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        茨淮新河灌區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)探討

        2022-11-02 02:31:00
        治淮 2022年10期
        關(guān)鍵詞:上橋樞紐監(jiān)控

        馬 倩

        一、現(xiàn)狀和需求分析

        茨淮新河是二十世紀(jì)七十年代興建的一條大型人工河道,屬于治淮戰(zhàn)略性骨干工程。該工程橫跨阜陽(yáng)市、蒙城市、淮南市、蚌埠市等四市七縣。茨淮新河灌區(qū)是安徽省皖北地區(qū)最大的灌區(qū),在茨淮新河灌區(qū)當(dāng)前的水利發(fā)展任務(wù)中,大力開(kāi)展水利信息化和現(xiàn)代化建設(shè),已成為一項(xiàng)重要而緊迫的戰(zhàn)略任務(wù)。

        為滿足傳輸灌區(qū)內(nèi)工程日常信息的要求,需將工程區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái),互聯(lián)互通。其中,主要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括茨淮新河工程管理局、闞疃樞紐、上橋樞紐、插花樞紐、鳳臺(tái)永幸河灌區(qū)管理處、茨河鋪樞紐和需要監(jiān)控的二級(jí)抽水站和引水涵閘等現(xiàn)地站點(diǎn)。

        二、通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求

        (一)安全性需求

        計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的安全性要求較高。網(wǎng)絡(luò)一旦遭到病毒或其他形式的攻擊,導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作,將直接影響各級(jí)信息中心和泵、閘站的正常工作。

        (二)可靠性需求

        系統(tǒng)本身需要極高的可靠性,應(yīng)盡量減少因?yàn)橥ㄐ啪€路、通信設(shè)備的影響而導(dǎo)致的系統(tǒng)中斷,尤其是在洪澇災(zāi)害的關(guān)鍵時(shí)刻,不能因?yàn)橄到y(tǒng)的問(wèn)題影響對(duì)工程的監(jiān)控。

        (三)經(jīng)濟(jì)性需求

        網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足安全可靠的前提下,盡量節(jié)省建設(shè)和維護(hù)成本。

        三、通信帶寬分析

        傳輸通道的帶寬是通信系統(tǒng)有效性的重要指標(biāo)。通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)必須基于對(duì)傳輸帶寬的合理分析和預(yù)測(cè),在滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸需求的同時(shí),又要盡可能減少未使用的帶寬資源和投資的浪費(fèi)。

        (一)監(jiān)測(cè)信息量的帶寬估算

        主要是水位、雨量、水量、泵閘站工情等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息,帶寬估算約為128kb/s。

        (二)視頻信息量的帶寬估算

        主要是各視頻采集點(diǎn)的圖像數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。

        視頻數(shù)據(jù)采用H.265 編碼格式(1080P),單路視頻及控制帶寬估算約為2Mbps。按照每個(gè)現(xiàn)地節(jié)點(diǎn)同時(shí)上傳1 路視頻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算,帶寬約為2Mbps。

        根據(jù)上述的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量估算,數(shù)據(jù)峰值約為2.128Mbps,若考慮各種業(yè)務(wù)之間的集中系數(shù)(即各應(yīng)用系統(tǒng)不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)峰值帶寬的占用),以及水雨情采集點(diǎn)、視頻采集點(diǎn)的陸續(xù)增加,各現(xiàn)地站的帶寬需求不低于20M。

        4G 無(wú)線傳輸節(jié)點(diǎn),需要瀏覽時(shí)才打開(kāi)視頻回傳上載,一般每小時(shí)1.2G 以內(nèi),平均每天累積訪問(wèn)5小時(shí),每月按200G 計(jì)算。

        (三)視頻會(huì)商帶寬估算

        視頻會(huì)商傳輸1 路1080p 視頻圖像和音頻數(shù)據(jù),帶寬占用4Mbps。

        四、通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

        (一)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置

        根據(jù)茨淮新河灌區(qū)目前的感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)內(nèi)容以及網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)置包含以下節(jié)點(diǎn):安徽省水利廳、上橋樞紐、茨淮新河工程管理局以及局蚌埠基地、闞疃樞紐、插花樞紐、茨河鋪樞紐、鳳臺(tái)永幸河灌區(qū)管理處、二級(jí)灌排泵站。通過(guò)租用公網(wǎng)專(zhuān)線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為灌區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要建設(shè)方式,茨淮新河管理局范圍內(nèi)使用自建光纜。

        (二)網(wǎng)絡(luò)劃分

        由于通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要涉及計(jì)算機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、量測(cè)水?dāng)?shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、灌區(qū)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù),從功能和安全性上考慮分為三個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

        一是工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。主要包含實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),主要覆蓋節(jié)點(diǎn)包含上橋樞紐上橋抽水站和上橋節(jié)制閘。

        二是業(yè)務(wù)專(zhuān)網(wǎng)。主要包括瀏覽計(jì)算機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、量測(cè)水?dāng)?shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、灌區(qū)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)。覆蓋節(jié)點(diǎn)包含省水利廳大數(shù)據(jù)中心、茨淮新河工程管理局、蚌埠基地、沿茨泵站和鳳臺(tái)永幸河灌區(qū)管理處。

        三是互聯(lián)網(wǎng)。主要包括灌區(qū)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、灌區(qū)基本工程信息的瀏覽。覆蓋節(jié)點(diǎn)包含茨淮新河工程管理局。

        (三)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        采取核心層+匯聚層+接入層三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

        圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

        第一層核心層:省水利廳、管理局是數(shù)據(jù)的核心使用層。共2 個(gè)核心層節(jié)點(diǎn)。

        第二層匯聚層:主要樞紐工程是數(shù)據(jù)的匯集層;茨河鋪樞紐、插花樞紐、闞疃樞紐、鳳臺(tái)永幸河灌區(qū)管理處、上橋抽水站、上橋節(jié)制閘、蚌埠基地等接入層節(jié)點(diǎn)共7 個(gè)匯聚層節(jié)點(diǎn)。

        第三層接入層:主要為現(xiàn)地站點(diǎn)、二級(jí)灌排泵站和引水涵閘,是數(shù)據(jù)的直接接入點(diǎn),包含工情、水情、水量、視頻監(jiān)測(cè)現(xiàn)地站點(diǎn)。

        五、通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方案

        (一)專(zhuān)網(wǎng)互聯(lián)方案

        網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)、業(yè)務(wù)專(zhuān)網(wǎng)組成,網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立建設(shè),但網(wǎng)絡(luò)之間還有必要的數(shù)據(jù)溝通。

        現(xiàn)地監(jiān)控網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)之間通過(guò)工業(yè)物理隔離裝置實(shí)現(xiàn)互聯(lián),如圖2所示。

        圖2 監(jiān)控網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)連接圖

        (二)與互聯(lián)網(wǎng)接入方式

        在管理局和蚌埠基地設(shè)立互聯(lián)網(wǎng)接口,為管理局提供100M/50M 互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)通道。

        六、結(jié)語(yǔ)

        灌區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的目的就是要實(shí)現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)水利工程的網(wǎng)絡(luò)鏈接和信息互聯(lián)互通。以茨淮新河灌區(qū)現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),利用光纖、4G、有線專(zhuān)線等通信技術(shù),初步建成茨淮新河灌區(qū)通信骨干網(wǎng),實(shí)時(shí)監(jiān)控各樞紐、泵站、閘等工程信息,為精準(zhǔn)防汛抗旱調(diào)度、水資源調(diào)度、灌區(qū)工程管理等業(yè)務(wù)提供高效的信息支持,為茨淮新河灌區(qū)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理提供了重要保障■

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