高速公路控制系統(tǒng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用

姜浩

（江西路通科技有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

在國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，交通運(yùn)輸業(yè)也呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，但在當(dāng)前的高速公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，還存在很多問(wèn)題，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)效率得不到提高，特別是在信息傳送方面存在明顯的不足。在早期的高速公路運(yùn)營(yíng)中，信息傳送基本采用有線通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著信息時(shí)代的來(lái)臨，CDMA、GPRS 這種相對(duì)成熟的無(wú)線通信技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于高速公路運(yùn)營(yíng)工作中，但由于傳播速度的局限性，致使其只能對(duì)語(yǔ)音及文字進(jìn)行傳輸，并且網(wǎng)絡(luò)信號(hào)并不能實(shí)現(xiàn)完全覆蓋，導(dǎo)致其信息傳送質(zhì)量得不到保證。

1 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸體系的組成結(jié)構(gòu)

高速公路的正常有序運(yùn)行離不開(kāi)高速公路機(jī)電系統(tǒng)強(qiáng)有力的輔助，該系統(tǒng)自身具備信息傳輸?shù)墓δ埽艽_保相關(guān)信息數(shù)據(jù)的有效傳輸，為高速公路的發(fā)展起到推動(dòng)作用。因此，在當(dāng)前的工作中，主要應(yīng)對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行更進(jìn)一步的完善，把最新的無(wú)線技術(shù)應(yīng)用其中。無(wú)線傳輸體系主要包括以下幾個(gè)部分。

第一，在高速公路的運(yùn)行過(guò)程中，信息傳輸大部分采用語(yǔ)音通話的方式來(lái)進(jìn)行，而語(yǔ)音通話功能主要依托數(shù)據(jù)交換設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)交換設(shè)備采用通信外線的手段將相關(guān)信息數(shù)據(jù)傳輸至中央控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)能及時(shí)地在內(nèi)部與外部電話中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)兩者之間及時(shí)有效的溝通。

第二，數(shù)據(jù)傳播體系，該體系可對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，特別是在目前的收費(fèi)平臺(tái)及一些檢測(cè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳播體系應(yīng)用非常廣泛。數(shù)據(jù)傳播體系主要由通信信號(hào)通道、上行數(shù)據(jù)終端及下行數(shù)據(jù)終端等組合而成。其不但能將相關(guān)資源及文件進(jìn)行單獨(dú)保存，還具有遠(yuǎn)程操控的功能，并針對(duì)不同的業(yè)務(wù)范疇進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)管。數(shù)據(jù)傳播體系的功能主要包含以下三個(gè)部分：

一是上行數(shù)據(jù)終端，其工作的范疇包括對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的處理及分析等。

二是下行數(shù)據(jù)終端，其具備數(shù)據(jù)收集傳輸交換等功能。

三是通信信號(hào)通道，負(fù)責(zé)上行數(shù)據(jù)終端與下行數(shù)據(jù)終端之間的連接工作，確保數(shù)據(jù)信息的有效傳輸[1]。

以江西高速公路為例，其采用了ETC 門架系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作，在具體工作過(guò)程中，把運(yùn)輸線路分成三類，根據(jù)傳輸線路的不同，來(lái)對(duì)應(yīng)不同的內(nèi)容。

首先，高速公路的通信專用線路，國(guó)內(nèi)大部分的通信專網(wǎng)都是早期建造的，雖然其通信速度相對(duì)比較快、數(shù)據(jù)安全性也較高，但是通信設(shè)備及其他輔助設(shè)施在長(zhǎng)時(shí)間的使用下，已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象，其功能性已經(jīng)不能滿足當(dāng)前高速公路的發(fā)展需求，如果要對(duì)其進(jìn)行全面的更新，資金投入會(huì)比較大。

其次，新建聯(lián)通通信網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)需要專用光纜來(lái)進(jìn)行輔助工作，實(shí)際應(yīng)用起來(lái)會(huì)有一定難度，所以在高速公路中沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。

最后，4G 路由通信網(wǎng)，該通信網(wǎng)的正常運(yùn)行只需要借助與其相匹配的路由器、通信卡、交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)。但同時(shí)，4G 路由通信網(wǎng)需要借助移動(dòng)基站來(lái)工作，所以其網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、傳輸速度及效率都與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展分不開(kāi)。隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷完善，5G 通信技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)?shù)仄占埃渚哂袀鬏斔俣瓤臁⒕W(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定及通信容量大等特征。無(wú)線通信技術(shù)在高速公路中的有效應(yīng)用，不但能對(duì)施工成本進(jìn)行有效控制，而且建設(shè)的速度及質(zhì)量都相對(duì)較高，所以得到了非常廣泛的應(yīng)用。

2 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸體系的功能

在相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸工作中，采用無(wú)線通信系統(tǒng)可將無(wú)線終端與高速公路在場(chǎng)外的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的銜接，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸。該系統(tǒng)的合理應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行了全面的改革與創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息終端與指揮中心及時(shí)有效的溝通，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，確保通信方式的多樣性及全面性。同時(shí)，采用無(wú)線通信系統(tǒng)還能對(duì)高速公路運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)、視頻及音頻進(jìn)行收集、整合、分析，為相關(guān)部門的工作提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)資料。并且相關(guān)部門可對(duì)影像資料進(jìn)行隨時(shí)調(diào)取、隨時(shí)觀看，當(dāng)交通事故或者其他交通問(wèn)題發(fā)生時(shí)，工作人員可結(jié)合視頻、音頻進(jìn)行合理的判斷。除此之外，無(wú)線通信系統(tǒng)的合理應(yīng)用還可以進(jìn)行語(yǔ)音指揮工作，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

一方面，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、語(yǔ)音系統(tǒng)及相關(guān)軟件的通力合作下，其通話過(guò)程不會(huì)受到外部干擾，語(yǔ)音質(zhì)量極佳，這樣就提高了語(yǔ)音通話的質(zhì)量。

另一方面，結(jié)合高速公路管理過(guò)程中區(qū)域及管理職責(zé)的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行分類，然后再進(jìn)行合理的應(yīng)用。在應(yīng)用過(guò)程中要隨時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，從而確保每個(gè)部分的優(yōu)質(zhì)通信。

3 高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用

其一，在高速公路的正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，監(jiān)控系統(tǒng)的科學(xué)、合理應(yīng)用是非常重要的，其能提高高速公路運(yùn)營(yíng)的效率和質(zhì)量。在當(dāng)前的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，大部分的監(jiān)控設(shè)備都是采用有線傳輸?shù)姆绞絹?lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作，這種方式雖然具有一定數(shù)據(jù)穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際操作過(guò)程中還是具有局限性。

首先，在線路鋪設(shè)過(guò)程中，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸雙方路程比較遠(yuǎn)，所以線路鋪設(shè)工作量大，人力、物力投入也比較大。

其次，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)一般設(shè)置在露天的環(huán)境中，因此通信線路在自然環(huán)境及其他外在因素的影響下會(huì)加速通信線路的老化及損壞，使用年限會(huì)縮短，這樣也是導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本持續(xù)走高的原因。同時(shí)，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，對(duì)通信線路要進(jìn)行定期的維護(hù)與養(yǎng)護(hù)工作，這一項(xiàng)的投入也是一筆不少的資金[2]。因此，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息飛速發(fā)展的背景下，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的崛起，為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用提供了極大的便利，不但有效降低了監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，而且也提高了其運(yùn)營(yíng)的效率與質(zhì)量。

其二，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，不需要進(jìn)行相關(guān)的線路鋪設(shè)工作，只需要借助通信基站及相關(guān)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)正常有序的運(yùn)行，這樣就有效降低了其運(yùn)行的成本，減少了相關(guān)工作人員的工作量。同時(shí)，相關(guān)機(jī)器設(shè)備的安置，只需要在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行，工作人員工作環(huán)境也相對(duì)更加舒適，機(jī)器設(shè)備也不會(huì)受到外在自然環(huán)境的影響，使用年限會(huì)更長(zhǎng)，維護(hù)養(yǎng)護(hù)成本也會(huì)降低。在監(jiān)控信息的傳輸過(guò)程中，需要借助相關(guān)的通信設(shè)備把移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的公共網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行銜接，確定好IP 地址，就可實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)、音頻及視頻的接收與傳輸，這樣很大程度地提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男始百|(zhì)量。

其三，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)在早期的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)的傳輸是由光纖網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，光纖網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)工程量巨大，而且價(jià)格也非常昂貴，并且在其運(yùn)行過(guò)程中要定期地進(jìn)行維護(hù)與養(yǎng)護(hù)才能確保工作順利進(jìn)行。而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的應(yīng)用，很好地解決了工程量大、資金投入大的問(wèn)題，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)障礙的傳輸，提高了收費(fèi)系統(tǒng)工作的效率。在高速公路路政部門工作過(guò)程中，需要采用路政車輛對(duì)高速公路路面進(jìn)行定期的巡查，道路出現(xiàn)突發(fā)情況或者突發(fā)事故時(shí)，要及時(shí)地給予處理，并在處理工作中將相關(guān)信息反饋至高速公路指揮中心。此時(shí)，就需要采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩者間及時(shí)有效的溝通與交流，提高突發(fā)情況處理工作的效率。

其四，在高速公路的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多的突發(fā)情況及突發(fā)事故，此時(shí)路政車輛就要發(fā)揮其作用，成為突發(fā)情況的臨時(shí)處理點(diǎn)，所以對(duì)路政車輛的調(diào)度要秉承科學(xué)、合理的原則。因此，高速公路的管理部門為了提高路政車的工作效率，建立了無(wú)線路政車輛調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是采用車載信息處理設(shè)備及中控室兩大模塊組合而成。該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，首先將相關(guān)信息傳輸至GPS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，高速公路指揮中心就可對(duì)路政車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)其所處位置有準(zhǔn)確的掌控。在突發(fā)情況處理工作中，可對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況與事故處理信息有準(zhǔn)備的掌握，并為后續(xù)相關(guān)車輛的增援，提供了準(zhǔn)確的位置信息[3]。

其五，無(wú)線技術(shù)的有效應(yīng)用不但可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音數(shù)據(jù)的傳輸，而且可以對(duì)無(wú)線視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的傳輸，特別是對(duì)于高速公路機(jī)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)的突破是非常重要的。高速公路指揮中心能對(duì)道路路面的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)控，并對(duì)車輛及駕駛員的違規(guī)行為有及時(shí)的掌握，為后續(xù)的處理工作提供了視頻依據(jù)。

4 高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)措施

4.1 利用VC 的ODBC 實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在當(dāng)前高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用中，已經(jīng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行了完全的融合，并保證了信息數(shù)據(jù)及時(shí)有效傳輸。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，VisualC++的MFC 基類庫(kù)可對(duì)ODBC 類進(jìn)行分類。結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，在該系統(tǒng)的應(yīng)用中會(huì)采用CDataBase 等數(shù)據(jù)庫(kù)類。因此，為了確保其使用過(guò)程中的成效性，不僅可以把Access 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用到車道的收費(fèi)工控機(jī)上，還可以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的情況，在服務(wù)器位置建立SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，并將數(shù)據(jù)庫(kù)注冊(cè)到與之相匹配的ODBC 驅(qū)動(dòng)程序管理器當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行定義的目的。同時(shí)，Windows 控制面板當(dāng)中的ODBC 項(xiàng)會(huì)開(kāi)始正常運(yùn)行，在一系列的工作下，手工配置當(dāng)中的數(shù)據(jù)源工作才能得到切實(shí)執(zhí)行。利用這種操作方式，不但可以提高高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中車道收費(fèi)工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的工作效率及工作質(zhì)量，而且可以促進(jìn)兩者之間的有效銜接。通過(guò)兩者之間科學(xué)有效的銜接，車道收費(fèi)工控機(jī)在運(yùn)行時(shí)，一旦完成一項(xiàng)收費(fèi)任務(wù)，就會(huì)對(duì)Access 和SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行及時(shí)有效的數(shù)據(jù)傳輸，從而達(dá)到在后臺(tái)就可完成相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸目的。

與此同時(shí)，在后臺(tái)的收費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸及應(yīng)用過(guò)程中，SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)起著非常重要的作用，其可以在數(shù)據(jù)的傳輸及應(yīng)用過(guò)程中起到介質(zhì)與存儲(chǔ)的作用。在車道收費(fèi)工控機(jī)的運(yùn)行中，其還能將相關(guān)數(shù)據(jù)信息及時(shí)地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中可以得到及時(shí)有效的分析及使用，在此基礎(chǔ)上，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的工作效率及工作質(zhì)量能實(shí)現(xiàn)有效的提高[4]。

4.2 基于Socket 的收費(fèi)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸

在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的建立階段，要結(jié)合高速公路運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，將后臺(tái)數(shù)據(jù)的傳輸及利用作為設(shè)計(jì)工作中的重點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際的工作中，要結(jié)合道路路面的實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行合理完善的系統(tǒng)建立。

首先要建立Socket，并在其建立的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)設(shè)施的配置與連接工作，這樣才能對(duì)收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的傳輸、整合與拆分。與此同時(shí)，在收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行中，數(shù)據(jù)Socket 還能發(fā)揮對(duì)無(wú)連接的通信流程進(jìn)行科學(xué)、合理的使用。為了確保高速公路收費(fèi)系統(tǒng)收費(fèi)數(shù)據(jù)的時(shí)效性，系統(tǒng)會(huì)在每1min 內(nèi)將相關(guān)信息直接傳輸?shù)秸炯?jí)的服務(wù)器當(dāng)中。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)會(huì)對(duì)Socket 的傳輸包進(jìn)行合理控制，一般控制在1024Byte 的范圍內(nèi)，在此情況下才能實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)有效的傳輸。在此過(guò)程中，工作人員要對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行核實(shí)，確保參數(shù)的準(zhǔn)確性，例如服務(wù)器的端口、客戶端IP 地址及服務(wù)器IP 地址等。在服務(wù)器與客戶端實(shí)現(xiàn)有效連接的基礎(chǔ)上，車道收費(fèi)客戶工控機(jī)與站級(jí)服務(wù)器兩者之間要通過(guò)建立UDPSocket 進(jìn)行銜接，這樣才能達(dá)到收費(fèi)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)有效傳輸及數(shù)據(jù)高效使用的目的[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，高速公路控制系統(tǒng)工程的大力發(fā)展和建設(shè)，改變了當(dāng)下系統(tǒng)信息獲取的方式，同時(shí)也給數(shù)據(jù)的傳輸帶來(lái)了極大的便利。但是在整個(gè)工程大規(guī)模建設(shè)的過(guò)程中，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸在質(zhì)量方面逐漸提出更高的要求。傳統(tǒng)的傳輸方式和管理舉措相對(duì)來(lái)講比較滯后，無(wú)法滿足數(shù)據(jù)安全性傳輸?shù)膽?zhàn)略要求。面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，相關(guān)單位需正確認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，深入分析其在具體傳輸過(guò)程中所表現(xiàn)出的各類問(wèn)題。從傳輸?shù)募夹g(shù)、損耗管控、安全防范、通信層網(wǎng)建設(shè)以及管理體系構(gòu)建等幾個(gè)方面出發(fā)，就具體的管理舉措加以優(yōu)化。