吉林省中部城市引松供水工程中工业级M STP设备的应用

孙慧华 马 壮

（吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林长春 130021）

1 概述

吉林省中部城市引松供水工程（以下简称中部供水）总体布局，主要由输水线路和配套的调节及连接建筑物等组成。包括一条总干线、一处分水枢纽、三条干线、干线三个调节水库、十二条支线、支线七个调节（检修）水库和各线路上相应交叉及附属建筑物。随着计算机信息化、控制自动化和调度可视化技术的发展，调水工程中需要实时安全传送、交互的数据量也越来越大，建立光纤通信专用网已成为调水工程的主流通信模式。构建通信专网的光纤通信设备应兼顾调水工程使用环境、专业应用及业务分布等多方面的实际需求，实现投资效益的最大化。

2 调水工程的特点

中部供水输水干线线路全长 263.58km。其中隧洞长133.98km，管线PCCP（钢管、现浇涵）长 129.60km。共设 2座提水泵站，总净扬程为136.0m。输水支线全长 371.51km。其中隧洞长21.22km，管线长350.29km。共设提水泵站7座，总净扬程为 290m。工程呈线状分布，沿途地形地貌复杂，自然环境多样，空间跨度可达数百公里。沿途建筑物种类众多，如隧洞、涵箱、管道、闸门、泵站、虹吸管、调压井等。调水工程沿线均有多类信息需要交互控制。这些数据信息涉及不同专业，接口类型复杂，使用要求不一。以视频、云计算为代表的多媒体网络技术应用日渐广泛，对通信带宽提出了更高的要求。

为充分适应调水工程的上述特点，真正发挥调水通信专网的业务支撑平台作用，所采用的光纤通信设备需具有如下功能：

（1）环境适应能力强，抗自然恶劣环境（如温/湿度）；

（2）具有长距离，多节点的组网能力，且网络拓扑构成灵活；

（3）具有自愈保护功能，单一节点的失效不应对整个通信专用网造成影响；

（4）网络管理能力强，故障易定位，操作、维护工作量低；

（5）可提供大容量的网络传送能力，可平滑的升级和扩容。

3 技术体制的选择

可用于组建光纤通信专网的传输技术体制目前主要有两大类：

3.1 时分复用技术

其实质上是一种电路交换技术，SDH/MSTP是其典型代表。时分技术在时间域上将通信线路带宽划分成若干时隙，每个时隙构成一个子信道，通信双方在通信过程中通过配置独占一定带宽的物理通道。多个时隙通道经过复接交叉，从而实现多个数据流在同一条光纤通信线路上的传输。信息传送实时性强、时延可预测，网管功能强大，但对分组数据的传送效率较低，设备成本也相对较高，需同步组网应用。

3.2 分组传送技术

分组传送技术本质上是一种基于标识的包交换转发技术，以太网是目前分组技术中的经典代表。在线路采用动态复用技术传送按一定长度分割并标识的许多小段数据（分组），各小段数据到达接收端后，去掉标识重新组合成完整的数据。分组技术在发送端需要对数据进行分割、标识，在接收端需对数据进行重组，故传输时延不固定，抖动大，实时性难以保证。由于采用了基于包的动态统计复用，通信平均效率高、IP化信息交互性好。

3.3 两种通信技术比较

SDH/MSTP和以太网作为目前两种主流通信技术，各有优缺点，分别适用于不同的应用场合。针对调水工程通信专用网的特殊需求，SDH/MSTP和以太网技术在调水工程中的适用性对比见表1：

表1 SDH/MSTP和以太网技术适用性对比表

在调水工程中，通信专网作为各专业部门的骨干传输平台，所承载的业务有相当部分直接与指挥、调度、监测、控制相关，这些业务对通信的可靠性、安全性和实时性要求较高。选用SDH/MSTP技术总体上利大于弊。对于大型调水工程，建议优先采用 SDH/MSTP技术组建通信专用网。

4 工业级设备的选用

大容量通信专网传送设备采用大规模集成电路，由于功耗较大，对工作环境比较挑剔。常见商用通信设备对工作温度的要求多在0℃～50℃之间、工作湿度多在10%～90%之间，超出范围的温/湿度将导致设备工作状态不正常甚至损坏。故在实际使用的商业通信设备大多工作于恒温、恒湿的机房中。

以每个节点通信设备配置空调一台，一台普通空调运行时功率为2KW进行估算。年耗电量可达：2KW×24H×365=17520KWH，即不符合节能环保的绿色潮流，也不经济（电费、空调购置/维修会导致很大的开支）。工业级设备在设计时就充分考虑了温度问题，选用了宽温器件，其温度耐受通常可达-20℃～70℃、湿度耐受通常可达 5%～95%，即使处于恶劣的温度环境和湿度环境，也可正常工作。

商用通信设备对电源质量要求也比较高，如商用设备对电压波动要求多为±10%左右，为保证设备的工作，往往需要另外配置 UPS电源或高频开关电源设备。而工业级设备可容忍的电压波动范围则大的多，典型值可达±50%，可直接使用未经整流稳压的电源。

调水工程地理条件复杂，通信设备所处环境各异，如按照统一的温/湿度、供电要求进行通信专用网建设则必然会带来前期机房建设成本加大、后期运行费用偏高、系统可靠性降低等一系列问题，在整个工程使用周期内这些问题的叠加效应将大大抵消工业级设备成本偏高的影响。故在调水工程中，优选工业级通信设备组建通信专用网是非常必要的。

工业级 MSTP设备在调水工程中应用所面对的最大不足就是成本问题，由于工业级MSTP设备市场面较为单一，市场容量相对较小，其价格约为商用级MSTP设备的2-3倍。尽管采用工业级设备可减少空调购置、电费、电源调谐稳压、机房建设等费用，但从节省投资，发挥设备最佳性价比等因素综合考虑，在部份环境条件可以得到完全保证的地点（如分公司大楼、调度中心等），仍采用商用级设备。

5 结语

调水工程通信专用网的建设应以水利行业的需求为导向，以满足调水工程应用特点为前提，合理选用先进、成熟的通信技术和设备。目前调水工程基本上都具有沿线敷设光缆的条件，并且对业务的实时性、可靠性有较高要求，采用成熟的 MSTP/SDH技术是一种现实条件下较为合理的选择。

同时由于调水工程沿途环境条件复杂多变，在部份地段直接选用工业级设备可节省机房及配套设备投资、减少后期运维费用、提高系统稳定性。

1 原荣. 《光纤通信网络》. 电子工业出版社.

2 杨世平, 张引发. 《光同步数据传输设备与工程应用》. 人民邮电出版社.

3 李维. 《水利通信专网建设趋势分析》. 辽宁科技学院学报.