供水改擴(kuò)建工程信息化方案設(shè)計(jì)論文

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1網(wǎng)絡(luò)劃分

本信息化工程將信息劃分為4層：第1層為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，第2層為非控制生產(chǎn)系統(tǒng)，第3層為生產(chǎn)管理系統(tǒng)，第4層為管理信息系統(tǒng)。遵循規(guī)范技術(shù)要求，各個(gè)系統(tǒng)的信息劃分為實(shí)時(shí)控制區(qū)、非控制生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)管理區(qū)、管理信息區(qū)。結(jié)合本工程的信息控制管理分區(qū)情況，對(duì)本工程信息化網(wǎng)絡(luò)也進(jìn)行了相應(yīng)的劃分為三張相互隔離的網(wǎng)絡(luò)。

1）實(shí)時(shí)控制專網(wǎng)：包括工程安全監(jiān)測系統(tǒng)和調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)時(shí)控制專網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要是基于TCP／IP的生產(chǎn)控制類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)流基本恒定，速率要求不高，業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，其中遙控遙調(diào)更與安全直接相關(guān)，可靠性要求較高；對(duì)安全性有較特殊要求，不僅要求可靠，原始數(shù)據(jù)還要求保密。從應(yīng)用范圍來看，屬于較特殊的一類窄帶業(yè)務(wù)。本工程控制專網(wǎng)的站點(diǎn)有：調(diào)度中心、頭水電站樞管理站、9座泵站、13座調(diào)節(jié)閥室（分水口）、36座檢修閥室以及3處隧洞安全監(jiān)測站點(diǎn)。

2）非控制生產(chǎn)和生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)（業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)）：主要是工程所涉及到的日常辦公所需系統(tǒng)，包括行政管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)等。非控制生產(chǎn)區(qū)的所涉系統(tǒng)速率要求較高，業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性不強(qiáng)但突發(fā)性很強(qiáng)，且要求有較高的安全保密性。本工程非控制生產(chǎn)區(qū)的站點(diǎn)有：調(diào)度中心、頭水電站樞管理站、9座泵站、天脊分水口調(diào)節(jié)閥室、潞城分水口調(diào)節(jié)閥室、漳澤分水口調(diào)節(jié)閥室、店上調(diào)節(jié)閥室、小山頭調(diào)節(jié)閥室、翟店分水口調(diào)節(jié)閥、集店調(diào)節(jié)閥室（共兩座）、上莊調(diào)節(jié)閥室及天河調(diào)節(jié)閥室。生產(chǎn)管理區(qū)定義為應(yīng)用網(wǎng)。要求有較高的實(shí)時(shí)性高，對(duì)安全可靠性無特殊要求。本工程安全Ⅲ區(qū)的站點(diǎn)有：調(diào)度中心、9座泵站、13個(gè)調(diào)節(jié)閥室（分水口）、36座檢修閥室。

3）管理信息網(wǎng)絡(luò)（業(yè)務(wù)外網(wǎng)）：主要是各級(jí)管理人員訪問Internet，查詢、有關(guān)工程信息，同外部進(jìn)行交流溝通的主要渠道。

2通信方式

目前，現(xiàn)代通信網(wǎng)的三大支柱是光纖通信、衛(wèi)星通信和無線電通信。對(duì)于三種通信方式針對(duì)本工程做以下比較。

1）衛(wèi)星通信。相比地面通信，衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)，通信費(fèi)用與通信距離無關(guān)，不受地理位置偏僻、人煙稀少和高山沙漠等惡劣環(huán)境影響，覆蓋面積大，能進(jìn)行多址通信，廣播分發(fā)，通信線路穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高，組網(wǎng)靈活簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性好等特點(diǎn)。

2）無線移動(dòng)通信。利用公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無需自建，只要申請為用戶即可；GPRS通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，具有極強(qiáng)的可擴(kuò)充性；按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用，費(fèi)用低廉；傳輸容量大，理論最高數(shù)據(jù)速率可達(dá)170kb/s，完全能滿足監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸速率的需求；良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力，與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，可以很好地滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求；安裝在室內(nèi)，沒有引雷部件，不需要作防雷處理。缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)覆蓋可能存在信號(hào)盲區(qū)。

3）光纖通信。光纖通信本身具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：a）頻帶寬，通信容量大。b）損耗低，中繼距離長。c）抗電磁干擾。d）無串音干擾，保密性好。雖然，光纖通信具有初期投資較高的缺點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際情況及全線自動(dòng)化的任務(wù)的特點(diǎn)，本工程推薦選擇光纖通訊系統(tǒng)。

3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇本工程網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要采用星形，樹狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。樹形網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)層次的星型結(jié)構(gòu)縱向連接而成，樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是計(jì)算機(jī)或轉(zhuǎn)接設(shè)備。與星型網(wǎng)絡(luò)相比，樹形網(wǎng)絡(luò)總長度短，成本較低，節(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充，但是樹形網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，與節(jié)點(diǎn)相連的鏈路有故障時(shí)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響較大。針對(duì)本工程輸水線路特點(diǎn)及全線信息化的要求，通過沿供水線路敷設(shè)的光纖連接的方式，形成大環(huán)網(wǎng)帶小環(huán)網(wǎng)的樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。合理選擇關(guān)鍵線路上的主通信匯集站點(diǎn)，并與調(diào)度中心組成工程通信主干網(wǎng)。各個(gè)主站點(diǎn)分別與所轄分支站點(diǎn)構(gòu)成小環(huán)網(wǎng)。這樣小環(huán)網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，不影響主環(huán)網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)本工程的輸水線路特點(diǎn)、調(diào)度要求及三類網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的劃分情況，擬建立2條主干通信線路形成大環(huán)網(wǎng)，以主干線路的主要站點(diǎn)為匯集點(diǎn)的9個(gè)小環(huán)網(wǎng)。主干通信線路1：頭水電站樞紐管理站→北耽車泵站→辛安泵站→莊頭泵站→韓家園泵站→北甘泉泵站→潞城分水閥室→官莊泵站→店上調(diào)節(jié)閥室。主干通信線路2：官莊泵站→漳澤調(diào)節(jié)閥室→長治市漳河管理局。9條小環(huán)網(wǎng)根據(jù)主干通信線路9個(gè)主要站點(diǎn)分為樞紐支線；總線1＃、2＃支線；平順支線；長治支線；黎城支線；店上支線及屯留1＃、2＃支線。

4備用通信

本工程監(jiān)控體系覆蓋范圍廣，監(jiān)控對(duì)象種類多，傳輸數(shù)據(jù)對(duì)通信要求各不相同，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)有極高的可靠性要求，同時(shí)還需要兼有經(jīng)濟(jì)性，這些特點(diǎn)決定了本工程監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)不能采用單一的通信方式，需設(shè)備用通道。備用通信在工程的典型站點(diǎn)租用公網(wǎng)專用通道與調(diào)度中心之間通信，作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?。工程站點(diǎn)有：頭水電站樞紐管理站、北耽車泵站、辛安泵站、莊頭泵站、韓家園泵站、北甘泉泵站、潞城分水閥室、店上調(diào)節(jié)閥室、漳澤調(diào)節(jié)閥室、官莊泵站、長治市漳河管理局。

5通訊傳輸方式

1）“三網(wǎng)合一”。方式采用三網(wǎng)合一光纖以太網(wǎng)交換機(jī)接入設(shè)備，以光纖傳輸技術(shù)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、視頻、語音等業(yè)務(wù)的靈活接入，通過一對(duì)光纖完成整個(gè)工程信息化的傳輸。

2）“三網(wǎng)分離”方式。采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成通信系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)部分。交換機(jī)提供多個(gè)以太網(wǎng)接口，用于傳輸內(nèi)網(wǎng)的調(diào)度監(jiān)測系統(tǒng)和安全監(jiān)測的內(nèi)容。各個(gè)站點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用視頻服務(wù)器的方式接入站點(diǎn)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)中，由調(diào)度中心統(tǒng)一解碼管理。電話調(diào)度系統(tǒng)在調(diào)度中心通信機(jī)房設(shè)置一套駐地話音網(wǎng)關(guān)設(shè)備，該設(shè)備與調(diào)度中心的程控調(diào)度交換機(jī)相連；在各個(gè)控制站點(diǎn)設(shè)置接入語音網(wǎng)關(guān)及普通電話機(jī)，語音網(wǎng)關(guān)直接接入站點(diǎn)的100M工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。根據(jù)工程特點(diǎn)，本工程網(wǎng)絡(luò)傳輸采用“三網(wǎng)合一”的方式，在2個(gè)大環(huán)網(wǎng)及9條小環(huán)網(wǎng)中各采用一對(duì)光纖，共計(jì)22芯，另考慮10％的備用，故采用24芯光纖。

6結(jié)論

針對(duì)本工程多泵站、多閥站的梯級(jí)調(diào)度模式，對(duì)各類不同的站點(diǎn)進(jìn)行合理的網(wǎng)絡(luò)劃分，采取不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境結(jié)構(gòu)，采用三網(wǎng)合一的光纖通訊傳輸方式將網(wǎng)絡(luò)布設(shè)成樹狀網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)工程的合理調(diào)度，提高工程安全運(yùn)行的可靠度。

作者：田盈 單位：山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院