黃河水利委員會(huì)信息中心 王 雪 任傳遠(yuǎn)

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與3G技術(shù)

黃河水利委員會(huì)信息中心 王 雪 任傳遠(yuǎn)

在通信行業(yè)發(fā)展日新月異的今天，水利行業(yè)的信息化進(jìn)程進(jìn)入了全新的歷史時(shí)期。同時(shí)水利行業(yè)的信息化建設(shè)面臨著新的需求和新的挑戰(zhàn)，黃河沿線現(xiàn)有的通信專線覆蓋河道沿岸，途經(jīng)9個(gè)省，達(dá)幾千公里的范圍，其通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護(hù)任務(wù)繁重可想而知。隨著維護(hù)體制的不斷改革和技術(shù)的飛速進(jìn)步，對(duì)各站點(diǎn)設(shè)備和環(huán)境的管理要求更加科學(xué)化和規(guī)范化，從減員增效的角度出發(fā)，要求站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)少人和無(wú)人值守。因此，為了確保網(wǎng)絡(luò)暢通，保證設(shè)備的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)機(jī)房環(huán)境及安防提出了全新的需求，由此遠(yuǎn)程動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)提供了有效手段。

眾所周知，動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的功能是對(duì)高壓配電設(shè)備、低壓配電設(shè)備、開(kāi)關(guān)電源、UPS等眾多通信電源設(shè)備以及機(jī)房空調(diào)、環(huán)境等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，從而使動(dòng)力維護(hù)從被動(dòng)的、分散的人工輪巡方式改變?yōu)榧斜O(jiān)控、集中維護(hù)和集中管理，減輕了維護(hù)強(qiáng)度，提高了維護(hù)質(zhì)量。該系統(tǒng)充分利用了通訊傳輸設(shè)備所能提供的各種傳輸信道資源，不但可以成功地實(shí)現(xiàn)多級(jí)網(wǎng)管，而且使局站無(wú)人值守成為可能。

一、組網(wǎng)方式

傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式，可利用E1、IP、GMS、GPRS、3G無(wú)線等多種傳輸資源。如圖1所示。

二、組網(wǎng)分析

1.IP即Internet Protocol，中文為網(wǎng)絡(luò)間互連協(xié)議。IP技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕侄?。通過(guò)單獨(dú)2M帶寬的開(kāi)通，環(huán)境監(jiān)控基站端開(kāi)始獨(dú)立組網(wǎng)，和大網(wǎng)完全分開(kāi)。每個(gè)基站接入只需占用一條至節(jié)點(diǎn)的2M電路，通過(guò)節(jié)點(diǎn)收斂后，利用一條2M電路傳送至集中監(jiān)控中心，通過(guò)SNMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理。以滿足動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)對(duì)于遠(yuǎn)程報(bào)警、遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢、遠(yuǎn)程在線升級(jí)及遠(yuǎn)程視頻查看等功能的實(shí)現(xiàn)。但是，在面臨網(wǎng)絡(luò)設(shè)備突然出現(xiàn)故障、網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況下，動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)無(wú)法運(yùn)行的情況。而且，通過(guò)IP技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心值班人員只能通過(guò)對(duì)集中監(jiān)控中心的監(jiān)控終端掌握機(jī)房?jī)?nèi)的情況。

2.GSM即Global System for Mobile Communications，中文為全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)。該傳輸手段為無(wú)線傳輸，可以避免IP網(wǎng)絡(luò)癱瘓而無(wú)法運(yùn)行狀況的出現(xiàn)，而且可以通過(guò)短信的方式向監(jiān)控終端及值班員發(fā)送監(jiān)控信息，這樣就大大提高了動(dòng)環(huán)系統(tǒng)的靈活性和機(jī)動(dòng)性。但是GSM理論上只能提供9.6Kbps的帶寬，只夠向值班員發(fā)送簡(jiǎn)單的監(jiān)控信息和報(bào)警信息，值班員還是不能很好地了解機(jī)房的具體情況。

3.GPRS即General Packet Radio Service，中文為通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)。GPRS可以說(shuō)是GSM的延續(xù)，繼承了GSM的優(yōu)點(diǎn)。而且，GPRS理論上可提供64Kbps的帶寬，已經(jīng)可以滿足遠(yuǎn)程報(bào)警、遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢等應(yīng)用，但是對(duì)于遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控來(lái)說(shuō)，帶寬又明顯不足。

4.3G即3rd-generation，中文為第三代移動(dòng)通信技術(shù)。3G無(wú)線傳輸網(wǎng)滿足了人們對(duì)無(wú)線視頻傳輸?shù)钠惹行枨?，同時(shí)也開(kāi)啟了寬帶無(wú)線時(shí)代，動(dòng)環(huán)系統(tǒng)通過(guò)與3G移動(dòng)終端的結(jié)合，既實(shí)現(xiàn)了用管理者或值班工作人員可以用監(jiān)控終端或是手機(jī)實(shí)時(shí)查看信息同時(shí)，又可滿足對(duì)于無(wú)線視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>

三、3G技術(shù)分析

1.3G的4大標(biāo)準(zhǔn)。3G面向全球現(xiàn)在有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，包括WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000和WiMAX，我國(guó)采用的主要是前3個(gè)，即WCDMA（中國(guó)聯(lián)通采用）、TD-SCDMA（中國(guó)移動(dòng)采用）以及CDMA2000（中國(guó)電信采用）。這里提到的CDMA2000指的是CDMA20001xEV。這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都可以由前面提到的2G時(shí)代G網(wǎng)和C網(wǎng)演進(jìn)過(guò)來(lái)，其中WCDMA的演進(jìn)步驟是GSM→GPRS→EDGE→WCDMA；TD-SCDMA的演進(jìn)步驟是GSM→TD→SCDMA；CDMA2000的演進(jìn)步驟是CDMA（IS-95）→CDMA20001X→CDMA20001xEV。

2.3G理論傳輸速度。根據(jù)當(dāng)前3大3G標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)內(nèi)最新版本部署進(jìn)展，WCDMA（最新版本HSUPA）的上行速率理論值為5.76Mbps、下行速率理論值為14.4Mbps；TD-SCDMA（最新版本TD-HSDPA）的上行速率理論值為384Kbps、下行速率理論值為2.8Mbps；CDMA2000（最新版本EV-DORevA）的上行速率理論值為1.8Mbps、下行速率理論值為3.1Mbps。而根據(jù)網(wǎng)上收集的網(wǎng)友實(shí)測(cè)情況，CDMA2000基本上接近理論值，WCDMA則位于800Kbps～1.44Mbps之間，表現(xiàn)一般的TD-SCDMA也普遍超過(guò)了384Kbps。

3.3G向4G的技術(shù)演進(jìn)，而這還只是我們目前3G剛剛商用的情況，隨著3G向4G的進(jìn)一步演進(jìn)，其數(shù)據(jù)傳輸速率將得到更快的提升，比如WCDMA演進(jìn)到HSPA+時(shí)下行理論速率可以達(dá)到28.8Mbps，演進(jìn)到FDD-LTE時(shí)則將超過(guò)100Mbps。動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控也逐步向著高清視頻的目標(biāo)邁進(jìn)，這樣的傳輸帶寬，承載高清視頻監(jiān)控都是綽綽有余的。

四、3G性能分析

1.3G的覆蓋范圍實(shí)現(xiàn)全覆蓋、無(wú)盲點(diǎn)。無(wú)線監(jiān)控涉及的第一個(gè)層面是前端監(jiān)控點(diǎn)的無(wú)線部署。3G的高廣覆蓋特性正在使得網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、無(wú)盲點(diǎn)。3G由電信運(yùn)營(yíng)商部署和運(yùn)營(yíng)，用戶可以采用租賃方式使用其數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，這樣用戶無(wú)需自行部署無(wú)線通信網(wǎng)，一次性投入少，監(jiān)控點(diǎn)部署成本可以大大減少。3G本身是移動(dòng)通信網(wǎng)，隨著商用化進(jìn)程的推進(jìn)，其覆蓋范圍將遍及幾乎所有角落，這樣用戶的監(jiān)控點(diǎn)可以部署在任意位置，不受地域限制。3G的這一特性正好解決了黃委所屬機(jī)構(gòu)分布廣、跨度大及站點(diǎn)眾多的特點(diǎn)。采用3G則可以提供最佳的解決方案，無(wú)論是在黃河岸邊的偏遠(yuǎn)站點(diǎn)還是在黃河沿岸的繁華都市，3G無(wú)線通信都能滿足動(dòng)環(huán)系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、視頻傳輸?shù)膸捫枨蟆?/p>

2.3G的高帶寬加移動(dòng)性將真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地地訪問(wèn)。無(wú)線監(jiān)控涉及的第2個(gè)層面是客戶端的無(wú)線訪問(wèn)。3G的高帶寬及移動(dòng)性將真正幫助人們實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的監(jiān)控訪問(wèn)和瀏覽。在傳統(tǒng)模擬監(jiān)控時(shí)代，值班人員是在監(jiān)控室通過(guò)監(jiān)視器或顯示器來(lái)觀看監(jiān)控圖像。隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控的興起和動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)的出現(xiàn)，機(jī)房?jī)?nèi)部的環(huán)境數(shù)據(jù)及視頻圖像的瀏覽開(kāi)始從專門(mén)的監(jiān)控室延伸到了PC，只要有網(wǎng)絡(luò)，值班人員就可以通過(guò)PC來(lái)調(diào)用監(jiān)控資源。而在3G監(jiān)控時(shí)代，監(jiān)控信息又從PC延伸到了手機(jī)，只要有移動(dòng)信號(hào)，動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)可以把監(jiān)控人員從繁瑣的操作、海量的信息中解脫出來(lái)，并幫助他們更高效、更精確地管理監(jiān)控目標(biāo)。值班人員可以隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)獲取報(bào)警信息，然后通過(guò)手機(jī)瀏覽報(bào)警點(diǎn)視頻。GPRS雖然也已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警和手機(jī)瀏覽監(jiān)控，但受傳輸速率的影響，圖像分辨率和圖像連貫性都不太理想，而3G的高帶寬使手機(jī)瀏覽監(jiān)控變得非常清晰、流暢。

紅外、門(mén)磁、煙感、溫感等各類報(bào)警設(shè)備以無(wú)線或有線方式接入網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。當(dāng)相關(guān)報(bào)警設(shè)備檢測(cè)到有人開(kāi)門(mén)、破窗、進(jìn)入主要通道、溫濕度或失火等異常情況時(shí)，將觸發(fā)報(bào)警，動(dòng)環(huán)系統(tǒng)根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)上傳的報(bào)警信號(hào)作出一系列聯(lián)動(dòng)操作，包括發(fā)送手機(jī)短信通知用戶、轉(zhuǎn)動(dòng)視頻監(jiān)控設(shè)備對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)報(bào)警點(diǎn)、啟動(dòng)錄像和抓拍圖像、啟動(dòng)警鈴和警燈等。接收到報(bào)警短信后，身處異地的用戶可通過(guò)手機(jī)登錄平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控圖像的實(shí)時(shí)瀏覽，并遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來(lái)開(kāi)啟緊急應(yīng)急方案。

3.3G使系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，擴(kuò)展性增強(qiáng)。采用3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，使監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，可只采用二級(jí)組網(wǎng)就可實(shí)現(xiàn)全部功能，且便于維護(hù)。3G使網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容更容易，增減用戶數(shù)量只要在集中監(jiān)控系統(tǒng)做設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)環(huán)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展或是變更。