1工程概况
南水北调中线工程主要由总干渠主体工程、供水配套工程及管网工程组成。全部工程同步运行,才能实现南水北调工程供水的社会和经济效益。自动化调度与运行管理系统对南水北调受水区供水配套工程的泵站、电动蝶阀、流量计、调流阀、压力计等进行监测和控制,同时包括管理局、管理处、管理所机构之间的相互连接,形成一个独立的运行、监督、管理体系。通过各泵站、现地管理房计算机监控与视频监视系统,将现场数据采集、上传、传输到管理处、管理所、管理局。实现在管理局、市各管理机构对各泵站、现地管理房闸阀的远程及各泵站现场关键部位的远程视频监视。自动化调度与运行管理系统建成后,将大幅度提高信息的可靠性和科学性,快速方便的信息传递为高层管理机构的正确决策提供了保证,同时也提高了水利工程信息化和现代化管理水平,提高了工程调度管理效率。
2配套工程通信网建设
2.1自动化调度与运行管理机构组成
自动化调度与运行管理系统及管理机构在郑州市设置管理中心,在沿线各地市设置管理处,各县设置管理所,在管线现场蝶阀和调流阀处设置现地管理房,建立实用、先进的监测自动化系统、视频监视系统与计算机监控系统等,通过各泵站、闸阀现地管理房自动化电气设备的信息采集利用通信系统网络,在管理局、市各管理机构实现对各泵站、现地管理房闸阀和现地关键部位及设备参数的远程视频监视和监控。
2.2配套工程信息网建设
在南水北调中线受水区供水配套工程中运用先进可靠的网络技术,需要建设满足信息化调度系统需求的计算机网络系统,通信网建设由计算机网络系统分层组建,计算机网络系统分为三张物理隔离的网络,即控制专网、业务内网、业务外网。三张网均按核心网、区域网和接入网三级结构进行配备。
2.3通信网传输带宽计算
随着社会经济的发展,用水户和水厂对引调水工程的管理在调水量的准确性和实时性方面有更高的要求。因此该工程必须实行先进的现代化和信息化管理,这就需要充分利用通信网宽度传输资源,保障数据的实时性、准确性,从而在网络宽带方面做好合理规划和分配。南水北调中张受水区供水配套工程在管理局配置一套子网级网管系统,负责管理新建传输网络和所辖本地网的管理。
2.3.1管理局与管理处之间中继带宽计算
通信管理局与通信管理处之间的信息主要有以下几种。站点视频监控信息:主要为通信管理局、通信管理处提供视频信息,考虑到通信管理局最多可同时观看6个管理房,带宽需求为2mbit/s@6;工程防洪、水质监测、安全监测总带宽需求为4mbit/s;内部办公平均带宽需求为20mbit/s;因此在通信管理局与通信管理处之间中继带宽为:BW=2mbit/s@6mbit/s@4+20mbit/s=68mbit/s考虑到系统带宽的冗余,分配给管理所带宽为80mbit/s。
2.3.2管理处与管理所之间中继带宽计算
管理所至管理处传送的信号主要是视频信号、安全监测、水质监测、内部办公信息,其中管理所所辖的管理房通信站点平均带宽为8mbit/s;工程防洪、水质监测、安全监测总带宽需求相对较少,带宽需求为2mbit/s;内部办公平均带宽需求为8mbit/s。因此管理所至管理处的平均带宽为:BW=8mbit/s@4+2mbit/s+8mbit/ss=42mbit/s考虑到系统带宽的冗余,分配给管理处带宽为60mbit/s。
3配套工程通信网路由建设
3.1通信网功能与要求
河南省南水北调中线受水区供水配套工程,涉及管理局及11个管理处、39个管理所、161个管理房。共212个站点的SDH传输设备、智能PCM设备及相关配套设备和安全平稳运行皆需要通信网的支持。现在随着市场的变化,多模光纤应用日渐增多,考虑到工程的安全性和稳定性,此工程使用多模光纤进行通信网组建。
3.2通信网路由方案比选
通信网应采用较为成熟的通信技术,规避不完善技术的风险,增加网络的安全可靠性,保障通信能力的最大化与业务范围的多样性,满足各种服务要求。在通信网路由建设中,从技术方面分析,架空光缆寿命约为20a,且工程量巨大,路径选择较为复杂,需要架设众多通信杆塔,钻越高压线受限颇多。而采用通信光缆采用套硅芯管直埋敷设使用寿命约为50a,另外光缆穿硅芯管直埋敷设,在安全性、可靠性、可扩充性及光缆线路寿命上相对架空敷设具有一定优势,光缆直埋敷设在相应路由位置设置光缆检修井可防止沿线各段通信管道的不连续、不统一,不能形成有效的管道资源。
3.3通信网建设技术方案比选
3.3.1全部租用公网建设方案
租用公网为主建设方案是采用电信公用网(包括电信、网通、铁通运营商)通信覆盖区的范围内租用其网线进行通信传输,但受电信公用网经营业务和网络覆盖范围的限制,租用公网的方式是充分利用公网及其它行业已有资源,该方案的优点是避免各行业重复建设,按照基本需要租用,维护工作量相对较少。缺点是不能根据本工程的特点和要求建立专用的高速通信网络,无法根据本工程灵活性的管理特点组织网络和通道,长期租用通信费用较高、且具有不稳定性和不确定性,协调难度较大,运行管理单位成本较多,难以满足永久工程通信需要。因管理机构位置大多处于南水北调总干渠附近,远离城乡,地理位置相对比较偏远,公用网络暂时尚未覆盖,无法实现/光纤到户0。
3.3.2全部自建通信网络方案
若全部采取自建网要充分考虑到省、市、县之间的所有线缆连接,省、市、县节点的直线距离约4100km,同时还要考虑到城区市政建设及其通信自身相关光缆、管道等配套设备的预算,包括光纤配线架、光线托盘等设施以及管道铺设中的镀锌保护钢套管等设施,若另外自建通信网需要重新接入互联网和水利部等相关部门网络。在接入接口系统、协议的兼容性等工程、非工程措施浩繁,而这部分建设技术复杂、投资大、效率低,不如租用公网经济。初步估算在大城市的自建网线1km的造价大约在300~600万之间,同时还不包括施工周期、市政建设审批、施工以及后期维护、检修等等诸多不可预计的估算费用。
3.3.3自建与租用公网相结合建设方案
为了满足功能上的要求在租用公网的同时也需自建一部分通信网络作为公网的接口补充。自建与合建相结合的建设方案必须以满足工程本体功能需要为第一考虑因素,根据工程的管理模式、管理机构的地理位置、行政区域及管理调度的方式进行通信组网,在满足工程本体功能需要的前提下充分利用现有的通信资源。该方案的优点是能够根据主体工程的功能需求建立先进的、高速的通信网络,能够根据本工程的特点灵活组织信息通道和网络组建方式,满足调度运行管理系统对自动化监测信息、视频监视与计算机监控、泵站和闸阀的数据信息采集及调度运行信息迅速、可靠传输的需要。根据中国网通的租网计算,按5a为一个周期租用,计算费用因通信蜂窝网络覆盖面的不同,价格约在80~100万之间,远小于自建网的费用,很大程度上缩小了施工周期,且还不用考虑市政规划和施工维护等多方面因素,另外随着网络的普及、技术的更新、与运营商的深度合作,网络技术的更新租用公网的费用也会逐渐减少。由于公网建设日益成熟完善,覆盖面广、可靠性高、相对成本比较低的优势更加突出,因此在条件许可的情况下尽量采用租用公网的方式进行通信网络的组建方案。
4结论
目前南水北调受水区供水配套工程已经全面开工建设,并且部分工程已经通水验收,随着时间的推移,通信网络功能的实现在南水北调受水区供水配套工程中将会发挥更加重大的社会和经济效益。
作者：张亚辉 单位：河南省水利勘测设计研究有限公司
