劉超

無(wú)線網(wǎng)橋技術(shù)在茨淮新河信息化建設(shè)中的應(yīng)用

劉超

一、茨淮新河簡(jiǎn)介

茨淮新河是安徽省淮北平原上最大的一條人工河道，全長(zhǎng)134.2km，流域面積6960km2。河道西起安徽省阜陽(yáng)市茨河鋪，東至懷遠(yuǎn)荊山口入淮。自上而下建有茨河鋪、插花、闞疃、上橋四級(jí)控制樞紐。

目前，由于組織架構(gòu)、隸屬關(guān)系的不同，茨淮流域的四大樞紐尚未形成統(tǒng)一管理的工作模式。安徽省茨淮新河工程管理局主要負(fù)責(zé)上橋樞紐以及荊山湖進(jìn)、退洪閘的管理工作，在日常實(shí)際管理過(guò)程中，由于其特有的管理模式，上橋樞紐上游的各涵閘閘門開度情況尚沒(méi)有得到統(tǒng)一，從而導(dǎo)致了下游上橋樞紐區(qū)域的水位經(jīng)常發(fā)生較大幅度的變化。因此，對(duì)上游流域較為重要節(jié)點(diǎn)的涵閘實(shí)現(xiàn)閘門開度的有效監(jiān)視顯得尤為重要。通過(guò)調(diào)研勘察，選擇在茨淮新河流域內(nèi)的利民新河閘、計(jì)圩閘、大柳溝萬(wàn)莊站3個(gè)重要涵閘進(jìn)行視頻監(jiān)控站點(diǎn)的布設(shè)。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)思路

由于茨淮新河流域視頻監(jiān)控站點(diǎn)在地理布局上分布較廣且地形復(fù)雜、位置偏僻，與監(jiān)控中心相距較遠(yuǎn)，利用傳統(tǒng)的有線連接方式，不僅成本高昂、施工周期長(zhǎng)，且往往因河流等障礙而難以架設(shè)線纜。更重要的是，有線傳輸?shù)目篂?zāi)性比較差，在大風(fēng)、暴雨、決口等惡劣環(huán)境下，有線線路極易遭到破壞，水文監(jiān)測(cè)信息無(wú)法及時(shí)傳遞，難以滿足水文信息安全防范的高可靠性要求。因此，采用無(wú)線監(jiān)控是必要的。

茨淮新河流域視頻監(jiān)控站點(diǎn)建設(shè)傳輸信號(hào)為視頻信號(hào)，無(wú)線傳輸方式中GPRS不能滿足要求，3G方式運(yùn)行費(fèi)用較高，因此選擇無(wú)線網(wǎng)橋。無(wú)線網(wǎng)橋視頻監(jiān)控建設(shè)不僅安裝方便，無(wú)需鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)電纜，可大量節(jié)省投資，而且具有極強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)充性，通過(guò)在需要監(jiān)測(cè)的地點(diǎn)架設(shè)監(jiān)控?cái)z像設(shè)備和無(wú)線基站，迅速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的拓展。此外，茨淮新河為人工河，河道筆直，監(jiān)控點(diǎn)與上橋中心平臺(tái)之間沒(méi)有障礙物阻隔，這也給無(wú)線網(wǎng)橋技術(shù)的應(yīng)用提供了非常好的條件。

2.無(wú)線網(wǎng)橋技術(shù)

無(wú)線網(wǎng)橋拋棄了傳統(tǒng)的銅線或光纖，利用無(wú)線通訊技術(shù)，以空氣作為媒介進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到連接2個(gè)或者多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)段的目的。無(wú)線網(wǎng)橋有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)以及中繼連接這3種工作方式，適用于相距較遠(yuǎn)且環(huán)境復(fù)雜的通信，也可以用于戶外的臨時(shí)組網(wǎng)。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接模式，可用來(lái)連接兩個(gè)分別位于不同地點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，一般由一對(duì)無(wú)線網(wǎng)橋組成，該對(duì)網(wǎng)橋需設(shè)置成相同的頻道。無(wú)線網(wǎng)橋在組網(wǎng)過(guò)程中如果遇到比較高大的山峰或者建筑阻擋，會(huì)降低通信的質(zhì)量和效率，導(dǎo)致組網(wǎng)困難等，可以使用無(wú)線中繼的方法繞開障礙物，完成兩點(diǎn)之間的無(wú)線橋接。無(wú)線網(wǎng)橋是通過(guò)高增益天線實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的，其傳輸功率并不比有線網(wǎng)絡(luò)低，而且可以實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離傳輸，據(jù)有效試驗(yàn)表明，無(wú)線網(wǎng)橋的傳輸距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到120 km。簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接如圖1所示。

圖1 無(wú)線網(wǎng)橋點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接模式

在無(wú)線網(wǎng)橋的實(shí)際應(yīng)用中，采用最多的是點(diǎn)對(duì)多橋接，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線橋接能夠把多個(gè)離散的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連成一體，結(jié)構(gòu)相對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線網(wǎng)橋來(lái)說(shuō)較復(fù)雜。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線網(wǎng)橋通常以一個(gè)網(wǎng)絡(luò)為中心點(diǎn)發(fā)送無(wú)線信號(hào)，其他接收點(diǎn)接收信號(hào)。中心點(diǎn)的天線在不同的項(xiàng)目中會(huì)采用不同的中心天線配置方案，遠(yuǎn)程鏈接點(diǎn)通常會(huì)使用定向天線，通過(guò)精確的天線角度定位對(duì)準(zhǔn)中心點(diǎn)天線，進(jìn)行無(wú)線信號(hào)接收，完成無(wú)線橋接。利用點(diǎn)對(duì)多橋接特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)水利設(shè)施分散、分布廣等缺陷。無(wú)線網(wǎng)橋點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線橋接模式結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 無(wú)線網(wǎng)橋點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)橋接模式

3.系統(tǒng)架構(gòu)

茨淮新河整套監(jiān)控系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)多橋接的無(wú)線網(wǎng)橋建設(shè)模式，主要由3個(gè)部分組成：前端部分、傳輸部分、中心部分。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 茨淮新河視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

（1）前端部分

前端主要由攝像機(jī)、高速球、云臺(tái)、防護(hù)罩、視頻編碼器以及整個(gè)前端的避雷、安裝支架和基礎(chǔ)設(shè)施組成。

（2）傳輸部分

數(shù)字微波傳輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括：數(shù)字微波圖像發(fā)射機(jī)、拋物面微波天線、寬頻板狀定向天線、功分器。從茨淮新河上3個(gè)重點(diǎn)視頻監(jiān)控點(diǎn)采集圖像，然后通過(guò)天線一體化數(shù)字微波圖像發(fā)射機(jī)信道調(diào)制、發(fā)送，監(jiān)控中心平臺(tái)微波接收系統(tǒng)則相反，天線接收信號(hào)，微波解擴(kuò)。

（4）中心部分

監(jiān)控中心平臺(tái)由視頻解碼器、LED大屏、監(jiān)控主機(jī)、主監(jiān)視器、主/分控鍵盤等組成。監(jiān)控中心能向指揮調(diào)度人員提供全面、清晰、可錄制、可回放的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像。

三、結(jié)語(yǔ)

本文在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)茨淮新河流域相關(guān)水閘視頻監(jiān)控的現(xiàn)狀和存在問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。提出了一套以國(guó)際領(lǐng)先的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品為基礎(chǔ)的、適用性極強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)整體解決方案。這套無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)不僅能克服長(zhǎng)距離、復(fù)雜地形的制約，還能兼容現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，避免重復(fù)建設(shè)，大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，滿足水利部門對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求，具有先進(jìn)、實(shí)用、穩(wěn)定和操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛■

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 233000）