一、項(xiàng)目背景

　　長(zhǎng)治市“三河一渠”工程由石子河、黑水河、南護(hù)城河和東防洪渠組成，河道總長(zhǎng)20.25公里，治理面積271.63萬(wàn)平方米，作為長(zhǎng)治市環(huán)城水系，該工程不僅是長(zhǎng)治市的民生工程，同時(shí)也是“山西大水網(wǎng)”工程的重要組成部分，是濁漳河流域生態(tài)環(huán)境治理的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。

　　“三河一渠”項(xiàng)目作為山西省長(zhǎng)治市水環(huán)境綜合整治的城市重點(diǎn)工程備受各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及社會(huì)各界的關(guān)注。綜合監(jiān)控調(diào)度管理系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)和管理平臺(tái)是整個(gè)綜合整治的重要核心，一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)，具有技術(shù)先進(jìn)性的綜合監(jiān)控調(diào)度管理平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)“三河一渠”工程信息化的重要手段。

二、項(xiàng)目建設(shè)需求

2.1 網(wǎng)絡(luò)通道高帶寬

　　以太網(wǎng)作為目前使用最廣泛的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)技術(shù)，具有高達(dá)100M/1000Mbps的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，在承載大流量上具有天然優(yōu)勢(shì)；目前市面上大部分終端及傳輸設(shè)備都具備以太網(wǎng)接口。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高帶寬以及多種設(shè)備的互聯(lián)互通，該項(xiàng)目采用以太網(wǎng)作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的二層承載技術(shù)。串口總線(xiàn)終端部分，通過(guò)使用串口-以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)的IP化。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備高穩(wěn)定

　　該項(xiàng)目絕大部分處于室外，延伸距離遠(yuǎn)、覆蓋面積廣，設(shè)備的使用環(huán)境較為惡劣。設(shè)備的穩(wěn)定關(guān)系到整網(wǎng)拓?fù)涞姆€(wěn)定以及應(yīng)用系統(tǒng)能否正常運(yùn)營(yíng)。為了最大可能的保證設(shè)備的穩(wěn)定，該項(xiàng)目的所有室外部署設(shè)備必須選用工業(yè)級(jí)設(shè)備，同時(shí)在部署時(shí)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，做一定程度的防護(hù)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓呖煽?/p>

　　為了保證應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，除了在設(shè)備的穩(wěn)定性上做好保證之外，在整網(wǎng)的拓?fù)渖弦残枰M(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。星型網(wǎng)絡(luò)和環(huán)型網(wǎng)絡(luò)是目前使用最為廣泛的2種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，該?xiàng)目建議采用環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)有線(xiàn)光纖環(huán)網(wǎng)以及開(kāi)啟環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議，在鏈路或設(shè)備端口出現(xiàn)故障的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級(jí)別的故障切換，最大限度的保證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆€(wěn)定。

2.4 網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)有線(xiàn)一體化

　　該項(xiàng)目屬于市政工程，屬于運(yùn)營(yíng)商城域網(wǎng)的范疇，可以依托該市的運(yùn)營(yíng)商，實(shí)現(xiàn)4G蜂窩的數(shù)據(jù)回傳。依托運(yùn)營(yíng)商的4G網(wǎng)絡(luò)，能夠幫助該項(xiàng)目，在減少設(shè)備數(shù)量、降低施工成本的同時(shí)，增加網(wǎng)絡(luò)的冗余性，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)有線(xiàn)兩張網(wǎng)絡(luò)的融合。

三、項(xiàng)目解決方案

3.1以太網(wǎng)承載串口數(shù)據(jù)

　　為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)骨干的高帶寬，采用以太網(wǎng)作為二層傳輸技術(shù)。各個(gè)水利站點(diǎn)接入的Modbus總線(xiàn)設(shè)備，通過(guò)，美國(guó)B-B公司MESR902T系列Modbus網(wǎng)關(guān)，轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，傳輸?shù)街骺厥摇?/p>

　　MESR系列Modbus網(wǎng)關(guān)在Modbus串口網(wǎng)絡(luò)（RS232，RS422或RS485）中的設(shè)備以及那些在Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備之間建立橋接，允許任何Modbus TCP主機(jī)無(wú)縫集成。每一個(gè)串口都可以通過(guò)多達(dá)16個(gè)同步的Modbus TCP主機(jī)在LAN或WAN連接。通過(guò)網(wǎng)關(guān)內(nèi)建的Web頁(yè)面，可以通過(guò)任意瀏覽器非常方便的進(jìn)行參數(shù)的配置。-34 to 80°C的工作溫度以及Class 1 Division2等級(jí)認(rèn)證能夠讓該設(shè)備很好的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的使用環(huán)境。

3.2有線(xiàn)單模光纖環(huán)網(wǎng)

　　從設(shè)備冗余性方面考慮，該項(xiàng)目采用環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用恒啟電子HES8M-2SSC-VLW交換機(jī)作為環(huán)網(wǎng)主干設(shè)備，同時(shí)開(kāi)啟環(huán)網(wǎng)協(xié)議保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

　　該款交換機(jī)能夠提供6個(gè)百兆電口，2個(gè)SC百兆光口（單模雙纖，20公里），是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)氖走x設(shè)備。全金屬機(jī)殼以及工業(yè)化無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)使得該設(shè)備能夠工作在-40到75°C的溫度環(huán)境中。該項(xiàng)目中在每個(gè)水利站點(diǎn)放置一臺(tái)該型號(hào)交換機(jī)，電口上聯(lián)恒啟工業(yè)4G路由器，下聯(lián)MESR Modbus網(wǎng)關(guān)，剩余的4個(gè)電口可以供現(xiàn)場(chǎng)的IPC等終端設(shè)備使用；2個(gè)光口通過(guò)單模光纖分別連接其他站點(diǎn)的交換機(jī)，同時(shí)在光口上開(kāi)啟恒啟RingOn冗余環(huán)網(wǎng)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)別（≤15ms）的故障切換。

3.34G蜂窩VPN專(zhuān)網(wǎng)

　　依托運(yùn)營(yíng)商的4G網(wǎng)絡(luò)，可以在主控端的路由器（防火墻）以及各個(gè)站點(diǎn)的4G路由器之間建立VPN隧道，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。

　　該項(xiàng)目中采用USG防火墻作為VPN服務(wù)端，WAN口分配靜態(tài)公有IP地址，LAN口連接后臺(tái)的服務(wù)器區(qū)；恒啟工業(yè)4G路由器HFE3A27作為VPN接入設(shè)備，放置在各個(gè)水利信息點(diǎn)。4G路由器和防火墻之間建立L2TP VPN隧道，通過(guò)VPN隧道，主控端的管理軟件（安裝在后臺(tái)服務(wù)器上）能夠通過(guò)Internet從各個(gè)站點(diǎn)的總線(xiàn)監(jiān)控傳感設(shè)備中獲取采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)跨Internet的兩地LAN局域網(wǎng)的互聯(lián)互通。

四、項(xiàng)目使用設(shè)備

1.恒啟電子工業(yè)級(jí)4G路由器

HF3EA27（4G路由器，支持三大運(yùn)營(yíng)商全網(wǎng)通，1個(gè)10/100M以太網(wǎng)口，1個(gè)RS232串口）

2.恒啟電子工業(yè)交換機(jī)

HES8M-2SSC-VLW（工業(yè)交換機(jī)，6個(gè)百兆電口，2個(gè)百兆光口，單模雙纖，工業(yè)寬溫，低壓供電）

3.美國(guó)BB Modbus網(wǎng)關(guān)

MESR900（Modbus網(wǎng)關(guān), 2個(gè)串口Terminal Block, 1個(gè)10/100以太網(wǎng)RJ45口）