公路项目机电工程的通信系统技术分析

朱珍学

（贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州 贵阳 550001）

互联网、5G通信、光电技术的综合运用，使公路项目的机电通信系统实现路面监控、车辆管理、收费管理，并提高高速公路运行畅通效率[1]。现阶段，随着科技发展和经济进步，我国高速公路里程不断增加，出行便捷度明显增强，对机电通信系统的功能要求越来越高，现行系统应用中的一系列问题，需采取技术革新的方式加以改善。

通信系统是公路工程平稳运行的核心内容之一。它以信息传递为基础，实现了对过往车辆的安全控制与科学管理。为提高高速公路机电工程系统运行的安全性、稳定性，完成工程后，通信系统的各个子系统要分别接受性能测试[2]。在高速公路机电系统中，通讯系统是以太网技术、SDH光传送技术为核心，实现对数据、图像、语音信息的精准识别与管控，从而提高高速公路运行的稳定性。宽带大、兼容性强是以太网的主要特征，千兆以太网技术应用后，可实现图像、语音、视频数据的快速传输。高速公路收费站收费系统，采用以太网接口和SDH光传输系统提高了运行稳定性，工作效率明显提高，通过监控系统、收费系统、终端设备与光纤线路的协调完成了快速信息传输。高速公路机电通信系统基本结构包括软件、硬件和数据传输系统。

1.1 系统硬件

机电通讯系统的硬件主要由电源、接入网、应急电话、交换系统四大部分组成。电力系统的主要部件是220 V的电压，作为高速公路机电通信系统供电设备。接入网则以中心网络与周边网络作为连接桥梁，实现通信业务的同步协调，其最核心部分为光线路终端。交换系统以符合V5协议的局域网为基础，通过模拟中继线路的方式进行连接，而应急电话系统可为高速公路突发状况提供及时通信，为事故处置、现场调度提供便利。

1.2 系统软件

机电通讯系统的软件由电源、接入网、应急电话、交换系统四大部分组成。系统软件是以硬件作为基础的。系统软件包括安全维护、数据业务、事故报警、资源配置等模块，通过软件设置实现对应功能。上述软件的系统运行为通信系统的稳定提供了保障，并满足了相关运行功能的需求[3]。

1.3 数据传输系统

在高速公路机电通讯中，数据传输是整个通信系统的核心和重要组成部分，按传输方式分为有线传输、音频电话传输、光纤传输、模拟传输四种。由于不同的传送方式，其作用和用途也有很大的差别，主要是通过电缆进行数据的传输，而光纤的传送主要是用来传送影像资料，而语音电话则是用来传送数数据资料，表1为高速公路机电通讯系统的基本组成内容。

表1 高速公路机电通信系统结构组成表

1.4 通信系统主要功能

（1）业务电话。通讯系统的重要组成部分，各部门业务联系的常用手段，可实现公网、内网间信息传递，为资源共享奠定基础。

（2）主干线传输。可在局域网、长途网实现信息传递、数据传输，主要由交通通信网主干线组成，在道路交管部门信息传输中应用广泛。

（3）紧急电话。内部专用，多用于呼救、紧急救援等警情。

（4）指令电话。可分为无线电话、有线电话两种，用于交通管理和调度指挥，包括选呼、全呼、组呼三种功能模式。

（5）数据与图像传输，包括收费系统、监控系统、视频传输系统等，可实现画面实时电视呈现，具备交通监视能力[4]。

（6）广播。包括道路信息广播、交通广播。

（7）通信电源及管道。电源系统包括直流电、交流电、机房系统；
通信管道包括HDPP管道和HDPP硅管。

机电通信系统在高速公路发展历程中逐步改善，从应用效果的角度分析，高速公路工程机电通信系统仍然存在一些缺陷，具体包括以下几个主要方面：

（1）许多高速公路采用了多个分区的运营方式，其中机电通讯系统的配置与实际应用不匹配，制约了其正常运行。

（2）不同高速公路机电通信系统由于运营体制、管理模式等因素的影响，机电通信设备规格、类型、数据、运行模式等内容各异，因各高速公路的数据资源难以共享，阻碍了网络的普及，与信息化的初衷背道而驰[5]。

（3）部分地区未严格执行行业政策的有关规定，机电通信的建设、维护、运行环节还存在一定弊端，管理体制还存在不健全的情况，对机电通信系统的持续发展产生了消极影响。

（4）网络系统运行稳定性关系到机电通信系统运行稳定，决定高速公路安全性。高速公路系统网络异常或连接不通畅，将会对机电通信系统后期养护产生干扰。

3.1 采用新技术

自动交换光网技术：它是基于光传输网的技术，并由平面控制来实现智能化管理，按照网络资源需求，进行合理分配。高速公路项目建设初期排查时，应用该技术可以快速摸查以发现问题，通过问题分析与处置，促进系统平稳运行，改善系统通畅度。实际应用过程中，借助自动交换光网络技术的应用，实现网络资源升级，为自动化数据资源转移提供技术支持，提高业务效率[6]。

分组传送网技术：分组传送网也被称为分组转发网络，具备自动调节能力强的特点，基于分组传输操作特点，利用网络地址下面的传送媒体进行相应处理。由于分组传输网络具有很大的运行空间，会对高速公路机电通信系统性能与结构产生直接影响，拥有相对较高的安全性，与传统光纤传输技术相比，数据安全性更好且传输质量更高，是目前通信技术中使用最多、成本最低的一种技术。

3.2 完善高速公路机电通信系统对策

3.2.1 提高网络建设的技术水平

互联网络是公路工程机电通信系统的基础之一，网络畅通才能确保高速公路通信系统业务顺利处置，提高网络通畅度是改善高速公路机电通信系统运行效率的关键。故此，需进一步完善网络体系，充分发挥技术优势，切实提高网络运行水平和处置速率，为高速公路机电通信系统的平稳运行奠定基础。目前，我国尚未形成相对统一的网络建设标准，在实践中需结合高速公路项目特点进行投资匹配，切实改善资源利用率，提高网络安全性，提速增效的同时以内部网络方式组网，确保业务安全。

3.2.2 做好保养及维修等基础工作

机电设备的性能直接关系到高速公路的运营效益，维护工作的及时与否，将会对设备效能产生重要影响[7]。

（1）日常业务管理环节，需加强机电设备维保，坚持科学管理理念，优化管理策略，推出规范的维保制度并严格落实，明确维保人员责任，督促落实并加强监督考核。

（2）通过动态跟踪监控机电设备运行状态，发现异常值及时分析诱因并加以处置，以确保系统平稳运行，制定防范方案避免此类问题再次出现，切实改善机电通信系统运行稳定性，提高系统安全[8]。

（3）加强业务人员培训与定期考核，切实改善维保人员综合素养，提高从业人员专业水平，通过技术水平提高为维保工作质量提升奠定基础，为快速应对和科学处置突发状况创造条件。

3.2.3 采用集中管理模式

以集约经营的方式，提高高速公路机电通讯的运营管理水平，实现监控数据、收费信息的同步上传，以通信系统功能完成数据协调，接收相关数据后根据实际需求发送至用户完成反馈工作，形成以光纤数据传输为基础的多媒体数据传送体系。详情如图1所示。

图1 集中管理系统

数字化网络建设是高速公路机电通信系统的发展方向，现阶段业务接口非标问题成为影响其建设水平的关键，可通过同步数据体系技术革新的方式加以解决。业务处置过程中，以集中管理模式的营业为降低系统运维、改善系统成效、提高业务效率提供保障。与此同时，通过GIS、GPS、物联网技术的应用，搭建多功能通信平台，满足视频会议、网络办公、可视通话、视频监控的功能需求，扩展机电通信系统能力，满足多元化需求[9]。

3.2.4 采用公路机电系统集成设计方案

高速公路机电系统的控制功能借助管道设备和管理实现，通过交通服务优化确保行车安全，保障高速公路畅通。在技术革新的同时，机电工程应用领域逐渐扩展，从电子、信息工程领域逐渐向监控、通信、收费等领域发展，光缆数字化技术、物联网技术、计算机网络技术、5G通信技术的推广使其得到标准化控制，实现了数据共享与实时控制。高速公路机电系统集成部分如下：

（1）用户界面。借助标准化界面进行用户界面管理，按照实际需求应用软件，通过子系统完成业务处置。

（2）信息与数据。协调监控、收费、通信数据，综合分析后加以调节、反馈，生成集成化格式，确保存储规范，为资源、信息共享提供保障。

（3）业务流程。在数据共享基础上，实现同类型业务整合，集成控制系统用户信息，便于数据资源读取与后续处置[10]。

（4）函数集成。对子系统单独设计与规划，整合相关信息提高系统整体性，借助Web Service技术、远程系统技术、计算机技术的联合应用，为系统高效运行和高速公路稳定创造条件。目前，基于高速公路机电系统运行特征发现其不足，结合市场需求提出相对科学的集成设计方案。详细情况如图2所示：

图2 公路机电系统集成设计方案

综上所述，作为高速公路机电系统的重要组成部分，通信系统的作用不容忽视，其在数据传输、实时监控等方面发挥重要作用。基于现阶段高速公路机电工程通信系统工作特点，了解机电通信系统现状的基础上，为确保高速公路平稳、安全运行，需查找系统不足，明确潜在问题及其成因，通过采用先进的通讯技术来弥补缺陷，为高速公路的机电通讯优化设计提供保证，从而有效地改善高速公路的安全性。