河南省中小型水庫防汛通信系統(tǒng)建設(shè)方案

黃喜良，馬廣亮

（河南省防汛通信總站，450008，鄭州）

河南省現(xiàn)有中小型水庫多數(shù)沒有任何通信手段，有通信設(shè)施的也大多屬于20世紀(jì)七八十年代配備，設(shè)備陳舊落后、性能指標(biāo)嚴(yán)重降低、可靠性差。中小型水庫大部分地處河道上游的高山峽谷中，在發(fā)生暴雨時洪水迅速匯集，水雨工情和險情信息不能及時上報，水庫安全調(diào)度和運用難度加大，一旦發(fā)生洪水，難以及時組織工程搶險和人員撤離，嚴(yán)重威脅水庫下游人民群眾生命財產(chǎn)安全。因此，加快中小型水庫防汛通信系統(tǒng)建設(shè)、切實改善通信條件已成為河南省中小型水庫改造完善的當(dāng)務(wù)之急。

一、系統(tǒng)功能特點及其建設(shè)指導(dǎo)思想和原則

1.系統(tǒng)功能特點

中小型水庫防汛通信系統(tǒng)主要由正常通信保障系統(tǒng)和應(yīng)急通信系統(tǒng)兩部分構(gòu)成：正常通信保障系統(tǒng)主要用于滿足水庫與上級防汛指揮機構(gòu)間的語音、數(shù)據(jù)通信需求，使上級防汛指揮機構(gòu)及時準(zhǔn)確掌握水庫的動態(tài)信息，快速、準(zhǔn)確、科學(xué)地作出決策，同時保障上級防汛指揮機構(gòu)水庫調(diào)度和安全運用等決策指令的迅速下達(dá)；應(yīng)急通信系統(tǒng)作為緊急情況下防汛搶險調(diào)度指揮的信息傳輸平臺在提供語音通信保障的同時應(yīng)盡可能實現(xiàn)數(shù)據(jù)、視頻傳輸，并滿足《國家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案》所提出的防汛抗旱指揮調(diào)度對通信應(yīng)急保障和應(yīng)急響應(yīng)的基本要求。

中小型水庫通信系統(tǒng)建設(shè)必須具備兩方面功能：一是中小型水庫通信系統(tǒng)應(yīng)具備水、雨、工、險情信息傳遞，水庫調(diào)度運用和搶險，水資源保護(hù)和統(tǒng)一管理等方面的功能；二是在正常通信不能保障時，應(yīng)具備險情災(zāi)情上傳、決策指令下達(dá)和現(xiàn)場搶險指揮調(diào)度等方面的功能。

2.指導(dǎo)思想和原則

總的建設(shè)指導(dǎo)思想是充分利用現(xiàn)有防汛通信專網(wǎng)和公用網(wǎng)資源設(shè)施，采用先進(jìn)可靠的多種技術(shù)手段，將計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)延伸到縣級水利部門，解決全省范圍內(nèi)中小型水庫通信狀況落后的問題，建設(shè)和完善全省中小型水庫通信系統(tǒng)，滿足中小型水庫水雨情信息到縣級水利部門傳輸需要。同時，在突發(fā)災(zāi)情、公用網(wǎng)無法滿足通信需求時，保證省內(nèi)同時發(fā)生兩處局部洪災(zāi)情況下災(zāi)情信息可以及時可靠地上傳至上級防汛指揮部門，保證上級防洪、搶險、抗災(zāi)調(diào)度指揮指令迅速下達(dá)提供通信保障，實現(xiàn)搶險救災(zāi)現(xiàn)場與省防汛指揮中心之間的雙向數(shù)據(jù)、圖像傳輸和異地會商，保證現(xiàn)場調(diào)度指揮與搶險救災(zāi)現(xiàn)場各部門間的通信聯(lián)絡(luò)。同時，要遵循“統(tǒng)籌兼顧、因地制宜、實用可靠、經(jīng)濟合理”的系統(tǒng)建設(shè)總體原則。

（1）正常通信保障系統(tǒng)

①對于水庫比較集中，能夠利用已建通信基礎(chǔ)設(shè)施的縣（市），中小型水庫通信以無線接入通信為主；利用公用網(wǎng)通信系統(tǒng)解決其余大部分水庫通信問題；數(shù)據(jù)圖像信息傳輸應(yīng)充分利用已建寬帶數(shù)字微波通信系統(tǒng)和水利計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，避免重復(fù)建設(shè)。

②新建系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和接口應(yīng)遵循河南省已建水利通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)和現(xiàn)有水利通信系統(tǒng)無縫連接、互聯(lián)互通。

③所建通信系統(tǒng)首先應(yīng)確保中小型水庫語音通信需要，確有必要的重點中小型水庫應(yīng)考慮數(shù)據(jù)傳輸需要。

（2）應(yīng)急通信系統(tǒng)

①應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)獨立組網(wǎng)，在現(xiàn)有通信手段全部中斷時，能夠迅速構(gòu)建防汛應(yīng)急通信平臺?？紤]災(zāi)難事件的突發(fā)性，系統(tǒng)應(yīng)具有較強的機動性，同時應(yīng)適應(yīng)長期野外工作，能耗較低、抗毀能力強、穩(wěn)定可靠。

②應(yīng)急通信系統(tǒng)使用頻率較低，因此應(yīng)急通信系統(tǒng)建設(shè)運行維護(hù)成本必須非常低，最大限度減少資金浪費。

二、建設(shè)方案

1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)省、市、縣三級防汛指揮調(diào)度層次關(guān)系，以及中小型水庫正常通信保障系統(tǒng)和應(yīng)急通信系統(tǒng)運用和工作特點，設(shè)計系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見圖1。

2.技術(shù)方案設(shè)計

（1）正常通信保障系統(tǒng)

根據(jù) 《河南省轄區(qū)內(nèi)中小型水庫防汛通信預(yù)警現(xiàn)狀調(diào)查表》分類統(tǒng)計，正常通信保障系統(tǒng)內(nèi)各站點之間主要是在充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有公網(wǎng)通信系統(tǒng)、防汛微波干線，加裝599部固定電話，增配1 187部公網(wǎng)手機和24部衛(wèi)星手機的基礎(chǔ)上，再借助無線接入系統(tǒng)和水利計算機網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步擴大覆蓋范圍，并實現(xiàn)互聯(lián)互通。

水雨情信息通過移動短信發(fā)送到省水情中心，再通過水利計算機網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)至市水情分中心和縣防汛指揮部門。

①無線接入通信系統(tǒng)

無線接入系統(tǒng)具有部署靈活、便于安裝施工、維護(hù)費用低等特點，是解決通信網(wǎng)向下延伸的一種比較好的方式。目前在公安、水利等各行業(yè)中用于語音信息傳輸?shù)臒o線接入技術(shù)手段主要為SCDMA無線接入系統(tǒng)和超短波數(shù)字集群。兩種手段在技術(shù)方式、技術(shù)性能等方面各有優(yōu)勢，均為較為理想的通信技術(shù)手段。但在實用性上，SCDMA可以和正在建設(shè)發(fā)展中的水利信息網(wǎng)相結(jié)合，使該網(wǎng)絡(luò)融入平時的水利工作中，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率和生命力；在語音實現(xiàn)方式上，SCDMA可實現(xiàn)全雙工通信，與日常電話一樣使用；在功能上，SCDMA是基于IP網(wǎng)絡(luò)的寬帶無線接入方式，符合未來通信的發(fā)展方向，而且具有保密性強、容量大等特點。無線接入通信系統(tǒng)由中心站和終端設(shè)備兩部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

中心站包括控制系統(tǒng)和基站設(shè)備兩部分，控制系統(tǒng)由基站控制器、語音調(diào)度機和網(wǎng)絡(luò)交換機構(gòu)成，可以提供對外的 SIP、NO.7、FXO 接口等，可以和軟交換設(shè)備、PSTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對接，提供語音出局功能，負(fù)責(zé)對基站設(shè)備和終端設(shè)備的管理、維護(hù)工作，對用戶可以使用的業(yè)務(wù)進(jìn)行管理和控制，包括業(yè)務(wù)的登記、變更、存儲，并根據(jù)這些業(yè)務(wù)信息對用戶所使用的業(yè)務(wù)進(jìn)行控制?；驹O(shè)備有數(shù)字和射頻兩部分，承擔(dān)著所有接收、發(fā)送和信號處理功能，主要提供無線終端的接入、空中資源分配、IP業(yè)務(wù)的透明承載、數(shù)據(jù)安全、QOS保證等服務(wù)，可以將終端的業(yè)務(wù)通過無線空中接口接入到有線網(wǎng)絡(luò)。

終端設(shè)備分為移動終端、固定終端和車載臺，可以實現(xiàn)普通手機的呼叫功能，同時可以在集群調(diào)度的控制下實現(xiàn)調(diào)度功能，通過調(diào)度臺可以對轄區(qū)內(nèi)用戶終端實現(xiàn)單呼、群呼、組呼、強插、強拆等功能，還可以對不同終端定義業(yè)務(wù)等級，方便對網(wǎng)內(nèi)用戶進(jìn)行調(diào)度指揮。

②計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

以省水利廳為中心，18個市水利（水務(wù)）局為二級分中心，市管大型水庫和縣水利局為三級分中心，新建78個縣水利局計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，擴建省中心和14個市水利（務(wù)）局網(wǎng)絡(luò)，利用公用網(wǎng)形成三級星形網(wǎng)絡(luò)。

省中心至縣級分中心系統(tǒng)傳輸線路長，通信可靠性要求高。通過對寬 帶 公 用 網(wǎng) （VPN、SDH、DDN、FRN）的性能、技術(shù)現(xiàn)狀、資費和實際應(yīng)用進(jìn)行可行性調(diào)查，從帶寬、租費、穩(wěn)定性等綜合因素考慮，全省縣級通信網(wǎng)絡(luò)電路選擇SDH數(shù)字光纖電路。

全省水利計算機網(wǎng)絡(luò)的安全系統(tǒng)統(tǒng)一采用防火墻作為防護(hù)設(shè)備，縣級網(wǎng)絡(luò)同時配置防護(hù)策略以強化網(wǎng)絡(luò)抗毀能力；在市級網(wǎng)絡(luò)中心建設(shè)DMZ區(qū)，為對外提供服務(wù)的重要服務(wù)器開辟避風(fēng)港，更加有效地保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；縣級網(wǎng)絡(luò)病毒查殺系統(tǒng)部署網(wǎng)絡(luò)版，平時由縣級聯(lián)網(wǎng)單位自行管理，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障無法解決時，由省、市級主管部門遠(yuǎn)程管理幫助解決。

縣級語音通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以新建和現(xiàn)有水利計算機網(wǎng)絡(luò)為載體，選擇先進(jìn)的VOIP網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)通信的同時實現(xiàn)語音通信。

（2）應(yīng)急通信系統(tǒng)

應(yīng)急通信系統(tǒng)由短波通信、衛(wèi)星通信和現(xiàn)場調(diào)度指揮等3個子系統(tǒng)組成。

①短波通信系統(tǒng)

短波通信系統(tǒng)已成為目前中小型水庫高頻預(yù)警應(yīng)急通信系統(tǒng)建設(shè)眾多通信技術(shù)的首選方案。短波通信網(wǎng)主要由固定臺、車載臺、背負(fù)式移動臺等3種站型構(gòu)成。利用現(xiàn)代數(shù)字短波設(shè)備通信距離遠(yuǎn)、不受地理條件限制的特點構(gòu)成一個自成體系的全省網(wǎng)絡(luò)，徹底擺脫緊急狀態(tài)下公共通信網(wǎng)有線電路中斷或通信業(yè)務(wù)量激增通信擁塞造成的防汛指揮困境。省防汛指揮中心與各市防汛指揮中心間不依賴公網(wǎng)，實現(xiàn)應(yīng)急語音通信。

②衛(wèi)星通信系統(tǒng)

河南省中小型水庫防汛通信應(yīng)急系統(tǒng)擬采用衛(wèi)星通信VSAT技術(shù)及相應(yīng)設(shè)備設(shè)計、建設(shè)。VSAT技術(shù)原理是在現(xiàn)場很快建立衛(wèi)星通信鏈路，實現(xiàn)圖像、語音的傳輸，將現(xiàn)場信息傳回省防汛指揮中心，并將省防汛指揮中心的指令及時下達(dá)到現(xiàn)場。系統(tǒng)由指揮中心地面中心站和車載移動站兩部分組成。地面中心站由天線系統(tǒng)、ODU設(shè)備（含LNB）、調(diào)制解調(diào)器、復(fù)用器、網(wǎng)絡(luò)交換機、編解碼器、供電系統(tǒng)等組成，車載移動站由天線系統(tǒng)（伺服、跟蹤設(shè)備、信標(biāo)接收機）、ODU設(shè)備 （含LNB）、調(diào)制解調(diào)器、復(fù)用器、網(wǎng)絡(luò)交換機、編解碼器、供電系統(tǒng)、機動單兵采集傳輸系統(tǒng)、視頻會商終端和承載工具等組成。系統(tǒng)組成見圖3。

在選用功放和鏈路計算時，電路余量必須考慮雨衰儲備余量，也可采用自動上下行功率控制技術(shù)等措施，有效降低降雨對KU波段衛(wèi)星通信傳輸信號的影響，提高通信傳輸?shù)姆€(wěn)定和可靠性能。

③現(xiàn)場調(diào)度指揮系統(tǒng)

當(dāng)險情發(fā)生時，現(xiàn)場調(diào)度指揮通信車到達(dá)現(xiàn)場，車載中繼臺和對講機構(gòu)成一個完整的調(diào)度指揮通信系統(tǒng)，可滿足防汛搶險現(xiàn)場指揮調(diào)度時現(xiàn)場指揮中心與搶險隊之間、搶險隊員相互之間的語音通信需求。必要時，網(wǎng)內(nèi)超短波電臺通過異頻轉(zhuǎn)接器可實現(xiàn)與全省短波網(wǎng)絡(luò)內(nèi)短波臺的通信聯(lián)絡(luò)，隨時與省市防汛指揮機構(gòu)保持通信，保障現(xiàn)場信息和防汛調(diào)度指揮指令及時上傳下達(dá)。系統(tǒng)主要由短波電臺和車載超短波通信網(wǎng)組成，超短波網(wǎng)由中繼臺、異頻轉(zhuǎn)接設(shè)備和一定數(shù)量的車載臺、對講機組成。

三、結(jié) 語

綜合運用先進(jìn)的通信技術(shù)手段，構(gòu)建河南省中小型水庫防汛通信系統(tǒng)，可為中小型水庫水雨情、工情、險情信息傳遞，水庫調(diào)度運用和搶險，水資源保護(hù)和統(tǒng)一管理，水庫安全管理和預(yù)警等各項工作建立更加通暢的通信通道，進(jìn)一步提高病險水庫抗洪搶險指揮調(diào)度和快速決策能力，有效減小或避免洪水災(zāi)害損失，促進(jìn)社會的穩(wěn)定和進(jìn)步。

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