新時期高速公路機電通信系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用

鄭星

（福建省高速公路集團福州管理分公司，福建福州 350001）

0 引言

機電通信系統(tǒng)在高速公路上扮演著至關(guān)重要的角色。高速公路上存在多種類型的設(shè)備，涵蓋交通管理、信息傳遞等多個方面，需要通過機電通信系統(tǒng)實現(xiàn)有效的協(xié)同工作。安全事故是高速公路管理中最嚴(yán)重的問題之一，而正確認(rèn)知和建設(shè)機電通信系統(tǒng)可以在很大程度上減少安全事故的發(fā)生。因此，相關(guān)人員必須將系統(tǒng)建設(shè)放在工作的重要位置，并不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)應(yīng)用原理，以適應(yīng)不斷發(fā)展的科技環(huán)境。在高速公路行業(yè)發(fā)展過程中，機電通信系統(tǒng)的作用愈發(fā)凸顯[1]。通過加速學(xué)習(xí)新技術(shù)、不斷改進和完善通信系統(tǒng)建設(shè)，可以提升整個公路行業(yè)的水平。正確認(rèn)知和建設(shè)機電通信系統(tǒng)將有助于高速公路實現(xiàn)更高效、更安全、更智能的運行狀態(tài)，促進高速公路行業(yè)高速發(fā)展。

1 高速公路機電通信系統(tǒng)搭建要點

1.1 通信傳輸系統(tǒng)

為了實現(xiàn)高效的信息傳遞和通信，技術(shù)人員需要仔細(xì)考慮多個關(guān)鍵因素，包括功能確定、技術(shù)選擇以及建設(shè)目標(biāo)。

首先，在傳輸子系統(tǒng)的建設(shè)中，必須明確定義高速公路的建設(shè)目標(biāo)，其涉及確定傳輸系統(tǒng)的具體功能，以滿足高速公路運行和管理需求。考慮高速公路機電通信系統(tǒng)所需要的傳輸信息類型主要有：語音、數(shù)據(jù)和圖像等，工程技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)的傳輸物質(zhì)，有效保障系統(tǒng)能夠?qū)ζ溥M行處理。

其次，在技術(shù)選擇方面，使用SM（Structured Messaging）設(shè)計理念至關(guān)重要。該設(shè)計理念注重在通信設(shè)備的設(shè)計過程中確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，以防止在傳輸過程中出現(xiàn)失真問題。通過采用SM 設(shè)計理念，可以有效地保障各類數(shù)據(jù)在傳輸過程中的完整性和精確性，從而為機電通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定堅實基礎(chǔ)。

最后，在通信設(shè)備設(shè)計中，通過采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和設(shè)計方案，可以最大程度地減少或消除數(shù)據(jù)傳輸過程中可能出現(xiàn)的失真，確保信息的可靠傳遞。同時，對于機電通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是不可忽視的因素，因此在設(shè)計和建設(shè)過程中需對此加以重視。

1.2 通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

在各收費站安裝交換機是構(gòu)建付費數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵組成部分，其能夠?qū)崿F(xiàn)站點內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，通過網(wǎng)絡(luò)與中心交換機相連接，從而構(gòu)建高效的數(shù)據(jù)傳輸通道。為了確保付費系統(tǒng)的安全性，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)顯得尤為重要，以建立可靠的付費系統(tǒng)，有效防范潛在的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險[2]。

圖像監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要是用于傳輸、監(jiān)控和采集等相關(guān)信息。各通信站內(nèi)設(shè)置相對應(yīng)的視頻交換機，與高速公路監(jiān)控中心、路網(wǎng)中心等職能部門聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效共享。這種結(jié)構(gòu)有助于實時監(jiān)控交通狀況，能夠及時響應(yīng)突發(fā)事件，提高整體交通管理水平。在辦公綜合網(wǎng)方面，其主要任務(wù)是收集和傳輸高速公路運行情況的相關(guān)信息。這一綜合網(wǎng)的建設(shè)需要特別關(guān)注選擇適當(dāng)?shù)慕粨Q機，以確保數(shù)據(jù)的高效傳輸和及時更新，通過這種方式，控制中心能夠獲取全面的高速公路運行情況，為決策提供及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

1.3 語音交換

VOIP（Voice over Internet Protocol）技術(shù)作為一種先進的語音交換方式，將為高速公路機電通信系統(tǒng)帶來巨大的改進。VOIP 技術(shù)基于IP（Internet Protocol）網(wǎng)絡(luò)，通過數(shù)字化的方式傳輸語音信息，為高速公路管理提供更加靈活和高效的通信手段。高速公路機電通信系統(tǒng)的核心是語音交換子系統(tǒng)，其通過VOIP 技術(shù)實現(xiàn)語音交換功能，能夠克服傳統(tǒng)模擬電話線路的限制，提高語音傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性。同時，系統(tǒng)中的通信設(shè)備得以升級，支持IP 通信協(xié)議，為語音交換的順暢進行提供堅實的基礎(chǔ)[3]。

內(nèi)部對講系統(tǒng)是高速公路管理中必不可少的一部分，其用于工作人員之間的實時溝通。通過連接語音交換子系統(tǒng)和對講設(shè)備，可以實現(xiàn)更為智能化的對講功能。利用IP 的靈活性，系統(tǒng)能夠快速找到匹配的語音交換方，從而實現(xiàn)更加便捷和高效的內(nèi)部通信，從而進一步提高工作人員溝通效率，提升數(shù)據(jù)信息的傳輸速度，使信息的傳遞更加高效、便捷、穩(wěn)定。此外，采用語音交換系統(tǒng)后，大幅度提升高速公路統(tǒng)一指揮管理工作水平，從而提高應(yīng)對緊急情況的能力。這種集中化的指揮方式有助于協(xié)調(diào)各個部門之間的工作，使整個高速公路系統(tǒng)更加有序和高效。

1.4 通信輔助設(shè)備

蓄電池在機電通信系統(tǒng)中被廣泛用作電源，以確保系統(tǒng)在停電或緊急情況下能夠正常運行。然而，為了保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，必須對蓄電池的性能進行定期檢驗和維護。同時，為了提高系統(tǒng)的抗雷能力，防雷接地工作顯得尤為重要，其可確保電力傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。在光纜工程中，通常采用分線布放方式進行，以確保系統(tǒng)的順利運行，延長光纜的壽命。此外，高速公路收費站作為交通樞紐，要求通信系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性和可靠性，在高速公路收費站安裝無線網(wǎng)系統(tǒng)可提供便捷的通信服務(wù)，更好地應(yīng)對突發(fā)情況，保障交通信息的暢通和順利收費。

2 高速公路機電通信系統(tǒng)中新技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范

2.1 通信分組傳送網(wǎng)

在高速公路機電通信系統(tǒng)中，為提升數(shù)據(jù)傳輸效率、確保系統(tǒng)穩(wěn)定性以及控制建設(shè)成本，可采用一系列新技術(shù)應(yīng)用原理。具體而言，通過在機電通信系統(tǒng)底層與IP 層之間引入新的結(jié)構(gòu)層，可成功完成數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)哪繕?biāo)。這種創(chuàng)新性的舉措可進一步提高通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并可有效控制通信系統(tǒng)建設(shè)成本。采用分組傳送網(wǎng)技術(shù)，還應(yīng)特別注重對通信系統(tǒng)設(shè)備傳輸介質(zhì)的選擇和運行環(huán)境的分析，通過精心的介質(zhì)選擇，可確保系統(tǒng)在不同環(huán)境下的高效運行。

在進行運行環(huán)境分析時，應(yīng)以科學(xué)的態(tài)度選擇適宜的傳輸介質(zhì)，并對介質(zhì)參數(shù)進行合理設(shè)置，以防止沖突對數(shù)據(jù)傳輸速度產(chǎn)生負(fù)面影響。為了進一步保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行狀態(tài)，應(yīng)注重對分組傳送網(wǎng)操作標(biāo)準(zhǔn)的了解，組織相關(guān)人員深入學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)，并嚴(yán)格按照規(guī)定應(yīng)用技術(shù)，以確保系統(tǒng)在規(guī)范的框架內(nèi)運行，從而為系統(tǒng)穩(wěn)定性提供堅實的保障。然而，僅有技術(shù)的優(yōu)勢并不足以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，故障的及時發(fā)現(xiàn)和處理同樣至關(guān)緊要，需要按照規(guī)定的處理流程完成設(shè)備檢修工作（見圖1），以確保系統(tǒng)的正常運行。

圖1 故障定位處理流程

為了提高故障的發(fā)現(xiàn)效率，歷史告警的查詢可采用拓?fù)湟晥D與業(yè)務(wù)視圖查詢法，以獲取更全面的信息。在系統(tǒng)建設(shè)之初，設(shè)置不同告警信息的級別至關(guān)重要，以便在發(fā)生故障時能夠迅速識別和處理。高級別的告警信息應(yīng)得到更快速的響應(yīng)和解決，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一旦發(fā)現(xiàn)故障，工作人員通過通信系統(tǒng)告警信息從而判斷通信故障存在的問題，并從高級別的告警優(yōu)先處理。如發(fā)生嚴(yán)重的故障，應(yīng)立即告知相關(guān)技術(shù)人員，由專業(yè)技術(shù)人員進行故障處理，力爭以最短的時間恢復(fù)通信系統(tǒng)的功能，從而減少系統(tǒng)停運時間，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2.2 MSTP 技術(shù)

SDH（同步數(shù)字層次）平臺和MSTP（多業(yè)務(wù)同步傳送平臺）技術(shù)在高速公路機電通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并形成冗余路徑，以分擔(dān)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸壓力，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在MSTP 技術(shù)的應(yīng)用中，協(xié)議選擇尤為重要。通過靈活使用GFP 協(xié)議、虛級聯(lián)協(xié)議或LCAS 協(xié)議，根據(jù)實際情況設(shè)置系統(tǒng)的通信協(xié)議，可滿足不同業(yè)務(wù)和需求。通過透傳模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸，需要合理分配不同技術(shù)人員的職責(zé)。因此，在方案實施前，需培養(yǎng)高水平技術(shù)人員，確保透傳模式的有效實施。在設(shè)備選擇方面，建議選用具有L2 交換功能的設(shè)備，以充分利用系統(tǒng)資源，確保在啟用透傳模式后仍能支持其他傳輸模式的運行。此外，對交叉連接板的性能進行分析，確保其達(dá)標(biāo)，如有需要可適時更換為性能更好的連接板，如32×32、64×64，以保障系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行[4]。在實際應(yīng)用中，應(yīng)特別關(guān)注人員培訓(xùn)問題，以確保系統(tǒng)的順利運行。

2.3 OTN 技術(shù)

ONT 技術(shù)是一項光傳輸網(wǎng)技術(shù)，專門應(yīng)用于高速公路機電通信系統(tǒng)，其核心基礎(chǔ)是波分復(fù)用技術(shù)，如圖2 所示，通過將不同波長的光信號傳輸在同一光纖上，從而提高傳輸效率。該技術(shù)使用光波形式進行信號傳輸，使其特別適用于高速公路信息傳輸?shù)男枨蟆Ｔ贠NT 技術(shù)的基礎(chǔ)上，光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（OTN 技術(shù)）與波分復(fù)用技術(shù)相結(jié)合，進一步提高光通信系統(tǒng)的性能和靈活性。為了設(shè)計適用于機電通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，引入同步數(shù)字傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)模塊，即SDH 網(wǎng)絡(luò)模塊。

圖2 WDN 光傳送網(wǎng)的功能模型

機電通信系統(tǒng)的運行波段涵蓋波長0.4～2nm 的光波，而波長間隔取決于系統(tǒng)的運行頻率。為了控制系統(tǒng)的運行頻率，選擇100GHz 和50GHz 的系統(tǒng)波長間隔，分別為0.8nm 和0.4nm。這些選擇對系統(tǒng)的傳輸性能具有重要影響，其中100GHz 系統(tǒng)波長間隔用于維持系統(tǒng)的運行頻率，而50GHz 系統(tǒng)波長間隔旨在提高傳輸性能。通過波分復(fù)用技術(shù)，ONT 技術(shù)可實現(xiàn)不同波長光信號的同時傳輸，從而在高速公路信息傳輸中達(dá)到高效率。SDH 網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計可確保機電通信系統(tǒng)在不同波段的光波工作下仍然能夠達(dá)到性能要求。OTN 技術(shù)的引入可增強光通信系統(tǒng)的靈活性，使得整體系統(tǒng)更為先進和可靠。

2.4 自動交換光技術(shù)

自動交換光技術(shù)在機電通信系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，極大地提升了系統(tǒng)的自動化水平。通過自動交換光技術(shù)，系統(tǒng)可實現(xiàn)傳輸通道的智能選擇和聯(lián)通傳輸網(wǎng)絡(luò)的自動管理，有效提高系統(tǒng)資源的利用率。在連接方式方面，系統(tǒng)用戶可以根據(jù)具體的運行需求選擇永久連接、交換連接或軟永久連接等多種連接方式，并且靈活應(yīng)用不同的通信協(xié)議，使系統(tǒng)在不同應(yīng)用場景下更為高效和靈活。為了滿足不同需求，系統(tǒng)提供多種連接方式，包括永久連接、交換連接和軟永久連接，用戶可以根據(jù)實際需求選擇適當(dāng)?shù)倪B接方式，并根據(jù)具體應(yīng)用場景選擇通信協(xié)議，從而更好地滿足運行要求。通過整合ATM 技術(shù)與SDH 技術(shù)，可進一步提高系統(tǒng)的信息傳輸速度，有效降低系統(tǒng)的運行成本，使數(shù)據(jù)信息在系統(tǒng)中的傳輸更加高效可靠。然而，隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的提升，故障處理成為一個不可忽視的挑戰(zhàn)，因此需要建立健全的故障分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)對異常信息的快速定位和解決。同時，系統(tǒng)應(yīng)具備自我修復(fù)能力，能夠在發(fā)生故障時迅速采取應(yīng)對措施，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。此外，工作人員應(yīng)定期監(jiān)測系統(tǒng)運行情況，通過高速公路機電工程實時獲取運行情況信息，有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取預(yù)防性措施。

3 高速公路機電通信系統(tǒng)中新技術(shù)應(yīng)用的策略

3.1 規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

高速公路作為現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，機電通信系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為關(guān)鍵。負(fù)責(zé)人在規(guī)范機電通信系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)強調(diào)技術(shù)應(yīng)用的重要性，要求項目按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格實施，以確保技術(shù)能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

在機電通信系統(tǒng)設(shè)計工作開始前，進行市場調(diào)查至關(guān)重要。通過深入了解市場情況，負(fù)責(zé)人能夠更好地掌握新技術(shù)的發(fā)展趨勢，了解設(shè)備的性能特點，從而在設(shè)計階段做出明智的選擇。同時，市場調(diào)查有助于控制建設(shè)成本，確保在項目實施過程中能夠堅持經(jīng)濟性原則，使高速公路的建設(shè)更加符合實際情況和財政預(yù)算。在設(shè)備選擇方面，高速公路負(fù)責(zé)人應(yīng)靈活設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，避免統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)采購設(shè)備，以適應(yīng)不同場景和需求，確保通信系統(tǒng)的性能不受限制。同時，負(fù)責(zé)人需重視性能檢驗工作，對應(yīng)用的新技術(shù)進行仔細(xì)檢測，確保系統(tǒng)設(shè)備功能滿足相關(guān)技術(shù)使用條件，以有效降低通信系統(tǒng)設(shè)備故障概率，提高機電通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3.2 智能技術(shù)應(yīng)用

在當(dāng)前科技飛速發(fā)展的背景下，智能技術(shù)正逐漸滲透各個領(lǐng)域，為機電通信系統(tǒng)建設(shè)提供前所未有的機遇。通過對智能技術(shù)在機電通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進行深入的研究和了解，能夠使相關(guān)決策者更加理性地認(rèn)知其應(yīng)用價值，從而更加愿意投入資金用于系統(tǒng)升級和改造，有助于有效疏導(dǎo)交通流，提高道路利用率，同時減輕交通管理人員的工作壓力。因此，通過整合智能技術(shù)，高速公路管理系統(tǒng)能夠更加智能、高效地應(yīng)對各種交通狀況。

3.3 系統(tǒng)維修保養(yǎng)

3.3.1 定期檢查

定期檢查機電通信系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)，通過利用智能化設(shè)備的自檢功能，可以更有效地監(jiān)測設(shè)備的工作狀況，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，以提前預(yù)防故障的發(fā)生，降低維修難度。

3.3.2 故障監(jiān)測系統(tǒng)

引入故障檢測系統(tǒng)，使機電通信設(shè)備能夠自動分析故障處理原因，并將相關(guān)故障信息迅速傳送至控制中心，以迅速響應(yīng)問題，為設(shè)備維修提供有力的支持和指導(dǎo)，提高維修效率。

3.3.3 組建應(yīng)急小組

為了應(yīng)對突發(fā)狀況，需要在高速公路管理中組建專門的應(yīng)急小組。在此過程中，需要提高成員的選拔標(biāo)準(zhǔn)，確保其具備足夠的專業(yè)知識和應(yīng)對緊急情況的能力，以確保應(yīng)急小組的高效運作。

3.4 加大技術(shù)研究力度

第一，關(guān)注技術(shù)的發(fā)展是確保機電通信系統(tǒng)持續(xù)優(yōu)化的關(guān)鍵。通過不斷推動新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，能夠及時應(yīng)對系統(tǒng)中出現(xiàn)的各類問題，提高其整體性能水平，從而更好地適應(yīng)不斷變化的通信環(huán)境和需求，確保系統(tǒng)在各種條件下高效運行。

第二，高速公路的發(fā)展需要先進的硬件設(shè)備作為支持。在機電通信系統(tǒng)中，硬件設(shè)備的更新?lián)Q代是確保系統(tǒng)運行效率的關(guān)鍵任務(wù)。通過采購先進的硬件設(shè)備，可以提高通信系統(tǒng)的處理速度、存儲能力和安全性，為高速公路的信息傳輸提供更為可靠的支持。

第三，隨著科技的不斷發(fā)展，舊有的機電通信系統(tǒng)逐漸顯露其性能上的局限性。因此，定期進行系統(tǒng)替換必不可少，新一代的系統(tǒng)通常能夠更好地適應(yīng)當(dāng)今復(fù)雜多變的通信環(huán)境，提供更為穩(wěn)定和高效的服務(wù)。

第四，軟件功能的優(yōu)化是性能提升的一環(huán)。通過不斷改進系統(tǒng)的軟件功能，可以提高其靈活性、安全性和可維護性，有助于系統(tǒng)更好地適應(yīng)用戶需求的變化，并在長時間運行中保持高效運行狀態(tài)。

第五，改變系統(tǒng)控制硬件的方式。通過引入先進的控制硬件技術(shù)，可以實現(xiàn)更為精準(zhǔn)的系統(tǒng)控制，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，確保信息傳輸?shù)膶崟r性和準(zhǔn)確性。

4 未來高速公路機電通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

第一，智能交通管理將成為主要趨勢，包括實時交通監(jiān)控、智能信號燈系統(tǒng)和車輛流量優(yōu)化，旨在提高交通效率和安全性，緩解交通擁堵問題，提供更加順暢的行車體驗。

第二，隨著自動駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，高速公路機電通信系統(tǒng)可能與自動駕駛系統(tǒng)緊密集成。車輛之間的實時通信將變得至關(guān)重要，以確保其可以協(xié)同工作，避免交通事故，從而為駕駛員提供更安全、高效的自動化駕駛體驗，推動交通領(lǐng)域向自動化邁進。

第三，未來系統(tǒng)將采用更先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如5G和物聯(lián)網(wǎng)，以提供更快速的數(shù)據(jù)傳輸和更低的延遲，以實現(xiàn)高速公路上的實時互聯(lián)互通，為車輛、道路設(shè)施和其他交通元素提供更智能的互聯(lián)體驗。

第四，未來在能源方面，高速公路機電通信系統(tǒng)的設(shè)計將更注重能源效率和環(huán)保。采用可再生能源供電、智能能源管理系統(tǒng)等技術(shù)，以減少對環(huán)境的不良影響，推動可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，緊密關(guān)注通信技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)知識，創(chuàng)新應(yīng)用新技術(shù)，是優(yōu)化機電通信系統(tǒng)建設(shè)與運行的關(guān)鍵。通過提升數(shù)據(jù)傳輸速度和保障數(shù)據(jù)傳輸安全性，可以有效提高系統(tǒng)的整體性能，為高速公路工程的智能化和現(xiàn)代化發(fā)展提供有力支持。未來，智能交通系統(tǒng)將成為主要趨勢，旨在提高交通效率和安全性。