倪娜娜

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院有限公司， 遼寧 沈陽 110003)

1 工程概況

三灣水利樞紐位于璦河干流下游，是璦河流域規(guī)劃中的大Ⅱ型重要樞紐工程，由三灣水利樞紐、輸水管線和凈水廠三部分組成。壩址在丹東市振安區(qū)九連城鎮(zhèn)廟嶺村，距丹東市25 km，控制流域面積5869 km2。水庫總庫容1.29億m3，凈調(diào)節(jié)水量2.20億m3，主要以承擔(dān)丹東市城市供水為主，兼顧發(fā)電，確保丹東市供水安全。三灣水利樞紐及輸水工程綜合自動化系統(tǒng)[1]由水文自動測報與防洪調(diào)度、大壩(樞紐)安全自動監(jiān)測、閘門監(jiān)控、輸水泵站監(jiān)控、電站監(jiān)控、水質(zhì)監(jiān)測、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、輸水管線工程和凈水廠自動監(jiān)控系統(tǒng)9個專業(yè)系統(tǒng)和綜合監(jiān)控自動化網(wǎng)絡(luò)、整體網(wǎng)絡(luò)通訊2個輔助系統(tǒng)，共11個子系統(tǒng)組成。綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計充分結(jié)合專業(yè)子系統(tǒng)多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，以系統(tǒng)實際需求為基礎(chǔ)，構(gòu)建覆蓋三灣水利樞紐及輸水全線的多層次、多系統(tǒng)集成和分布式綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)專業(yè)子系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控、樞紐分中心、調(diào)度中心間的互聯(lián)互通，為三灣水利樞紐現(xiàn)代化管理提供全面網(wǎng)絡(luò)支撐。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計

三灣水利樞紐綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個覆蓋三灣水利樞紐及輸水全線的層次型、多系統(tǒng)集成和分布式綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。從網(wǎng)絡(luò)層級結(jié)構(gòu)方面規(guī)劃為4個層級(見圖1)，第一層級是“調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”，設(shè)在丹東市內(nèi)，是三灣樞紐總管理機構(gòu)及對外窗口。第二層級是“樞紐分中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”，設(shè)在廟嶺樞紐現(xiàn)場“樞紐分公司”辦公樓內(nèi)，是樞紐現(xiàn)場綜合管理機構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)出口。第三層級是“專業(yè)子系統(tǒng)中心”,按專業(yè)功能區(qū)劃分，設(shè)水文、大壩、泵站、電站、閘門、輸水、視頻監(jiān)視和凈水廠等專業(yè)子系統(tǒng)中心，是各專業(yè)系統(tǒng)的集控中心。第四層級是“現(xiàn)地站級”，直接組成數(shù)據(jù)采集與測控的前端網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)計方面，9個獨立專業(yè)子系統(tǒng)將重要監(jiān)測信息和部分重要監(jiān)控參數(shù)通過三灣水利樞紐及輸水工程內(nèi)部局域網(wǎng)(自愈環(huán)網(wǎng))匯集至樞紐分中心相應(yīng)數(shù)據(jù)服務(wù)器。樞紐分中心通過光纜鏈路的自愈環(huán)網(wǎng)與調(diào)度中心通訊達到信息共享，實現(xiàn)樞紐分中心和調(diào)度中心同步遠(yuǎn)程視頻模式下的綜合防汛會商和決策支持。

3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層級劃分拓?fù)鋱D

三灣水利樞紐綜合自動化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是建立在樞紐各自動監(jiān)測應(yīng)用子系統(tǒng)、樞紐內(nèi)部管理部門，以及與上級防汛調(diào)度部門間的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺。為樞紐安全穩(wěn)定運行及日常管理提供科學(xué)、先進、安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)支持，為科學(xué)合理的用水、配水、防洪、搶險提供網(wǎng)絡(luò)實時數(shù)據(jù)和決策支撐。系統(tǒng)以自動化、計算機信息、網(wǎng)絡(luò)及通訊、遙測技術(shù)為平臺，以水文遙測、大壩安全監(jiān)測、閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控、電站與泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻監(jiān)視、水文預(yù)報與防洪調(diào)度系統(tǒng)及水庫行政管理各子系統(tǒng)[2]為基礎(chǔ)；以各類“水”信息管理為核心，綜合運用水利專業(yè)知識和現(xiàn)代化的管理科學(xué)，為水利樞紐管理活動自動化水平提升，提高樞紐管理與控制運用的效率和水平，實現(xiàn)人水和諧發(fā)展提供網(wǎng)絡(luò)通訊保障。

3.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃與設(shè)計

本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主體采用通道保護環(huán)方式的自愈環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，如環(huán)網(wǎng)內(nèi)任意一處光纜失效或光功率不正常，環(huán)網(wǎng)內(nèi)部可自動切換其另外一個通道進行數(shù)據(jù)傳輸，以使環(huán)網(wǎng)的業(yè)務(wù)不會中斷，從而使系統(tǒng)有很強的實用性、安全性和可靠性。線路光信號速率：STM-4(622 Mb/s)，并且對泵站、電站、閘門、大壩和凈水廠等二級環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)提供足夠的數(shù)據(jù)接口。

系統(tǒng)光纖環(huán)網(wǎng)內(nèi)共設(shè)置11個站點(見圖2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D)，包括：調(diào)度中心、樞紐分中心、四道溝水廠、蛤蟆塘凈水廠、鴨綠江水廠、鐵路水廠、珍珠山水廠、鴨紙水廠、元寶山水廠、化纖水廠、江橋水廠。其中鴨綠江水廠、鐵路水廠、珍珠山水廠、鴨紙水廠、元寶山水廠、化纖水廠、江橋水廠站點提供光纖接口。其他4個站點提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和接口，完成系統(tǒng)構(gòu)建，滿足自動化數(shù)據(jù)和各種監(jiān)測數(shù)據(jù)在光纖傳輸系統(tǒng)的接入和傳送。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計

本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心工作是以光纜為主要通訊載體進行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，同時滿足三灣水利樞紐分中心～丹東市內(nèi)調(diào)度中心～四道溝水廠等站點的通信傳輸業(yè)務(wù)[3]。三灣水利樞紐及輸水工程通過光傳輸系統(tǒng)的業(yè)務(wù)具有多樣性，包括視頻監(jiān)控、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、電話、各種監(jiān)測數(shù)據(jù)等都需要在光傳輸系統(tǒng)上實現(xiàn)傳送。本綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在子系統(tǒng)[4]功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，借助同步數(shù)字傳輸體系SDH(Synchronous Digital Hierarchy)構(gòu)建具有自愈功能的環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，凸顯水利水電行業(yè)管理的自動化、網(wǎng)絡(luò)化水平。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

為滿足三灣水利樞紐分中心～丹東市內(nèi)調(diào)度中心～四道溝水廠的通信傳輸業(yè)務(wù)，擬建設(shè)三灣水利樞紐及輸水通訊系統(tǒng)光纜線路工程。本工程分主干線線路工程和支線線路工程兩部分。其中主線通訊線路起點為樞紐分中心，途徑調(diào)度中心，終點為四道溝水廠，敷設(shè)2條24芯光纜。主線沿途經(jīng)蛤蟆塘凈水廠、鐵路水廠、珍珠山水廠、鴨綠江水廠、鴨紙水廠、元寶山水廠、江橋水廠、化纖水廠共8個水廠的通訊線路支線，分別敷設(shè)2條12芯的光纜至各分支水廠廠區(qū)。光纜線路全程采用硅芯管道方式隨輸水管線敷設(shè)，見圖3。

圖3 光纜纖芯分配示意圖

3.3 網(wǎng)絡(luò)安全

從整體考慮安全問題，整個安全系統(tǒng)將涉及到網(wǎng)絡(luò)層安全、應(yīng)用層安全、安全管理等主要方面。根據(jù)系統(tǒng)的不同層次、不同角色用戶的安全需求，實施不同的安全策略，設(shè)定用戶的使用權(quán)限，確保網(wǎng)絡(luò)安全運行，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全管理。網(wǎng)絡(luò)安全管理[5]內(nèi)容包括保護網(wǎng)絡(luò)資源不受內(nèi)部或外部的惡意攻擊和破壞，保護網(wǎng)絡(luò)[6]的配置不受非法的修改，保護網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不受內(nèi)部或外部的惡意、非惡意攻擊和破壞等。

4 結(jié) 語

本文以綜合水文、大壩、閘控、泵站、電站、水廠等9個專業(yè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，從各子系統(tǒng)監(jiān)控中心、樞紐分中心和調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)通訊實際需求出發(fā)，針對三灣水利樞紐綜合自動化專業(yè)子系統(tǒng)多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，借助分層分級網(wǎng)絡(luò)模式，進行三灣水利樞紐綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計。為各專業(yè)子系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、樞紐分中心和調(diào)度中心間互聯(lián)互通提供自愈性環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)支持，為相似水利綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計提供參考。