無線網(wǎng)橋技術(shù)在揚(yáng)水灌區(qū)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用

摘要 寧夏紅寺堡揚(yáng)水管理處承擔(dān)著灌區(qū)4.438萬hm2灌溉任務(wù)，基層站（所）大都地處偏僻，基礎(chǔ)設(shè)施相對落后，處于信息時(shí)代，部分基層干部職工卻享受不到信息化帶來的便利，引進(jìn)無線網(wǎng)橋技術(shù)大大解決了職工上網(wǎng)問題，為灌區(qū)信息化建設(shè)探索出一條可行之路。

關(guān)鍵詞 揚(yáng)水灌區(qū)；信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；無線網(wǎng)橋技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號S126文獻(xiàn)標(biāo)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?lián)P水灌區(qū)信息化研究。

1灌區(qū)概況

寧夏紅寺堡揚(yáng)水灌區(qū)位于寧夏中部干旱帶，地跨吳忠市、中衛(wèi)市、紅寺堡開發(fā)區(qū)、中寧縣、同心縣、利通區(qū)共2市4縣，工程于1998年3月開工建設(shè)，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(jié)制閘、退水閘、進(jìn)水閘、涵洞、生產(chǎn)橋等水工建筑物461座，干渠直開口131座。工程設(shè)計(jì)引水流量25 m3/s，總揚(yáng)程306.8 m，總裝機(jī)容量11.67萬kW，設(shè)計(jì)灌溉面積3.667萬hm2，年引水量3.06億 m3。截至2013年底，實(shí)際灌溉面積已達(dá)4.438萬hm2，引水量2.74億 m3。灌區(qū)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(yáng)水工程，為灌區(qū)百姓服務(wù)，于1998年成立了寧夏紅寺堡揚(yáng)水管理處，它隸屬于寧夏回族自治區(qū)水利廳，是紅寺堡揚(yáng)水工程的專管機(jī)構(gòu)，承擔(dān)著紅寺堡揚(yáng)水工程機(jī)電、水利工程和灌區(qū)灌溉管理工作。管理處自成立以來，揚(yáng)水灌區(qū)城市快速發(fā)展，人口迅速增加，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水等剛性需水量急劇增大，灌區(qū)供用水矛盾日益突出，而工程供水能力已達(dá)極限，優(yōu)化作物種植結(jié)構(gòu)和推廣節(jié)水灌溉技術(shù)是一個(gè)漸進(jìn)過程，急需轉(zhuǎn)變管理模式，并通過信息化建設(shè)提高節(jié)水意識，優(yōu)化水資源配置，促進(jìn)水資源高效利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)水型社會和節(jié)水型灌區(qū)建設(shè)。

2信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必要性分析

2.1傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代管理模式轉(zhuǎn)變的需求傳統(tǒng)管理模式完全依靠人工現(xiàn)場觀測記錄、計(jì)算、分級電話上報(bào)，時(shí)效性差，誤差大，決策及調(diào)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(jī)電運(yùn)行情況，造成管理環(huán)節(jié)繁雜，無法及時(shí)有效地掌握水情信息的動態(tài)變化，不能有效監(jiān)督基層配水情況等。為了解決以上問題和實(shí)施節(jié)約水資源、施行嚴(yán)格的水資源管理以及增強(qiáng)管理工作透明度的現(xiàn)代管理模式，必須建立強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)作為支撐。

2.2信息化建設(shè)需求 在水利廳“以水利項(xiàng)目帶動水利信息化、以水利信息化促進(jìn)水利現(xiàn)代化”思想指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)泵站綜合自動化控制、視頻會商及辦公自動化，實(shí)現(xiàn)管理處調(diào)度中心和基層站（所）對泵站、渠道測水?dāng)嗝嬉约爸遍_口水位、水工建筑物、渠道險(xiǎn)工險(xiǎn)段、水閘等的監(jiān)測、監(jiān)視、遠(yuǎn)控。為了滿足灌區(qū)信息化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化管理中的信息傳輸要求，必須建立覆蓋基層站（所）通信網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)。

3無線網(wǎng)橋技術(shù)應(yīng)用的必要性分析

3.1現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)存在的問題和不足 管理處現(xiàn)光纜敷設(shè)69.5 km，其中管理處—1#分支點(diǎn)24芯光纜7.19 km，1#分支點(diǎn)—黃河泵站和1#分支點(diǎn)—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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；建成了管理處—黃河泵站、紅一、紅二、紅三、圈一、莊一、莊二上網(wǎng)系統(tǒng)?，F(xiàn)有光纖僅僅輔設(shè)到個(gè)別站（所），通信速率低，光纜芯數(shù)少，原安裝設(shè)備故障率高，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足信息化建設(shè)要求。為了滿足信息化建設(shè)中信息量傳輸要求，管理處必須建立起覆蓋15個(gè)基層站（所）的光纖通信網(wǎng)絡(luò)。紅寺堡揚(yáng)水干渠傍山而建，幾百個(gè)信息點(diǎn)分散面廣、戰(zhàn)線長，在現(xiàn)有光纜的基礎(chǔ)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(guī)模的光纖通信網(wǎng)絡(luò)需要大量的資金，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期長，不能滿足當(dāng)前使用需求；二是信息點(diǎn)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(shè)需求和解決職工上網(wǎng)問題，采用現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)+無線網(wǎng)橋技術(shù)室是較好的接入方式。

3.2無線網(wǎng)橋技術(shù)優(yōu)點(diǎn)①設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，容易調(diào)試安裝，便于接入。②無線網(wǎng)橋使用的頻段是2.4或5.8 G，屬于免申請無線執(zhí)照的頻段，因而比其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更方便部署。③無線網(wǎng)橋設(shè)備價(jià)格相對便宜，實(shí)施簡單，工程造價(jià)低，可以節(jié)省費(fèi)用。1對20 km無線網(wǎng)橋設(shè)備價(jià)格約2 000元，50 km約4 000元。④解決基層站（所）上網(wǎng)問題。利用無線網(wǎng)橋技術(shù)，基層站（所）職工可以暢游互聯(lián)網(wǎng)，獲取信息，豐富業(yè)務(wù)文化生活，傳閱相關(guān)文件，大大促進(jìn)了信息交流。⑤綜合業(yè)務(wù)傳輸。目前市面上已出現(xiàn)可以傳輸綜合業(yè)務(wù)的無線網(wǎng)橋設(shè)備，在灌區(qū)信息化建設(shè)中，建設(shè)1個(gè)光纖+無線網(wǎng)橋通信網(wǎng)絡(luò)，可以承載視頻、數(shù)據(jù)、圖文、音頻等信息，為信息化建設(shè)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支撐。

4無線網(wǎng)橋技術(shù)簡介

無線網(wǎng)橋顧名思義就是無線網(wǎng)絡(luò)的橋接，它可在兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間搭起通信的橋梁（無線網(wǎng)橋亦是無線AP的一種分支）。無線網(wǎng)橋有4種工作方式，分別為無線覆蓋、點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、中繼連接，此次試驗(yàn)采用點(diǎn)對點(diǎn)方式。

無線網(wǎng)橋采用IP傳輸機(jī)制，接口協(xié)議采用橋接原理實(shí)現(xiàn)，具有組網(wǎng)靈活和成本低廉的特征，適合于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和低等級監(jiān)控類圖像傳輸，廣泛應(yīng)用于各種基于純IP構(gòu)架的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)解決方案。

無線網(wǎng)橋傳輸標(biāo)準(zhǔn)常采用802.11b、802.11g、802.11a和802.11n標(biāo)準(zhǔn)。802.11b標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)速率是11 Mbps，在保持足夠的數(shù)據(jù)傳輸帶寬的前提下，802.11b通常能夠提供4～6 Mbps的實(shí)際數(shù)據(jù)速率；而802.11g、802.11a標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)橋都具備54 Mbps的傳輸帶寬，其實(shí)際數(shù)據(jù)速率可達(dá)802.11b的5倍左右；802.11n通?？梢蕴峁?50～600 Mbps的傳輸速率。此次使用802.11n的無線網(wǎng)橋，傳輸速率可達(dá)到300 Mbps。目前市面上已出現(xiàn)傳輸速率達(dá)1 000 Mbps、傳輸距離達(dá)100 km的網(wǎng)橋。不過由于各種因素的影響，實(shí)際速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于商家標(biāo)榜的數(shù)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(shù)的不斷發(fā)展，相信有更多的新產(chǎn)品會隨著新技術(shù)的出現(xiàn)而衍生出來。

5應(yīng)用實(shí)例

寧夏紅寺堡揚(yáng)水基層站（所）大都處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，基礎(chǔ)設(shè)施落后，下發(fā)的文件還是靠“帶”，職工生產(chǎn)生活條件差，業(yè)余生活單調(diào)枯燥，處在信息時(shí)代，大部分職工卻享受不到信息時(shí)代帶來的變化。管理處在推進(jìn)信息化建設(shè)過程中充分考慮了以上問題，在敷設(shè)光纜的基層站（所）利用光纖網(wǎng)絡(luò)解決了職工上網(wǎng)獲取信息的問題，但是還有8個(gè)基層站（所）卻因?yàn)楣饫|未敷設(shè)到位不能解決。無線網(wǎng)橋技術(shù)搭起了一條上網(wǎng)通路。根據(jù)就近原則和利用現(xiàn)有資源條件，切實(shí)為職工解決實(shí)際問題，豐富職工業(yè)余文化生活，并結(jié)合水利信息化建設(shè)，此次考慮圈二、莊三、莊四、中心所、海一、海二6個(gè)基層站（所）上網(wǎng)問題。

5.1 應(yīng)用方案設(shè)計(jì)①將現(xiàn)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(wǎng)橋從圈一接入，解決圈二上網(wǎng)問題。②重新建立一條網(wǎng)絡(luò)鏈路，從管理處利用一芯光纖接入新莊集系統(tǒng)，即管理處路由器—莊一—莊二，莊三、莊四利用無線網(wǎng)橋分別從莊二接入，解決莊三、莊四上網(wǎng)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(wǎng)橋分別從中心所接入，解決海一、海二的上網(wǎng)問題。應(yīng)用方案設(shè)計(jì)如圖1所示。下面以圈二為例介紹具體操作方法。

5.2經(jīng)濟(jì)性比較

（1）無線網(wǎng)橋接入方式。工程費(fèi)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(shè)光纜38 km，施工造價(jià)2.2萬元/km（架空）。具體費(fèi)用見表2。

（3）專線接入。從附近村莊電信局專線接入6個(gè)基層站（所），具體費(fèi)用見表3。

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

5.3使用中應(yīng)注意的方面①兩點(diǎn)之間的距離。距離越大信號衰減越大。②兩點(diǎn)可視狀況?？梢暦譃楣饪梢暫蜔o線可視?？梢暢潭戎苯佑绊憘鬏斁嚯x和效果。③電磁干擾情況。④使用中英文WEB管理界面，同時(shí)支持Telnet，支持WEB遠(yuǎn)程管理，監(jiān)控管理更方便。⑤應(yīng)具有防風(fēng)、防雨、散熱設(shè)計(jì)。

6應(yīng)用前景

“十二五”時(shí)期是寧夏加強(qiáng)水利重點(diǎn)薄弱環(huán)節(jié)建設(shè)、加速節(jié)水型社會建設(shè)、加快民生水利發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，是深化水利改革、加強(qiáng)水利管理、提升服務(wù)能力的攻堅(jiān)時(shí)期，也是全面推進(jìn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變的重要時(shí)期[1]，水利改革發(fā)展面臨諸多有利條件，管理處灌區(qū)信息化建設(shè)借著水利改革發(fā)展的諸多有利條件可以大有作為。無線網(wǎng)橋技術(shù)作為信息網(wǎng)絡(luò)不可缺少的組成部分，在信息化建設(shè)中將發(fā)揮重要的作用：①無線網(wǎng)橋技術(shù)作為光纖網(wǎng)絡(luò)的延伸，可以解決目前部分基層泵站職工上網(wǎng)的問題，解決渠道上離泵站較遠(yuǎn)的水工建筑物、險(xiǎn)工險(xiǎn)段視頻監(jiān)視問題；②無線網(wǎng)橋技術(shù)成熟，設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，非常適合揚(yáng)水灌區(qū)實(shí)際情況，便于推廣應(yīng)用。

無線網(wǎng)橋技術(shù)在紅寺堡揚(yáng)水灌區(qū)中的此次應(yīng)用，延伸了灌區(qū)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)觸角，拓寬了思路。在水利廳正確領(lǐng)導(dǎo)下，管理處一定可以摸索出一條適合寧夏紅寺堡揚(yáng)水管理處信息化建設(shè)的道路。

參考文獻(xiàn)

[1] 寧夏水利“十二五”規(guī)劃[Z].2012.