對于公路工程的環境監測和環境保護非常重要。例如，通過監測空氣質量，可以及時發現并采取措施應對污染問題；通過監測氣象信息，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中，通過光感應傳感器可以實現根據周圍光照強度自動調節路燈亮度，節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測，實時監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，科學技術的不斷發展極大地促進了高速公路的便捷化運行，特別是在互聯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，通信系統是高速公路的現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優化提供強有力的支持。