高速公路隧道群远程监控系统联网技术研究——

摘　要：文章分析了隧道群监控系统联网的特点，介绍了RPR、POS技术的优势。分析了隧道群监控系统的网络结构，并且把RPR、POS技术应用到网络的各个层次中。最后给出了路由器POS端口的配置方法。解决了隧道群监控系统联网的问题。

关键词：高速公路 隧道群 监控系统 联网
　　随着我国高速公路建设步伐的加快，由于隧道有路线平顺、行车安全、费用节省、舒适可靠且不受气候影响的诸多优点，隧道大量地出现在各条高速公路中。为了确保高速公路隧道在交通量大、气候恶劣、突发事件下不发生交通事故和交通堵塞，高速公路隧道监控系统成为了一项必不可少的设施。智能化监控系统是多平台、多系统下的统一管理平台，是未来隧道远程监控的趋势。隧道群是指隧道比较集中，而且长短不一的隧道的集合，监控系统联网有别于单一隧道，有着自身的特点。利用RPR、POS等技术可以保证信息的安全、远距离传输，实现统各分监控中心之间的连接，各分监控中心和统一管理平台的连接。实现各监控中心在服从总监控中心调度指挥的同时，能在自己职能范围内管理调度其所管辖个隧道内的监控设备，从而达到集中与分散相结合的多级用户管理模式。
    1、联网技术分析
　　1.1 RPR技术分析
　　RPR的英文全称是“Resilient Packet Rings”即弹性分组环。弹性分组环采用双环结构。在RPR环中，两个RPR节点之间的裸光纤的最大长度可以达到100km。弹性分组环RPR的内环和外环都可以用统计复用的方法传输IP分组，同时可以实现“自愈环”的功能。RPR的每一个节点都可以使用两个方向的光纤与相邻节点通信，这样同时实现了提高光纤带宽利用率和提高环的可靠性两个目标。
　　1.2 POS技术分析
　　POS的英文全称是“Packet over SONET/SDH”的，这是一种在SONET/SDH网络上高速传输IP数据包的技术。POS技术支持光纤介质，它是一种高速、先进的网络连接技术。
    2、高速公路隧道群监控系统网络设计
　　2.1高速公路隧道群监控系统的构成特点
　　高速公路隧道监控系统主要是监视隧道交通状况，对交通参数进行检测和统计，并对隧道的各种交通设施进行监控和管理，以保证高速公路的行车安全和畅通。根据隧道系统各个部分控制的对象不同，可以将隧道监控系统分为计算机控制系统、闭路电视系统、交通监控系统、照明控制系统、通风控制系统、隧道消防系统、紧急电话系统、供配电系统等子系统。根据隧道系统各个部分数据汇流情况，可以将隧道监控系统分为隧道监控设备、区域控制器、监控中心、隧道统一管理平台。
　　高速公路隧道群监控系统有着自身的特点，和单一隧道监控系统有所区别。第一，隧道群包含多条隧道。第二，隧道群中的长隧道（1000m3000m)需要分设多个区域控制器。高速公路隧道群监控系统要求在区域控制器和监控中心，各监控中心，监控中心和统一管理平台之间建立一条可信赖的、安全的、经济的网络连接。
　　2.2高速公路隧道群监控系统网络结构
　　监控中心是各条隧道监控的主要部门，各隧道监控区段的监控设备将采集的各种信息传输到监控中心。隧道监控设备和监控中心的连接一般采用混合控制和多级控制相结合的联网方式。集中控制方式是指隧道监控设备实时、直接通过传输设备将原始数据传输到监控中心。多级控制方式将隧道按照一定的距离分层若干个区域，每个区域设置一台区域控制器，区域内所有监控设备数据直接传输到区域控制器，区域控制器将各种原始数据经过预处理后再传送到监控中心，如图1所示。集中控制方式的优点是向监控中心传输数据的传输设备出现问题，不会影响到其它隧道设备的数据上传。多级控制方式的优点是提高了通信传输效率、节约了控制线。实际工程中采用哪种控制方式需要根据隧道长度、设备数量、信息量、通信电缆长度、传输设备费用等多个因素综合考虑。
　　高速公路隧道群监控系统网络结构如图2所示，各区域控制器通过总线型或星型拓扑连接到监控中心。各监控中心采用弹性分组环RPR连接。由于两个RPR节点之间的裸光纤的最大长度可以达到100km，所以在各隧道监控中心之间可不设中继设备。“自愈环”保证了单点失效的可能，即一个隧道监控中心的网络故障不影响整个隧道群监控系统的网络传输。RPR技术的应用保证了各监控中心之间网络连接的可靠性与服务质量。
　　监控中心和隧道统一管理平台应用POS技术连接。目前POS协议可以提供155Mbps、622Mbps、2.5Gbps和10Gbps的多种传输速率。足够的网络带宽保证了隧道监控系统与统一管理平台进行实时的数据、图像、控制指令的交换。
    3、隧道监控中心和统一管理平台路由器POS接口配置
　　POS接口的配置参数有接口带宽、接口地址、接口的链路层协议、接口的帧格式、接口的CRC校验和flag（帧头中净负荷类型的标志位）等。在配置POS接口时需要注意的是，有些参数必须与对端接口的参数保持一致，如接口的链路层协议、帧格式、CRC校验和flag。这里以Cisco IOS系统为例。分别介绍了隧道监控中心、统一管理平台的路由器端口配置。对实际的工程应用有一定的借鉴作用和指导意义。
　　3.1 某一隧道监控中心路由器POS接口配置
　　Router（config）#interface POS3/0    （进入端口配置模式，选定POS3/0端口）
　　Router（config-if）#description To GuanLiPingTai      （配置端口描述信息）
　　Router（config-if）#bandwidth 2500000            （配置端口速率为2.5Gbps）
　　Router（config-if）#ip address 212.12.37.18 255.255.255.252  (配置网络地址)
　　Router（config-if）#crc 32                              （配置crc校验位）
　　Router（config-if）#pos framing sdh                          （配置帧格式）
　　Router（config-if）#no ip directed-broadcast            （禁止IP直接广播）
　　Router（config-if）#pos flag s1s0 2        （s1s0=(10)2表示是SHD帧的数据）
　　Router（config-if）#no shutdown                                （开启端口）
　　Router（config-if）#exit                              （退出端口配置模式）
　　Router（config）#exit                                      （退出全局模式）
　　3.2统一管理平台路由器POS接口配置
　　Router（config）#interface POS3/0    （进入端口配置模式，选定POS3/0端口）
　　Router（config-if）#description To JianKongZX1        （ 配置端口描述信息）
　　Router（config-if）#bandwidth 2500000            （配置端口速率为2.5Gbps）
　　Router（config-if）#ip address 212.12.37.19 255.255.255.252  (配置网络地址)
　　Router（config-if）#crc 32                              （配置crc校验位）
　　Router（config-if）#pos framing sdh                          （配置帧格式）
　　Router（config-if）#no ip directed-broadcast            （禁止IP直接广播）
　　Router（config-if）#pos flag s1s0 2        （s1s0=(10)2表示是SHD帧的数据）
　　Router（config-if）#no shutdown                                （开启端口）
　　Router（config-if）#exit                              （退出端口配置模式）
　　Router（config）#exit                                      （退出全局模式）
　　4、结语
　　可见把RPR、POS技术应用于高速公路隧道群监控系统联网中，采用星型、环形、总线型拓扑方案，实现了隧道群各监控系统的连接，满足了高速公路隧道群监控系统的联网需求。随着高速公路隧道里程的不断增加，隧道群越来越多，传统的联网技术已经不能满足当今高速公路隧道群监控系统的需求，RPR、POS应用于高速公路隧道群监控系统是一种尝试，更优化的解决方案有待于进一步研究。　　
　　参考文献：
　　[1]王志伟,杨超.高速公路隧道监控系统的现状与发展[J].现代隧道技术，2009（12）:8-16.
　　[2]教育部考试中心.全国计算机等级考试四级教程——网络工程师[M].北京：高等教育出版社,2011:16-17
　　[3]王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社，2010：614-624