高速公路机电工程通信系统技术探究

王 鑫

（山西兴路交通工程监理技术咨询有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

通信系统是高速公路机电系统中最为重要的组成模块，承担着高速公路实时监控、数据传输等功能。为了满足高速公路未来更快发展的需求，还需要在明确了解机电通信系统现状的基础上，查找潜在的问题，分析不足的原因，针对性地引入更先进的通信技术，来拓展高速公路机电通信系统的整体技术水平。

1 高速公路机电工程通信系统要求

对于高速公路的运行来说，通信系统的配置为其提供了基础性的监控和管理的功能，且涉及图像信息等数据传输。该系统在当前的高速公路运行中已经成为一种必不可少的重要组成部分，在整个交通运行当中起着极为重要的作用。由于通信系统在同一时间需要处理的各类数据信息较多，因此相应的系统就要具备较高效率的处理能力，在信号传输上也应达到既定的要求。另外，还应具备较高的抗干扰能力，以为高质量的信息传输和信号接收提供切实的保障[1]。

机电通信系统设备的维保是高速公路的重要工作内容之一，决定了该设备效能是否满足预期效果。基于此，在日常业务管理工作当中，要高度重视机电通信设备的维保，根据科学的管理思路，制定一套合理有效的机电通信设备维保制度，同时落实维保管理人员和工作人员。对机电通信设备要实行动态跟踪监控，一旦发现有异常情况，要及时分析原因，制定出针对性的处理方案，既要快速解决问题恢复系统正常运行，又要防止此类问题的再次发生，从而不断提高机电通信系统的整体安全性能。另外，要做好机电通信系统的维保工作，还需要对相关的工作人员进行定期的专业培训与评定，提高维保工作人员的专业技术能力和综合素质，为解决技术性的疑难问题奠定良好的技术基础。

2 高速公路机电通信系统新技术

2.1 自动交换光技术

自动交换光技术作为一种高效的通信技术，为用户提供了自动发送和动态数据交换的服务。它具有自适应的特性，能够根据用户的需求选择最合适的数据传输模式。这种技术的出现使得通信系统在信息传输方面更加灵活、高效。在传统通信技术中，用户通常需要手动配置和管理数据传输过程中的各种参数，这样的方式繁琐且容易出错。而自动交换光技术能够根据特定的指令和算法，自动构建网络连接，无需人工干预。这种自动化的特性大大提高了通信的效率和可靠性，减少了人为错误的可能性。

在建设和优化交通基础设施的过程中，自动交换光技术也发挥了重要作用。特别是在高速公路等交通网络的建设中，要求实现信息的快速、准确传输，确保交通系统的高效运行和安全性。自动交换光技术通过构建高速、稳定的通信网络，为高速公路机电工程提供了便捷的通信服务（见图1）。在高速公路机电工程中，自动交换光技术为通信业务的便捷化推进做出了贡献。它可以实现大规模数据的传输和处理，包括交通监控、收费系统、车辆识别、交通指挥等多个方面的应用。通过自动交换光技术，各个设备和系统可以快速、稳定地交换数据，实现实时监控和准确的数据分析，提高交通管理的效率和准确性。

图1 自动交换光技术信息图

2.2 增强型MSTP

就当前的基本情况来看，现有的MSTP 传输网络已经难以满足现实性的系统运营的需求。其所面对的挑战主要来自以下几个方面：

（1）传输宽带的稳定性。随着高速公路交通量的增大[1]，相应的监控系统就需要处理更多的信息数据，为了提升数据的准确性和清晰度，就应加强监控系统的优化升级，相应的传输宽带也应进行持续性的提升，以确保相关处理的稳定性和安全性[2]。

（2）网络安全问题。技术的快速发展极大地促进了传统类型业务的优化，而以往的一些模式受制于既定的模式已经难以满足现实性的需求。对于PTN 分组交换技术来说，其所涉及的业务之间存在着逻辑隔离的情况，因此很难保障运行的安全性。正因如此，就应加强原有业务安全性的优化提升。

总而言之，以往传统的某一项技术已经无法满足于现实性业务的需求，因此就应加强增强型MSTP 等系统的配置，以为高速公路机电通信系统的高质量运行提供基础性的保障。

2.3 光传送网络（OTN）技术

在高速公路收费和监控等系统不断优化的背景下，现有的干线网络已经无法满足系统化运行的需求，因此亟须进行调整和升级。在这样的背景下，光传送网络（OTN）技术展现出越来越强大的应用优势，尤其在长途干线网络传输中。相较于传统的技术操作方式，OTN 技术具有更高的容量和更高效的系统调控能力，因此将其应用于高速公路机电通信系统中具有重要的现实意义。

OTN 技术具备高容量的数据传输能力，能够承载大量的数据流量。在高速公路机电通信系统中，涉及大量的实时监控数据、车辆信息、收费数据等，这些数据需要快速、准确地传输和处理。OTN 技术通过光纤传输，能够实现高速、稳定的数据传输，确保数据的实时性和可靠性。同时，OTN 技术还能够实现多路复用和分组交换，提高系统的灵活性和可扩展性，适应不断增长的通信需求。

另外，OTN 技术在系统调控方面也表现出色。高速公路机电通信系统需要进行实时的监控、管理和控制，对网络的稳定性和可靠性要求较高。OTN 技术通过使用数字光传送技术，能够对数据进行多层次的监测和管理，实现网络的智能调控和故障恢复。它支持网络管理系统的集中管理和自动化控制，能够对整个网络进行实时监测、故障检测和性能优化，提高系统的稳定性和可管理性[3]。

此外，OTN 技术还具有较强的扩展性和兼容性。高速公路机电通信系统是一个复杂的系统，需要与多个子系统和设备进行集成和协同工作。OTN 技术支持多种通信协议和接口标准，能够与不同厂家的设备进行无缝连接和互操作。这为系统的扩展和升级提供了灵活的条件，使得系统能够适应未来的技术发展和应用需求（见图2）。

图2 传输系统参考结构示意图

3 通信系统技术在高速公路机电工程中的具体应用

3.1 监控系统应用

作为高速公路机电工程的重要组成部分，监控系统主要包括计算机系统和外场的相关设备。

计算机系统承担的是系统的信息处理，基于终端计算机和交换式集线器等基础设备推进具体的运行。收费站控制室的计算机设备系统等是局域网构成的基本要素，而处在收费中心的计算机则属于独立的网络体系。

场外设备主要涉及气象监测器和可变限速标志等，这些设置的监测点与通信站之间往往间隔较远，且分布比较分散，但所涉及的数据量并不大。鉴于此，数据信息的传递不能通过标准的数据接口进行，此时就需要为每个远端数据点配置1 台Modem。通过这样层层的系统处理，以完成所有信息数据的统筹调度。就拿某高速公路来说，其配置有气象监测器1 套，同时还涉及车辆检测器12 套。基于这些基础性的设施获得交通运输的相关数据，随后通过因特网数据光端机等完成各类数据信息的上传和应用，以精细地推进对高速公路具体情况的监控[4]。

3.2 收费系统应用

就我国当前的基本情况来看，高速公路正处在不断发展的重要时期，其中所涉及的各类基础设施的优化和完善也受到了越来越多的关注，特别是机电通信系统。如今，国家加强了对高速公路收费系统的精细控制和各类先进技术的应用，目的就是能够提升交通服务的质量。相信在不久的将来，高速公路运行过程中的收费管理能够通过一种便捷的自动化模式来实现。

当前所应用的计算机收费系统主要涉及到两个不同的等级，即收费中心和收费站等两个不同的系统。具体来说，前者是基于高速公路收费站点等构建的局域网运行，在特定的系统支持下完成各类信息的传输和共享。对于收费数据的传输来说，则是通过三级管理模式有序进行，在收费中心和收费站以及收费车道等的层层控制下运行。其中，收费中心与各个站点之间的数据传输是基于特定的数据通道进行，而各个站点的技术设备应做好相应的接收设置，以确保信息传输的稳定与高效。一般来看，收费站与收费中心之间的路由器是推进各通信通道与收费系统联系的主要基础，在局域网内部存在网络信号的条件下即能稳定地进行各类信息数据的传输。需要注意的是，相应的路由器应设置有两个相互独立的数据接口，一个与收费中心连接，负责信息的传输；另一个与收费记账中心连接，以传输所需的信息数据。另外，还应注意的是，高速公路的收费站广场还应设置专门的摄像机等监控设备，以通过与其他信息采集系统的共同作用提升整个高速公路运营的稳定性和安全性。

3.3 通信系统数据监测中的应用

传感器技术在公路机电工程通信系统中发挥着重要的作用。传感器是一种能够感知和采集物理量、化学量或其他特定信息的设备，通过将这些信息转换为电信号或数字信号，实现对公路机电工程中各种关键参数的实时监测和数据采集。

在公路交通管理方面，车辆传感器是其中一种常见的传感器技术。通过在公路上安装车辆传感器，可以实时感知和监测交通流量、车辆速度、车辆类型等信息。这些数据对于交通管理者来说非常重要，可以用于交通流量预测、拥堵监测、交通信号优化等，以提高交通效率和减少交通拥堵。

另外，环境传感器也是公路机电工程中常用的传感器技术之一。环境传感器可以感知和采集空气质量、气象信息、噪声水平等环境参数。这些信息对于公路工程的环境监测和环境保护非常重要。例如，通过监测空气质量，可以及时发现并采取措施应对污染问题；通过监测气象信息，可以提前预警天气变化，确保公路安全运营；通过监测噪声水平，可以评估交通噪声对周边居民的影响，采取噪声治理措施等[5]。

传感器技术的应用还涉及其他方面。例如，在公路机电工程的智能照明系统中，通过光感应传感器可以实现根据周围光照强度自动调节路灯亮度，节约能源和提升交通安全性。此外，压力传感器、位移传感器等也可以应用于公路桥梁结构的安全监测，实时监测结构的变形和应力，提前预警潜在问题，确保桥梁的安全运行。

4 结语

综上所述，科学技术的不断发展极大地促进了高速公路的便捷化运行，特别是在互联网技术和信息技术得到广泛应用的条件下，我国的高速公路运营较之以往变得越来越科学高效。而今，通信系统是高速公路的现代化建设中重要组成部分，相应的技术应用也在寻求新的突破，以为国家基础设施的持续优化提供强有力的支持。