河南省中小型水库防汛通信系统建设方案

2010-06-12黄喜良马广亮

中国水利 2010年4期

黄喜良，马广亮

（河南省防汛通信总站，450008，郑州）

河南省现有中小型水库多数没有任何通信手段，有通信设施的也大多属于20世纪七八十年代配备，设备陈旧落后、性能指标严重降低、可靠性差。中小型水库大部分地处河道上游的高山峡谷中，在发生暴雨时洪水迅速汇集，水雨工情和险情信息不能及时上报，水库安全调度和运用难度加大，一旦发生洪水，难以及时组织工程抢险和人员撤离，严重威胁水库下游人民群众生命财产安全。因此，加快中小型水库防汛通信系统建设、切实改善通信条件已成为河南省中小型水库改造完善的当务之急。

一、系统功能特点及其建设指导思想和原则

1.系统功能特点

中小型水库防汛通信系统主要由正常通信保障系统和应急通信系统两部分构成：正常通信保障系统主要用于满足水库与上级防汛指挥机构间的语音、数据通信需求，使上级防汛指挥机构及时准确掌握水库的动态信息，快速、准确、科学地作出决策，同时保障上级防汛指挥机构水库调度和安全运用等决策指令的迅速下达；应急通信系统作为紧急情况下防汛抢险调度指挥的信息传输平台在提供语音通信保障的同时应尽可能实现数据、视频传输，并满足《国家防汛抗旱应急预案》所提出的防汛抗旱指挥调度对通信应急保障和应急响应的基本要求。

中小型水库通信系统建设必须具备两方面功能：一是中小型水库通信系统应具备水、雨、工、险情信息传递，水库调度运用和抢险，水资源保护和统一管理等方面的功能；二是在正常通信不能保障时，应具备险情灾情上传、决策指令下达和现场抢险指挥调度等方面的功能。

2.指导思想和原则

总的建设指导思想是充分利用现有防汛通信专网和公用网资源设施，采用先进可靠的多种技术手段，将计算机网络系统延伸到县级水利部门，解决全省范围内中小型水库通信状况落后的问题，建设和完善全省中小型水库通信系统，满足中小型水库水雨情信息到县级水利部门传输需要。同时，在突发灾情、公用网无法满足通信需求时，保证省内同时发生两处局部洪灾情况下灾情信息可以及时可靠地上传至上级防汛指挥部门，保证上级防洪、抢险、抗灾调度指挥指令迅速下达提供通信保障，实现抢险救灾现场与省防汛指挥中心之间的双向数据、图像传输和异地会商，保证现场调度指挥与抢险救灾现场各部门间的通信联络。同时，要遵循“统筹兼顾、因地制宜、实用可靠、经济合理”的系统建设总体原则。

（1）正常通信保障系统

①对于水库比较集中，能够利用已建通信基础设施的县（市），中小型水库通信以无线接入通信为主；利用公用网通信系统解决其余大部分水库通信问题；数据图像信息传输应充分利用已建宽带数字微波通信系统和水利计算机网络系统，避免重复建设。

②新建系统技术标准和接口应遵循河南省已建水利通信系统标准，实现和现有水利通信系统无缝连接、互联互通。

③所建通信系统首先应确保中小型水库语音通信需要，确有必要的重点中小型水库应考虑数据传输需要。

（2）应急通信系统

①应急通信系统应独立组网，在现有通信手段全部中断时，能够迅速构建防汛应急通信平台。考虑灾难事件的突发性，系统应具有较强的机动性，同时应适应长期野外工作，能耗较低、抗毁能力强、稳定可靠。

②应急通信系统使用频率较低，因此应急通信系统建设运行维护成本必须非常低，最大限度减少资金浪费。

二、建设方案

1.系统总体结构

根据省、市、县三级防汛指挥调度层次关系，以及中小型水库正常通信保障系统和应急通信系统运用和工作特点，设计系统总体结构见图1。

2.技术方案设计

（1）正常通信保障系统

根据《河南省辖区内中小型水库防汛通信预警现状调查表》分类统计，正常通信保障系统内各站点之间主要是在充分利用和发挥现有公网通信系统、防汛微波干线，加装599部固定电话，增配1 187部公网手机和24部卫星手机的基础上，再借助无线接入系统和水利计算机网络进一步扩大覆盖范围，并实现互联互通。

水雨情信息通过移动短信发送到省水情中心，再通过水利计算机网络转发至市水情分中心和县防汛指挥部门。

①无线接入通信系统

无线接入系统具有部署灵活、便于安装施工、维护费用低等特点，是解决通信网向下延伸的一种比较好的方式。目前在公安、水利等各行业中用于语音信息传输的无线接入技术手段主要为SCDMA无线接入系统和超短波数字集群。两种手段在技术方式、技术性能等方面各有优势，均为较为理想的通信技术手段。但在实用性上，SCDMA可以和正在建设发展中的水利信息网相结合，使该网络融入平时的水利工作中，提高网络的利用率和生命力；在语音实现方式上，SCDMA可实现全双工通信，与日常电话一样使用；在功能上，SCDMA是基于IP网络的宽带无线接入方式，符合未来通信的发展方向，而且具有保密性强、容量大等特点。无线接入通信系统由中心站和终端设备两部分组成，系统结构见图2。

中心站包括控制系统和基站设备两部分，控制系统由基站控制器、语音调度机和网络交换机构成，可以提供对外的 SIP、NO.7、FXO 接口等，可以和软交换设备、PSTN网络进行对接，提供语音出局功能，负责对基站设备和终端设备的管理、维护工作，对用户可以使用的业务进行管理和控制，包括业务的登记、变更、存储，并根据这些业务信息对用户所使用的业务进行控制。基站设备有数字和射频两部分，承担着所有接收、发送和信号处理功能，主要提供无线终端的接入、空中资源分配、IP业务的透明承载、数据安全、QOS保证等服务，可以将终端的业务通过无线空中接口接入到有线网络。

终端设备分为移动终端、固定终端和车载台，可以实现普通手机的呼叫功能，同时可以在集群调度的控制下实现调度功能，通过调度台可以对辖区内用户终端实现单呼、群呼、组呼、强插、强拆等功能，还可以对不同终端定义业务等级，方便对网内用户进行调度指挥。

②计算机网络系统

以省水利厅为中心，18个市水利（水务）局为二级分中心，市管大型水库和县水利局为三级分中心，新建78个县水利局计算机网络系统，扩建省中心和14个市水利（务）局网络，利用公用网形成三级星形网络。

省中心至县级分中心系统传输线路长，通信可靠性要求高。通过对宽带公用网（VPN、SDH、DDN、FRN）的性能、技术现状、资费和实际应用进行可行性调查，从带宽、租费、稳定性等综合因素考虑，全省县级通信网络电路选择SDH数字光纤电路。

全省水利计算机网络的安全系统统一采用防火墙作为防护设备，县级网络同时配置防护策略以强化网络抗毁能力；在市级网络中心建设DMZ区，为对外提供服务的重要服务器开辟避风港，更加有效地保护内部网络；县级网络病毒查杀系统部署网络版，平时由县级联网单位自行管理，出现网络故障无法解决时，由省、市级主管部门远程管理帮助解决。

县级语音通信网络系统以新建和现有水利计算机网络为载体，选择先进的VOIP网络电话系统，在数据通信的同时实现语音通信。

（2）应急通信系统

应急通信系统由短波通信、卫星通信和现场调度指挥等3个子系统组成。

①短波通信系统

短波通信系统已成为目前中小型水库高频预警应急通信系统建设众多通信技术的首选方案。短波通信网主要由固定台、车载台、背负式移动台等3种站型构成。利用现代数字短波设备通信距离远、不受地理条件限制的特点构成一个自成体系的全省网络，彻底摆脱紧急状态下公共通信网有线电路中断或通信业务量激增通信拥塞造成的防汛指挥困境。省防汛指挥中心与各市防汛指挥中心间不依赖公网，实现应急语音通信。

②卫星通信系统

河南省中小型水库防汛通信应急系统拟采用卫星通信VSAT技术及相应设备设计、建设。VSAT技术原理是在现场很快建立卫星通信链路，实现图像、语音的传输，将现场信息传回省防汛指挥中心，并将省防汛指挥中心的指令及时下达到现场。系统由指挥中心地面中心站和车载移动站两部分组成。地面中心站由天线系统、ODU设备（含LNB）、调制解调器、复用器、网络交换机、编解码器、供电系统等组成，车载移动站由天线系统（伺服、跟踪设备、信标接收机）、ODU设备（含LNB）、调制解调器、复用器、网络交换机、编解码器、供电系统、机动单兵采集传输系统、视频会商终端和承载工具等组成。系统组成见图3。

在选用功放和链路计算时，电路余量必须考虑雨衰储备余量，也可采用自动上下行功率控制技术等措施，有效降低降雨对KU波段卫星通信传输信号的影响，提高通信传输的稳定和可靠性能。

③现场调度指挥系统

当险情发生时，现场调度指挥通信车到达现场，车载中继台和对讲机构成一个完整的调度指挥通信系统，可满足防汛抢险现场指挥调度时现场指挥中心与抢险队之间、抢险队员相互之间的语音通信需求。必要时，网内超短波电台通过异频转接器可实现与全省短波网络内短波台的通信联络，随时与省市防汛指挥机构保持通信，保障现场信息和防汛调度指挥指令及时上传下达。系统主要由短波电台和车载超短波通信网组成，超短波网由中继台、异频转接设备和一定数量的车载台、对讲机组成。