無線網橋技術在揚水灌區信息網絡建設中的應用

摘要 寧夏紅寺堡揚水管理處承擔著灌區4.438萬hm2灌溉任務，基層站（所）大都地處偏僻，基礎設施相對落后，處于信息時代，部分基層干部職工卻享受不到信息化帶來的便利，引進無線網橋技術大大解決了職工上網問題，為灌區信息化建設探索出一條可行之路。

關鍵詞 揚水灌區；信息網絡建設；無線網橋技術應用

中圖分類號S126文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）29-10384-03

作者簡介朱小明（1979-），男，寧夏中寧人，工程師，從事揚水灌區信息化研究。

1灌區概況

寧夏紅寺堡揚水灌區位于寧夏中部干旱帶，地跨吳忠市、中衛市、紅寺堡開發區、中寧縣、同心縣、利通區共2市4縣，工程于1998年3月開工建設，2005年10月全部完工，建有骨干泵站14座、中心管理所1座，干、支渠總長127.348 km，有渡槽、節制閘、退水閘、進水閘、涵洞、生產橋等水工建筑物461座，干渠直開口131座。工程設計引水流量25 m3/s，總揚程306.8 m，總裝機容量11.67萬kW，設計灌溉面積3.667萬hm2，年引水量3.06億 m3。截至2013年底，實際灌溉面積已達4.438萬hm2，引水量2.74億 m3。灌區南北長140 km，東西寬約11 km，地域總面積7.380萬hm2。

為了管好揚水工程，為灌區百姓服務，于1998年成立了寧夏紅寺堡揚水管理處，它隸屬于寧夏回族自治區水利廳，是紅寺堡揚水工程的專管機構，承擔著紅寺堡揚水工程機電、水利工程和灌區灌溉管理工作。管理處自成立以來，揚水灌區城市快速發展，人口迅速增加，工業、農業和生態用水等剛性需水量急劇增大，灌區供用水矛盾日益突出，而工程供水能力已達極限，優化作物種植結構和推廣節水灌溉技術是一個漸進過程，急需轉變管理模式，并通過信息化建設提高節水意識，優化水資源配置，促進水資源高效利用，實現節水型社會和節水型灌區建設。

2信息網絡建設必要性分析

2.1傳統管理模式向現代管理模式轉變的需求傳統管理模式完全依靠人工現場觀測記錄、計算、分級電話上報，時效性差，誤差大，決策及調度人員只能通過基層人員口述被動掌握水資源分配、渠道水位變化、工程機電運行情況，造成管理環節繁雜，無法及時有效地掌握水情信息的動態變化，不能有效監督基層配水情況等。為了解決以上問題和實施節約水資源、施行嚴格的水資源管理以及增強管理工作透明度的現代管理模式，必須建立強大的通信網絡作為支撐。

2.2信息化建設需求 在水利廳“以水利項目帶動水利信息化、以水利信息化促進水利現代化”思想指導下，實現泵站綜合自動化控制、視頻會商及辦公自動化，實現管理處調度中心和基層站（所）對泵站、渠道測水斷面以及直開口水位、水工建筑物、渠道險工險段、水閘等的監測、監視、遠控。為了滿足灌區信息化、規范化和標準化管理中的信息傳輸要求，必須建立覆蓋基層站（所）通信網絡作為基礎。

3無線網橋技術應用的必要性分析

3.1現有通信網絡存在的問題和不足 管理處現光纜敷設69.5 km，其中管理處—1#分支點24芯光纜7.19 km，1#分支點—黃河泵站和1#分支點—紅一—紅二—紅三—圈一—莊一—莊二泵站8芯光纜62.31 km；建成了管理處—黃河泵站、紅一、紅二、紅三光纖網絡系統；建成了管理處—黃河泵站、紅一、紅二、紅三、圈一、莊一、莊二上網系統。現有光纖僅僅輔設到個別站（所），通信速率低，光纜芯數少，原安裝設備故障率高，現有網絡遠遠不能滿足信息化建設要求。為了滿足信息化建設中信息量傳輸要求，管理處必須建立起覆蓋15個基層站（所）的光纖通信網絡。紅寺堡揚水干渠傍山而建，幾百個信息點分散面廣、戰線長，在現有光纜的基礎上，需要架空24芯光纜136 km，架空8芯光纜80 km，建線桿與改造線桿共需3 100根。一是建成這樣規模的光纖通信網絡需要大量的資金，網絡建設周期長，不能滿足當前使用需求；二是信息點多但光纜不能割接太多影響信號，不可能全部采用光纖接入。為了滿足信息化建設需求和解決職工上網問題，采用現有光纖網絡+無線網橋技術室是較好的接入方式。

3.2無線網橋技術優點①設備結構簡單，容易調試安裝，便于接入。②無線網橋使用的頻段是2.4或5.8 G，屬于免申請無線執照的頻段，因而比其他網絡設備更方便部署。③無線網橋設備價格相對便宜，實施簡單，工程造價低，可以節省費用。1對20 km無線網橋設備價格約2 000元，50 km約4 000元。④解決基層站（所）上網問題。利用無線網橋技術，基層站（所）職工可以暢游互聯網，獲取信息，豐富業務文化生活，傳閱相關文件，大大促進了信息交流。⑤綜合業務傳輸。目前市面上已出現可以傳輸綜合業務的無線網橋設備，在灌區信息化建設中，建設1個光纖+無線網橋通信網絡，可以承載視頻、數據、圖文、音頻等信息，為信息化建設提供強大的網絡支撐。

4無線網橋技術簡介

無線網橋顧名思義就是無線網絡的橋接，它可在兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁（無線網橋亦是無線AP的一種分支）。無線網橋有4種工作方式，分別為無線覆蓋、點對點、點對多點、中繼連接，此次試驗采用點對點方式。

無線網橋采用IP傳輸機制，接口協議采用橋接原理實現，具有組網靈活和成本低廉的特征，適合于網絡數據傳輸和低等級監控類圖像傳輸，廣泛應用于各種基于純IP構架的數據網絡解決方案。

無線網橋傳輸標準常采用802.11b、802.11g、802.11a和802.11n標準。802.11b標準的數據速率是11 Mbps，在保持足夠的數據傳輸帶寬的前提下，802.11b通常能夠提供4～6 Mbps的實際數據速率；而802.11g、802.11a標準的無線網橋都具備54 Mbps的傳輸帶寬，其實際數據速率可達802.11b的5倍左右；802.11n通常可以提供150～600 Mbps的傳輸速率。此次使用802.11n的無線網橋，傳輸速率可達到300 Mbps。目前市面上已出現傳輸速率達1 000 Mbps、傳輸距離達100 km的網橋。不過由于各種因素的影響，實際速率遠遠低于商家標榜的數值。但相對于802.11 g的速率的確提高了很多，這也使得要求高帶寬、高傳輸速率成為可能。隨著技術的不斷發展，相信有更多的新產品會隨著新技術的出現而衍生出來。

5應用實例

寧夏紅寺堡揚水基層站（所）大都處于偏遠地區，遠離城鎮，基礎設施落后，下發的文件還是靠“帶”，職工生產生活條件差，業余生活單調枯燥，處在信息時代，大部分職工卻享受不到信息時代帶來的變化。管理處在推進信息化建設過程中充分考慮了以上問題，在敷設光纜的基層站（所）利用光纖網絡解決了職工上網獲取信息的問題，但是還有8個基層站（所）卻因為光纜未敷設到位不能解決。無線網橋技術搭起了一條上網通路。根據就近原則和利用現有資源條件，切實為職工解決實際問題，豐富職工業余文化生活，并結合水利信息化建設，此次考慮圈二、莊三、莊四、中心所、海一、海二6個基層站（所）上網問題。

5.1 應用方案設計①將現有管理處路由器—紅一—紅二—紅三—圈一—莊一—莊二鏈路從圈一斷開，圈二利用無線網橋從圈一接入，解決圈二上網問題。②重新建立一條網絡鏈路，從管理處利用一芯光纖接入新莊集系統，即管理處路由器—莊一—莊二，莊三、莊四利用無線網橋分別從莊二接入，解決莊三、莊四上網問題。③紅寺堡中心所從紅寺堡電信10 Mb/s光纖專線接入，海一、海二利用無線網橋分別從中心所接入，解決海一、海二的上網問題。應用方案設計如圖1所示。下面以圈二為例介紹具體操作方法。

5.2經濟性比較

（1）無線網橋接入方式。工程費用見表1。

（2）光纖接入方式。沿渠道架空光纜至圈二、莊三、莊四、中心所、海一、海二，共敷設光纜38 km，施工造價2.2萬元/km（架空）。具體費用見表2。

（3）專線接入。從附近村莊電信局專線接入6個基層站（所），具體費用見表3。

綜合以上內容可以看出，無線網橋接入費用只有另外兩種接入方式的幾分之一，大大節省了費用，且不包含每年向電信局繳納的接入費用。

5.3使用中應注意的方面①兩點之間的距離。距離越大信號衰減越大。②兩點可視狀況。可視分為光可視和無線可視。可視程度直接影響傳輸距離和效果。③電磁干擾情況。④使用中英文WEB管理界面，同時支持Telnet，支持WEB遠程管理，監控管理更方便。⑤應具有防風、防雨、散熱設計。

6應用前景

“十二五”時期是寧夏加強水利重點薄弱環節建設、加速節水型社會建設、加快民生水利發展的關鍵時期，是深化水利改革、加強水利管理、提升服務能力的攻堅時期，也是全面推進傳統水利向現代水利、可持續發展水利轉變的重要時期[1]，水利改革發展面臨諸多有利條件，管理處灌區信息化建設借著水利改革發展的諸多有利條件可以大有作為。無線網橋技術作為信息網絡不可缺少的組成部分，在信息化建設中將發揮重要的作用：①無線網橋技術作為光纖網絡的延伸，可以解決目前部分基層泵站職工上網的問題，解決渠道上離泵站較遠的水工建筑物、險工險段視頻監視問題；②無線網橋技術成熟，設備簡單，經濟實用，非常適合揚水灌區實際情況，便于推廣應用。

無線網橋技術在紅寺堡揚水灌區中的此次應用，延伸了灌區信息網絡建設觸角，拓寬了思路。在水利廳正確領導下，管理處一定可以摸索出一條適合寧夏紅寺堡揚水管理處信息化建設的道路。

參考文獻

[1] 寧夏水利“十二五”規劃[Z].2012.