陈淼

（河南交通投资集团有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

高速公路的稳定运行需要通信系统作为基础，且在高速公路收费和监控中起着重要的作用，高速公路其他系统的稳定运行是以通信系统的稳定运行作为支撑的。为确保通信系统能够充分发挥应有的信息传输作用，需要正确分析系统内部的硬件组成及软件组成关系，采用合理的方式加强数据传输管控效果。不断优化机电工程通信系统构架及内部功能，为促进城市高速公路工程高效稳定建设与管理奠定坚实技术基础。

1 高速公路机电工程通信系统概述

通信系统是高速公路机电工程中的重要组成部分，作为三大系统中的主要功能传输系统，可直接影响高速公路整体的管理运营水平。高速公路通信系统与收费系统、监控系统功能互补，可专项完成高速公路管理运营期间的各项工作。通信系统具有数据传输功能，能够将高速公路运行及管理期间的各类信息进行处理并快速传输，确保收费系统、监控系统等系统的数据信息能够被快速传输到服务系统内，供相关管理部门使用。当前，通信单位围绕通信系统所开展的运行与维护工作具有较大实施难度，其涉及面也较广，这使得日常的维护管理工作需要面临诸多问题。因此，通信单位可围绕其管理结构搭建相匹配的通信管理，革新管理工作与通信技术体系，充分展现流程、标准、规范、指标的技术导向作用，逐步完善标准化的管理体系[1]。

2 高速公路机电通信系统的功能

随着道路运输技术的快速建设和发展，作为高速公路机电系统的重要组成部分，通信系统的功能正在向多元化发展。现行的通信系统已经具备了语音、图像、信号及各类数据的实时传输，而且不同功能还具有分散化的特点。高速公路具有管理、收费、服务三个管理模块，都可以利用现在的资源推进工作。通信系统的建构，正是基于互联网的先进技术作支撑，连接各个工作模块的系统，并为各个模块产生的海量数据提供储存、传输、分析、处理等功能，为工作人员提供参考依据；同时，也可及时发现潜在的问题，便于指挥中心提前研判、制定对策；另外，也可为其他部门的工作提供管理、监控等方面的支持。

3 通信系统的运行维护现状

现阶段，国内各通信单位主要围绕光纤通信搭建通信系统，其拥有多种并存的通信形式。同时，互联网技术的迅猛发展也给予通信网络系统较大的技术支持；但是，通信系统网络依然无法支撑智能通信建设的实际需求，其核心原因在于通信网络无法充分整合并利用多方资源。相较于主网，通信网络的信息传播水准还有待提升。基于此，各地政府职能单位需要努力创新通信系统，从管理、技术等多方面完善运营与维护策略，补充通信网络的薄弱环节，找寻问题的解决办法。通过优化运营与维护体系，完善技术标准，健全传输网络，可推动通信网络的进步与发展，使其能够逐步满足智能化通信的各项要求，进而为智能通信的各环节搭建高效的信息沟通平台并提供稳定、安全的通信服务[2]。

通信系统的运行维护工作极其重要，其直接关系到通信系统的运行质量。通过合理配置人力资源，完善通信系统的运维管理体系，明确划分通信系统运维工作的专业分界面，有助于创新运维策略，完善运维管理机制，进而保障系统的稳定运行。

4 高速公路通信系统在收费中的应用

4.1 高速公路收费数据的传输

高速公路收费系统一般分为三级，即联网收费中心、路段收费分中心和收费站，且联网收费路网中的高速公路，纳入联网收费统一清分结算。目前大多数高速公路采用以半自动收费方式和不停车收费方式结合的收费方式。收费站的局域网控制系统的构成部分主要包括控制室计算机、广场车道控制计算机。车道计算机通过网线接入收费广场计算机、路段收费交换机组成了独立的局域网，收费站再通过光纤与收费机房的以太网交换机构成“树型+星型拓扑”的局域网，通信系统为收费站与收费中心局域网之间的收费系统数据传输提供传输通道。收费站把收费站收费数据从以太网交换机送入本站的ONU 设备，通过综合业务接入网中OLT 设备直接上传路段分中心[3]。

4.2 高速公路收费图像的传输

收费视音频监视系统主要由外场视频采集设备、视频传输设备及收费站机房视频存储和视频传输设备构成。通信系统用于将外场视频采集设备包括各收费车道的车道编码视频图像、亭内摄像机图像、监听音频、报警信号等采集到的收费监控数据汇聚到视频交换机或者光纤交换机的；通过网线或光纤传输至收费站或监控室；再利用路段通信系统传输至联网收费中心。

4.3 ETC 系统

自2019 年全面推行ETC 工作后，在促进各省高速公路行业规范，提高一体化运营水平，建设标准化体系等多方面取得显著成效。2019 年交通运输部门全面加强了对联网收费、车路协同、运营监测等项目的运营管理。各省在全国统一收费标准框架下，制订了高速公路行业准则、地方标准，使高速公路管理行为统一化。不停车收费系统，也可以叫作电子收费系统ETC，可使用车辆自动识别AVI 技术进行车辆、收费站间无线数据通信，获得车辆自动识别、收费数据交换的效果。ETC即为借助计算机网络的作用，完成收费数据处理工作，实现不停车自动收费全电子收费的系统。微波读写天线RSU 安装于车道上方，通过微波天线、读写控制器构成，微波天线作为微波收发模块，主要施行信号、数据接受/发送、调制、编码、加密等方面工作，读写器能够对发射、接收相关数据，以及技术处理车道计算机收发信号加以控制。电子标签OBU，安装在车辆挡风玻璃位置，为和路侧安装RSU 通信微波的设备，电子标签内存在ETC 缴费卡有储值功能、储存车辆信息功能[3]。

5 高速公路通信系统在监控中应用

当前，高速公路作为人们长距离出行及运输环节中的重要途径，承担了重要的交通运输活动。随着区域经济贸易的发展，人们对于出行、运输的需求更大，这对高速公路服务质量提出了更高的要求，另外也呈现出供不应求的状态，因此日益增加的出行和运输需求与高速公路运营效能之间存在一定的矛盾。通过智能监控技术，提升高速公路信息化发展程度，能够在很大程度上调节高速公路运营供需平衡。

5.1 自动交换光网络技术

自动交换光网络技术是以光传送网为基础，引入控制平面，实现网络资源的实时按需分配，最终达到智能化。一方面，在高速公路的排查工作中，该技术可以在短时间内将问题排查清楚、分析完毕并及时处理，可以促进整体系统的顺畅运行。另一方面，在实际运用当中，还可以在该技术的支持下将网络资源升级为拓扑结构，在转移相关数据方面实现更高的自动化水平。在使用该技术过程中，需要注意的是，当数据达到饱和数量时，要实现最大化的功能，关键是要有有效的光缆路由作为出口。

5.2 分组传送网络技术

分组传送网络技术可以进一步增强高速公路机电工程通信系统操作的灵活性，确保系统能够被应用在各环境中，为工作人员提供各类操作平台。分组传送网络，也叫分组转发网络，具有很强的自动调节功能。在网络地址的下方，有一个传输介质，基于分组操作而执行其他操作。在实际工作过程中，由于该技术的操作空间较大，因此对高速公路机电通信系统结构和性能方面的影响较为有限。另外，该技术的使用成本较低，与传统的光传输相比，安全性能非常明显，可有效确保数据传输进度与质量，是当前通信领域内性价比最高的技术。

5.3 网络视频服务

人们生活质量的提升对出行提出了更高的要求，特别是在交通量处于高峰期时，人们对高速公路的具体情况更加重视。为满足人们在日常出行时提出的个性化要求，高速公路相关管理部门要加强与企业之间的合作。通过信息技术对交通情况进行实时有效的发布，满足人们在出行时的基本需求。此外，合理利用云计算技术，对高速公路的视频进行及时有效的计算分析，将视频直接上传到对应的云计算系统中，有利于对整个高速公路视频信息进行客观分析，为人们的出行提供便利条件。

5.4 通道流量监控

智慧监控系统构建和应用时，可以科学合理分析目前现有的视频数据，保证视频数据能够实现有针对性的处理。能够对通道流量有更加深刻的认识和了解，促使交通拥堵等相关问题得到有效缓解，同时能够对目前在收费数据等各方面存在的一系列问题起到良好的弥补作用。对智慧监控系统下的视频数据展开深入分析，可以实现对相关收费数据科学合理的搜集和利用，以信息技术为基础，实现对现有数据信息进行有效的整合和处理[4]。

5.5 自动巡检监控

建立智慧监控系统过程中，必须实施视频质量自动巡检监控，对各高速路段进行实时监控与管理。当前高速公路视频监控系统中接入资源数量大、骨干传输网络性能差、内存不足等问题，都会增加后期高速公路信息化系统运行维护成本，也会增加人工巡检的频率，导致实际工作效率极低。实施视频质量自动巡检监控，一旦有信号中断、传输图像不清晰、设备故障等，智慧监控系统可以进行自动监测，且随着相关技术的发展，即便是针对视频画面抖动、卡顿等细微问题，都可以做到及时监测分析。通过这种自动巡检监控手段，有效控制了监控视频图像的质量，从根本上对监控设备进行维护管理，保证视频监控的整体质量。

5.6 视频智慧分析

当前，高速公路监控系统在建设和发展中的发展效果较好，视频资源的整体密度一直处于不断增加的状态，因此，在实践中采取有针对性的措施，能够保证现有资源的整体利用率得到有效提升。现阶段高速公路工程项目在建设和管理中，要对视频进行合理的分析和利用，以此保证高速公路监控水平的有效提升。此外，养护和综合执法等相关部门也可以利用对视频进行智慧分析，对边坡或桥梁等养护路段展开有针对性地检测，不仅能够及时发现隐藏的问题，而且能够实现对各类风险事故的规避。同时，合理利用视频资源，实现对高速公路施工作业安全以及质量问题的管理和控制，一旦发现问题，可以立即采取有针对性的措施进行处理，避免造成更加严重的影响。

5.7 基于故障检测结果的智慧运营

基于故障检测结果的智慧运营过程中，首先在利用多维传感器实现对智慧交通系统运行数据的实时监测，并对交通状况检测信息进行处理。结合得到的信息结果对故障检测过程中的通信顺畅情况进行判断，若存在通信受限问题，则需要从上一步骤的监测环节入手对其进行优化。若通信顺畅，则可以通过有线或无线的方式实现对故障检测结果的上传，并将相关数据信息存储在交通控制中心，再由其完成对后续运维的具体调度。为了确保智慧公路系统运行时间得到延长，还需要实现对其智慧养护，通过路面养护、桥梁养护、隧道养护以及机电设备养护等多种养护方法相结合的方式，降低系统运行出现故障的概率，从而确保公路系统的正常运营。

5.8 无人机技术

随着高速公路智能化发展，无人机技术在交通领域也得到了普遍运用。高速公路管理单位可以和地方交通巡警单位合作，借助无人机进行高速公路交通状况拍摄。在无人机上安装高清拍摄设备，飞行巡检过程中，拍摄的公路画面会实时传输到高速公路监控中心，管理人员获取航拍情况后，和相关部门进行协调，可以提升应急反应能力，提高高速公路运行管理的效率。对于高速公路上的交通事故处理，可先利用无人机进行事故判断，可以避开事故路段，减少交通拥堵问题。同时无人机传输画面更快，能够帮助相关人员在短时间内完成救援，切实维护行人安全，为出行人员生命财产安全提供保障。

6 结语

综上所述，高速公路行业的发展加速了区域之间的联系，极大程度上满足了人们的出行需求。通信系统，是高速公路得以顺畅运行的重要系统，在技术支撑下，可以完成对过往车辆的收费和管理、路面交通状况的监控以及高速公路所有工作的管理。当前，我国高速公路里程不断扩大，对机电通信系统的要求也越来越高，而现行的机电通信系统也存在着一些实际性的问题，需要采取先进的技术进行升级完善。