南水北调配套工程廊涿干渠通信系统设计

李连全

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 系统概述

廊涿干渠通信系统建设的目的是为各业务应用系统中的各种语音、数据、图像等信息在管理处与现地站之间的可靠传递提供服务。为满足廊涿干渠工程全线自动监控、调度通信的要求，沿干渠全线建立一个高速、可靠、安全的通信网络，同时根据工程管理机构的功能、布置位置及各类自动化系统数据流向的特点，在各现地站间建立并实现与公网的互联。

2 系统构成

廊涿干渠通信工程包括：通信系统；UPS不间断电源系统；光缆敷设系统。

3 通信系统设计基本原则及需求分析

3.1 设计基本原则

系统设计本着先进性、可靠性、灵活性的原则，综合考虑系统的可扩展性，业务拓展功能及系统升级功能。采用专网专线的建网模式，以容量大、稳定性高、传输距离长的单模光纤作为传输介质，7个现地站采用光纤链型汇聚方式接入管理处，保证了系统的可靠性。

3.2 需求分析

通信系统需求分析包括通信传输需求分析、行政电话机语音调度系统需求分析、通信光缆需求分析。

3.2.1 通信传输需求分析

通信传输系统能够支撑所有信息点的通信，安全高效地支撑整个计算机网络系统，并为程控交换及行政调度系统提供传输通道。

3.2.2 行政电话分析语音调度系统需求分析

3.2.2.1 功能需求

行政电话及语音调度系统工程既要有普通的行政电话交换功能，又需要有电话调度系统功能。

电话调度系统应支持组群的设置，调度过程应一键到位，快速地拨通组群中单个或多个电话。

电话调度系统应充分满足上级与下级之间的管理层次。系统应适用于大规模调度、多节点组网的特点。调度系统应能够跨越多级交换系统实现对专网内任意一部电话终端的调度，并可接续到公用网的电话。

系统应支持分级设置。对专网内电话的调度在功能上应具备调度强插、强拆、分级管理等要求。

行政及调度系统的管理应便捷、灵活，应支持整个系统的统一管理、监控。具有图形、文字相结合的管理界面，以便于进行维护、管理和设置。

语音通信是实现河北省南水北调配套工程各级机构信息上发下收的最重要的通信手段之一，其安全可靠性要求高，要求系统在单个设备和计算机网络中断的情况下不影响电话网络的正常运行。

3.2.2.2 容量需求

行政电话主要满足日常行政办公要求，包括本机构内部通话和对外联络电话，出局话务量主要是上下级机构之间的联系，平级单位之间的话务量较小。

调度电话系统需满足管理处对于现在站的集中调度模式，主要用于下达调度指令和上级向下级了解情况、听取汇报。满足管理处对现地站生产调度通信的需要，可插入和强拆下级的通话。

管理处按平均每人1部行政电话考虑。考虑到调度电话的重要性，调度电话应与行政电话分别配置。调度电话数量按平均运行管理岗位数量取定。

现地站通信站点，一般只有1栋建筑物，每个闸站通信站点的电话需求平均按1+1部调度电话和2部行政电话配置。

系统容量应预留部分冗余，并可进一步扩容。

3.2.3 通信光缆需求

通信系统光缆网的功能需求，应能满足自动化调度系统传输系统的组网和计算机网络系统组网需要，且光纤调度应灵活。

通信系统光缆网的性能需求，应能满足基于SDH的MSTP通信传输10Gbit/s系统对光纤光缆的性能需求，且应有一定的可扩充性。

通信系统光缆网的安全需求，应在光缆组网方式和光缆线路防护方面进行有效的保护，并建设光缆线路自动监测系统和光纤资源管理预警系统，结合完善的运行维护体制进行光缆线路的维护和光缆线路故障的应急抢修，来有效保障光缆网的安全。

光缆中光纤数量的配置应充分考虑到网络冗余要求、预期系统制式、传输系统容量、网络可靠性、新业务发展、光缆结构和其他潜在的需求及维护用备料的储备。综合考虑，选取了16芯单模光缆进行传输。

4 系统结构及功能

廊涿干渠通信系统共设置两层，包括1个管理处通信中心构成的集中监视层及7个现地阀站数字管理平台组成的现地采集层。集中监视层和现地采集层之间采用链型光纤组成自愈环通信方式，实现基于以太网的视频、监控数据的传输。整个系统信号经过一次数/模、模/数转换实现传输。视频及监控数据信号可从任意节点输入，任意节点输出，保证了信号的传输质量。

本系统从7个现地控制站到管理监视站之间的传输采用沿渠道敷设的光纤作为传输通道。整个全光数字监控网络，融合了数字非压缩视频编码技术、光纤专网通信技术、数字矩阵技术及软件技术。全网具备全数字传输及交叉切换、前端无限扩容等功能。各个监控站点以节点式光端设备为通讯核心，接入多路异步数据、图像及及音频。对于视频信息，采用数字非压缩视频处理方式。同时，提供一个（可扩展到两个）独立100/10M以太网通道，实现PLC等业务的传输。7个监控站与管理处组成一个自愈系统，全线各现地站通过自愈环上传本站业务，并由管理处进行统一管理。系统网管通过TCP/IP协议通信并支持WEB访问设置。

5 通信节点设备构成

5.1 全数字管理平台

（1）全数字管理平台为刀片式矩阵，各业务板卡均自带交换功能，无需配置其它的交换板实现交换，以免交换板故障造成系统瘫痪。

（2）全数字管理平台应采用标准19英寸机箱，双电源备份，单个机箱支持不少于16个业务插槽。模块化结构，支持热插拔，各类业务功能模块均以板卡方式提供，不同业务板卡接口兼容；各业务接口均可通过高速线缆采用配线架输出，方便安装维护。

（3）全数字管理平台视频传输应采用数字非压缩方式，确保图像清晰度高，无延时。

（4）全数字管理平台主干传输的单光板必须具备4个光口，支持36路双向视频传输，并自带100M以太网和1000M以太网。

（5）全数字管理平台主干传输要支持2.5G以上（含2.5G）传输速率；光传输支持单、双纤等多种传输方式。

（6）全数字管理平台需具有模拟视频输入输出,光输入接口：模拟视频输入/输出板单板最少支持16路模拟视频输入/输出，并具有视频连接指示灯。

（7）全数字管理平台应支持分布式数字矩阵，多个数字视频矩阵系统之间通过光纤可以与任意拓扑组网结构互联，每个数字视频矩阵能够对全网接入的视频、音频和数据等多业务进行管理、控制、交换，实现全网多业务的共享和统一调度。

（8）全数字管理平台应采用数字背板交换总线，单模块总线交换能力不小于152路视频。

（9）全数字管理平台应支持多节点联网：任意节点设备应均可实现视频信号的接入、切换输出和总线传输，任意节点均可通过数字非压缩视频总线下载图像，全网只需一次模数/数模转换。系统支持视频信号的多点共享和双向传输，能够实现会议电视功能。

（10）全数字管理平台必须支持多种业务接入传输：提供视频、数据、音频、以太网、E1、电话、报警、对讲、视频会议及低速数据的接入和传输。

（11）全数字管理平台提供专用的网管时钟板，提供系统时钟。

（12）系统在图像切换、控制部分需支持软硬件两种方式，硬件方式要支持外部键盘操作，软件方式要支持在平台软件的客户端主机上操作。

（13）各现地站设置的数字管理平台为管理处设置的数字管理平台的简化版，其基本功能相同，根据通讯要求区别配置。

5.2 通讯网管系统

通过网管软件实现对系统设备的状态监视，视频调配，系统资源管理、用户管理、视频存储、录像查询调用等功能。

（1）网管设备：全数字视频管理平台设备必须具备专用的网管板模块，采用IP接口方式对整个系统的设备进行在线管理和调度。网管板应可提供至少1个IP开放式接口，同时提供至少8个串口用于连接键盘和摄像机。

（2）系统配置：网管系统可根据系统中所有设备的网管地址在中心网管软件上进行添加，并根据系统实际拓扑构建拓扑图；支持多级电子地图，支持树型列表。通过设备硬件网管芯片可自动读取设备参数并实时显示,用户还可根据需要修改网络拓扑结构。

（3）系统控制：完成图像的切换调用和控制，能够根据需要随时更改后台数据库配置，添加摄相机协议。支持多级服务器，实现对各节点硬件设备的管理、配置、故障巡检。

（4）信息显示及故障告警：能够对网络中所有设备进行巡检，并可实时监测并显示所有设备的运行状态。当有设备出现关键故障时，系统可自动判断故障类型并在中心网管界面提出告警信息。

可以监测并显示的关键运行参数包括：设备地址、光链路状态、视频链路状态、CPU运行温度等。

可以判断并报告的故障类型应包括：光口收无光、误码告警、视频丢失告警、失电告警、过热告警、链路状态异常等,如设备出现故障可自动报警并提示故障类型。

（5）用户管理：需提供完善的用户管理，包括权限设置、优先级判别、多级管理模式的定义等。可开放端口，与其他系统平台对接，实现资源的共享和互相调用。能够根据用户的需求提供二次开发服务。

（6）视频存储：将指定的视频进行集中存储，存储设备支持标准的IP-SAN、NAS及DAS设备。可设定存储计划，对指定的摄像机在计划时间段内进行录像存储。可以在客户端上对所点播的实时视频及录像文件进行本地存储。可事件触发存储，在事件发生和解除时分别开始和停止对设定摄像机的录像存储。

（7）录像查询调用：在客户端对录像文件进行按“摄像机+时间”或按“事件”检索，可进行录像的远程回放及下载。

6 UPS不间断电源系统

为保证干渠监控系统稳定可靠运行，避免电网波动或停电事故对监控系统造成的影响，在管理处和各现地站设置UPS不间断电源设备。廊涿干渠管理处设置2台10kVA的UPS电源并机使用，现地个管理所设置1台3kVA的UPS电源单机使用。

7 光缆敷设系统

本工程拟采用硅芯管气吹敷缆方式，渠道施工时应随渠道沿线埋设通信光缆所用硅芯管管道、安装人孔检查井。吹缆的施工过程中，光缆所受到的为均匀牵引力，分布在每一段上的张力很小，因而机械特性和光学特性可以得到保证。光缆网的建设应将光缆防护（防雷、防强电等）及防机械损伤统筹考虑并采取有效的防护措施。

8 结语

廊涿干渠是河北省南水北调配套工程第一条长距离输水干渠，该工程通信系统的实施，满足本工程全线自动监控、调度通信的要求，为各业务应用系统中的各种语音、数据、图像等信息在廊涿干渠工程管理机构与现地站之间的可靠传递提供了有效服务。

［1］DL/T5080—1997，水利水电工程通信技术规程［S］.

［2］SL 292—2004，水利系统通信业务导则［S］.

［3］GB50348—2004，安全防范工程技术规范［S］.

［4］GB/T50065—2011，交流电气装置的接地设计规范［S］.

［5］DL/T620—1997，过电压保护与绝缘设计规范［S］.