浅析高速公路机电工程通信系统应用研究

李卓斌

[摘    要] 伴随着通信技术与信息技术的融合，以及在各行各业的应用，实现了办公自动化与大数据管理，并且促进了具有万物互联特征的“物联网”建设工作。文章以浅析高速公路机电工程通信系统应用研究作为题目，结合日常工作经验，概述了现代高速公路机电工程通信系统的组成、业务，以及特征。并以此为基础，分别从分组传送网技术、综合业务接入网技术、自动交换网络技术、技术发展趋势等方面，对其应用进行了具体讨论。

[关键词]高速公路;机电工程;通信系统;应用

[中图分类号]U495 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）05–00–02

Analysis on Application Research of Communication System

of Expressway Electromechanical Engineering

Li Zhuo-bin

[Abstract]With the integration of communication technology and information technology resources， as well as the application in various industries， office automation and big data management have been realized， and the construction of the "Internet of Things" with the characteristics of the Internet of Everything has been promoted. This article takes the analysis of the application research of the highway electromechanical engineering communication system as the topic. In the specific discussion， combined with daily work experience， it summarizes the composition， business， and characteristics of the modern highway electromechanical engineering communication system. And on this basis， the application of the packet transmission network technology， integrated service access network technology， automatic switching network technology， technology development trend and other aspects are discussed in detail.

[Keywords]expressway; electromechanical engineering; communication system; application

在系統性改革中，高速公路机电系统中加强了对通信技术的运用，其系统主要由硬件与软件及数据传输三大方面组成。从硬件方面看，主要以机电系统、接入网、电源、交换系统为主;从软件方面看，其构成包括基本的资源管理、安全维护、事故预警等。从数据传输方面看，一方面，建设了可以全国联动的数据库，并且在大数据技术支持下，实现了数据的动态采集、传输（包括文字、影像、图片、音频、视频等形式，以及话路传输、 电缆传输、 无线网络传输、 光纤传输、 模拟传输等）、统计分发等。另一方面，实现了对高速公路机电设备的系统性管理。

1 高速公路机电工程通信系统概述

1.1 系统组成

现代高速公路机电工程通信系统由各子系统共同构成，既包括了硬件系统，也包含了软件系统。以硬件系统为例，主要包括了电源与基地系统、网络系统、电话与广播系统、交换机系统、数据传输系统。以软件系统为例，主要包括ETC收费系统、设施检测系统、数据监控系统、数字通信系统、数字程控交换系统（参看图1）等。现阶段，通过“硬件——传感器/执行器——软件”之间的通信关联，已经实现了网络管理与智能化管理，能够针对监视、预警、故障检测、用户管理等进行系统性管理。为了满足系统性管理，通信系统中采用了数据传输，按照综合布线的方式，全面实现了MSTP传输网的链接。

1.2 系统业务

从当前高速公路机电工程通信系统业务构成方面来看，主要业务有三大块，分别是语音传输、图像处理、数据整理。其中，语音传输又分为传真业务与语音服务;图像处理业务由电视图像与监控图像处理两项业务构成;而数据整理则包括了网络采集数据，与对数据的整理，以及监控信息采集和数据转换整理等。尤其是光纤数字传输网的搭建，有效推进了各通信站之间的连接，有效实现了各通信站点之间的通信连接（参看图2）。

1.3 系统特征

高速公路机电工程通信系统的特征体现在其基本功能方面。现阶段的功能特性显示在三个方面，①针对配置的管理功能。具体而言，通过该功能特性，可以实现针对高速公路机电通信系统网元配置的优化，和对其配置资源的有效管理;②针对机电通信系统的安全运行工况的性能管理，包括监控、自动识别、自我修复等;③以性能管理为基础，针对机电通信系统中存在的问题进行分析与处理，包括对运行工况分析、漏洞查找、故障诊断、安全监测、病毒查杀等。另外，通过对其基本功能特性的发挥，又在高速公路机电通信系统特征表现方面，突出了现代通信技术的交互性特征、同步性特征、集成性特征，并将其功能纳入到了机电通信系统的应用之中。

2 现代通信技术在高速公路机电系统中的应用

现代通信技术类型多样，功能具有多元化特点，因此，在高速公路机电系统中的应用范围相对广泛。下面仅结合笔者工作经验，分别从分组传送网技术、综合业务接入网技术、自动交换网络技术、技术发展趋势四个方面，对其应用进行具体讨论。

2.1 分组传送网技术的应用

PTN是英文Packet Transport Network的首字母缩写形式，翻译成中文为分组传送网技术，为了应用的便利性，通常也简称为PTN技术。该技术在高速公路机电系统中的应用，是为了解决分组业务流量的统计复用传送要求和突发性问题。具体而言，通过在底层光传输媒介与IP业务之间设置一个层面，进而扩大操作空间，规避对系统运行产生的不良影响。换句话讲，在该技术的应用中，将分组业务当作核心，并通过核心业务对其他业务实施针对性指导。从生产要素的比较优势角度分析，其应用成本相对较低，光传输效果较好，实用性与可靠性均有明显体现。

2.2 综合业务接入网技术应用

现代通信技术中的SDH数字传输设备应用范围十分广泛，在高速公路机电系统中以SDH数据传输设备作为基础，可以使国内应用同类设备的高速公路机电通信系统之间形成有效联动。在机电通信系统联动的前提下，用户只需接入设备，就可以实现综合业务接入网技术的应用，并以此方式为准，搭建起综合通信主体框架，运用光传输系统实现综合业务的有效开展。当前的应用经验表明，在综合业务接入网技术的应用过程中，其基本模块STM-4信号，就能够提供以太网数据通路（10 M/100 M）、数字通路（622 Mbit/s）、数据通路或音频通路等。因此，可以满足多种数字接口与数字信号的接入需求。目前，高速公路中的沿线监控、车道收费等均可借助综合业务接入网完成快速接入与安全传输。

2.3 自动交换网络技术应用

运用自动交换网络技术，能够优化高速公路机电通信系统设计方案。一方面，运用该技术可以发挥其强大的处理能力，排查各類高速公路中存在的问题与风险，提高查询与搜索效率，减少处理时间。另一方面，该技术有较强的拓扑性能，能够针对网络有效资源进行拓扑处理，以自动化的方式寻找系统问题。因此，该技术的智能化程度相对较高，其应用中对于信息的筛选能力也十分强大，可以为高速公路机电通信系统提供充分的安全保障与故障管理作用。需要注意的是，该技术的应用中需要配套选用有效光缆路由出口，同时，在数据节点设置方面，要求达到一定的数量级，确保该技术网络结构的完整性。

现阶段，对自动交换光技术的应用，进一步促进了交换网络技术的高效应用。具体而言，通过光网络层，能够承载各项业务，规避网络升级环节存在的限制因素，有利于满足不同用户的需求。从特征方面看，自动交换光技术的应用，有利于各项网络资源的配置，扩增不同带宽服务条件下服务品质。同时，在网络安全保护方面，通过恢复机制的设置、网络可扩展性的拓展，有利于设备的互操作实践。而且动态传输效果更好，有利于在高速公路机电设备运行过程中保障数据采集的实时性。而且，在故障诊断方面，通过故障“范例”的数据对比，能够快速识别故障，并根据故障类型提供相应的处理方案及意见。

2.4 技术发展趋势及应用

当前，散射环境尚未形成，高速公路机电工程通信系统的应用环境相对较好。 随着物联网建设工作的推进，正在发生快速变化。任何一项新技术应用，均能够辅助通信系统的全面更新。尤其是5G技术的出现及应用，快速推进了高速公路机电工程通信效率、通信方式的转变。从现阶段的发展情况看，专用网络的建立将获得进一步实践。尤其在区域网络范围内，以VPN技术为主的专用网络，将在5G公用网络基础上，获得快速发展。这样，既能够提升加密通信的能力，也可以使专用网络的远程访问、远程维护效率更高。另外，量子计算机的研究及在未来的应用，将进一步减少硬件资源的配置，增强软件资源的功能，从根本上化解通信系统应用中的风险问题。

3 结语

总之，现代高速公路机电系统在应用现代通信技术后，其自动监测水平与能力获得了大幅度提升，并且，在通信技术大类下，通过各个子类技术的专门化运用，强化了高速公路机电系统与外部交通运输场景的联动，提高了机电系统内部的数据处理速度，全面推进了高速公路由信息化管理向数据化管理的转型升级。结合以上分析，建议在“物联网”建设的新时期，积极增强不同通信技术在高速公路机电系统中的专门化应用研究，进而促进高速公路管理业务的专业化分工，为后续的高效化管理与系统性联动奠定技术基础。

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