无线网桥技术在茨淮新河信息化建设中的应用

刘超

无线网桥技术在茨淮新河信息化建设中的应用

刘超

一、茨淮新河简介

茨淮新河是安徽省淮北平原上最大的一条人工河道，全长134.2km，流域面积6960km2。河道西起安徽省阜阳市茨河铺，东至怀远荆山口入淮。自上而下建有茨河铺、插花、阚疃、上桥四级控制枢纽。

目前，由于组织架构、隶属关系的不同，茨淮流域的四大枢纽尚未形成统一管理的工作模式。安徽省茨淮新河工程管理局主要负责上桥枢纽以及荆山湖进、退洪闸的管理工作，在日常实际管理过程中，由于其特有的管理模式，上桥枢纽上游的各涵闸闸门开度情况尚没有得到统一，从而导致了下游上桥枢纽区域的水位经常发生较大幅度的变化。因此，对上游流域较为重要节点的涵闸实现闸门开度的有效监视显得尤为重要。通过调研勘察，选择在茨淮新河流域内的利民新河闸、计圩闸、大柳沟万庄站3个重要涵闸进行视频监控站点的布设。

二、系统设计

1.设计思路

由于茨淮新河流域视频监控站点在地理布局上分布较广且地形复杂、位置偏僻，与监控中心相距较远，利用传统的有线连接方式，不仅成本高昂、施工周期长，且往往因河流等障碍而难以架设线缆。更重要的是，有线传输的抗灾性比较差，在大风、暴雨、决口等恶劣环境下，有线线路极易遭到破坏，水文监测信息无法及时传递，难以满足水文信息安全防范的高可靠性要求。因此，采用无线监控是必要的。

茨淮新河流域视频监控站点建设传输信号为视频信号，无线传输方式中GPRS不能满足要求，3G方式运行费用较高，因此选择无线网桥。无线网桥视频监控建设不仅安装方便，无需铺设网络电缆，可大量节省投资，而且具有极强的灵活性和可扩充性，通过在需要监测的地点架设监控摄像设备和无线基站，迅速实现系统的拓展。此外，茨淮新河为人工河，河道笔直，监控点与上桥中心平台之间没有障碍物阻隔，这也给无线网桥技术的应用提供了非常好的条件。

2.无线网桥技术

无线网桥抛弃了传统的铜线或光纤，利用无线通讯技术，以空气作为媒介进行网络数据传输，达到连接2个或者多个独立网络段的目的。无线网桥有点对点、点对多点以及中继连接这3种工作方式，适用于相距较远且环境复杂的通信，也可以用于户外的临时组网。

点对点桥接模式，可用来连接两个分别位于不同地点的网络，一般由一对无线网桥组成，该对网桥需设置成相同的频道。无线网桥在组网过程中如果遇到比较高大的山峰或者建筑阻挡，会降低通信的质量和效率，导致组网困难等，可以使用无线中继的方法绕开障碍物，完成两点之间的无线桥接。无线网桥是通过高增益天线实现无线网络通信的，其传输功率并不比有线网络低，而且可以实现超远距离传输，据有效试验表明，无线网桥的传输距离最远可以达到120 km。简单的点对点桥接如图1所示。

图1 无线网桥点对点桥接模式

在无线网桥的实际应用中，采用最多的是点对多桥接，点对多点无线桥接能够把多个离散的远程网络连成一体，结构相对于点对点无线网桥来说较复杂。点对多点无线网桥通常以一个网络为中心点发送无线信号，其他接收点接收信号。中心点的天线在不同的项目中会采用不同的中心天线配置方案，远程链接点通常会使用定向天线，通过精确的天线角度定位对准中心点天线，进行无线信号接收，完成无线桥接。利用点对多桥接特点，可以弥补水利设施分散、分布广等缺陷。无线网桥点对多点无线桥接模式结构图如图2所示。

图2 无线网桥点对多点桥接模式

3.系统架构

茨淮新河整套监控系统采用点对多桥接的无线网桥建设模式，主要由3个部分组成：前端部分、传输部分、中心部分。其网络拓扑结构图如图3所示。

图3 茨淮新河视频监控系统网络拓扑结构图

（1）前端部分

前端主要由摄像机、高速球、云台、防护罩、视频编码器以及整个前端的避雷、安装支架和基础设施组成。

（2）传输部分

数字微波传输视频监控系统包括：数字微波图像发射机、抛物面微波天线、宽频板状定向天线、功分器。从茨淮新河上3个重点视频监控点采集图像，然后通过天线一体化数字微波图像发射机信道调制、发送，监控中心平台微波接收系统则相反，天线接收信号，微波解扩。

（4）中心部分

监控中心平台由视频解码器、LED大屏、监控主机、主监视器、主/分控键盘等组成。监控中心能向指挥调度人员提供全面、清晰、可录制、可回放的现场实时图像。

三、结语

本文在现场调研和查阅相关资料的基础上，对茨淮新河流域相关水闸视频监控的现状和存在问题进行了总结。提出了一套以国际领先的无线网络技术和产品为基础的、适用性极强的无线网络整体解决方案。这套无线传输网络不仅能克服长距离、复杂地形的制约，还能兼容现存网络系统，避免重复建设，大大降低网络建设成本。经过实践应用，满足水利部门对监控系统各项技术指标的要求，具有先进、实用、稳定和操作简便的特点，应用前景广泛■

（作者单位：安徽省·水利部淮委水利科学研究院 233000）