李 達(dá)，葉江南

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

北引自動(dòng)化系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

李 達(dá)，葉江南

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

黑龍江省引嫩擴(kuò)建骨干一期工程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括監(jiān)控系統(tǒng)(干渠閘站監(jiān)控子系統(tǒng)、干渠視頻監(jiān)視子系統(tǒng)、干渠堤防工程安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣象及地下水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、凍害防治監(jiān)測(cè)子系統(tǒng))、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為滿足管理與決策需求，實(shí)現(xiàn)工程統(tǒng)一調(diào)度、運(yùn)行參數(shù)校核、應(yīng)急事故處理、工程數(shù)據(jù)錄入處理、報(bào)表生成及打印及信息發(fā)布等功能，建設(shè)了集管(管理)、控(監(jiān)控)、監(jiān)(監(jiān)視)為一體的黑龍江省引嫩擴(kuò)建骨干一期工程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

引嫩擴(kuò)建一期工程；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；網(wǎng)絡(luò)分區(qū)

0 前 言

尼爾基水利樞紐配套項(xiàng)目黑龍江省引嫩擴(kuò)建骨干一期工程主要包括北引總干渠、紅旗干渠、友誼干渠。北部引嫩渠首位于尼爾基水庫(kù)壩下約28km處，渠首采用閘壩結(jié)合的布置型式。樞紐總長(zhǎng)5592.5m，由土壩、進(jìn)水閘、泄洪閘、溢流壩、固灘等組成，兩側(cè)與嫩江堤防銜接。該工程主要任務(wù)是滿足大慶、安達(dá)兩市工業(yè)和居民、沿線農(nóng)牧業(yè)灌溉和生態(tài)用水為目的的供水輸水工程。

北引總干渠上布置渠系建筑物94座，主要包括節(jié)制閘8座，分水閘10座，抽水站3座；引水干渠分水閘共4座。退水閘3座，坡水涵洞13座，坡水渡槽3座，坡水渡槽有交通要求。鐵路橋3座，公路橋5座，農(nóng)橋39座。其他建筑物有交通設(shè)施的11座。河渠交叉建筑物共有2處。紅旗干渠全長(zhǎng)39.4km。紅旗干渠渠道上共布置建筑物13座，進(jìn)水閘2座，農(nóng)道橋6座，倒虹吸1座，跌水3座，節(jié)制閘1座。友誼干渠長(zhǎng)26.7km，主要任務(wù)是為向中引補(bǔ)水，實(shí)現(xiàn)北、中引聯(lián)合調(diào)度。友誼干渠共包括進(jìn)水閘1座，節(jié)制閘1座，跌水3座。公路橋2座，鐵路橋1座，農(nóng)道橋6座。倒虹吸1座，涵洞4座。

黑龍江省引嫩擴(kuò)建骨干一期工程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括監(jiān)控系統(tǒng)(干渠閘站監(jiān)控子系統(tǒng)、干渠視頻監(jiān)視子系統(tǒng)、干渠堤防工程安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、氣象及地下水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、凍害防治監(jiān)測(cè)子系統(tǒng))、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則

引嫩擴(kuò)建骨干一期工程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)管理職能設(shè)置1個(gè)總控中心、4個(gè)分控中心、2個(gè)管理中心及43個(gè)管理站/監(jiān)控站。系統(tǒng)應(yīng)以先進(jìn)成熟的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為手段進(jìn)行組網(wǎng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音和視頻等多媒體應(yīng)用，具有標(biāo)準(zhǔn)化及開放性、靈活性和兼容性、可擴(kuò)展性和開放能力、可管理性、可靠性和可用性、安全性與保密性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，在有限的投資中構(gòu)造一個(gè)性能最佳的實(shí)用性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括總線型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)。

總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中總線具有信息的雙向傳輸功能，普遍用于局域網(wǎng)的連接,總線一般采用同軸電纜或雙絞線。 該結(jié)構(gòu)便于安裝及擴(kuò)展,由于各個(gè)節(jié)點(diǎn)共用一個(gè)總線作為數(shù)據(jù)通路,信道的利用率高。但由于信道共享,連接的節(jié)點(diǎn)不宜過多且傳輸容量有限，可靠性及安全性差。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種以中央節(jié)點(diǎn)為中心的輻射式互聯(lián)結(jié)構(gòu)。適用于局域網(wǎng),主要以雙絞線或同軸電纜作連接線路。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安裝容易,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,費(fèi)用低,通常以集線器(HUB)作為中央節(jié)點(diǎn),便于維護(hù)和管理。

環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接成閉合結(jié)構(gòu)。信號(hào)順著一個(gè)方向從一臺(tái)設(shè)備傳到另一臺(tái)設(shè)備,每一臺(tái)設(shè)備都配有一個(gè)收發(fā)器,信息在每臺(tái)設(shè)備上的延時(shí)時(shí)間是固定的。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安裝容易,費(fèi)用較低,電纜故障容易查找和排除。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就不能正常工作。

樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就像一棵“根”朝上的樹,與總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比,主要區(qū)別在于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中沒有“根”。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)容易擴(kuò)展、故障容易分離處理,缺點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)根的依賴性很大,一旦網(wǎng)絡(luò)的根發(fā)生故障,整個(gè)系統(tǒng)就不能正常工作。

3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組建

控制中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用星型三級(jí)以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，第一層次以冗余設(shè)置的萬兆核心交換機(jī)為連接的網(wǎng)段，提供若干千兆位交換模塊，其中千兆位帶寬用于連接各應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器、接入交換機(jī)、輔交換機(jī)、視頻工作站、圖形工作站、大屏幕工作站等設(shè)備，通過百兆位交換模塊接入其他工作站；第二層次是通過百兆位的輔交換機(jī)、光纖網(wǎng)絡(luò)，連接分控中心、控制站及各個(gè)管理站/管理所的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備以及授權(quán)工作站；第三層次以千兆位接入交換機(jī)為連接設(shè)備，組建企業(yè)內(nèi)網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。網(wǎng)絡(luò)二、三級(jí)節(jié)點(diǎn)分別組建百兆快速星型以太網(wǎng)，利用高性能、多端口的基于標(biāo)準(zhǔn)的分布式交換機(jī)作為遠(yuǎn)程連接主干、匯聚設(shè)備，滿足廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間帶寬及端口密度要求。

網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備以及其關(guān)鍵部件采用雙機(jī)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要硬件設(shè)備采用冗余配置，避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。

圖1控制中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖

4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置

網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備以及其關(guān)鍵部件采用雙機(jī)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要硬件設(shè)備采用冗余配置，避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。系統(tǒng)配置包括：獨(dú)立的各監(jiān)控子系統(tǒng)網(wǎng)段；獨(dú)立的視頻子系統(tǒng)網(wǎng)段；獨(dú)立的多點(diǎn)視頻會(huì)議網(wǎng)段；主網(wǎng)采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)(2臺(tái)核心交換機(jī))；主系統(tǒng)由1臺(tái)GPRS通信服務(wù)器、2臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器、1臺(tái)WEB服務(wù)器、1臺(tái)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器、1臺(tái)網(wǎng)關(guān)兼PAS服務(wù)器、1臺(tái)圖形工作站、1臺(tái)網(wǎng)管工作站、1臺(tái)物理隔離裝置、1臺(tái)路由器及2臺(tái)硬件防火墻組成。

1)web服務(wù)器1臺(tái)，擔(dān)負(fù)著對(duì)內(nèi)部局域網(wǎng)及外網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

2)圖形工作站1臺(tái)，小型機(jī)配置，實(shí)現(xiàn)可以輕松運(yùn)行三維處理軟件，并對(duì)一些高清衛(wèi)星圖片進(jìn)行高性能的分析和處理。并處理能夠解決并行渲染或合成等棘手的高性能圖形處理問題。

3)存儲(chǔ)服務(wù)器2臺(tái)，小型機(jī)配置，設(shè)計(jì)存儲(chǔ)服務(wù)器2臺(tái)和磁盤陣列一組，形成Oracle集群服務(wù)，保證重要數(shù)據(jù)的安全。

4)網(wǎng)關(guān)兼PAS服務(wù)器1臺(tái)，實(shí)現(xiàn)磁盤配額和文件權(quán)限管理，控制不同用戶間的訪問權(quán)限。要求有效的防病毒和黑客管理，建立訪問日志。

5)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器1臺(tái)，組建企業(yè)內(nèi)網(wǎng)。

表1 控制中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備配置表

5 網(wǎng)絡(luò)分區(qū)

北引綜合自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的業(yè)務(wù)需求，劃分為實(shí)時(shí)控制區(qū)(安全區(qū)Ⅰ)、非控制生產(chǎn)區(qū)(安全區(qū)Ⅱ)和管理信息大區(qū)(安全區(qū)Ⅲ)。

實(shí)時(shí)控制區(qū)(安全區(qū)Ⅰ)中的任務(wù)主要為閘門、泵站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及水位、流量、電氣、電量等參數(shù)的采集通道。

非控制生產(chǎn)區(qū)(安全區(qū)Ⅱ)是干渠安全運(yùn)行的必要環(huán)節(jié)，在線運(yùn)行但不控制或?qū)刂频膶?shí)時(shí)性要求不高。

管理信息大區(qū)(安全區(qū)Ⅲ)是指生產(chǎn)控制大區(qū)以外的企業(yè)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集合。

安全區(qū)Ⅰ與安全區(qū)Ⅱ之間設(shè)置防火墻，安全區(qū)Ⅱ與安全區(qū)Ⅲ之間設(shè)置橫向物理隔離網(wǎng)閘。

6 網(wǎng)絡(luò)管理

一個(gè)完善的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠穩(wěn)定可靠運(yùn)行的保證。調(diào)度中心的業(yè)務(wù)是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng))，所以網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)于我們的網(wǎng)絡(luò)來說是至關(guān)重要的。網(wǎng)絡(luò)管理做得好，用戶至少可以得到以下好處：

確保業(yè)務(wù)不致中斷，這對(duì)于信息廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是至關(guān)重要的；

高性能的網(wǎng)絡(luò)有助于提高工作效率和競(jìng)爭(zhēng)力，網(wǎng)絡(luò)管理員必須確保這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能順利運(yùn)行；

可以確保網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和性能隨網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展而增長(zhǎng)，不致于拖業(yè)務(wù)的后腿；可以確保數(shù)據(jù)的安全性和一致性；

降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的成本。

7 結(jié) 語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為滿足管理與決策需求，實(shí)現(xiàn)工程統(tǒng)一調(diào)度、運(yùn)行參數(shù)校核、應(yīng)急事故處理、工程數(shù)據(jù)錄入處理、報(bào)表生成及打印及信息發(fā)布等功能，建設(shè)了集管(管理)、控(監(jiān)控)、監(jiān)(監(jiān)視)為一體的黑龍江省引嫩擴(kuò)建骨干一期工程綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心.大型灌區(qū)信息化建設(shè)技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2012.

1007-7596(2017)08-0128-03

2017-07-20

李達(dá)(1983- )，男，吉林松原人，工程師；葉江南(1981- )，男，福建壽寧人，工程師。

TP393.07

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