供水改扩建工程信息化方案设计论文

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1网络划分

本信息化工程将信息划分为4层：第1层为实时控制系统，第2层为非控制生产系统，第3层为生产管理系统，第4层为管理信息系统。遵循规范技术要求，各个系统的信息划分为实时控制区、非控制生产区、生产管理区、管理信息区。结合本工程的信息控制管理分区情况，对本工程信息化网络也进行了相应的划分为三张相互隔离的网络。

1）实时控制专网：包括工程安全监测系统和调度监控系统。实时控制专网结构主要是基于TCP／IP的生产控制类数据业务，数据流基本恒定，速率要求不高，业务实时性较强，其中遥控遥调更与安全直接相关，可靠性要求较高；对安全性有较特殊要求，不仅要求可靠，原始数据还要求保密。从应用范围来看，属于较特殊的一类窄带业务。本工程控制专网的站点有：调度中心、头水电站枢管理站、9座泵站、13座调节阀室（分水口）、36座检修阀室以及3处隧洞安全监测站点。

2）非控制生产和生产管理网络（业务内网）：主要是工程所涉及到的日常办公所需系统，包括行政管理系统、办公自动化系统、设备管理系统等。非控制生产区的所涉系统速率要求较高，业务实时性不强但突发性很强，且要求有较高的安全保密性。本工程非控制生产区的站点有：调度中心、头水电站枢管理站、9座泵站、天脊分水口调节阀室、潞城分水口调节阀室、漳泽分水口调节阀室、店上调节阀室、小山头调节阀室、翟店分水口调节阀、集店调节阀室（共两座）、上庄调节阀室及天河调节阀室。生产管理区定义为应用网。要求有较高的实时性高，对安全可靠性无特殊要求。本工程安全Ⅲ区的站点有：调度中心、9座泵站、13个调节阀室（分水口）、36座检修阀室。

3）管理信息网络（业务外网）：主要是各级管理人员访问Internet，查询、有关工程信息，同外部进行交流沟通的主要渠道。

2通信方式

目前，现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信。对于三种通信方式针对本工程做以下比较。

1）卫星通信。相比地面通信，卫星通信具有通信距离远，通信费用与通信距离无关，不受地理位置偏僻、人烟稀少和高山沙漠等恶劣环境影响，覆盖面积大，能进行多址通信，广播分发，通信线路稳定可靠，通信质量高，组网灵活简单，适应性强，机动性好等特点。

2）无线移动通信。利用公用移动通信网络无需自建，只要申请为用户即可；GPRS通信网络覆盖面广，扩容无限制，接入地点无限制，具有极强的可扩充性；按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，费用低廉；传输容量大，理论最高数据速率可达170kb/s，完全能满足监控数据传输速率的需求；良好的实时响应与处理能力，与短消息服务比较，由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，可以很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求；安装在室内，没有引雷部件，不需要作防雷处理。缺点是网络覆盖可能存在信号盲区。

3）光纤通信。光纤通信本身具有许多突出的优点：a）频带宽，通信容量大。b）损耗低，中继距离长。c）抗电磁干扰。d）无串音干扰，保密性好。虽然，光纤通信具有初期投资较高的缺点，结合工程实际情况及全线自动化的任务的特点，本工程推荐选择光纤通讯系统。

3网络结构

1）网络结构的选择本工程网络结构主要采用星形，树状结构进行比较。树形网络是由多个层次的星型结构纵向连接而成，树的每个节点都是计算机或转接设备。与星型网络相比，树形网络总长度短，成本较低，节点易于扩充，但是树形网络复杂，与节点相连的链路有故障时，对整个网络的影响较大。针对本工程输水线路特点及全线信息化的要求，通过沿供水线路敷设的光纤连接的方式，形成大环网带小环网的树状网络结构。合理选择关键线路上的主通信汇集站点，并与调度中心组成工程通信主干网。各个主站点分别与所辖分支站点构成小环网。这样小环网发生故障时，不影响主环网的正常运行。

2）网络结构设计根据本工程的输水线路特点、调度要求及三类网络环境的划分情况，拟建立2条主干通信线路形成大环网，以主干线路的主要站点为汇集点的9个小环网。主干通信线路1：头水电站枢纽管理站→北耽车泵站→辛安泵站→庄头泵站→韩家园泵站→北甘泉泵站→潞城分水阀室→官庄泵站→店上调节阀室。主干通信线路2：官庄泵站→漳泽调节阀室→长治市漳河管理局。9条小环网根据主干通信线路9个主要站点分为枢纽支线；总线1＃、2＃支线；平顺支线；长治支线；黎城支线；店上支线及屯留1＃、2＃支线。

4备用通信

本工程监控体系覆盖范围广，监控对象种类多，传输数据对通信要求各不相同，对通信网络有极高的可靠性要求，同时还需要兼有经济性，这些特点决定了本工程监控系统的通信网络不能采用单一的通信方式，需设备用通道。备用通信在工程的典型站点租用公网专用通道与调度中心之间通信，作为数据传输的通道。工程站点有：头水电站枢纽管理站、北耽车泵站、辛安泵站、庄头泵站、韩家园泵站、北甘泉泵站、潞城分水阀室、店上调节阀室、漳泽调节阀室、官庄泵站、长治市漳河管理局。

5通讯传输方式

1）“三网合一”。方式采用三网合一光纤以太网交换机接入设备，以光纤传输技术进行高速数据交换，实现数据、视频、语音等业务的灵活接入，通过一对光纤完成整个工程信息化的传输。

2）“三网分离”方式。采用工业以太网交换机组成通信系统的内网部分。交换机提供多个以太网接口，用于传输内网的调度监测系统和安全监测的内容。各个站点视频监控系统采用视频服务器的方式接入站点工业以太网交换机中，由调度中心统一解码管理。电话调度系统在调度中心通信机房设置一套驻地话音网关设备，该设备与调度中心的程控调度交换机相连；在各个控制站点设置接入语音网关及普通电话机，语音网关直接接入站点的100M工业网络交换机。根据工程特点，本工程网络传输采用“三网合一”的方式，在2个大环网及9条小环网中各采用一对光纤，共计22芯，另考虑10％的备用，故采用24芯光纤。

6结论

针对本工程多泵站、多阀站的梯级调度模式，对各类不同的站点进行合理的网络划分，采取不同的网络环境结构，采用三网合一的光纤通讯传输方式将网络布设成树状网络，最终实现整个工程的合理调度，提高工程安全运行的可靠度。

作者：田盈 单位：山西省水利水电勘测设计研究院