吉林省中部城市引松供水工程中工業(yè)級M STP設備的應用

孫慧華 馬 壯

（吉林省水利水電勘測設計研究院 吉林長春 130021）

1 概述

吉林省中部城市引松供水工程（以下簡稱中部供水）總體布局，主要由輸水線路和配套的調節(jié)及連接建筑物等組成。包括一條總干線、一處分水樞紐、三條干線、干線三個調節(jié)水庫、十二條支線、支線七個調節(jié)（檢修）水庫和各線路上相應交叉及附屬建筑物。隨著計算機信息化、控制自動化和調度可視化技術的發(fā)展，調水工程中需要實時安全傳送、交互的數(shù)據(jù)量也越來越大，建立光纖通信專用網(wǎng)已成為調水工程的主流通信模式。構建通信專網(wǎng)的光纖通信設備應兼顧調水工程使用環(huán)境、專業(yè)應用及業(yè)務分布等多方面的實際需求，實現(xiàn)投資效益的最大化。

2 調水工程的特點

中部供水輸水干線線路全長 263.58km。其中隧洞長133.98km，管線PCCP（鋼管、現(xiàn)澆涵）長 129.60km。共設 2座提水泵站，總凈揚程為136.0m。輸水支線全長 371.51km。其中隧洞長21.22km，管線長350.29km。共設提水泵站7座，總凈揚程為 290m。工程呈線狀分布，沿途地形地貌復雜，自然環(huán)境多樣，空間跨度可達數(shù)百公里。沿途建筑物種類眾多，如隧洞、涵箱、管道、閘門、泵站、虹吸管、調壓井等。調水工程沿線均有多類信息需要交互控制。這些數(shù)據(jù)信息涉及不同專業(yè)，接口類型復雜，使用要求不一。以視頻、云計算為代表的多媒體網(wǎng)絡技術應用日漸廣泛，對通信帶寬提出了更高的要求。

為充分適應調水工程的上述特點，真正發(fā)揮調水通信專網(wǎng)的業(yè)務支撐平臺作用，所采用的光纖通信設備需具有如下功能：

（1）環(huán)境適應能力強，抗自然惡劣環(huán)境（如溫/濕度）；

（2）具有長距離，多節(jié)點的組網(wǎng)能力，且網(wǎng)絡拓撲構成靈活；

（3）具有自愈保護功能，單一節(jié)點的失效不應對整個通信專用網(wǎng)造成影響；

（4）網(wǎng)絡管理能力強，故障易定位，操作、維護工作量低；

（5）可提供大容量的網(wǎng)絡傳送能力，可平滑的升級和擴容。

3 技術體制的選擇

可用于組建光纖通信專網(wǎng)的傳輸技術體制目前主要有兩大類：

3.1 時分復用技術

其實質上是一種電路交換技術，SDH/MSTP是其典型代表。時分技術在時間域上將通信線路帶寬劃分成若干時隙，每個時隙構成一個子信道，通信雙方在通信過程中通過配置獨占一定帶寬的物理通道。多個時隙通道經(jīng)過復接交叉，從而實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)流在同一條光纖通信線路上的傳輸。信息傳送實時性強、時延可預測，網(wǎng)管功能強大，但對分組數(shù)據(jù)的傳送效率較低，設備成本也相對較高，需同步組網(wǎng)應用。

3.2 分組傳送技術

分組傳送技術本質上是一種基于標識的包交換轉發(fā)技術，以太網(wǎng)是目前分組技術中的經(jīng)典代表。在線路采用動態(tài)復用技術傳送按一定長度分割并標識的許多小段數(shù)據(jù)（分組），各小段數(shù)據(jù)到達接收端后，去掉標識重新組合成完整的數(shù)據(jù)。分組技術在發(fā)送端需要對數(shù)據(jù)進行分割、標識，在接收端需對數(shù)據(jù)進行重組，故傳輸時延不固定，抖動大，實時性難以保證。由于采用了基于包的動態(tài)統(tǒng)計復用，通信平均效率高、IP化信息交互性好。

3.3 兩種通信技術比較

SDH/MSTP和以太網(wǎng)作為目前兩種主流通信技術，各有優(yōu)缺點，分別適用于不同的應用場合。針對調水工程通信專用網(wǎng)的特殊需求，SDH/MSTP和以太網(wǎng)技術在調水工程中的適用性對比見表1：

表1 SDH/MSTP和以太網(wǎng)技術適用性對比表

在調水工程中，通信專網(wǎng)作為各專業(yè)部門的骨干傳輸平臺，所承載的業(yè)務有相當部分直接與指揮、調度、監(jiān)測、控制相關，這些業(yè)務對通信的可靠性、安全性和實時性要求較高。選用SDH/MSTP技術總體上利大于弊。對于大型調水工程，建議優(yōu)先采用 SDH/MSTP技術組建通信專用網(wǎng)。

4 工業(yè)級設備的選用

大容量通信專網(wǎng)傳送設備采用大規(guī)模集成電路，由于功耗較大，對工作環(huán)境比較挑剔。常見商用通信設備對工作溫度的要求多在0℃～50℃之間、工作濕度多在10%～90%之間，超出范圍的溫/濕度將導致設備工作狀態(tài)不正常甚至損壞。故在實際使用的商業(yè)通信設備大多工作于恒溫、恒濕的機房中。

以每個節(jié)點通信設備配置空調一臺，一臺普通空調運行時功率為2KW進行估算。年耗電量可達：2KW×24H×365=17520KWH，即不符合節(jié)能環(huán)保的綠色潮流，也不經(jīng)濟（電費、空調購置/維修會導致很大的開支）。工業(yè)級設備在設計時就充分考慮了溫度問題，選用了寬溫器件，其溫度耐受通常可達-20℃～70℃、濕度耐受通常可達 5%～95%，即使處于惡劣的溫度環(huán)境和濕度環(huán)境，也可正常工作。

商用通信設備對電源質量要求也比較高，如商用設備對電壓波動要求多為±10%左右，為保證設備的工作，往往需要另外配置 UPS電源或高頻開關電源設備。而工業(yè)級設備可容忍的電壓波動范圍則大的多，典型值可達±50%，可直接使用未經(jīng)整流穩(wěn)壓的電源。

調水工程地理條件復雜，通信設備所處環(huán)境各異，如按照統(tǒng)一的溫/濕度、供電要求進行通信專用網(wǎng)建設則必然會帶來前期機房建設成本加大、后期運行費用偏高、系統(tǒng)可靠性降低等一系列問題，在整個工程使用周期內這些問題的疊加效應將大大抵消工業(yè)級設備成本偏高的影響。故在調水工程中，優(yōu)選工業(yè)級通信設備組建通信專用網(wǎng)是非常必要的。

工業(yè)級 MSTP設備在調水工程中應用所面對的最大不足就是成本問題，由于工業(yè)級MSTP設備市場面較為單一，市場容量相對較小，其價格約為商用級MSTP設備的2-3倍。盡管采用工業(yè)級設備可減少空調購置、電費、電源調諧穩(wěn)壓、機房建設等費用，但從節(jié)省投資，發(fā)揮設備最佳性價比等因素綜合考慮，在部份環(huán)境條件可以得到完全保證的地點（如分公司大樓、調度中心等），仍采用商用級設備。

5 結語

調水工程通信專用網(wǎng)的建設應以水利行業(yè)的需求為導向，以滿足調水工程應用特點為前提，合理選用先進、成熟的通信技術和設備。目前調水工程基本上都具有沿線敷設光纜的條件，并且對業(yè)務的實時性、可靠性有較高要求，采用成熟的 MSTP/SDH技術是一種現(xiàn)實條件下較為合理的選擇。

同時由于調水工程沿途環(huán)境條件復雜多變，在部份地段直接選用工業(yè)級設備可節(jié)省機房及配套設備投資、減少后期運維費用、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1 原榮. 《光纖通信網(wǎng)絡》. 電子工業(yè)出版社.

2 楊世平, 張引發(fā). 《光同步數(shù)據(jù)傳輸設備與工程應用》. 人民郵電出版社.

3 李維. 《水利通信專網(wǎng)建設趨勢分析》. 遼寧科技學院學報.