1、计算机信息技术论文：通信技术在高速公路管理和控制中的应用考号： 姓名：摘 要：在高速公路的信息采集与发布过程当中，通信技术起着非常重要的作用。本文概略介绍了高速公路管理和控制中使用的先进通信技术，并分别列出了各种通信技术的应用场合；其中着重介绍了和现场总线技术，并以隧道监控系统为例，论述了现场总线在隧道监控系统中的应用。关键词：高速公路 通信技术 管理和控制 监控系统高速公路收费站、监控站、服务区、养护区、紧急电话等处均为管理控制现场。对于管理控制现场来说，一方面需要采集大量的信息，送至现场管理处；另一方面在管理处或更高一级的管理中心将得到的信息进行处理，然后传送至现场完成管理或控制功能。目前
2、信息技术日新月异，使用先进实用的通信技术，对于控制和管理功能的实现及提高高速公路管理效率具有重要意义。 通信系统中的接入技术 光纤接入光纤接入网与骨干网、用户驻地网（用户端）之间的关系如图 所示。图中，为光网络单元，它是在用户端将光信号变成电信号的设备目前在光接入实现方案中广泛使用技术。是指光接入网中不含有电源的设备，只含有无电源的光分路器等器件。是在上采用技术进行传输、复用的技术，它具有多业务、多比特率支持能力。这时带宽统计复用，多个用户可共享带宽，动态分配带宽，因而信道利用率高。由于中、是共用的，加上采用后带宽共享，因此的实现优点是成本较低，标准化程度较高，能实现大规模生产，从而使成本大幅
3、降低，因此的市场前景很好应用场合：监控系统设在沿线互通立交、大桥等特殊路段的遥控摄像机采集的监控视频数据、检测数据的传输，紧急电话的接入，用于数据量大或要求实时传输的场合。 同轴电缆接入和双绞线接入 光纤、同轴电缆和双绞线技术在高速公路中应用较为普遍，例如交通监控和隧道现场控制系统中，也多使用以上技术 ；另外电话业务的接入也属于上述几种接入技术的结合。目前的电话业务接入情况是，在通信分中心设置程控交换机，分别负责该分中心辖区的电话通信业务，为道路使用者发生紧急情况时提供紧急呼叫的服务功能，为管理调度和紧急救援提供信息。在分中心一级设置综合控制台进行管理，可实时将紧急电话的各种数据输入监控计算机
4、。每隔适当距离设置一套分插复用器将所辖路段的紧急电话信息通过光纤向分中心传输，如每隔 设置一对紧急电话分机，每隔设置一套分插复用器，采用的星绞四芯有线传输方式。 应用场合：监控系统沿线布设的外场设备检测数据的传输、音频信号的采集与传输等。如收费站或监控站的视频传输常采用同轴电缆接入。 以太网接入 对于收费站或监控站局域网来说，以太网接入是最流行的方法。以太网接入具有性价比好、可扩展性好、容易安装开通及高可靠性等优点。以太网接入方式是通过一般的网络设备，例如交换机，集线器等将同一幢楼内的用户连成一个局域网，再直接或通过、等方式与外接光纤主干网相连。 局域网接入应用场合：收费站、监控站、服务站等以
5、局域网方式工作的场合。之间建立的数据专线通道进行的，无论是数据传播或语音电话传播都是租用了卫星的专用通道，其最大的优点是可以跨越广泛的地域进行远距离的信息传送。在高速公路的应用中，基于收发机的应用是最常见的。 应用场合：车辆定位、紧急信息的采集与发布、车辆自动驾驶等。 技术及应用 的关键技术与研究现状 中使用的主要关键技术是复用技术和调制技术。采用频分复用方式进行通信，即上行和下行使用不同的频率范围。频带分配是一项关键技术，目前较常使用的是两频带方案，频谱分配如下（以为例）：下行；上行。其他常用的低频业务，如、普通电话甚至，完全可以和同时在一对线上传送。一般情况下，这两个频带的中心频率和带宽都
6、可以调整。这些数值与的星座数（又称状态数）及分割因数（指每码元所含比特数）一起，一旦由设备配置确定，就可以决定系统的数据速率。 之所以有更高的接入速率和抗干扰能力，主要应归功于采用了先进的调制技术。目前，关于的标准有两种，一种支持正交幅度调制（） ，另一种支持离散多音频调制（） 。目前国外对于各种调制技术的都进行了广泛研究，研究内容涉及到模拟前端芯片、线路驱动器、信道估计均衡算法以及的应用等各个方面。 在高速公路接入网中的应用概述 不仅可以应用于有少量数据传输的部分监控系统局域网和部分收费系统局域网的接入，也适用于单一语音、数据或视频终端的接入。可以传输的可变带宽数据，可以在通信中心或者通信分
7、中心和现场设备之间同时传输语音、数据和视频信号，使用双绞线降低了成本，并且便于维护。对于现场设备比较分散的交通监控系统来说，系统非常适合。现场中的电话语音、数据或视频使用技术通过电话线分别传输或同时传输至进行处理，一部分信息在分中心从传输线中分出，另一部分信息则通过网络传输至通信中心或通信总中心。对于视频数据，根据压缩后的数据量及传输速率来确定与现场设备之间的距离，即确定的位置。 基于现场总线技术的隧道监控系统 在交通监控中，现场监控设备一方面完成采集数据，另一方面完成控制任务。目前，在交通监控中广泛使用集散控制系统，这一方面使得监控室内布线错综复杂，另一方面也会增大出错的概率。事实上，因采集
8、的数据不需一直保存，而是定期保存，所以把部分数据采集与控制任务交与现场设备来完成，则可以省却大部分数据传输过程及由此带来的传输错误而导致的一些不可预见的后果。因此，使用现场总线技术在监控现场布设智能节点对交通监控有着重要的意义。 现场总线技术及其发展趋势 现场总线技术将专用的微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字通信和数字计算能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间实现数据传输与信息交换。 现场总线技术的特点主要在于信号传输的数字化、控制功能的分散化以及现场总线标准的开放性，有
9、利于信息管理系统的集成，它的发展对于面向底层自动化及信息集成的数字化网络技术起到了巨大的推动作用。然而现场总线技术的发展仍有些不尽如人意的地方，其根本原因在于现场总线技术标准的多样性和开放的不彻底性。关于全球现场总线统一标准的争论已经有十几年了，但到目前仍未有结果。各种类型的现场总线采用完全不同的通信协议，要实现这些总线的相互兼容和互操作几乎是不可能的。工业以太控制网则是未来现场总线技术的发展趋势。 基于现场总线的隧道监控系统 京珠南（甘唐一瓮城段）隧道群主要包括 个隧道，自北向南依次是宝林山隧道、大宝山隧道、靠椅山隧道。目前已实现集散控制系统，控制方案如下：隧道本地控制系统对宝林山、大宝山和
10、靠椅山 条长隧道的交通信号灯、车道控制标志、光强检测器、通风设备、照明设备、能见度浓度检测器和车辆检测器等设备进行集中监控，同时接收隧道火灾报警系统的数据。本地控制系统把隧道所有的监控数据收集后送至隧道监控室统一处理，再通过光纤通信系统上传至沙溪管理站的监控系统，并接收管理站的控制命令，对本地设备实施控制。 下面以现场总线控制技术对其进行重新设计。因每个隧道独立成一个子系统，可以独立使用现场总线进行设计。现场总线技术分为、 等几种，因隧道一般是成对出现的， 比其他几种总线较适合隧道监控系统，以构成环形拓扑结构的现场总线。本文以靠椅山为例，进行基于 的隧道监控系统的设计。 结语 先的进控制和通信技术的应用，必将提高高速公路控制和管理的效率，更大程度地发挥高速公路的功能。目前基于技术在高速公路通信系统中还没有使用，但以其简单的配置、优越的性能，多种接入方式及其传输距离和传速速率的优势，足以满足语音、数据和视频传输的需要，因此在交通监控中有着良好的应用前景。基于现场总线技术的自动化监控系统克服了传统自动化监控系统难于实现设备之间及系统与外界之间的信息交换的弊端，采用计算机通信披术，把自控系统与设备加入到监控信息网络，成为信息网络底层，使信息沟通的覆盖范围一直延伸到现场设备。因此，在交通监控中使用现场总线技术将成为发展方向。
