姚紅波 申鐵軍

收稿日期：2024-01-15

作者簡介：姚紅波（1977—），男，本科，助理工程師，從事公路項目建設管理。

通信作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，研究方向：通信工程。

摘要 隨著全國ETC聯(lián)網(wǎng)的實行，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)日趨復雜斷纖概率不斷上升，公眾出行信息服務需求激增也引發(fā)高清監(jiān)控增加帶寬和大數(shù)據(jù)分析的需求，同時高速公路高清視頻會議、云數(shù)據(jù)中心等均已開始實現(xiàn)與運用。增強型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設備為隧道照明系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)實現(xiàn)智能化提供了技術支持。文章分析了隧道照明系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)的主要研究、試驗內(nèi)容、目標、技術關鍵及主要技術經(jīng)濟指標以及取得的成效，研究表明：增強型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設備構(gòu)成綜合業(yè)務接入系統(tǒng)，該項新技術的應用從宏觀長遠的角度看可達到隧道照明系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)實現(xiàn)智能化以及節(jié)約成本和降低后期改造維護難度目的。

關鍵詞 高速公路；隧道通信；照明

中圖分類號 U418.7文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）09-0015-03

0 引言

高速公路隧道照明是高速公路行車的基礎，燈光的控制管理對行車安全尤為重要，其次隧道照明屬于高能耗系統(tǒng)之一，采用先進的燈光管理技術可以在保障行車安全的基礎上進一步提高資源利用效率，達到節(jié)約能源的目的[1-3]。如此，無級調(diào)光技術尤為重要，它的實際應用是重要的生產(chǎn)力。同時，隨著業(yè)務量的逐步增加，高清監(jiān)控增加帶寬的需求激增，高速公路信息化網(wǎng)絡安全也更加重要。原有傳統(tǒng)的技術工藝水平顯然難以滿足逐步增加的需求量[4-6]。

1 隧道照明系統(tǒng)關鍵技術研究

1.1 研究內(nèi)容與目標

該文采用功能齊全、性能穩(wěn)定可靠、人機交互能力強和操作簡便的設計方案，通過該系統(tǒng)的建設，使用實時的遙控、遙測、遙信和遙調(diào)對隧道LED燈具進行有效的管理和維護，及時監(jiān)測并發(fā)現(xiàn)設備故障，以達到節(jié)約成本和便于管理的目的，避免隧道光照亮度出現(xiàn)不均勻的情況，在保障行車安全的同時可以實現(xiàn)節(jié)約資源，并延長設備使用壽命[7-9]。

1.2 主要研究內(nèi)容與組成

①監(jiān)控調(diào)度中心。②電力載波技術。③集中控制器。④單燈控制器構(gòu)成。

1.3 研究方法和技術路線

1.3.1 總系統(tǒng)實現(xiàn)條件

上位機發(fā)出指令（帶UID），相關集中控制器接受并處理命令，轉(zhuǎn)發(fā)給相關LED燈具執(zhí)行動作[10]。

1.3.2 區(qū)域控制線路實現(xiàn)條件

每個區(qū)段的電控柜配置一個集中控制器，控制本區(qū)段的LED燈具。控制的實現(xiàn)過程如下：每臺集中控制器和每只LED燈均有一個唯一的身份代碼UID[11]，可分區(qū)段、分組實現(xiàn)對燈具的控制方式；當上位機發(fā)出調(diào)光指令時，該指令給相應的集中控制器，集中控制器將命令分解并轉(zhuǎn)發(fā)給需要控制的燈具，燈具根據(jù)指令響應相應的動作[12]。

1.3.3 分區(qū)控制

以2個供電點為劃分區(qū)段，每個區(qū)段原則上配置一個集中控制器。為了提高系統(tǒng)可靠性、降低系統(tǒng)風險[13]，每個集中控制器控制燈具的數(shù)量建議不超過600盞，區(qū)段超過600盞可采用增設集中控制器進行解決[14]。

1.3.4 分組控制

為了方便控制，可以將集中控制器下轄的燈具分成若干組，以方便有效控制或達到控制燈光效果[15]。

1.3.5 最終調(diào)光控制實現(xiàn)條件

上位機有分成若干級別的調(diào)光指令（30%～100%），LED燈具在接到上位機通過集中控制器下發(fā)的控制指令（如調(diào)光）之后，該軟件控制硬件執(zhí)行相應的命令以實現(xiàn)調(diào)光等[16]。

1.4 關鍵技術分析

該次研究主要以調(diào)試中單燈控制的無級調(diào)光技術為主要研究對象，其關鍵技術為：隧道照明施工工藝在隧道噴涂施工后進行，隧道壁最后一層噴涂完成—測量放線—打孔—燈具安裝—線纜敷設—燈具接線—燈具通電調(diào)試。

2 隧道通信系統(tǒng)關鍵技術研究

2.1 研究內(nèi)容與目標

主要是應用增強型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設備構(gòu)成綜合業(yè)務接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，該項新技術的應用從宏觀長遠的角度看可達到節(jié)約成本和降低后期改造維護難度的目的，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務激增造成的設備問題，將來可降低運營期的維護成本。

2.2 主要研究、試驗內(nèi)容

系統(tǒng)承載收費數(shù)據(jù)業(yè)務，帶寬獨立，與其他數(shù)據(jù)進行硬件和軟件的物理隔離，實現(xiàn)了收費以太網(wǎng)數(shù)據(jù)高效穩(wěn)定的傳輸。ptn系統(tǒng)承載除收費業(yè)務外的其他數(shù)據(jù)，包含監(jiān)控和治超等大帶寬業(yè)務，尤其為高清圖像的傳輸提供保障，在保證業(yè)務穩(wěn)定傳輸?shù)幕A上，降低了設備負載。

2.3 關鍵技術及主要經(jīng)濟指標

2.3.1 關鍵技術

采用增強型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設備構(gòu)成綜合業(yè)務接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，支持各種拓撲組網(wǎng)能力；系統(tǒng)還提供完善的業(yè)務保護、OAM和時鐘同步，具有電信級的業(yè)務傳送特性，具有主控、時鐘、交叉和電源板采用1+1熱備份的設備級保護功能。通信系統(tǒng)主要由圖像采集部分、傳輸部分、顯示及控制終端三部分構(gòu)成，如圖1～5所示。

2.3.2 技術經(jīng)濟指標

新技術的應用實現(xiàn)了收費等以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的高效穩(wěn)定傳輸，且與原有設備系統(tǒng)可以高度兼容，ptn系統(tǒng)承載除收費業(yè)務的其他數(shù)據(jù)。在保證業(yè)務穩(wěn)定傳輸?shù)幕A上，降低了設備負載，減輕了壓力及改造維護成本。

2.3.3 技術價值分析

（1）能夠支持E1、IP和ATM等多種業(yè)務接入，且具有傳輸可靠、強大的自愈和保護等功能，網(wǎng)絡管理功能強大。

（2）SDH系統(tǒng)承載收費數(shù)據(jù)業(yè)務，采用剛性帶寬，帶寬獨立，與其他數(shù)據(jù)進行硬件和軟件的物理隔離，實現(xiàn)了收費等以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的高效穩(wěn)定傳輸，并且和現(xiàn)有網(wǎng)絡設備為同類型設備，實現(xiàn)100%兼容。

（3）ptn系統(tǒng)承載除收費業(yè)務的其他數(shù)據(jù)，包含監(jiān)控和治超等大帶寬業(yè)務，尤其為高清圖像的傳輸提供保障。

（4）帶寬采用彈性帶寬，根據(jù)業(yè)務流量自動調(diào)節(jié)帶寬，在保證業(yè)務穩(wěn)定傳輸?shù)幕A上降低了設備負載，以太網(wǎng)均為1 000 M，可以靈活進行業(yè)務的匯聚和透傳等。

2.3.4 技術特點分析

（1）該系統(tǒng)的SDH系統(tǒng)承載收費數(shù)據(jù)業(yè)務，采用剛性帶寬，帶寬獨立。

（2）其他數(shù)據(jù)進行硬件和軟件的物理隔離，實現(xiàn)了收費等以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的高效穩(wěn)定傳輸。

（3）ptn系統(tǒng)承載除收費業(yè)務的其他數(shù)據(jù)，包含監(jiān)控和治超等大帶寬業(yè)務。

（4）尤其為高清圖像的傳輸提供保障，帶寬采用彈性帶寬。

（5）在保證業(yè)務穩(wěn)定傳輸?shù)幕A上，降低了設備負載。

2.3.5 研究、試驗方法與技術路線

該項通信系統(tǒng)關鍵技術的研究應用，主要依托于長臨高速公路機電工程項目。該工程通信系統(tǒng)設有10個通信站，分別為鮑店服務區(qū)、豐宜、良馬、安澤、安澤服務區(qū)、舊縣、曲亭、曲亭服務區(qū)、臨汾東、賈莊。在臨汾東設路段管理中心，由臨汾通信分中心管轄。建設完成后將實現(xiàn)長治—安澤—臨汾—霍州—介休—文水東—晉中—榆社南—襄垣這幾個干線節(jié)點組成的“南環(huán)1”干線閉環(huán)建設。綜合業(yè)務接入網(wǎng)采用增強型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設備構(gòu)成綜合業(yè)務接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，其中在臨汾東通信站設OLT設備。收費站收費數(shù)據(jù)、治超檢測數(shù)據(jù)和圖像通過622M（SDH）傳輸層面進行傳輸。

3 工程實例與應用效果分析

3.1 工程實例

根據(jù)山西省高速公路通信系統(tǒng)總體規(guī)劃，該項目通信系統(tǒng)屬于骨干傳輸網(wǎng)“南環(huán)1”和“南環(huán)2”的共線。該項目建設完成后將實現(xiàn)長治—安澤—臨汾—霍州—介休—文水東—晉中—榆社南—襄垣這幾個干線節(jié)點組成的“南環(huán)1”干線閉環(huán)建設。綜合業(yè)務接入網(wǎng)采用增強型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設備構(gòu)成綜合業(yè)務接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，其中在臨汾東通信站設OLT設備。收費站收費數(shù)據(jù)、治超檢測數(shù)據(jù)和圖像通過622M（SDH）傳輸層面進行傳輸。傳統(tǒng)的SDH系統(tǒng)已不能滿足長臨高速全程視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的業(yè)務需求，所以需要一種新的通信系統(tǒng)技術應用于此。

3.2 應用效果

利用新技術和新工藝，相比搭設的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，更符合現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務量逐步增長的要求，為后期運營維護打下了基礎，減輕了壓力及改造維護成本。在高速公路的應用，充分滿足了高速公路信息化發(fā)展的網(wǎng)絡需求，實現(xiàn)了業(yè)務端到端的配置。隨著高速公路的不斷建設，增強型MSTP解決方案將成為今后高速公路通信系統(tǒng)建設的最佳方案。

4 結(jié)語

綜上所述，該文研究了隧道通信與照明系統(tǒng)關鍵技術，形成以下兩點結(jié)論：

（1）隧道照明系統(tǒng)主要以調(diào)試中單燈控制的無級調(diào)光技術為主要研究對象。隧道照明施工工藝在隧道噴涂施工后進行，隧道壁最后一層噴涂完成—測量放線—打孔—燈具安裝—線纜敷設—燈具接線—燈具通電調(diào)試。

（2）通信系統(tǒng)支持TDM、以太等多種業(yè)務的綜合承載，以實現(xiàn)用戶業(yè)務綜合接入。增強型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]的應用，相關設備構(gòu)成綜合業(yè)務接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，能夠支持E1、IP和ATM等多種業(yè)務接入，且傳輸功能應用完美地滿足了現(xiàn)有條件下的通信系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的需求。將此項新技術和實際情況結(jié)合起來，實現(xiàn)了新技術在山西臨汾—長治高速公路上的應用。

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