公路項目機電工程的通信系統技術分析

朱珍學

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

互聯網、5G通信、光電技術的綜合運用，使公路項目的機電通信系統實現路面監控、車輛管理、收費管理，并提高高速公路運行暢通效率[1]。現階段，隨著科技發展和經濟進步，我國高速公路里程不斷增加，出行便捷度明顯增強，對機電通信系統的功能要求越來越高，現行系統應用中的一系列問題，需采取技術革新的方式加以改善。

1 高速公路機電通信系統組成及主要內容功能

通信系統是公路工程平穩運行的核心內容之一。它以信息傳遞為基礎，實現了對過往車輛的安全控制與科學管理。為提高高速公路機電工程系統運行的安全性、穩定性，完成工程后，通信系統的各個子系統要分別接受性能測試[2]。在高速公路機電系統中，通訊系統是以太網技術、SDH光傳送技術為核心，實現對數據、圖像、語音信息的精準識別與管控，從而提高高速公路運行的穩定性。寬帶大、兼容性強是以太網的主要特征，千兆以太網技術應用后，可實現圖像、語音、視頻數據的快速傳輸。高速公路收費站收費系統，采用以太網接口和SDH光傳輸系統提高了運行穩定性，工作效率明顯提高，通過監控系統、收費系統、終端設備與光纖線路的協調完成了快速信息傳輸。高速公路機電通信系統基本結構包括軟件、硬件和數據傳輸系統。

1.1 系統硬件

機電通訊系統的硬件主要由電源、接入網、應急電話、交換系統四大部分組成。電力系統的主要部件是220 V的電壓，作為高速公路機電通信系統供電設備。接入網則以中心網絡與周邊網絡作為連接橋梁，實現通信業務的同步協調，其最核心部分為光線路終端。交換系統以符合V5協議的局域網為基礎，通過模擬中繼線路的方式進行連接，而應急電話系統可為高速公路突發狀況提供及時通信，為事故處置、現場調度提供便利。

1.2 系統軟件

機電通訊系統的軟件由電源、接入網、應急電話、交換系統四大部分組成。系統軟件是以硬件作為基礎的。系統軟件包括安全維護、數據業務、事故報警、資源配置等模塊，通過軟件設置實現對應功能。上述軟件的系統運行為通信系統的穩定提供了保障，并滿足了相關運行功能的需求[3]。

1.3 數據傳輸系統

在高速公路機電通訊中，數據傳輸是整個通信系統的核心和重要組成部分，按傳輸方式分為有線傳輸、音頻電話傳輸、光纖傳輸、模擬傳輸四種。由于不同的傳送方式，其作用和用途也有很大的差別，主要是通過電纜進行數據的傳輸，而光纖的傳送主要是用來傳送影像資料，而語音電話則是用來傳送數數據資料，表1為高速公路機電通訊系統的基本組成內容。

表1 高速公路機電通信系統結構組成表

1.4 通信系統主要功能

（1）業務電話。通訊系統的重要組成部分，各部門業務聯系的常用手段，可實現公網、內網間信息傳遞，為資源共享奠定基礎。

（2）主干線傳輸。可在局域網、長途網實現信息傳遞、數據傳輸，主要由交通通信網主干線組成，在道路交管部門信息傳輸中應用廣泛。

（3）緊急電話。內部專用，多用于呼救、緊急救援等警情。

（4）指令電話。可分為無線電話、有線電話兩種，用于交通管理和調度指揮，包括選呼、全呼、組呼三種功能模式。

（5）數據與圖像傳輸，包括收費系統、監控系統、視頻傳輸系統等，可實現畫面實時電視呈現，具備交通監視能力[4]。

（6）廣播。包括道路信息廣播、交通廣播。

（7）通信電源及管道。電源系統包括直流電、交流電、機房系統；通信管道包括HDPP管道和HDPP硅管。

2 高速公路機電通信系統的現存問題

機電通信系統在高速公路發展歷程中逐步改善，從應用效果的角度分析，高速公路工程機電通信系統仍然存在一些缺陷，具體包括以下幾個主要方面：

（1）許多高速公路采用了多個分區的運營方式，其中機電通訊系統的配置與實際應用不匹配，制約了其正常運行。

（2）不同高速公路機電通信系統由于運營體制、管理模式等因素的影響，機電通信設備規格、類型、數據、運行模式等內容各異，因各高速公路的數據資源難以共享，阻礙了網絡的普及，與信息化的初衷背道而馳[5]。

（3）部分地區未嚴格執行行業政策的有關規定，機電通信的建設、維護、運行環節還存在一定弊端，管理體制還存在不健全的情況，對機電通信系統的持續發展產生了消極影響。

（4）網絡系統運行穩定性關系到機電通信系統運行穩定，決定高速公路安全性。高速公路系統網絡異常或連接不通暢，將會對機電通信系統后期養護產生干擾。

3 不斷完善高速公路機電通信系統的策略

3.1 采用新技術

自動交換光網技術：它是基于光傳輸網的技術，并由平面控制來實現智能化管理，按照網絡資源需求，進行合理分配。高速公路項目建設初期排查時，應用該技術可以快速摸查以發現問題，通過問題分析與處置，促進系統平穩運行，改善系統通暢度。實際應用過程中，借助自動交換光網絡技術的應用，實現網絡資源升級，為自動化數據資源轉移提供技術支持，提高業務效率[6]。

分組傳送網技術：分組傳送網也被稱為分組轉發網絡，具備自動調節能力強的特點，基于分組傳輸操作特點，利用網絡地址下面的傳送媒體進行相應處理。由于分組傳輸網絡具有很大的運行空間，會對高速公路機電通信系統性能與結構產生直接影響，擁有相對較高的安全性，與傳統光纖傳輸技術相比，數據安全性更好且傳輸質量更高，是目前通信技術中使用最多、成本最低的一種技術。

3.2 完善高速公路機電通信系統對策

3.2.1 提高網絡建設的技術水平

互聯網絡是公路工程機電通信系統的基礎之一，網絡暢通才能確保高速公路通信系統業務順利處置，提高網絡通暢度是改善高速公路機電通信系統運行效率的關鍵。故此，需進一步完善網絡體系，充分發揮技術優勢，切實提高網絡運行水平和處置速率，為高速公路機電通信系統的平穩運行奠定基礎。目前，我國尚未形成相對統一的網絡建設標準，在實踐中需結合高速公路項目特點進行投資匹配，切實改善資源利用率，提高網絡安全性，提速增效的同時以內部網絡方式組網，確保業務安全。

3.2.2 做好保養及維修等基礎工作

機電設備的性能直接關系到高速公路的運營效益，維護工作的及時與否，將會對設備效能產生重要影響[7]。

（1）日常業務管理環節，需加強機電設備維保，堅持科學管理理念，優化管理策略，推出規范的維保制度并嚴格落實，明確維保人員責任，督促落實并加強監督考核。

（2）通過動態跟蹤監控機電設備運行狀態，發現異常值及時分析誘因并加以處置，以確保系統平穩運行，制定防范方案避免此類問題再次出現，切實改善機電通信系統運行穩定性，提高系統安全[8]。

（3）加強業務人員培訓與定期考核，切實改善維保人員綜合素養，提高從業人員專業水平，通過技術水平提高為維保工作質量提升奠定基礎，為快速應對和科學處置突發狀況創造條件。

3.2.3 采用集中管理模式

以集約經營的方式，提高高速公路機電通訊的運營管理水平，實現監控數據、收費信息的同步上傳，以通信系統功能完成數據協調，接收相關數據后根據實際需求發送至用戶完成反饋工作，形成以光纖數據傳輸為基礎的多媒體數據傳送體系。詳情如圖1所示。

圖1 集中管理系統

數字化網絡建設是高速公路機電通信系統的發展方向，現階段業務接口非標問題成為影響其建設水平的關鍵，可通過同步數據體系技術革新的方式加以解決。業務處置過程中，以集中管理模式的營業為降低系統運維、改善系統成效、提高業務效率提供保障。與此同時，通過GIS、GPS、物聯網技術的應用，搭建多功能通信平臺，滿足視頻會議、網絡辦公、可視通話、視頻監控的功能需求，擴展機電通信系統能力，滿足多元化需求[9]。

3.2.4 采用公路機電系統集成設計方案

高速公路機電系統的控制功能借助管道設備和管理實現，通過交通服務優化確保行車安全，保障高速公路暢通。在技術革新的同時，機電工程應用領域逐漸擴展，從電子、信息工程領域逐漸向監控、通信、收費等領域發展，光纜數字化技術、物聯網技術、計算機網絡技術、5G通信技術的推廣使其得到標準化控制，實現了數據共享與實時控制。高速公路機電系統集成部分如下：

（1）用戶界面。借助標準化界面進行用戶界面管理，按照實際需求應用軟件，通過子系統完成業務處置。

（2）信息與數據。協調監控、收費、通信數據，綜合分析后加以調節、反饋，生成集成化格式，確保存儲規范，為資源、信息共享提供保障。

（3）業務流程。在數據共享基礎上，實現同類型業務整合，集成控制系統用戶信息，便于數據資源讀取與后續處置[10]。

（4）函數集成。對子系統單獨設計與規劃，整合相關信息提高系統整體性，借助Web Service技術、遠程系統技術、計算機技術的聯合應用，為系統高效運行和高速公路穩定創造條件。目前，基于高速公路機電系統運行特征發現其不足，結合市場需求提出相對科學的集成設計方案。詳細情況如圖2所示：

圖2 公路機電系統集成設計方案

4 結語

綜上所述，作為高速公路機電系統的重要組成部分，通信系統的作用不容忽視，其在數據傳輸、實時監控等方面發揮重要作用。基于現階段高速公路機電工程通信系統工作特點，了解機電通信系統現狀的基礎上，為確保高速公路平穩、安全運行，需查找系統不足，明確潛在問題及其成因，通過采用先進的通訊技術來彌補缺陷，為高速公路的機電通訊優化設計提供保證，從而有效地改善高速公路的安全性。