淺析引調(diào)水工程信息化系統(tǒng)通信傳輸方式

李超峰，周怡

(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都，610072)

通信傳輸系統(tǒng)作為引調(diào)水工程的各項(xiàng)業(yè)務(wù)開(kāi)展的基礎(chǔ)網(wǎng)，主要為本工程各級(jí)管理機(jī)構(gòu)、閘站、泵站、水庫(kù)及其他系統(tǒng)之間的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等各種信息提供高速可靠的傳輸通道[1-2]。通信系統(tǒng)工程主要包含通信傳輸系統(tǒng)、光纜線路工程、程控交換等方面[3-4]，通信傳輸方式將會(huì)是信息化工程首要面臨解決的問(wèn)題。本文以向家壩灌區(qū)一期工程為案例，探析引調(diào)水工程信息化系統(tǒng)通信傳輸方式，即光纖工程采用租賃公網(wǎng)或架設(shè)專網(wǎng)的深入分析。

1 引調(diào)水工程信息化系統(tǒng)通信傳輸方式的概念

查閱相關(guān)資料，關(guān)于引調(diào)水工程至今沒(méi)有一個(gè)明確的定義，筆者認(rèn)為就是“把水從水資源豐富的地區(qū)引流、調(diào)劑、補(bǔ)充到缺水地區(qū)，沿途所修建的水渠、涵洞、渡槽、提灌站等一系列水利工程”。而水利自動(dòng)化是指充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開(kāi)發(fā)和利用水利信息資源，實(shí)現(xiàn)水利信息的采集、輸送、存儲(chǔ)、處理和服務(wù)的現(xiàn)代化，全面提升水利事業(yè)活動(dòng)效率和效能的過(guò)程[5]。通信傳輸指通過(guò)介質(zhì)的傳輸實(shí)現(xiàn)由一地向另一地進(jìn)行信息的傳輸與交換[6]。為了更好地理解引調(diào)水工程信息化系統(tǒng)通信傳輸方式，本文以向家壩灌區(qū)一期一步工程為案例進(jìn)行展開(kāi)分析。

2 向家壩灌區(qū)一期一步工程項(xiàng)目概況

向家壩灌區(qū)一期工程涉及四川省宜賓、瀘州、自貢和內(nèi)江四市，開(kāi)發(fā)任務(wù)為農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)生活及工業(yè)供水。一期工程設(shè)計(jì)灌溉面積13.238萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)水平年2030年一期灌區(qū)多年平均引水量8.47億m3，其中供給縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)生產(chǎn)生活用水3.26億m3，供給農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)村人畜生活用水5.21億m3。

根據(jù)水利部《水利工程設(shè)計(jì)概(估)算編制規(guī)定》(水總〔2002〕116號(hào))，水利工程按照工程性質(zhì)劃分為兩大類：(1)樞紐工程：水庫(kù)、水電站、其他大型獨(dú)立建筑物；(2)引水工程及河道工程：供水工程、灌溉工程、河湖整治工程、提防工程。向家壩屬于引水工程中的灌溉工程。

工程實(shí)現(xiàn)灌溉面積3.418萬(wàn)hm2，其中宜賓市1.475萬(wàn)hm2、自貢市1.943萬(wàn)hm2?？晒┮速e縣城、屏山縣城、富順縣城、內(nèi)江市城區(qū)、自貢市城區(qū)和26.99萬(wàn)人的鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水，北總干渠渠首供水量3.74億m3，骨干工程末端供水3.37億m3，其中骨干工程末端向灌溉、城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村供水分別為1.01億m3、1.93億m3、0.37億m3和0.05億m3。骨干工程末端向宜賓、自貢、內(nèi)江三市供水量分別為1.15億m3、1.35億m3、0.87億m3。

3 向家壩灌區(qū)一期一步通信方式

3.1 管理機(jī)構(gòu)配置

向家壩灌區(qū)工程根據(jù)大型灌區(qū)機(jī)構(gòu)設(shè)置要求，設(shè)立四川省向家壩灌區(qū)建設(shè)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，公司總部設(shè)于宜賓市主城區(qū)；在一期工程范圍內(nèi)共設(shè)立4個(gè)工程管理地市分公司(分別是宜賓公司、自貢公司、瀘州公司、內(nèi)江公司)，分公司駐地分別設(shè)于宜賓市、自貢市、瀘州市、內(nèi)江市主城區(qū)內(nèi)；分公司下設(shè)11個(gè)管理站，駐地分別設(shè)于宜賓縣、翠屏區(qū)、屏山縣、江安縣、南溪縣、江陽(yáng)區(qū)、富順縣、沿灘區(qū)、大安區(qū)、隆昌縣、內(nèi)江市中區(qū)等11個(gè)區(qū)縣的城區(qū)。水利自動(dòng)化和通信系統(tǒng)從地理結(jié)構(gòu)上分為管理中心、管理分中心和管理站。管理中心在公司總部，管理分中心分別設(shè)立在4個(gè)工程管理地市分公司內(nèi)。本工程機(jī)構(gòu)配置見(jiàn)圖1。

圖1 向家壩灌區(qū)一期一步通信系統(tǒng)傳輸拓?fù)?/p>

向家壩灌區(qū)一期一步工程涉及1個(gè)管理中心和3個(gè)管理分中心(分別是宜賓市、自貢市、內(nèi)江市)，管理中心地點(diǎn)定于宜賓市翠屏新區(qū)，自貢管理分中心地點(diǎn)暫定于自貢市沿灘區(qū)，內(nèi)江管理分中心地點(diǎn)暫定于內(nèi)江市高新區(qū)。7個(gè)管理所(分別是宜賓市的宜賓縣、屏山縣、翠屏區(qū)，自貢市的沿灘區(qū)、大安區(qū)、富順縣，內(nèi)江市的市中區(qū)，合計(jì)3個(gè)市的7個(gè)縣(區(qū)))。

3.2 通信傳輸系統(tǒng)基本情況

通信系統(tǒng)主要包括：通信傳輸、光纜線路工程、程控交換等。通信系統(tǒng)除完成話音通信、指揮調(diào)度外，還應(yīng)為水利自動(dòng)化及信息管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、圖像監(jiān)視、遠(yuǎn)程呈現(xiàn)視頻會(huì)議系統(tǒng)以及其它業(yè)務(wù)應(yīng)用提供傳輸與接入功能。本文對(duì)該工程的水利自動(dòng)化及信息管理系統(tǒng)、程控交換機(jī)、安全防護(hù)等部分不做展開(kāi)討論，只針對(duì)通信傳輸方式做相關(guān)分析。

通信傳輸系統(tǒng)作為各項(xiàng)業(yè)務(wù)開(kāi)展的基礎(chǔ)網(wǎng)，主要為工程各級(jí)管理機(jī)構(gòu)、閘站、泵站、水庫(kù)及其他系統(tǒng)之間的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等各種信息提供高速可靠的傳輸通道。

根據(jù)灌區(qū)通信需求，整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)主要分為閘門控制、泵站控制、水位流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)采集、視頻監(jiān)視、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程呈現(xiàn)視頻會(huì)議系統(tǒng)、語(yǔ)音接入、辦公、工程管理及外網(wǎng)服務(wù)。

3.3 通信傳輸方式及光纖工程建設(shè)實(shí)施方案

灌區(qū)通信工程的傳輸方式主要采用光纖傳輸方式，本工程需要架設(shè)光纖通道的有：灌區(qū)管理中心-管理分中心-管理站-現(xiàn)場(chǎng)渠地閘(泵)站。

灌區(qū)管理中心和灌區(qū)管理分中心之間的通信帶寬要求大，可靠性要求高，整個(gè)一期一步灌區(qū)光纖工程的纖芯統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，建設(shè)方案如下：

(1)管理中心-管理分中心，管理分中心-管理站的通信采用租用公網(wǎng)方式;

(2)管理站-渠道上的各泵站組成的環(huán)網(wǎng)的通信采用租用公網(wǎng)方式;

(3)渠道上的各級(jí)泵站之間組成的環(huán)網(wǎng)采用架設(shè)專網(wǎng)方式。

光纜工程主要沿干渠道和分干渠建設(shè)，其余部分考慮架空光纜線路，主要滿足灌區(qū)中心、灌區(qū)管理分中心和管理站之間的光纖通信需求，光纜工程分兩期建設(shè)。

3.3.1 第一期工程

實(shí)現(xiàn)渠道上各通信點(diǎn)之間的通信，此部分采用自建光纖通信方式，初擬在北總干渠0+000至10+184建設(shè)1回8芯主干光纜，全長(zhǎng)10.18km；在北總干渠10+184至10+351建設(shè)1回48芯主干光纜，全長(zhǎng)0.17km；在北總干渠10+351至49+790建設(shè)1回64芯主干光纜，全長(zhǎng)39.44km；在邱場(chǎng)分干渠建設(shè)1回64芯主干光纜，全長(zhǎng)38.658km；支渠建設(shè)1回48芯主干光纜，全長(zhǎng)65.526公里，共約154km。

光纜工程包括：

(1)起點(diǎn)從向家壩水電站沿北總干渠取水口開(kāi)始敷設(shè)至邱場(chǎng)分干渠，約49.79km；

(2)邱場(chǎng)分干渠全線，約38.658km；

(3)凌家灣泵站：從邱場(chǎng)分干渠末端開(kāi)始敷設(shè)至凌家灣泵站，約30.52km；

(4)觀音壩提灌泵站：從邱場(chǎng)分干渠中段開(kāi)始敷設(shè)至觀音壩提灌泵站，約1km；

(5)高灘提灌泵站：從邱場(chǎng)分干渠中段開(kāi)始敷設(shè)至高灘提灌泵站，約1km；

(6)真溪支渠全線：約13.012km；

(7)喜捷支渠全線：約11.994km；

(8)高灘水庫(kù)支渠高灘提灌泵站至渠末，約8km。

3.3.2 第二期工程

實(shí)現(xiàn)理中心、管理分中心、管理站和渠道之間的通信，此部分采用與公網(wǎng)通信運(yùn)營(yíng)商共建光纜線路的通信方式敷設(shè)至渠道，并借用渠道上在第一期工程中已建成的48芯光纜的備用芯跳纖，建設(shè)1回24芯主干光纜，涵蓋1個(gè)管理中心，3個(gè)管理分中心和7個(gè)管理站，全長(zhǎng)98km。

光纜工程包括：

(1)宜賓市管理中心到渠道閘門，約25km；

(2)宜賓縣管理站到渠道閘門，約10km；

(3)屏山縣管理站到渠道閘門，約15km；

(4)自貢市管理分中心到大安區(qū)管理站，約3km；

(5)自貢市管理分中心到渠道閘門，約20km；

(6)富順縣管理站到渠道閘門，約5km；

(7)內(nèi)江市管理分中心到渠道閘門，約20km。

3.3.3 渠道光纜通信管道方案

(1)明渠段：在總干渠左右兩側(cè)的岸堤上分別擬建一條巡渠路(一級(jí)馬道)，在明渠左或右岸巡渠路上即一級(jí)馬道旁建設(shè)硅芯管管道，管道位置選擇在巡渠道路旁。

(2)渡槽段：干線管道位置選擇在渡槽圍欄內(nèi)即渡槽兩側(cè)人行巡視/檢修道處安裝固定走線橋架作為硅芯管布放通道。

(3)倒虹吸段：倒虹吸結(jié)構(gòu)一般為三至四孔鋼筋混凝土方涵。通信管道選擇在倒虹吸左或右側(cè)的結(jié)構(gòu)外頂上建設(shè)，管道位置放在距離倒虹吸左右側(cè)結(jié)構(gòu)邊1m處。

(4)取水隧洞：光纜穿硅芯管隨涵敷設(shè)在圓涵底部混凝土平臺(tái)內(nèi)，工程在隧洞內(nèi)底部敷設(shè)3根硅芯管，其中1根用于光纜敷設(shè)，另外2根留做備用。

4 引調(diào)水工程通信傳輸方式的優(yōu)劣分析

向家壩灌區(qū)一期工程通信傳輸方式主要圍繞光纖建設(shè)采用架設(shè)專網(wǎng)和租賃公網(wǎng)兩種方式。

4.1 采用租用公網(wǎng)方式

采用租用公網(wǎng)方式主要應(yīng)用于管理中心-管理分中心、管理分中心-管理站、管理站-泵站環(huán)網(wǎng)段三部分的通信工程。之所以不采用單獨(dú)架設(shè)專網(wǎng)的方式，其原因在于管理站、管理分中心、管理中心地處城鎮(zhèn)地帶，周邊通信運(yùn)營(yíng)商(中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電等)都有很完善的通信配套，且采取租用方式，節(jié)省了項(xiàng)目初期工程建設(shè)投資。若是單獨(dú)建設(shè)專網(wǎng)，一方面加大了前期項(xiàng)目投資，另外一方面建設(shè)專用通信通道，需要對(duì)光纖通道所穿越的城鎮(zhèn)的路徑方案做可行性專項(xiàng)報(bào)告，且報(bào)告需要獲得城市規(guī)劃各級(jí)政府部門的審批，這樣拉長(zhǎng)了項(xiàng)目建設(shè)周期，不利于項(xiàng)目的快速推進(jìn)。

不難看出，采用租用公網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)有：(1)項(xiàng)目建設(shè)期投資減少，項(xiàng)目推進(jìn)快；(2)便于維護(hù)，后期光纖維護(hù)由運(yùn)營(yíng)商承擔(dān)，搶修維護(hù)易于處理。但其缺點(diǎn)是項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期投資大，采用租賃公網(wǎng)方式，光纖安全涉及到一定程度的外部風(fēng)險(xiǎn)，比如光纖改造亦或是運(yùn)營(yíng)商機(jī)房事故導(dǎo)致引發(fā)安全事故。

4.2 采用架設(shè)專網(wǎng)方式

采用架設(shè)專網(wǎng)方式主要應(yīng)用于各閘(泵)站之間。因灌區(qū)覆蓋區(qū)域廣，渠線也隨之拉長(zhǎng)，各閘(泵)站分布于各渠沿線上，所經(jīng)位置大都處于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)地帶，且周邊地方上的通信運(yùn)營(yíng)覆蓋有限。若是在不建設(shè)專用光纖通道的前提下，采用租賃公網(wǎng)的方式不具備條件，但是也可以委托當(dāng)?shù)剡\(yùn)營(yíng)商，采取就近接入原則，即各泵站優(yōu)先采用租賃公網(wǎng)方式，其次考慮單獨(dú)架設(shè)光纖通道，其整個(gè)建設(shè)過(guò)程可與運(yùn)營(yíng)商共同合作完成。因此，各閘(泵)站之間采用架設(shè)專網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)有：(1)采用專網(wǎng)專光纖通道，不受運(yùn)營(yíng)商自身改造或經(jīng)營(yíng)不利因素的影響，光纖傳輸通道安全性更高；(2)專網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用由建設(shè)期承擔(dān)，因此項(xiàng)目后期的運(yùn)營(yíng)成本低。缺點(diǎn)是項(xiàng)目建設(shè)期投資大，資金審批困難。

綜上分析，在考慮采用租賃公網(wǎng)方式適用性時(shí)，應(yīng)該從項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性(建設(shè)期-運(yùn)營(yíng)期成本)、項(xiàng)目可推動(dòng)性(建設(shè)周期)、通信傳輸?shù)陌踩?傳輸安全)三個(gè)維度考慮。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以向家壩灌區(qū)一期工程為案例，對(duì)引調(diào)水工程通信傳輸方式進(jìn)行分析，存在一定狹隘性和局限性，但是對(duì)研究灌區(qū)工程水利信息化的通信傳輸具有借鑒意義，而且對(duì)其他水利工程開(kāi)展信息化建設(shè)的實(shí)踐具有較好的啟發(fā)意義與參考價(jià)值。