三湾水利枢纽综合自动化网络系统规划设计

倪娜娜

(辽宁江河水利水电新技术设计研究院有限公司， 辽宁 沈阳 110003)

1 工程概况

三湾水利枢纽位于瑷河干流下游，是瑷河流域规划中的大Ⅱ型重要枢纽工程，由三湾水利枢纽、输水管线和净水厂三部分组成。坝址在丹东市振安区九连城镇庙岭村，距丹东市25 km，控制流域面积5869 km2。水库总库容1.29亿m3，净调节水量2.20亿m3，主要以承担丹东市城市供水为主，兼顾发电，确保丹东市供水安全。三湾水利枢纽及输水工程综合自动化系统[1]由水文自动测报与防洪调度、大坝(枢纽)安全自动监测、闸门监控、输水泵站监控、电站监控、水质监测、远程视频监控、输水管线工程和净水厂自动监控系统9个专业系统和综合监控自动化网络、整体网络通讯2个辅助系统，共11个子系统组成。综合自动化网络系统规划设计充分结合专业子系统多、网络结构复杂等特点，以系统实际需求为基础，构建覆盖三湾水利枢纽及输水全线的多层次、多系统集成和分布式综合自动化网络系统，实现专业子系统远程监控、枢纽分中心、调度中心间的互联互通，为三湾水利枢纽现代化管理提供全面网络支撑。

2 系统总体结构与功能设计

三湾水利枢纽综合自动化网络系统是一个覆盖三湾水利枢纽及输水全线的层次型、多系统集成和分布式综合自动化网络系统[1]。从网络层级结构方面规划为4个层级(见图1)，第一层级是“调度中心网络系统”，设在丹东市内，是三湾枢纽总管理机构及对外窗口。第二层级是“枢纽分中心网络系统”，设在庙岭枢纽现场“枢纽分公司”办公楼内，是枢纽现场综合管理机构和网络出口。第三层级是“专业子系统中心”,按专业功能区划分，设水文、大坝、泵站、电站、闸门、输水、视频监视和净水厂等专业子系统中心，是各专业系统的集控中心。第四层级是“现地站级”，直接组成数据采集与测控的前端网络通讯系统结构。在数据传输网络功能设计方面，9个独立专业子系统将重要监测信息和部分重要监控参数通过三湾水利枢纽及输水工程内部局域网(自愈环网)汇集至枢纽分中心相应数据服务器。枢纽分中心通过光缆链路的自愈环网与调度中心通讯达到信息共享，实现枢纽分中心和调度中心同步远程视频模式下的综合防汛会商和决策支持。

3 网络系统规划与设计

图1 系统网络结构层级划分拓扑图

三湾水利枢纽综合自动化监控网络系统是建立在枢纽各自动监测应用子系统、枢纽内部管理部门，以及与上级防汛调度部门间的统一网络平台。为枢纽安全稳定运行及日常管理提供科学、先进、安全、可靠的网络支持，为科学合理的用水、配水、防洪、抢险提供网络实时数据和决策支撑。系统以自动化、计算机信息、网络及通讯、遥测技术为平台，以水文遥测、大坝安全监测、闸门远程监控、电站与泵站远程监控、视频监视、水文预报与防洪调度系统及水库行政管理各子系统[2]为基础；以各类“水”信息管理为核心，综合运用水利专业知识和现代化的管理科学，为水利枢纽管理活动自动化水平提升，提高枢纽管理与控制运用的效率和水平，实现人水和谐发展提供网络通讯保障。

3.1 网络系统总体结构规划与设计

本网络系统主体采用通道保护环方式的自愈环网结构设计，如环网内任意一处光缆失效或光功率不正常，环网内部可自动切换其另外一个通道进行数据传输，以使环网的业务不会中断，从而使系统有很强的实用性、安全性和可靠性。线路光信号速率：STM-4(622 Mb/s)，并且对泵站、电站、闸门、大坝和净水厂等二级环网系统提供足够的数据接口。

系统光纤环网内共设置11个站点(见图2系统网络结构拓扑图)，包括：调度中心、枢纽分中心、四道沟水厂、蛤蟆塘净水厂、鸭绿江水厂、铁路水厂、珍珠山水厂、鸭纸水厂、元宝山水厂、化纤水厂、江桥水厂。其中鸭绿江水厂、铁路水厂、珍珠山水厂、鸭纸水厂、元宝山水厂、化纤水厂、江桥水厂站点提供光纤接口。其他4个站点提供网络设备和接口，完成系统构建，满足自动化数据和各种监测数据在光纤传输系统的接入和传送。

3.2 网络通讯系统规划与设计

本网络系统的核心工作是以光缆为主要通讯载体进行网络构建，同时满足三湾水利枢纽分中心～丹东市内调度中心～四道沟水厂等站点的通信传输业务[3]。三湾水利枢纽及输水工程通过光传输系统的业务具有多样性，包括视频监控、以太网数据、电话、各种监测数据等都需要在光传输系统上实现传送。本综合自动化网络系统在子系统[4]功能实现的基础上，借助同步数字传输体系SDH(Synchronous Digital Hierarchy)构建具有自愈功能的环型网络，凸显水利水电行业管理的自动化、网络化水平。

图2 系统网络结构拓扑图

为满足三湾水利枢纽分中心～丹东市内调度中心～四道沟水厂的通信传输业务，拟建设三湾水利枢纽及输水通讯系统光缆线路工程。本工程分主干线线路工程和支线线路工程两部分。其中主线通讯线路起点为枢纽分中心，途径调度中心，终点为四道沟水厂，敷设2条24芯光缆。主线沿途经蛤蟆塘净水厂、铁路水厂、珍珠山水厂、鸭绿江水厂、鸭纸水厂、元宝山水厂、江桥水厂、化纤水厂共8个水厂的通讯线路支线，分别敷设2条12芯的光缆至各分支水厂厂区。光缆线路全程采用硅芯管道方式随输水管线敷设，见图3。

图3 光缆纤芯分配示意图

3.3 网络安全

从整体考虑安全问题，整个安全系统将涉及到网络层安全、应用层安全、安全管理等主要方面。根据系统的不同层次、不同角色用户的安全需求，实施不同的安全策略，设定用户的使用权限，确保网络安全运行，实现网络的安全管理。网络安全管理[5]内容包括保护网络资源不受内部或外部的恶意攻击和破坏，保护网络[6]的配置不受非法的修改，保护网络设备不受内部或外部的恶意、非恶意攻击和破坏等。

4 结 语

本文以综合水文、大坝、闸控、泵站、电站、水厂等9个专业系统为基础，从各子系统监控中心、枢纽分中心和调度中心网络通讯实际需求出发，针对三湾水利枢纽综合自动化专业子系统多、网络结构复杂等特点，借助分层分级网络模式，进行三湾水利枢纽综合自动化网络系统规划设计。为各专业子系统远程监控中心、枢纽分中心和调度中心间互联互通提供自愈性环网的网络支持，为相似水利综合自动化网络系统设计提供参考。