高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)探析

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摘要：在現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展中，高速公路起到了非常重要的作用，而機(jī)電工程又是高速公路工程中的關(guān)鍵因素，是確保安全穩(wěn)定通行的基礎(chǔ)支持系統(tǒng)。在當(dāng)前通信技術(shù)不斷升級(jí)換代的大背景下，在建設(shè)高速公路機(jī)電工程時(shí)應(yīng)充分考慮實(shí)際情況，積極引入先進(jìn)技術(shù)，統(tǒng)籌相關(guān)方面的具體安排，明確高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)?；诖?，本文主要分析高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：高速公路；機(jī)電工程；通信技術(shù)

0引言

高速公路是我國(guó)的基礎(chǔ)道路設(shè)施，給人們提供了一個(gè)出行條件。高速公路的使用必須以大量技術(shù)為支撐，而機(jī)電工程通信技術(shù)是高速公路安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，在高速公路的交通安全、收費(fèi)服務(wù)、監(jiān)控等多方面管理中起著重要的作用。高速公路在運(yùn)行過程中，應(yīng)建設(shè)穩(wěn)定有效的通信系統(tǒng)，確保各個(gè)模塊之間的高效溝通和協(xié)作，更好地實(shí)時(shí)同步傳輸車輛通行的相關(guān)信息，為交通管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，確保交通運(yùn)輸行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

1高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)概述

高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)，是高速公路運(yùn)營(yíng)、監(jiān)控、收費(fèi)、通信等各個(gè)模塊工作的數(shù)據(jù)來源、技術(shù)支持。在高速公路運(yùn)行與管理過程中，機(jī)電通信系統(tǒng)可以充分發(fā)揮其采集、監(jiān)控、傳輸?shù)韧ㄐ殴δ?，特別是在相關(guān)圖像、語音等揭示過程中，都有通信系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在高速公路管理系統(tǒng)當(dāng)中，機(jī)電通信系統(tǒng)具有復(fù)雜、綜合的特點(diǎn)，應(yīng)用的設(shè)備包括有光纜線路、傳感器、傳輸設(shè)備等，形成了光纖數(shù)字、監(jiān)控、采集、傳輸?shù)认到y(tǒng)。光纖數(shù)字系統(tǒng)，其主要作用是傳遞高速公路上車輛通行的相關(guān)信息，并與各個(gè)職能部門進(jìn)行實(shí)時(shí)同步的數(shù)據(jù)傳輸與交流溝通，確保各類信息的實(shí)時(shí)同步傳輸。此外，監(jiān)控系統(tǒng)也是重要的組成模塊，可以清晰客觀地記錄高速公路運(yùn)行狀況，并將實(shí)時(shí)畫面同步傳輸?shù)胶诵墓芾砥脚_(tái)，便于管理人員隨時(shí)隨地掌握高速公路的運(yùn)行實(shí)況。高速公路的通信系統(tǒng)，主要具有采集、傳輸、分析高速公路運(yùn)行過程中產(chǎn)生的圖像、語音及各類數(shù)據(jù)的功能。這些內(nèi)容都是通信系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)模塊，需要在通信技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)，在鑒別與處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息時(shí)提升工作效能。除分析處理圖像、語音等功能外，還具有管理配置通信網(wǎng)元設(shè)備、架構(gòu)通信系統(tǒng)等功能，均發(fā)揮著非常重要的作用。完整有效的機(jī)電通信系統(tǒng)，是確保高速公路處于安全運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)基石，是協(xié)助監(jiān)控、預(yù)警、分析處理不安全因素的保障。

2高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)

21自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

高速公路的發(fā)展對(duì)機(jī)電工程通信系統(tǒng)也提出了更加嚴(yán)格的要求，這就要求信息處理模式的進(jìn)一步完善優(yōu)化，以提高系統(tǒng)擴(kuò)展能力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索、排查并解決通信過程中存在的問題，為高速公路穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支持。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要以同步數(shù)字序列和光傳送網(wǎng)為基礎(chǔ)，以光纖為傳輸介質(zhì)，通過控制平面來完成自動(dòng)交換、連接控制，具有支持快速業(yè)務(wù)配置、支持流量工程、適用多種傳送技術(shù)、支持多品牌設(shè)備環(huán)境下的控制等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際工作中，自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持永久連接、交換連接、軟永久連接等三種連接類型，滿足不同網(wǎng)絡(luò)的需求。在通信系統(tǒng)當(dāng)中主要發(fā)揮著利用光纜路由和擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。該技術(shù)的篩選能力非常明顯，適用于排查故障，可以起到降低人力成本和提升工作效率的作用。

22分組傳送網(wǎng)技術(shù)

分組傳送網(wǎng)技術(shù)，主要是以PIN技術(shù)為基礎(chǔ)，在IP和底層傳輸介質(zhì)當(dāng)中設(shè)置一個(gè)層面，實(shí)行分組操作，便于其他業(yè)務(wù)的同時(shí)開展。由于增設(shè)了一個(gè)層面，自我操作空間有了很明顯的拓展，但并不會(huì)影響到整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能。與自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，分組傳送網(wǎng)技術(shù)的使用成本非常低，并擁有非常突出的光傳輸優(yōu)勢(shì)，可以為高速公路機(jī)電工程的通信提供實(shí)用、安全的保障。

23異步傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

異步傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是利用LAN或WAN技術(shù)來傳輸數(shù)據(jù)信息，每一個(gè)字符可以獨(dú)立形成一個(gè)幀并獨(dú)立傳輸，一個(gè)連續(xù)字符串也會(huì)形成連續(xù)的獨(dú)立幀進(jìn)行獨(dú)立傳輸，不同字符之間的間隔又是隨機(jī)任意的，因此具有傳輸效率高、應(yīng)用靈活等優(yōu)勢(shì)。在該技術(shù)下，可以將高速公路上產(chǎn)生的一切語音、視頻、圖片等數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，提升傳輸質(zhì)量，極大程度地避免掉幀、馬賽克等問題，是高速公路海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)高質(zhì)量傳輸?shù)募夹g(shù)保障。

3高速公路通信系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

在高速公路的建設(shè)過程中，通信系統(tǒng)技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用較為廣泛。以華北某市小紅嶺隧道工程為例，詳細(xì)說明通信系統(tǒng)技術(shù)的具體應(yīng)用。該工程全長(zhǎng)1652米，機(jī)電工程通信系統(tǒng)技術(shù)涵蓋到通風(fēng)、監(jiān)控、供配電等三個(gè)系統(tǒng)。

31隧道通風(fēng)系統(tǒng)

高速公路隧道工程通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范來推進(jìn)，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，合理選擇通信技術(shù)，以確定較為理想的通風(fēng)控制方案。在某市小紅嶺隧道工程中，結(jié)合火災(zāi)等特殊情況，制定了人工控制與智能控制相結(jié)合的通風(fēng)系統(tǒng)，以分組傳送網(wǎng)技術(shù)為主要通信技術(shù)。其不同情況下的控制要求如表1所示。為了實(shí)時(shí)掌握隧道內(nèi)部的交通狀況，還需要在隧道內(nèi)部安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通常每隔10米設(shè)置一個(gè)傳感器組件，采集車輛通行信息、空氣數(shù)據(jù)，經(jīng)分組傳送網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，便于管理部門根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整隧道內(nèi)空氣含量，確保車輛安全通行。

32隧道監(jiān)控系統(tǒng)

高速公路隧道內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)，是機(jī)電工程通信技術(shù)應(yīng)用較廣泛的組成部分，比如現(xiàn)場(chǎng)控制、閉路電視、交通監(jiān)控、緊急電話等分系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)在某市小紅嶺隧道工程中，采取工業(yè)以太網(wǎng)的方式進(jìn)行通信控制，其通信網(wǎng)絡(luò)包括有隧道管理中心、隧道區(qū)域控制、本地控制網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層面，分別具有不同的功能，如圖1所示。當(dāng)隧道內(nèi)光纖出現(xiàn)工作障礙時(shí)，可以通過迂回路由保障通信信道的可靠數(shù)據(jù)來傳輸數(shù)據(jù)。為確保機(jī)電工程安全運(yùn)行，隧道內(nèi)的所有機(jī)電設(shè)備均由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)統(tǒng)一監(jiān)管，對(duì)全隧道實(shí)現(xiàn)全面、持續(xù)性的監(jiān)控管理。閉路電視系統(tǒng)閉路電視系統(tǒng)主要包括有圖像采集、傳輸、攝像、管理等設(shè)備，采取異步傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)隧道內(nèi)的車輛運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖2所示。在某市小紅嶺隧道工程中，結(jié)合閉路電視系統(tǒng)的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在隧道入口處與隧道內(nèi)每隔15米安裝一臺(tái)高清云臺(tái)攝像機(jī)，并確保水平、垂直兩個(gè)方向各均可360度抓拍錄像。在強(qiáng)光位置，采用抑制功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的弱化，而在背光位置，則通過背光補(bǔ)償來強(qiáng)化光線，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的監(jiān)控畫面的記錄，為交通管理部門提供客觀依據(jù)。交通監(jiān)控系統(tǒng)在隧道內(nèi)部，通過設(shè)置傳感器，來進(jìn)一步明確車輛運(yùn)行狀況與相關(guān)信息。在某市小紅嶺隧道工程中，主要設(shè)置有紅外傳感器、微波傳感器等，其功能如表2所示。在隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)中，采用自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來支持各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)通信，將各個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)同步傳輸?shù)娇刂浦行?，由?jì)算機(jī)按照數(shù)據(jù)參數(shù)的不同標(biāo)準(zhǔn)明確隧道內(nèi)部的車輛具體信息，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛違章違法行為，確保通行安全。緊急電話系統(tǒng)隧道工程內(nèi)的緊急電話系統(tǒng)，主要由調(diào)度控制室、分機(jī)、傳輸線等共同組成。如圖3所示。為了確保隧道內(nèi)部所有位置的通信合理，需要規(guī)范安裝位置，在隧道內(nèi)每隔200米安裝一臺(tái)緊急電話，并在其上方標(biāo)注警示提醒標(biāo)識(shí)，避免出現(xiàn)亂用的現(xiàn)象。同時(shí)，由于隧道入口處出現(xiàn)交通事故的機(jī)率偏高，因此隧道入口距離200米以外再行安裝緊急電話，避免交通事故對(duì)正在使用電話者可能造成的影響。

33隧道供配電系統(tǒng)

在隧道內(nèi)建設(shè)供配電系統(tǒng)，是確保隧道內(nèi)部良好照明的有效保障，并通過通信技術(shù)的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)供配電相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，為供電企業(yè)、交通監(jiān)管部門提供決策依據(jù)。在設(shè)計(jì)隧道供配電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，參考隧道內(nèi)部機(jī)電工程各個(gè)設(shè)備的供電負(fù)荷、電壓、電流等參數(shù)，進(jìn)行供配電建設(shè)方案的制定。

4結(jié)論

當(dāng)前，社會(huì)各界越來越重視交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，越來越重視機(jī)電通信系統(tǒng)的應(yīng)用。有關(guān)部門必須引進(jìn)現(xiàn)代技術(shù)，支持高速公路的發(fā)展。本文詳細(xì)分析了高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)的背景和特點(diǎn)，針對(duì)存在的問題制定了相應(yīng)的解決方案，充分發(fā)揮通信技術(shù)在高速公路建設(shè)中的作用，逐步完善高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)，為高速公路發(fā)展提供良好服務(wù)。

作者:張亢 單位:河北高速公路集團(tuán)有限公司石安分公司