邢棟 潘振宇 張興源 董棟 邢天明

（焦作黃河河務(wù)局，河南焦作 454001）

焦作黃河專網(wǎng)改造及管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用

邢棟 潘振宇 張興源 董棟 邢天明

（焦作黃河河務(wù)局，河南焦作 454001）

利用“混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，以自主研發(fā)的“新型陸基沿河堤壩現(xiàn)場移動信息采集裝置”和“基層信息網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)”為支撐，建立河南黃河防洪工程信息網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式，實(shí)現(xiàn)了“黃委-省-市-縣-班組-防洪工程”六級網(wǎng)絡(luò)訪問，為基層數(shù)據(jù)采集、傳輸提供了“快速通道”，推動了治黃信息化與治黃業(yè)務(wù)的深度融合。

黃河專網(wǎng)；專網(wǎng)改造；管理系統(tǒng)

焦作河務(wù)局語音系統(tǒng)于1992年開始建設(shè)并陸續(xù)投入使用，以焦作通信機(jī)房為匯接中心，下轄武陟一局、武陟二局、溫縣、沁陽、孟州個博愛6個通信基站，擔(dān)負(fù)著焦作境內(nèi)黃（沁）河250km堤防的防汛通信保障任務(wù)。焦作黃河語音系統(tǒng)采用微波通信組網(wǎng)方式，以市局交換機(jī)為通信匯接中心，完成委、省、市、縣四級語音交換。焦作市局至河南局的通信干線，以8Mb微波線路從武陟一局通信樓連接到花園口通信站。

焦作河務(wù)局計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從2003年開始建設(shè)，以語音通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了市、縣局計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。2013年項(xiàng)目實(shí)施前，焦作局與各縣局之間的微波線路受城市建設(shè)和設(shè)備老化等因素影響，多數(shù)微波線路已中斷停用，中斷的線路改用移動公司4Mb光纖備用線路。焦作局至各縣局辦公網(wǎng)絡(luò)帶寬僅4～6Mb，難以滿足各縣局的正常辦公需求。

由于黃河信息系統(tǒng)未部署到一線班組，焦作河務(wù)局29處一線班組點(diǎn)成為黃河專網(wǎng)電話和網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)。一線班組通信主要依靠移動公司G3商務(wù)電話，個別班組因地點(diǎn)偏遠(yuǎn)、信號弱等原因，常出現(xiàn)通信不穩(wěn)定現(xiàn)象，不能確保工作動態(tài)和水情、工情、險(xiǎn)情等信息的及時有效傳輸。信息系統(tǒng)如何覆蓋到一線班組，成為黃河信息專網(wǎng)的“最后一公里”難題。

1 主要內(nèi)容

1.1 焦作黃河專網(wǎng)改造

結(jié)合焦作河務(wù)局實(shí)際情況，使用5.8G微波設(shè)備進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施可以滿足設(shè)計(jì)需要［1］。5.8G無線微波技術(shù)已使用多年，經(jīng)過時間考驗(yàn)，現(xiàn)已進(jìn)入技術(shù)成熟期，設(shè)備穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，能適用黃河灘區(qū)環(huán)境。與租賃線路相比，微波設(shè)備組網(wǎng)具備更強(qiáng)的擴(kuò)展性和靈活性，有利于下一步基層信息化基礎(chǔ)建設(shè)的開展。

5.8 G微波設(shè)備組網(wǎng)方案初期投入較大，但后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低廉，約相當(dāng)于2.4a的光纖租賃費(fèi)（以移動公司報(bào)價(jià)計(jì)算）。長期使用可節(jié)省大量資金。

具體方案為：26處一線班組配備5.8G點(diǎn)對點(diǎn)微波設(shè)備，每處1.8萬元，3處一線班組直連站點(diǎn)安裝配套設(shè)備，每處0.5萬元，合計(jì)48.3萬元；干路設(shè)備15.0萬元；焦作市局網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改造8.7萬元，共投資72.0萬元。

1.2 管理系統(tǒng)

焦作黃河專網(wǎng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)之初，已將如何對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)有效的管理列為重要攻關(guān)課題。技術(shù)人員經(jīng)過不懈努力，使用新型編程語言自行研發(fā)了“焦作黃河專網(wǎng)管理系統(tǒng)”［2］，實(shí)現(xiàn)了對焦作黃河專網(wǎng)全面、有效的管理。

軟件開發(fā)遵循的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有《GB8566-88計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)規(guī)范》《GB8567-88計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南》《GB9385-88計(jì)算機(jī)軟件需求說明編制指南》《GB9386-88計(jì)算機(jī)軟件測試文件編制規(guī)范》和《GB/ T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程》。

專網(wǎng)管理系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：①圖形化界面，直觀易用；②分層控制，清晰簡潔；③設(shè)備故障聲、光報(bào)警；④實(shí)時反映網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接狀態(tài)；⑤實(shí)時調(diào)控設(shè)備參數(shù)；⑥遠(yuǎn)程切換備用線路；⑦兼容性強(qiáng)，可兼容99%市售網(wǎng)管設(shè)備；⑧采用衛(wèi)星地圖顯示，真實(shí)反映各通信基站與一線班組的實(shí)際位置關(guān)系；⑨可通過手機(jī)、平板電腦等設(shè)備遠(yuǎn)程訪問；⑩提供一個月日志歷史記錄。

如圖1所示，焦作黃河專網(wǎng)管理系統(tǒng)由標(biāo)題欄、菜單欄、標(biāo)簽欄、主頁面組成，其中圖標(biāo)焦作局（10.104.25.254）代表的是焦作的核心路由，其他圖標(biāo)分別對應(yīng)相應(yīng)單位。其中，白色線條代表光纖線路，綠色線條代表5.8G無線微波線路，黃色線條代表5.8G無線微波通信設(shè)備備用線路，藍(lán)色線條代表省局架設(shè)的8M微波線路。

圖1 焦作黃河專網(wǎng)管理系統(tǒng)首頁

2 技術(shù)原理

①使用5.8G無線傳輸設(shè)備作為干路及支路數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備；②使用“一對一”“一對多”等架設(shè)模式合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［3］；③全局統(tǒng)籌規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少信號中轉(zhuǎn)次數(shù)，優(yōu)化匯接設(shè)備性能，在干、支路數(shù)據(jù)分離的前提下，實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備遠(yuǎn)程可控，從而達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)壯度，降低網(wǎng)絡(luò)擁堵概率的目標(biāo)；④在全局網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前提下自行開發(fā)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，通過ICMP協(xié)議及通用管理接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控功能，整合各種設(shè)備自身管理功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備參數(shù)調(diào)整，備用線路啟用切換，故障設(shè)備聲光報(bào)警，設(shè)備上線通知，設(shè)備運(yùn)行記錄、遠(yuǎn)程管理等功能，真正做到了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的易管可控。

3 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 干路設(shè)計(jì)并建成混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

規(guī)劃焦作地區(qū)黃河信息網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)首創(chuàng)“光纖+無線+備用線路”的混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（查新結(jié)果），最大限度保留光纖線路傳輸?shù)姆€(wěn)定性，借助無線鏈路及備用線路，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性和健壯性。市-縣局干路帶寬從4Mb提升至80Mb，帶寬增加20倍。市局互聯(lián)網(wǎng)出口從100Mb提升至500Mb，帶寬提升5倍。

3.2 實(shí)現(xiàn)黃河信息網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋一線班組（支路）

實(shí)現(xiàn)了焦作局屬所有一線班組30Mb以上高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)及黃河內(nèi)網(wǎng)接入。

3.3 實(shí)現(xiàn)黃河管理實(shí)體網(wǎng)絡(luò)覆蓋（“最后一公里”）

首次實(shí)現(xiàn)了河道、堤防、重要道口、倉庫等黃河管理實(shí)體的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)提供了基礎(chǔ)條件?？蓪?shí)現(xiàn)河道監(jiān)控、物料管理、水政水資源管理、防汛設(shè)備、設(shè)施管理和實(shí)時險(xiǎn)情數(shù)據(jù)收集等功能。

3.4 改造傳輸設(shè)備以適應(yīng)黃河灘區(qū)應(yīng)用環(huán)境

3.4.1 增加天線涂層。在不減低天線增益的前提下，增加其抗銹蝕能力，以適應(yīng)黃河灘區(qū)長時間潮濕工作的環(huán)境。

3.4.2 調(diào)整電路。增加AP輸出功率，增加設(shè)備覆蓋距離和應(yīng)用范圍。

3.4.3 改造天線固定結(jié)構(gòu)。為便于安裝，改造安裝固定結(jié)構(gòu)，降低安裝調(diào)試難度，增加設(shè)備自身強(qiáng)度。

3.5 具備應(yīng)急移動通信能力

改造移動信息采集車載設(shè)備，升級移動信息系統(tǒng)功能，提升移動通信基站（數(shù)據(jù)中繼）和移動信息采集能力（數(shù)據(jù)終端），為黃河信息網(wǎng)絡(luò)在焦作地區(qū)的全面覆蓋提供保障。

3.6 自主開發(fā)管理系統(tǒng)

自主開發(fā)“焦作黃河專網(wǎng)管理系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集成管理，使焦作黃河信息網(wǎng)絡(luò)成為有機(jī)整體。降低網(wǎng)絡(luò)管理難度，提高管理效率，及時發(fā)現(xiàn)并處理網(wǎng)絡(luò)故障。

4 應(yīng)用情況

本項(xiàng)目建成后，焦作局至8個局屬單位的干路網(wǎng)絡(luò)帶寬從4Mb提升到80Mb以上，29個一線班組實(shí)現(xiàn)黃河內(nèi)網(wǎng)語音通話、黃河專網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)接入，平均帶寬達(dá)到30Mb，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，專網(wǎng)管理系統(tǒng)運(yùn)行正常。

2014年，開封市局等單位組織技術(shù)人員到焦作局觀摩本項(xiàng)目的研發(fā)應(yīng)用情況。2015年5月8日，河南局總工端木禮明到焦作局開展基層信息化建設(shè)調(diào)研，焦作局做了專題匯報(bào)，端木總工對本項(xiàng)目給予高度評價(jià)，指出：從整個黃河下游來講，焦作局的信息化建設(shè)已經(jīng)走在前列。焦作局下一步要統(tǒng)籌規(guī)劃，立足全局層面，整合各級業(yè)務(wù)需求，開發(fā)應(yīng)用，推進(jìn)信息化建設(shè)往“深入化”發(fā)展。

2015年8月18日，黃河水利委員會副主任李春安到焦作局開展基層信息化建設(shè)調(diào)研。聽取匯報(bào)后，李主任對該項(xiàng)目給予了充分肯定，并指出：要加強(qiáng)對黃河管理信息化需求的研究分析，要加大對信息化建設(shè)的投入力度，要將大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)充分運(yùn)用到防汛搶險(xiǎn)、工程管理等各個方面，改善管理方式，要用現(xiàn)代信息技術(shù)改善辦公環(huán)境，提高工作質(zhì)量，服務(wù)好治黃中心工作。

2013年10月-2015年3月，焦作局信息中心使用寬帶無線傳輸、語音網(wǎng)關(guān)等技術(shù)改造焦作局29處一線班組網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2015年7-11月河南局信息中心對河南局所轄范圍各市局一線班組實(shí)施“網(wǎng)絡(luò)進(jìn)班組”工程。

目前通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，一線班組實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)訪問、語音通話、黃河內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)訪問等功能，為黃河防汛等各項(xiàng)業(yè)務(wù)信息的及時傳遞提供了快速通道，社會效益顯著。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

該項(xiàng)目總體投入72萬元，共建成12條市-縣局平均帶寬80Mb以上干路，29條平均帶寬30Mb支路，租賃2條市-縣局干路150Mb數(shù)據(jù)光纖。焦作市局的互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬從100Mb擴(kuò)容到500Mb，可以為各縣局網(wǎng)絡(luò)提供足夠的互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬。光纖租賃費(fèi)由4.44萬元/年變?yōu)?.82萬元/年。

該項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)單位為焦作河務(wù)局信息中心，年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用7.2萬元，光纖租賃費(fèi)5.82萬元/年，年度費(fèi)用共計(jì)13.02萬元/年。

如采用租賃移動公司專線服務(wù)，費(fèi)用報(bào)價(jià)為：8條50Mb（市-縣局）每條1.08萬元/年；29條10Mb（縣-班組偏遠(yuǎn)地區(qū)）每條0.72萬元/年；租賃全局互聯(lián)網(wǎng)500Mb出口一條2.58萬元/年?？傋赓U費(fèi)用33.18萬元/年。

經(jīng)測算，焦作局全局每年維護(hù)費(fèi)用可節(jié)約20.16萬元。

5.2 社會效益

該項(xiàng)目為高新技術(shù)進(jìn)入黃河管理實(shí)體提供網(wǎng)絡(luò)平臺，避免項(xiàng)目重復(fù)投資，降低項(xiàng)目準(zhǔn)入門檻。高速網(wǎng)絡(luò)可成倍提高辦公效率，大幅提升網(wǎng)絡(luò)利用率，配合異地存儲、VPN等技術(shù)，提高數(shù)據(jù)的易用性、安全性。

首次實(shí)現(xiàn)以市局為單位的委-省-市-縣-班組五級網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋，首次為黃河管理實(shí)體提供穩(wěn)定高速的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，該項(xiàng)目將開辟治黃管理新模式，全面推進(jìn)焦作治黃事業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”進(jìn)程。

6 結(jié)語

黃河治理的直接對象是河道、堤防等黃河實(shí)體，由于實(shí)際地理位置、人口密度等因素影響，黃河實(shí)體的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和帶寬保障率極低，比如手機(jī)信號在部分堤防附近信號很弱，甚至無法連接，數(shù)據(jù)帶寬保障更是無從提起。

本項(xiàng)目完成后，焦作局所有一線班組擁有平均30Mb的專網(wǎng)接入帶寬，可利用無線覆蓋設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線專網(wǎng)覆蓋河道、堤防等黃河管理實(shí)體，可實(shí)現(xiàn)黃河管理實(shí)體數(shù)據(jù)的委-省-市-縣-班組五級訪問。該項(xiàng)目提供了重要技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺，使高新技術(shù)、設(shè)備融入黃河治理成為可能，將開啟黃河治理模式的新篇章。

該項(xiàng)目由焦作局信息中心自行設(shè)計(jì)、自行施工、自行維護(hù)，因此掌握了設(shè)備特性，對相關(guān)設(shè)備在治黃環(huán)境中的應(yīng)用有了更加深刻的認(rèn)識，具備了改造和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力，對于后期維護(hù)工作更加得心應(yīng)手，為今后信息化建設(shè)積累了大量寶貴經(jīng)驗(yàn)。

該項(xiàng)目的實(shí)施標(biāo)志著焦作黃河信息化進(jìn)入了全網(wǎng)覆蓋時代，為更好地發(fā)揮自身優(yōu)勢，以基層信息化建設(shè)、黃河實(shí)體信息化項(xiàng)目為基礎(chǔ)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)、云存儲、高效率、高保障的焦作黃河信息化網(wǎng)絡(luò)，全面推進(jìn)焦作治黃事業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”進(jìn)程。

［1］孫其博，劉杰，黎羴，等.物聯(lián)網(wǎng)：概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（6）：15.

［2］孟小峰，慈祥.大數(shù)據(jù)管理：概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)［J］.計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2013（1）：10.

［3］張國印，李軍.移動對等網(wǎng)絡(luò)覆蓋網(wǎng)［J］.軟件學(xué)報(bào)，2012（11）：23.

The Development and Application of Jiaozuo Yellow River Network Transformation and Management System

Xing DongPan ZhenyuZhang XingyuanDong DongXing Tianming
（The Yellow River Bureau of the Jiaozuo River，Jiaozuo Henan 454001）

This project uses"hybrid network structure"to construct the network foundation.The information network covering the flood control project of the Yellow River in Henan Province was built by the support of the"new-type land-based mobile information collection device for land-based river dam"and"grass-roots information network management system",to achieve the"Yellow River Conservancy Commission-provincial-city-county-teamflood control project"six network access,to provide a"fast track"for basic data collection and transmission,to pro?mote the integration of management information and making business.

the Yellow River network；network transformation；management system

TP393

A

1003-5168（2016）12-0029-03

2016-11-03

邢棟（1991-），男，本科，助理工程師，研究方向：水利工程及信息管理。