高速公路机电工程通信系统技术及应用

唐渝

（重庆中宇工程咨询监理有限责任公司，重庆 400060）

0 引言

在我国现代交通运输体系中，高速公路是十分重要的基础道路设施，能够为民众的出行提供极大的便捷。在高速公路的建设过程中，需要运用大量的科学技术为其提供保障，通信技术就是其中的重点技术之一，在进一步改善公路收费管理工作、对道路进行动态化的实时监控以及对交通运输进行安全监管等方面，都能够展现出十分重要的作用。因此，在高速公路的建设过程中，需要引入科学合理的通信系统，以有效保证不同部门之间的沟通协调性，对车辆行驶信息等进行动态化的实时监管，为交通管制工作打下坚实的基础，同时提高高速公路工程的建设水平，推动我国交通运输行业实现健康稳定的可持续发展。

1 高速公路机电工程通信系统的构架与功能

1.1 业务组成

系统业务包含三个不同的层次，分别为语音传输、数据整理和图像处理。数据整理业务，主要是对丰富多样的数据进行综合性、全面性的处理，随后进行收集、整合和归档；语音传输业务中又包含两大业务，分别为语音服务和传真业务；图像处理业务分为为电视图像和监控图像。大多数状况下，整个系统的运行水平，主要就在于这三类业务是否足够完善，保证这三种业务的完善性，对进一步降低成本投入、确保整个系统的稳定运转有着非常重要的现实意义。

1.2 系统功能

在高速公路机电系统中，通信系统有着丰富多样的功能，其中最为重要的功能和价值在于，其可以对整个高速公路的运行状况进行有效的管理，主要管理对象为网元配备。在通信系统的所有功能中，监控和识别网元为其中比较常用，同时比较基础的功能。随着我国科学技术的高速发展，系统架构也会变得更加完善，网元配备功能也会更为现代化和先进化。另外，安全管理和故障管理也是其中的重要功能。这两项功能能够维持高速公路通行系统的稳定性和安全性。为了进一步保证系统的安全性与可靠性，相关维护检修人员需要对系统潜在的各类风险进行定期的排查，并通过故障检查和故障动态化实时监控，及时发现并解决故障，确保整个系统稳定运转。

2 高速公路机电工程通信系统技术

2.1 自动交换光网络技术

在高速公路通信系统中，系统想要实现信息传输、信息交换，就需要使用自动交换光网络技术，以保证数据传输全面加速。图像传输过程中，清晰度也能得以改善。自动交换光网络技术主要是以光缆作为传输媒介，运用该技术，能使信息的处理速度得以改善，优化信息加工水平，同时也能够改善信息筛查能力。综合高速公路预警体系的设置，可以对整个通信系统展开全面的搜索，对问题进行全面排查，及时发现其中存在的风险和隐患问题，有效运用自动交换光网络技术，能够节省大量的人力资源投入，同时也能够使通信系统的运转效率得以改善，提高维护和修理的综合效率。

2.2 分组传送网技术

分组传送网技术，其主要是在IP 业务层和底层光传输介质中，增加一个全新的层面，并将分组业务作为其中的重点，提供一些其他必要性的辅助线业务。在运用分组传送网技术的过程中，需要对底层介质进行科学合理的设置，以保证信息传输过程中的高效率、高质量和稳定性。分组传送网技术具备较大的使用空间，与上层系统和下层系统之间没有太大的联系，在实际的运转过程中，可以设置多个层面。但是在对空间进行操作的过程中，需要严格依照操作准则，保证整个系统结构的科学性、合理性以及运转过程的稳定性，确保系统中的功能能够全方位地展现出来。运用分组传送网技术，不需要投入太多的成本，且该技术还具备其他技术不具备的光传输这一优势，有较强的实用性，传输过程也十分的安全。

2.3 ATM OVER SDH 技术

同步数字体系的使用较为广泛，可以同步复用，传输过程具备较高的透明度，对于一些大容量的数据来说，也可以进行快速传输，传输过程比较稳定，整个运转过程也非常的安全可靠，和我国现有的网络体系可以实现高度兼容。ATM 为我国通信技术中的主流技术，该技术能够进一步实现数据的高速率传输，实现视频会议以及远程办公这些基础的业务需求。借助SDH，还可以对ATM 信息进行有效的传递，成本投入更低，传输速度也更快，因此也可以这样说，ATM OVER SDH 技术（见图1）的使用，可以保证高速公路通信系统的价值和优势得到全方位的展现，使整个系统的工作效率得以提升，既可以确保高速公路的稳定运转，又可以确保后期管理工作的有序推进。

图1 ATM OVER SDH 技术

3 高速公路机电工程通信系统技术的应用

某隧道工程全长为1462m，机电工程通信系统涵盖三大部分，分别为通风系统、监控系统、供配电系统。以该隧道的机电工程通信系统为例，分析技术应用情况。

3.1 隧道通风系统

在该高速公路隧道工程的建设过程中，通风系统的建设，需要依照我国相关标准和要求，参照《公路隧道的设计规范》（JTG D70—2004），综合当前高速公路施工的数据参数，选择科学合理的通信技术，并制定出更为完善的通风控制方案。该工程的隧道工程设计单位，需要综合施工现场的实际现状，制定出可以通过人工进行管控以及通过智能系统进行管控的通风控制系统。在系统通信的设置上，需要将分组传送网技术作为核心要素，对于不同的工况系统，通信需要达到的控制要求如下：在车辆正常行驶时，整个高速公路隧道中的一氧化碳浓度需要维持在0.025%下，若是高速公路隧道车辆阻滞，隧道中的一氧化碳浓度需要维持在0.025%～0.03% 内。我国交通运输相关部门，需要在高速公路隧道中安装相应的视频监控体系，以保证对隧道内的交通状况进行动态化的实时监管。在高速公路隧道中，需要每间隔10m 左右放置一个传感器，对车辆的数据信息和空气一氧化碳浓度数据信息进行动态化的实时采集，并通过分组传送网技术，进行数据传递，实时调节隧道中的空气质量，保证隧道中车辆的安全、稳定运行。

3.2 隧道监控系统

隧道监控系统主要包括四个方面，分别为现场控制网络、闭路电视系统、交通监控系统和紧急电话系统。

首先，现场控制网络。举例来说，该隧道工程主要是通过工业以太网技术来展开通信控制，整个通信网络体系包含三个层次：第一个层次为隧道的管理中心，这一层的控制网络需要和隧道中的变电所管网进行有机配合，有效协调，共同构建出隧道的现场控制网络；第二个层次主要为隧道的区域控制，需要和隧道中所设置的机电设备，构建出现场的中线控制系统；第三个层次是本地控制网络，通过运用冗余光纤环网通信来达成通信这一目标。

其次，闭路电视系统。闭路电视系统需要包括摄像机、计算机系统和图像传输设备，对隧道工程中的车辆运转状况、交通状况进行动态化的实时监控，可以通过异步传输网络技术来实现这一目标。在该隧道工程中，交通运输部门可综合闭路电视系统的标准和要求，在隧道入口位置和出口位置，安装高清云台摄像机，并每隔15m 安装一台云台摄像机，云台摄像机需要基于水平和竖直两个方向进行立体化的综合拍摄。在隧道中光线较强的区域，可以通过抑制功能保证监控的清晰度；在背光区域，则可以通过曝光补偿或是进一步加强光线的方式，确保拍摄的清晰度。

再次，交通监控系统。我国交通运输相关部门，可以在隧道工程中设置传感器，进一步确定高速公路上车辆的运转状况以及隧道内部的实际交通水平。在该隧道工程中，交通运输部门的传感器设置如下：通过设置红外传感器，确定道路是否有车辆通过；通过设置微波交通检测器，监测车辆的速度，明确车辆的具体车型以及当前隧道中的交通量；通过设置压力传感器，检测车辆的速度和类型，这对拍摄车辆的闯红灯情况有非常重要的现实意义。在高速公路隧道中设置传感器，可以通过自动交换光网络技术达成通信目标，对获得的数据信息进行动态化的实时传输，并将数据传递到交通控制中心。

最后，紧急电话系统。紧急电话系统包括传输线路、分机和控制台三大部分。为了保证高速公路通行过程的科学性与合理性，交通运输部门需要明确紧急电话分机安装位置，并保证安装位置的科学性，相邻紧急电话分机的安装距离为200m，同时需要在分机的上方设置一定的警示标识，有效规避紧急电话分机乱用的问题。

3.3 隧道供配电系统

隧道中保持良好的照明水平，是保证高速公路交通运输安全的重要条件。因此，在对高速公路工程建设过程中，需要保证整个隧道内部空间配套系统的稳定性，并通过运用通信技术，确保配电数据的动态化实时传递，为供电企业调整电力提供有效的数据参考。在设计隧道配电系统的过程中，设计人员需要严格依照我国相关标准和要求，参照《供配电系统设计规范》（GB 50052—2009），并通过明确隧道机电工程电压、电流以及无功补偿等数据，合理设计供配电建设方案。

4 机电项目通信系统技术发展建议

4.1 设计配备规范化

在高速公路通信系统建设过程中，主要运用的建设模式为分段设置，由于不同分段的工作对象有所差异，无论是外在表现还是内在性质都有所不同，因此，在设计配备上，暂未形成标准化和规范化的发展格局，这不可避免地会对展现通信系统的价值和作用，产生一定的限制。

因此，对于这一问题，相关部门在对配备进行设计的过程中，需要设置统一化的标准和规范，并综合各个地区高速公路项目建设的实际状况以及我国的设计标准和原则，以保证设计配备的科学化与合理化。

4.2 系统建设智能化

近年来，人工智能技术高速发展，且在我国多个领域都有所运用，并获得了较为可观的成果。因此，在我国高速公路机电工程通信系统的未来发展过程中，也应该加强对人工智能技术的使用，这也是我国高速公路领的必然发展趋势。将人工智能技术应用在高速公路机电工程通信系统中，其主要价值和优势体现在以下几个方面。

其一，能够满足交通运输行业的发展和需求，尤其是城市经济不断发展，私家车数量不断增加，使用人工智能技术，可以更加高效地处理高速公路数据信息。

其二，借助人工智能技术，可以对高速公路的交通状况进行动态化分析，明确交通流量，制定出针对性、科学合理的规划方案，提高高速公路运营管理水平。

其三，借助人工智能技术，可以对高速公路的不同路段展开独立化的管理，以提高高速公路管理的针对性、科学性及时效性。

4.3 保养维修常态化

在高速公路建设中，通信系统是其中最为复杂、繁琐，同时难度较高的施工内容。虽然通信系统具备一定的自我修复功能和问题诊断功能，但若是高速公路的通信系统出现了重大故障，则会对整个公路系统的运行带来一系列的负面影响。想要确保高速公路稳定运转，则需要做好高速公路通信系统的日常维修和保养工作，实现维修保养常态化。为此，需要设立预警机制，在出现重大故障问题时，相关检修工作人员在接到预警信号之后，应当及时奔赴现场，展开问题检测和维修保养。通信系统本身具备较强的技术标准和要求，无论是检修还是维护，都较为复杂，这便对工作人员的技术水平、综合素养以及理论知识掌握能力等提出了更高的要求。相关部门需要基于高校以及社会两大层次，吸纳更多具备专业技术和维修经验的人才，以不断提升高速公路通信系统的检修与维护水平。

5 结语

综上所述，高速公路是我国现代交通运输事业中的重点工程之一，高速公路机电工程通信系统的重要性和价值也日渐凸显。因此，在进行高速公路建设时，需要提高对机电工程通信系统的重视程度，明确系统架构以及不同技术在不同环节中的运用，这对我国高速公路事业的蓬勃发展有非常重要的现实意义，也能更好地体现出我国交通运输事业的服务价值。