茨淮新河灌区通信网络系统建设探讨

马 倩

一、现状和需求分析

茨淮新河是二十世纪七十年代兴建的一条大型人工河道，属于治淮战略性骨干工程。该工程横跨阜阳市、蒙城市、淮南市、蚌埠市等四市七县。茨淮新河灌区是安徽省皖北地区最大的灌区，在茨淮新河灌区当前的水利发展任务中，大力开展水利信息化和现代化建设，已成为一项重要而紧迫的战略任务。

为满足传输灌区内工程日常信息的要求，需将工程区域内的网络节点通过网络连接起来，互联互通。其中，主要的网络节点包括茨淮新河工程管理局、阚疃枢纽、上桥枢纽、插花枢纽、凤台永幸河灌区管理处、茨河铺枢纽和需要监控的二级抽水站和引水涵闸等现地站点。

二、通信网络建设要求

（一）安全性需求

计算机网络服务于通信网络系统，对于网络的安全性要求较高。网络一旦遭到病毒或其他形式的攻击，导致系统不能正常工作，将直接影响各级信息中心和泵、闸站的正常工作。

（二）可靠性需求

系统本身需要极高的可靠性，应尽量减少因为通信线路、通信设备的影响而导致的系统中断，尤其是在洪涝灾害的关键时刻，不能因为系统的问题影响对工程的监控。

（三）经济性需求

网络设计应在满足安全可靠的前提下，尽量节省建设和维护成本。

三、通信带宽分析

传输通道的带宽是通信系统有效性的重要指标。通信网络的建设必须基于对传输带宽的合理分析和预测，在满足当前数据传输需求的同时，又要尽可能减少未使用的带宽资源和投资的浪费。

（一）监测信息量的带宽估算

主要是水位、雨量、水量、泵闸站工情等监测数据信息，带宽估算约为128kb/s。

（二）视频信息量的带宽估算

主要是各视频采集点的图像数据和控制数据。

视频数据采用H.265 编码格式（1080P），单路视频及控制带宽估算约为2Mbps。按照每个现地节点同时上传1 路视频信号的标准进行计算，带宽约为2Mbps。

根据上述的业务数据量估算，数据峰值约为2.128Mbps，若考虑各种业务之间的集中系数（即各应用系统不会同时出现峰值带宽的占用），以及水雨情采集点、视频采集点的陆续增加，各现地站的带宽需求不低于20M。

4G 无线传输节点，需要浏览时才打开视频回传上载，一般每小时1.2G 以内，平均每天累积访问5小时，每月按200G 计算。

（三）视频会商带宽估算

视频会商传输1 路1080p 视频图像和音频数据，带宽占用4Mbps。

四、通信网络建设方案

（一）网络节点设置

根据茨淮新河灌区目前的感知网络建设内容以及网络现状，网络通信系统设置包含以下节点：安徽省水利厅、上桥枢纽、茨淮新河工程管理局以及局蚌埠基地、阚疃枢纽、插花枢纽、茨河铺枢纽、凤台永幸河灌区管理处、二级灌排泵站。通过租用公网专线、无线网络作为灌区网络系统主要建设方式，茨淮新河管理局范围内使用自建光缆。

（二）网络划分

由于通信网络系统主要涉及计算机监控数据、量测水数据、视频数据、灌区业务管理数据，从功能和安全性上考虑分为三个网络。

一是工业监控网络。主要包含实时自动化监控数据，主要覆盖节点包含上桥枢纽上桥抽水站和上桥节制闸。

二是业务专网。主要包括浏览计算机监控数据、量测水数据、视频数据、灌区业务管理数据。覆盖节点包含省水利厅大数据中心、茨淮新河工程管理局、蚌埠基地、沿茨泵站和凤台永幸河灌区管理处。

三是互联网。主要包括灌区业务数据、灌区基本工程信息的浏览。覆盖节点包含茨淮新河工程管理局。

（三）网络结构

采取核心层+汇聚层+接入层三层结构进行网络的建设。网络结构图见图1。

图1 网络结构图

第一层核心层：省水利厅、管理局是数据的核心使用层。共2 个核心层节点。

第二层汇聚层：主要枢纽工程是数据的汇集层；茨河铺枢纽、插花枢纽、阚疃枢纽、凤台永幸河灌区管理处、上桥抽水站、上桥节制闸、蚌埠基地等接入层节点共7 个汇聚层节点。

第三层接入层：主要为现地站点、二级灌排泵站和引水涵闸，是数据的直接接入点，包含工情、水情、水量、视频监测现地站点。

五、通信网络互联方案

（一）专网互联方案

网络系统由工业监控网、业务专网组成，网络相互独立建设，但网络之间还有必要的数据沟通。

现地监控网与业务网之间通过工业物理隔离装置实现互联，如图2所示。

图2 监控网与业务网连接图

（二）与互联网接入方式

在管理局和蚌埠基地设立互联网接口，为管理局提供100M/50M 互联网访问通道。

六、结语

灌区通信网络系统建设的目的就是要实现灌区内水利工程的网络链接和信息互联互通。以茨淮新河灌区现有通信网络为基础，利用光纤、4G、有线专线等通信技术，初步建成茨淮新河灌区通信骨干网，实时监控各枢纽、泵站、闸等工程信息，为精准防汛抗旱调度、水资源调度、灌区工程管理等业务提供高效的信息支持，为茨淮新河灌区实现现代化管理提供了重要保障■