隧道機(jī)電通信與照明系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用

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(shè)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(luò)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜斷纖概率不斷上升，公眾出行信息服務(wù)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(yùn)用。增強(qiáng)型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設(shè)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(shù)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(biāo)、技術(shù)關(guān)鍵及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及取得的成效，研究表明：增強(qiáng)型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設(shè)備構(gòu)成綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)，該項新技術(shù)的應(yīng)用從宏觀長遠(yuǎn)的角度看可達(dá)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(hù)難度目的。

關(guān)鍵詞 高速公路；隧道通信；照明

中圖分類號 U418.7文獻(xiàn)標(biāo)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(chǔ)，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(jìn)的燈光管理技術(shù)可以在保障行車安全的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高資源利用效率，達(dá)到節(jié)約能源的目的[1-3]。如此，無級調(diào)光技術(shù)尤為重要，它的實際應(yīng)用是重要的生產(chǎn)力。同時，隨著業(yè)務(wù)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(luò)安全也更加重要。原有傳統(tǒng)的技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)研究

1.1 研究內(nèi)容與目標(biāo)

該文采用功能齊全、性能穩(wěn)定可靠、人機(jī)交互能力強(qiáng)和操作簡便的設(shè)計方案，通過該系統(tǒng)的建設(shè)，使用實時的遙控、遙測、遙信和遙調(diào)對隧道LED燈具進(jìn)行有效的管理和維護(hù)，及時監(jiān)測并發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，以達(dá)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(shè)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(shù)。③集中控制器。④單燈控制器構(gòu)成。

1.3 研究方法和技術(shù)路線

1.3.1 總系統(tǒng)實現(xiàn)條件

上位機(jī)發(fā)出指令（帶UID），相關(guān)集中控制器接受并處理命令，轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)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?？刂频膶崿F(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(dāng)上位機(jī)發(fā)出調(diào)光指令時，該指令給相應(yīng)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(yīng)相應(yīng)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(fēng)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(shè)集中控制器進(jìn)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(dá)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(jī)有分成若干級別的調(diào)光指令（30%～100%），LED燈具在接到上位機(jī)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(yīng)的命令以實現(xiàn)調(diào)光等[16]。

1.4 關(guān)鍵技術(shù)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(shù)為主要研究對象，其關(guān)鍵技術(shù)為：隧道照明施工工藝在隧道噴涂施工后進(jìn)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(shè)—燈具接線—燈具通電調(diào)試。

2 隧道通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 研究內(nèi)容與目標(biāo)

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

2.2 主要研究、試驗內(nèi)容

系統(tǒng)承載收費(fèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，帶寬獨(dú)立，與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行硬件和軟件的物理隔離，實現(xiàn)了收費(fèi)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(fèi)業(yè)務(wù)外的其他數(shù)據(jù)，包含監(jiān)控和治超等大帶寬業(yè)務(wù)，尤其為高清圖像的傳輸提供保障，在保證業(yè)務(wù)穩(wěn)定傳輸?shù)幕A(chǔ)上，降低了設(shè)備負(fù)載。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)及主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2.3.1 關(guān)鍵技術(shù)

采用增強(qiáng)型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設(shè)備構(gòu)成綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，支持各種拓?fù)浣M網(wǎng)能力；系統(tǒng)還提供完善的業(yè)務(wù)保護(hù)、OAM和時鐘同步，具有電信級的業(yè)務(wù)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(shè)備級保護(hù)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(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

新技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了收費(fèi)等以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的高效穩(wěn)定傳輸，且與原有設(shè)備系統(tǒng)可以高度兼容，ptn系統(tǒng)承載除收費(fèi)業(yè)務(wù)的其他數(shù)據(jù)。在保證業(yè)務(wù)穩(wěn)定傳輸?shù)幕A(chǔ)上，降低了設(shè)備負(fù)載，減輕了壓力及改造維護(hù)成本。

2.3.3 技術(shù)價值分析

（1）能夠支持E1、IP和ATM等多種業(yè)務(wù)接入，且具有傳輸可靠、強(qiáng)大的自愈和保護(hù)等功能，網(wǎng)絡(luò)管理功能強(qiáng)大。

（2）SDH系統(tǒng)承載收費(fèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用剛性帶寬，帶寬獨(dú)立，與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行硬件和軟件的物理隔離，實現(xiàn)了收費(fèi)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(luò)設(shè)備為同類型設(shè)備，實現(xiàn)100%兼容。

（3）ptn系統(tǒng)承載除收費(fèi)業(yè)務(wù)的其他數(shù)據(jù)，包含監(jiān)控和治超等大帶寬業(yè)務(wù)，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(wù)流量自動調(diào)節(jié)帶寬，在保證業(yè)務(wù)穩(wěn)定傳輸?shù)幕A(chǔ)上降低了設(shè)備負(fù)載，以太網(wǎng)均為1 000 M，可以靈活進(jìn)行業(yè)務(wù)的匯聚和透傳等。

2.3.4 技術(shù)特點分析

（1）該系統(tǒng)的SDH系統(tǒng)承載收費(fèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用剛性帶寬，帶寬獨(dú)立。

（2）其他數(shù)據(jù)進(jìn)行硬件和軟件的物理隔離，實現(xiàn)了收費(fèi)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(fèi)業(yè)務(wù)的其他數(shù)據(jù)，包含監(jiān)控和治超等大帶寬業(yè)務(wù)。

（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(wù)穩(wěn)定傳輸?shù)幕A(chǔ)上，降低了設(shè)備負(fù)載。

2.3.5 研究、試驗方法與技術(shù)路線

該項通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究應(yīng)用，主要依托于長臨高速公路機(jī)電工程項目。該工程通信系統(tǒng)設(shè)有10個通信站，分別為鮑店服務(wù)區(qū)、豐宜、良馬、安澤、安澤服務(wù)區(qū)、舊縣、曲亭、曲亭服務(wù)區(qū)、臨汾東、賈莊。在臨汾東設(shè)路段管理中心，由臨汾通信分中心管轄。建設(shè)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(shè)。綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)采用增強(qiáng)型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設(shè)備構(gòu)成綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，其中在臨汾東通信站設(shè)OLT設(shè)備。收費(fèi)站收費(fèi)數(shù)據(jù)、治超檢測數(shù)據(jù)和圖像通過622M（SDH）傳輸層面進(jìn)行傳輸。

3 工程實例與應(yīng)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(shè)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(shè)。綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)采用增強(qiáng)型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]設(shè)備構(gòu)成綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，其中在臨汾東通信站設(shè)OLT設(shè)備。收費(fèi)站收費(fèi)數(shù)據(jù)、治超檢測數(shù)據(jù)和圖像通過622M（SDH）傳輸層面進(jìn)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(wù)需求，所以需要一種新的通信系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于此。

3.2 應(yīng)用效果

利用新技術(shù)和新工藝，相比搭設(shè)的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，更符合現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量逐步增長的要求，為后期運(yùn)營維護(hù)打下了基礎(chǔ)，減輕了壓力及改造維護(hù)成本。在高速公路的應(yīng)用，充分滿足了高速公路信息化發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)需求，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)端到端的配置。隨著高速公路的不斷建設(shè)，增強(qiáng)型MSTP解決方案將成為今后高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)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(guān)鍵技術(shù)，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(shù)為主要研究對象。隧道照明施工工藝在隧道噴涂施工后進(jìn)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(shè)—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(wù)的綜合承載，以實現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)綜合接入。增強(qiáng)型MSTP[622M（SDH）+10GE（分組）]的應(yīng)用，相關(guān)設(shè)備構(gòu)成綜合業(yè)務(wù)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(wù)接入，且傳輸功能應(yīng)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(shù)和實際情況結(jié)合起來，實現(xiàn)了新技術(shù)在山西臨汾—長治高速公路上的應(yīng)用。

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