史 超

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 引言

山西省萬(wàn)家寨引黃入晉工程聯(lián)接段清徐原水直供工程屬引黃工程的支線工程，位于太原市，供水水源為引黃水。引黃水經(jīng)由引黃聯(lián)接段7號(hào)洞出口經(jīng)呼延水廠供水銜接工程、向西干渠分水工程以及汾河西干渠進(jìn)入晉陽(yáng)湖，再采用輸水管道至受水區(qū)，為太原市清徐縣、小店區(qū)和晉源區(qū)3縣（區(qū)）的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供水資源保障。年供水能力1.2億m3。沿線共設(shè)5個(gè)分水口，2座泵站。

輸水系統(tǒng)采用全線自動(dòng)化控制與調(diào)度，引黃工程總調(diào)度中心設(shè)在太原引黃管理局，調(diào)度中心設(shè)在晉陽(yáng)湖泵站。正常情況下，工程運(yùn)行由調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制。調(diào)度自動(dòng)化工程首先需要一個(gè)完善的通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)工程管理的中樞神經(jīng)，是保證調(diào)度中心運(yùn)行指令安全快速傳達(dá)的載體。

此次設(shè)計(jì)主要是完成清徐原水直供工程自動(dòng)化通信網(wǎng)設(shè)計(jì)，接入引黃工程太原調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。

2 通信方案設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有通信方式，提出4種通信方案進(jìn)行比選。

方案一：集群通信方式的組網(wǎng)方案。該方案通過(guò)新建集群通信系統(tǒng)基站，在本工程的各站設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)組成自動(dòng)化監(jiān)測(cè)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。覆蓋不到的測(cè)站需增加中繼站進(jìn)行延伸。

方案二：超短波通信方式的組網(wǎng)方案。該方案在輸水線路各站點(diǎn)設(shè)超短波中心站，中心站設(shè)備與太原調(diào)度中心微波通信（已建設(shè)）相連，并在各測(cè)站設(shè)置超短波數(shù)字電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。

方案三：衛(wèi)星通信方式的組網(wǎng)方案。衛(wèi)星通信系統(tǒng)是微波通信的一種，作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，在多個(gè)地面站間通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面的“無(wú)縫隙”覆蓋，衛(wèi)星覆蓋范圍遠(yuǎn)大于一般的移動(dòng)通信系統(tǒng)。本工程適用Inmarsat－c組建衛(wèi)星通信網(wǎng)。

方案四：光纖通信方式的組網(wǎng)方案。該方案采用光纖通信方式，利用輸水線路敷設(shè)光纜連接各測(cè)站，并在泵（閘）站等與通信網(wǎng)相連，在晉陽(yáng)湖泵站調(diào)度中心信息匯總后與太原總調(diào)連接。

方案一的優(yōu)點(diǎn)是投資少，但一般輸水線路大都建在偏遠(yuǎn)地區(qū)，覆蓋盲區(qū)多，而且集群通信易受外界干擾，誤碼率高，信道容量不足，不能很好地滿足自動(dòng)化通信的要求。

方案二設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，但通信距離較近，受地形影響較大，電波通過(guò)山岳、丘陵、叢林地帶和建筑物時(shí)會(huì)被部分吸收或阻擋，使通信困難或中斷，可靠性較差。

方案三設(shè)備成熟、簡(jiǎn)單、投資少，不受地理?xiàng)l件限制，具有靈活的可移動(dòng)性，但后期運(yùn)行費(fèi)用高，傳輸速率低。

方案四的最大特點(diǎn)是信道容量大，速率高，在一根光纖中可同時(shí)傳輸幾百甚至上千路信號(hào)，可傳輸實(shí)時(shí)圖像，而且抗干擾性好，通信質(zhì)量高，使用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。缺點(diǎn)是成本高，尤其是遠(yuǎn)距離傳輸價(jià)格昂貴。但近年來(lái)光纖傳輸技術(shù)日趨成熟，光纖設(shè)備成本大幅下降，光纖通道在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通信通道建設(shè)中使用越來(lái)越普遍，成為一種最常見(jiàn)的組網(wǎng)方式。

根據(jù)引黃工程前期運(yùn)行情況，部分線路采用了短波通信系統(tǒng)和集群通信系統(tǒng)，但存在以下問(wèn)題：由于輸水線路建在偏遠(yuǎn)地區(qū)，很難做到覆蓋所有監(jiān)測(cè)站，存在通信系統(tǒng)盲區(qū)；信道容量不足，難以滿足各站可靠上傳輸數(shù)據(jù)的需要；部分站點(diǎn)受外界干擾，通信誤碼率較高，常常發(fā)生中斷現(xiàn)象。

根據(jù)以上4種方案的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)比較，結(jié)合引黃前期已建通信工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本工程采用方案四，即采用光纖通信方式。光纜路由起點(diǎn)設(shè)在太原總調(diào)，分別經(jīng)過(guò)晉陽(yáng)湖泵站、小店分水閥、晉源分水閥、清泉湖分水閥、清徐水廠分水閥、末端調(diào)節(jié)閥、太化泵站、工業(yè)園分水閥，最后到達(dá)太化泵站支線調(diào)節(jié)閥，光纜采用單模12芯G.652D光纖，線路全長(zhǎng)約40 km。

3 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

萬(wàn)家寨引黃工程自動(dòng)化工程的計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)已建成并投入運(yùn)行多年，它以MSTP為平臺(tái)建立，采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，依次為核心層、骨干層、接入層。核心層通訊網(wǎng)絡(luò)采用容量為2.5 Gbit/s的基于SDH的MSTP系統(tǒng)。骨干層通訊網(wǎng)絡(luò)采用容量為622 Mbit/s的基于SDH的MSTP系統(tǒng)。接入層通訊網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，分別就近接入骨干層通信節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建光纖以太網(wǎng)。

本工程在晉陽(yáng)湖泵站至太化泵站新建骨干層，采用基于SDH的MSTP系統(tǒng)，容量622 Mbit/s，組成光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通信工程所涉及的站點(diǎn)為晉陽(yáng)湖泵站、太化泵站、清泉湖分水閥、小店分水口、晉源分水口、清徐分水口、工業(yè)園分水口，其中晉陽(yáng)湖泵站為本工程總調(diào)度中心站點(diǎn)。通信工程采用光纖通信系統(tǒng)，為晉陽(yáng)湖泵站、太化泵站、5座分水閥站點(diǎn)配置SDH設(shè)備，并提供2 M接口、以太網(wǎng)接口；接入層通信網(wǎng)采用IP網(wǎng)絡(luò)方式接入，如末端調(diào)節(jié)閥、支線調(diào)節(jié)閥距離太化泵站僅500 m左右，在所屬各站設(shè)置工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)配置百兆單模光模塊通過(guò)光纖就近接入太化泵站（骨干層通信節(jié)點(diǎn)）。各站點(diǎn)配置工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入。

3.2 語(yǔ)音通信系統(tǒng)

近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，同時(shí)水利工程規(guī)模與復(fù)雜性是以前工程不可比擬的。相應(yīng)的水利工程自動(dòng)化信息業(yè)務(wù)也在不斷發(fā)展，這就對(duì)通信業(yè)務(wù)的類(lèi)型、容量和可靠性提出了更高要求。實(shí)際運(yùn)行中工程運(yùn)行人員希望通過(guò)不同的終端和不同的地點(diǎn)實(shí)時(shí)得到語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和多媒體融合業(yè)務(wù)。這就需要信息傳輸具有語(yǔ)音通信、數(shù)據(jù)、視頻通話等功能，通信交換設(shè)備的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有更高的技術(shù)指標(biāo)。

軟交換技術(shù)是程控系統(tǒng)的一種核心技術(shù)，能很好地解決通信中存在的不同設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)之間的互通問(wèn)題。軟交換系統(tǒng)是語(yǔ)音網(wǎng)向數(shù)據(jù)網(wǎng)融合的NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）的核心技術(shù)。軟交換系統(tǒng)集合了IP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，能提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻及多媒體業(yè)務(wù)的基于分組技術(shù)的綜合開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有業(yè)務(wù)功能豐富，融合范圍廣，匯接能力強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一開(kāi)放的諸多優(yōu)點(diǎn)。故本工程程控系統(tǒng)采用軟交換技術(shù)。

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，在晉陽(yáng)湖泵站調(diào)度中心設(shè)置1臺(tái)NGN核心設(shè)備，采用SoftCo作為晉陽(yáng)湖調(diào)度中心區(qū)用戶接入設(shè)備。SoftCo是解決通信方案的核心設(shè)備，是一種小型的NGN系統(tǒng)設(shè)備，該設(shè)備具備IP交換能力，采用SIP（會(huì)話起始協(xié)議）接入軟交換網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)Softco自身具備內(nèi)部交換功能，本地傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)可通過(guò)Softco進(jìn)行交換，而網(wǎng)間呼叫由軟交換進(jìn)行呼叫處理。晉陽(yáng)湖調(diào)度中心、太化泵站及各閥室可通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)經(jīng)IAD（綜合接入設(shè)備）將普通模擬電話接入軟交換網(wǎng)絡(luò)，將本工程各部門(mén)內(nèi)線號(hào)碼連接至引黃工程各系統(tǒng)的辦公地點(diǎn)，使內(nèi)部短號(hào)互通并具備語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)引黃前期工程通信網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及對(duì)通信各種方案比較，本工程傳輸網(wǎng)采用了MSTP，IP網(wǎng)絡(luò)化傳輸與共享、光纖工業(yè)以太網(wǎng)、NGN等先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備。系統(tǒng)建成后，可為工程調(diào)度的安全可靠運(yùn)行提供有力保障，使供水工程發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。