齊衛(wèi)雪 馮關(guān)儒 荊 劍 岳 斌

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030000)

1 項(xiàng)目概況

太古長輸供熱工程以古交興能電廠為熱源，敷設(shè)4根DN1 400管線，設(shè)置兩套系統(tǒng)。管線長度37.8 km，包括穿山隧道15.7 km、野外架空2.0 km，中間設(shè)置3座中繼泵站和1座事故補(bǔ)水站，6級(jí)熱網(wǎng)循環(huán)泵逐級(jí)加壓。目前項(xiàng)目已安全平穩(wěn)運(yùn)行四個(gè)采暖季，最大供熱面積達(dá)7 120萬m2。

該工程供熱半徑70 km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了20 km的行業(yè)共識(shí)。長輸熱網(wǎng)口徑大、輸送距離長、供水溫度高(設(shè)計(jì)130 ℃)、運(yùn)行壓力高(實(shí)際運(yùn)行2.3 MPa)，電廠至中繼能源站直連高差180 m，要保證所有工況不超壓、不汽化，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)監(jiān)測重點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，以往的集中供熱工程，以數(shù)據(jù)監(jiān)測和平衡調(diào)整為主要目標(biāo)，而長輸供熱工程必須首先保證系統(tǒng)的安全，才能保證市區(qū)7 000多萬平方米穩(wěn)定供熱。穩(wěn)定可靠的通訊系統(tǒng)是系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)。

2 通訊系統(tǒng)

該工程在古交興能電廠設(shè)置供熱首站，由于管線距離長，沿途設(shè)置3座中繼泵站，1座事故補(bǔ)水站，1座中繼能源站，泵站設(shè)置計(jì)較分散。為了保證調(diào)度指令能夠及時(shí)準(zhǔn)確到達(dá)各個(gè)分控中心，運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)回傳，各泵站分控中心與中繼能源站核心機(jī)房(太古調(diào)度中心)的通信系統(tǒng)至關(guān)重要。

2.1 通訊方案介紹

為保證數(shù)據(jù)傳輸可靠，該工程采用有線與無線兩種通訊方式，以各個(gè)泵站均以有線通訊為主，無線通訊方式作為備用，同時(shí)作為沿線數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通訊方式。

2.2 有線通訊方式

有線通信使用兩條路由，采用環(huán)網(wǎng)設(shè)置，具體方式如下：

1)將1號(hào)泵站、2號(hào)泵站、3號(hào)泵站、主管線監(jiān)測點(diǎn)(過汾河地溝、輸煤棧橋)、興能熱力廠通過租用運(yùn)營商光纜與相應(yīng)的基站連接，在基站至中繼能源站機(jī)房之間新建光纜傳輸數(shù)據(jù)。中繼能源站生產(chǎn)車間與調(diào)度中心距離較近，直接利用光纜傳輸數(shù)據(jù)，不使用運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)。

2)1號(hào)泵站與2號(hào)泵站位于古交側(cè)，3號(hào)泵站與中繼能源站和調(diào)度中心都位于太原側(cè)，在2號(hào)泵站與3號(hào)泵站之間為15.7 km的隧道，管線為架空敷設(shè)。在兩個(gè)泵站之間敷設(shè)專用光纜，為數(shù)據(jù)通訊增加一層保障。

3)通過運(yùn)營商匯聚機(jī)房將本公司的核心站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)光纜雙路由及設(shè)備雙節(jié)點(diǎn)成環(huán)。保障在本公司的核心站點(diǎn)一端因?yàn)樘厥庠蛟斐傻拈_環(huán)情況下，不影響業(yè)務(wù)。環(huán)網(wǎng)路由圖見圖1。

2.3 無線通訊方式

無線通信主要有兩方面作用，一是供熱管線沿線RTU監(jiān)測點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)的傳輸，二是有線通訊的備用通信，當(dāng)有線通訊方式不能正常使用時(shí)，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至無線通信系統(tǒng)，對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行冗余設(shè)置，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽?，為系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制、故障處理以及應(yīng)急提供基礎(chǔ)保障。

無線通訊采用VPDN方式接入，每個(gè)無線接入點(diǎn)分配一批CDMA UIM卡(CDMA用戶卡)，UIM卡插入CDMA路由器設(shè)備內(nèi)置的CDMA通信模塊中即可使用。

CDMA無線路由器通過PPP撥號(hào)方式由CDMA無線網(wǎng)接入，連接到CDMA PDSN設(shè)備，由CDMA AAA認(rèn)證服務(wù)器提供接入認(rèn)證，判斷卡號(hào)和VPDN的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過驗(yàn)證后，CDMA PDSN將與電信運(yùn)營商的LNS路由器之間建立起L2TP專用隧道，將用戶名和密碼由運(yùn)營商的AAA認(rèn)證服務(wù)器驗(yàn)證用戶的合法性，并分配內(nèi)網(wǎng)IP地址。

電信運(yùn)營商的LNS路由器與太古項(xiàng)目路由器(或交換機(jī))之間通過MPLS VPN連接，采用100 M光纖接入，利用光電轉(zhuǎn)換器，與路由器或交換機(jī)采用以太網(wǎng)100 M電接口連接。

當(dāng)CDMA路由器通過接入認(rèn)證、獲得IP地址后，與太古項(xiàng)目的防火墻之間的數(shù)據(jù)傳輸將通過IPSec進(jìn)行加密數(shù)據(jù)傳輸，從而進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

2.4 自動(dòng)切換

通訊系統(tǒng)需要有線和無線兩種通訊方式，同時(shí)有線中斷后要自動(dòng)切換至無線，故需在中繼能源站機(jī)房及每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置路由器，并在路由器上配置實(shí)現(xiàn)該功能的參數(shù)。

以中繼能源站機(jī)房(太古調(diào)度中心)為核心節(jié)點(diǎn)，其他各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)均匯集至能源站機(jī)房。工作人員定期對(duì)無線通訊進(jìn)行檢查試用，確保無線通訊系統(tǒng)正常，在監(jiān)控站點(diǎn)有線通訊中斷后(雙路由全部中斷的情況下)，能正常切換傳輸數(shù)據(jù)。

中繼能源站機(jī)房核心節(jié)點(diǎn)路由器支持L2TP協(xié)議，同時(shí)連接一條物理線路與運(yùn)營商LAC設(shè)備連通，并配置L2TP協(xié)議與運(yùn)營商LAC可建立L2TP隧道。各節(jié)點(diǎn)路由器需將無線撥號(hào)的參數(shù)配置到路由器中。VPDN業(yè)務(wù)需要在路由器中配置APN，用戶名、密碼等參數(shù)。在中繼能源站機(jī)房核心路由器與各節(jié)點(diǎn)路由器上起動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，如OSPF等，用以實(shí)現(xiàn)有線中斷、無線自動(dòng)切換的功能。自動(dòng)切換方式如圖2所示。

3 實(shí)際運(yùn)行難題

在工程投運(yùn)初期，供熱隧道仍有部分工程正在施工，隧道內(nèi)光纜還未敷設(shè)完成。中繼能源站廠區(qū)及周邊道路施工，有線系統(tǒng)與無線系統(tǒng)從運(yùn)營商匯聚機(jī)房或基站的中繼能源站機(jī)房的通訊專線均從周邊道路與能源站廠區(qū)經(jīng)過，因此，專用電路被挖斷后，有線通訊與無線通訊中斷，各站點(diǎn)及首站數(shù)據(jù)將無法傳輸至中繼能源站機(jī)房。針對(duì)在投運(yùn)初期通訊中斷的情況，需要對(duì)上述通訊方案進(jìn)行補(bǔ)充完善，以此保證在極端的情況下各個(gè)站點(diǎn)與中繼能源站機(jī)房仍能維持正常通信，確保調(diào)度指令與運(yùn)行數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，保證系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

3.1 解決方案

針對(duì)上述難題，有線通訊方式必須有物理線路的鏈接，改進(jìn)空間不大，因此，考慮對(duì)無線通訊方式進(jìn)行改進(jìn)。在電信運(yùn)營商IDC機(jī)房獨(dú)立放置一臺(tái)LNS設(shè)備。在兩條有線通訊線路中斷后，利用LNS設(shè)備通過無線備用網(wǎng)絡(luò)與電信運(yùn)營商核心網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，保證無線通訊業(yè)務(wù)能夠正常使用，從而實(shí)現(xiàn)與各節(jié)點(diǎn)之間的通信。

優(yōu)化后拓?fù)鋱D如圖3所示。

3.2 優(yōu)化效果

運(yùn)行初期，無線通訊方式未經(jīng)過電信運(yùn)營商IDC機(jī)房，無線信號(hào)匯聚后直接由MSTP電路接入中繼能源站機(jī)房，由機(jī)房內(nèi)核心路由器作為LNS使用，在MSTP電路被挖斷后，無線傳輸功能失效；優(yōu)化后，在運(yùn)營商機(jī)房增設(shè)LNS路由器，無線數(shù)據(jù)匯聚后首先傳入運(yùn)營商機(jī)房，在MSTP電路正常情況下通過電路傳輸，在電路故障時(shí)，通過無線路由器傳輸至中繼能源站機(jī)房。

4 結(jié)論與建議

太古長輸供熱管線是長輸供熱項(xiàng)目的里程碑工程，項(xiàng)目投運(yùn)后，全國各地的電廠以及供熱單位均來參觀交流，北方比如石家莊、銀川等多個(gè)城市均有實(shí)施長輸供熱項(xiàng)目。長輸供熱是山西碧水藍(lán)天的重要組成部分。

本文主要介紹了太古長輸項(xiàng)目的通訊系統(tǒng)，是對(duì)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)。項(xiàng)目雖然有設(shè)置雙有線+無線的通訊方式，但是由于線路選擇的路由一樣，在遇到施工被挖斷的極端情況時(shí)，此種備用方式相當(dāng)于一種通訊方式，因此建議通訊線路應(yīng)選擇不同的通訊路由；中繼能源站車間與機(jī)房距離較近，采用光纜直接連接的方式進(jìn)行通訊，在設(shè)計(jì)時(shí)未接入無線通訊，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)偶爾會(huì)遇到數(shù)據(jù)丟失的情況，因此建議可以增加無線通訊方式；優(yōu)化通訊方式后，從未出現(xiàn)有線與無線通訊同時(shí)中斷的情況，建議通訊方式要采用冗余設(shè)置，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽糠€(wěn)定。通過對(duì)通信系統(tǒng)四年使用經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，為其他長輸管線工程通訊系統(tǒng)設(shè)置提供參考。