無線網(wǎng)橋技術在揚水灌區(qū)信息網(wǎng)絡建設中的應用

摘要 寧夏紅寺堡揚水管理處承擔著灌區(qū)4.438萬hm2灌溉任務，基層站（所）大都地處偏僻，基礎設施相對落后，處于信息時代，部分基層干部職工卻享受不到信息化帶來的便利，引進無線網(wǎng)橋技術大大解決了職工上網(wǎng)問題，為灌區(qū)信息化建設探索出一條可行之路。

關鍵詞 揚水灌區(qū)；信息網(wǎng)絡建設；無線網(wǎng)橋技術應用

中圖分類號S126文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）29-10384-03

作者簡介朱小明（1979-），男，寧夏中寧人，工程師，從事?lián)P水灌區(qū)信息化研究。

1灌區(qū)概況

寧夏紅寺堡揚水灌區(qū)位于寧夏中部干旱帶，地跨吳忠市、中衛(wèi)市、紅寺堡開發(fā)區(qū)、中寧縣、同心縣、利通區(qū)共2市4縣，工程于1998年3月開工建設，2005年10月全部完工，建有骨干泵站14座、中心管理所1座，干、支渠總長127.348 km，有渡槽、節(jié)制閘、退水閘、進水閘、涵洞、生產(chǎn)橋等水工建筑物461座，干渠直開口131座。工程設計引水流量25 m3/s，總揚程306.8 m，總裝機容量11.67萬kW，設計灌溉面積3.667萬hm2，年引水量3.06億 m3。截至2013年底，實際灌溉面積已達4.438萬hm2，引水量2.74億 m3。灌區(qū)南北長140 km，東西寬約11 km，地域總面積7.380萬hm2。

為了管好揚水工程，為灌區(qū)百姓服務，于1998年成立了寧夏紅寺堡揚水管理處，它隸屬于寧夏回族自治區(qū)水利廳，是紅寺堡揚水工程的專管機構，承擔著紅寺堡揚水工程機電、水利工程和灌區(qū)灌溉管理工作。管理處自成立以來，揚水灌區(qū)城市快速發(fā)展，人口迅速增加，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水等剛性需水量急劇增大，灌區(qū)供用水矛盾日益突出，而工程供水能力已達極限，優(yōu)化作物種植結構和推廣節(jié)水灌溉技術是一個漸進過程，急需轉變管理模式，并通過信息化建設提高節(jié)水意識，優(yōu)化水資源配置，促進水資源高效利用，實現(xiàn)節(jié)水型社會和節(jié)水型灌區(qū)建設。

2信息網(wǎng)絡建設必要性分析

2.1傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代管理模式轉變的需求傳統(tǒng)管理模式完全依靠人工現(xiàn)場觀測記錄、計算、分級電話上報，時效性差，誤差大，決策及調度人員只能通過基層人員口述被動掌握水資源分配、渠道水位變化、工程機電運行情況，造成管理環(huán)節(jié)繁雜，無法及時有效地掌握水情信息的動態(tài)變化，不能有效監(jiān)督基層配水情況等。為了解決以上問題和實施節(jié)約水資源、施行嚴格的水資源管理以及增強管理工作透明度的現(xiàn)代管理模式，必須建立強大的通信網(wǎng)絡作為支撐。

2.2信息化建設需求 在水利廳“以水利項目帶動水利信息化、以水利信息化促進水利現(xiàn)代化”思想指導下，實現(xiàn)泵站綜合自動化控制、視頻會商及辦公自動化，實現(xiàn)管理處調度中心和基層站（所）對泵站、渠道測水斷面以及直開口水位、水工建筑物、渠道險工險段、水閘等的監(jiān)測、監(jiān)視、遠控。為了滿足灌區(qū)信息化、規(guī)范化和標準化管理中的信息傳輸要求，必須建立覆蓋基層站（所）通信網(wǎng)絡作為基礎。

3無線網(wǎng)橋技術應用的必要性分析

3.1現(xiàn)有通信網(wǎng)絡存在的問題和不足 管理處現(xiàn)光纜敷設69.5 km，其中管理處—1#分支點24芯光纜7.19 km，1#分支點—黃河泵站和1#分支點—紅一—紅二—紅三—圈一—莊一—莊二泵站8芯光纜62.31 km；建成了管理處—黃河泵站、紅一、紅二、紅三光纖網(wǎng)絡系統(tǒng)；建成了管理處—黃河泵站、紅一、紅二、紅三、圈一、莊一、莊二上網(wǎng)系統(tǒng)。現(xiàn)有光纖僅僅輔設到個別站（所），通信速率低，光纜芯數(shù)少，原安裝設備故障率高，現(xiàn)有網(wǎng)絡遠遠不能滿足信息化建設要求。為了滿足信息化建設中信息量傳輸要求，管理處必須建立起覆蓋15個基層站（所）的光纖通信網(wǎng)絡。紅寺堡揚水干渠傍山而建，幾百個信息點分散面廣、戰(zhàn)線長，在現(xiàn)有光纜的基礎上，需要架空24芯光纜136 km，架空8芯光纜80 km，建線桿與改造線桿共需3 100根。一是建成這樣規(guī)模的光纖通信網(wǎng)絡需要大量的資金，網(wǎng)絡建設周期長，不能滿足當前使用需求；二是信息點多但光纜不能割接太多影響信號，不可能全部采用光纖接入。為了滿足信息化建設需求和解決職工上網(wǎng)問題，采用現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡+無線網(wǎng)橋技術室是較好的接入方式。

3.2無線網(wǎng)橋技術優(yōu)點①設備結構簡單，容易調試安裝，便于接入。②無線網(wǎng)橋使用的頻段是2.4或5.8 G，屬于免申請無線執(zhí)照的頻段，因而比其他網(wǎng)絡設備更方便部署。③無線網(wǎng)橋設備價格相對便宜，實施簡單，工程造價低，可以節(jié)省費用。1對20 km無線網(wǎng)橋設備價格約2 000元，50 km約4 000元。④解決基層站（所）上網(wǎng)問題。利用無線網(wǎng)橋技術，基層站（所）職工可以暢游互聯(lián)網(wǎng)，獲取信息，豐富業(yè)務文化生活，傳閱相關文件，大大促進了信息交流。⑤綜合業(yè)務傳輸。目前市面上已出現(xiàn)可以傳輸綜合業(yè)務的無線網(wǎng)橋設備，在灌區(qū)信息化建設中，建設1個光纖+無線網(wǎng)橋通信網(wǎng)絡，可以承載視頻、數(shù)據(jù)、圖文、音頻等信息，為信息化建設提供強大的網(wǎng)絡支撐。

4無線網(wǎng)橋技術簡介

無線網(wǎng)橋顧名思義就是無線網(wǎng)絡的橋接，它可在兩個或多個網(wǎng)絡之間搭起通信的橋梁（無線網(wǎng)橋亦是無線AP的一種分支）。無線網(wǎng)橋有4種工作方式，分別為無線覆蓋、點對點、點對多點、中繼連接，此次試驗采用點對點方式。

無線網(wǎng)橋采用IP傳輸機制，接口協(xié)議采用橋接原理實現(xiàn)，具有組網(wǎng)靈活和成本低廉的特征，適合于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸和低等級監(jiān)控類圖像傳輸，廣泛應用于各種基于純IP構架的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡解決方案。

無線網(wǎng)橋傳輸標準常采用802.11b、802.11g、802.11a和802.11n標準。802.11b標準的數(shù)據(jù)速率是11 Mbps，在保持足夠的數(shù)據(jù)傳輸帶寬的前提下，802.11b通常能夠提供4～6 Mbps的實際數(shù)據(jù)速率；而802.11g、802.11a標準的無線網(wǎng)橋都具備54 Mbps的傳輸帶寬，其實際數(shù)據(jù)速率可達802.11b的5倍左右；802.11n通常可以提供150～600 Mbps的傳輸速率。此次使用802.11n的無線網(wǎng)橋，傳輸速率可達到300 Mbps。目前市面上已出現(xiàn)傳輸速率達1 000 Mbps、傳輸距離達100 km的網(wǎng)橋。不過由于各種因素的影響，實際速率遠遠低于商家標榜的數(shù)值。但相對于802.11 g的速率的確提高了很多，這也使得要求高帶寬、高傳輸速率成為可能。隨著技術的不斷發(fā)展，相信有更多的新產(chǎn)品會隨著新技術的出現(xiàn)而衍生出來。

5應用實例

寧夏紅寺堡揚水基層站（所）大都處于偏遠地區(qū)，遠離城鎮(zhèn)，基礎設施落后，下發(fā)的文件還是靠“帶”，職工生產(chǎn)生活條件差，業(yè)余生活單調枯燥，處在信息時代，大部分職工卻享受不到信息時代帶來的變化。管理處在推進信息化建設過程中充分考慮了以上問題，在敷設光纜的基層站（所）利用光纖網(wǎng)絡解決了職工上網(wǎng)獲取信息的問題，但是還有8個基層站（所）卻因為光纜未敷設到位不能解決。無線網(wǎng)橋技術搭起了一條上網(wǎng)通路。根據(jù)就近原則和利用現(xiàn)有資源條件，切實為職工解決實際問題，豐富職工業(yè)余文化生活，并結合水利信息化建設，此次考慮圈二、莊三、莊四、中心所、海一、海二6個基層站（所）上網(wǎng)問題。

5.1 應用方案設計①將現(xiàn)有管理處路由器—紅一—紅二—紅三—圈一—莊一—莊二鏈路從圈一斷開，圈二利用無線網(wǎng)橋從圈一接入，解決圈二上網(wǎng)問題。②重新建立一條網(wǎng)絡鏈路，從管理處利用一芯光纖接入新莊集系統(tǒng)，即管理處路由器—莊一—莊二，莊三、莊四利用無線網(wǎng)橋分別從莊二接入，解決莊三、莊四上網(wǎng)問題。③紅寺堡中心所從紅寺堡電信10 Mb/s光纖專線接入，海一、海二利用無線網(wǎng)橋分別從中心所接入，解決海一、海二的上網(wǎng)問題。應用方案設計如圖1所示。下面以圈二為例介紹具體操作方法。

5.2經(jīng)濟性比較

（1）無線網(wǎng)橋接入方式。工程費用見表1。

（2）光纖接入方式。沿渠道架空光纜至圈二、莊三、莊四、中心所、海一、海二，共敷設光纜38 km，施工造價2.2萬元/km（架空）。具體費用見表2。

（3）專線接入。從附近村莊電信局專線接入6個基層站（所），具體費用見表3。

綜合以上內容可以看出，無線網(wǎng)橋接入費用只有另外兩種接入方式的幾分之一，大大節(jié)省了費用，且不包含每年向電信局繳納的接入費用。

5.3使用中應注意的方面①兩點之間的距離。距離越大信號衰減越大。②兩點可視狀況。可視分為光可視和無線可視。可視程度直接影響傳輸距離和效果。③電磁干擾情況。④使用中英文WEB管理界面，同時支持Telnet，支持WEB遠程管理，監(jiān)控管理更方便。⑤應具有防風、防雨、散熱設計。

6應用前景

“十二五”時期是寧夏加強水利重點薄弱環(huán)節(jié)建設、加速節(jié)水型社會建設、加快民生水利發(fā)展的關鍵時期，是深化水利改革、加強水利管理、提升服務能力的攻堅時期，也是全面推進傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉變的重要時期[1]，水利改革發(fā)展面臨諸多有利條件，管理處灌區(qū)信息化建設借著水利改革發(fā)展的諸多有利條件可以大有作為。無線網(wǎng)橋技術作為信息網(wǎng)絡不可缺少的組成部分，在信息化建設中將發(fā)揮重要的作用：①無線網(wǎng)橋技術作為光纖網(wǎng)絡的延伸，可以解決目前部分基層泵站職工上網(wǎng)的問題，解決渠道上離泵站較遠的水工建筑物、險工險段視頻監(jiān)視問題；②無線網(wǎng)橋技術成熟，設備簡單，經(jīng)濟實用，非常適合揚水灌區(qū)實際情況，便于推廣應用。

無線網(wǎng)橋技術在紅寺堡揚水灌區(qū)中的此次應用，延伸了灌區(qū)信息網(wǎng)絡建設觸角，拓寬了思路。在水利廳正確領導下，管理處一定可以摸索出一條適合寧夏紅寺堡揚水管理處信息化建設的道路。

參考文獻

[1] 寧夏水利“十二五”規(guī)劃[Z].2012.