黃河水利委員會信息中心 王 雪 任傳遠

動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)與3G技術(shù)

黃河水利委員會信息中心 王 雪 任傳遠

在通信行業(yè)發(fā)展日新月異的今天，水利行業(yè)的信息化進程進入了全新的歷史時期。同時水利行業(yè)的信息化建設面臨著新的需求和新的挑戰(zhàn)，黃河沿線現(xiàn)有的通信專線覆蓋河道沿岸，途經(jīng)9個省，達幾千公里的范圍，其通信網(wǎng)絡設備的維護任務繁重可想而知。隨著維護體制的不斷改革和技術(shù)的飛速進步，對各站點設備和環(huán)境的管理要求更加科學化和規(guī)范化，從減員增效的角度出發(fā)，要求站點實現(xiàn)少人和無人值守。因此，為了確保網(wǎng)絡暢通，保證設備的可靠穩(wěn)定運行，對機房環(huán)境及安防提出了全新的需求，由此遠程動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應運而生，為實現(xiàn)上述目標提供了有效手段。

眾所周知，動力監(jiān)控系統(tǒng)的功能是對高壓配電設備、低壓配電設備、開關(guān)電源、UPS等眾多通信電源設備以及機房空調(diào)、環(huán)境等進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)故障，從而使動力維護從被動的、分散的人工輪巡方式改變?yōu)榧斜O(jiān)控、集中維護和集中管理，減輕了維護強度，提高了維護質(zhì)量。該系統(tǒng)充分利用了通訊傳輸設備所能提供的各種傳輸信道資源，不但可以成功地實現(xiàn)多級網(wǎng)管，而且使局站無人值守成為可能。

一、組網(wǎng)方式

傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式，可利用E1、IP、GMS、GPRS、3G無線等多種傳輸資源。如圖1所示。

二、組網(wǎng)分析

1.IP即Internet Protocol，中文為網(wǎng)絡間互連協(xié)議。IP技術(shù)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕侄?。通過單獨2M帶寬的開通，環(huán)境監(jiān)控基站端開始獨立組網(wǎng)，和大網(wǎng)完全分開。每個基站接入只需占用一條至節(jié)點的2M電路，通過節(jié)點收斂后，利用一條2M電路傳送至集中監(jiān)控中心，通過SNMP協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡的統(tǒng)一管理。以滿足動力環(huán)境系統(tǒng)對于遠程報警、遠程抄表、遠程數(shù)據(jù)查詢、遠程在線升級及遠程視頻查看等功能的實現(xiàn)。但是，在面臨網(wǎng)絡設備突然出現(xiàn)故障、網(wǎng)絡癱瘓的情況下，動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)也會出現(xiàn)無法運行的情況。而且，通過IP技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心值班人員只能通過對集中監(jiān)控中心的監(jiān)控終端掌握機房內(nèi)的情況。

2.GSM即Global System for Mobile Communications，中文為全球移動通訊系統(tǒng)。該傳輸手段為無線傳輸，可以避免IP網(wǎng)絡癱瘓而無法運行狀況的出現(xiàn)，而且可以通過短信的方式向監(jiān)控終端及值班員發(fā)送監(jiān)控信息，這樣就大大提高了動環(huán)系統(tǒng)的靈活性和機動性。但是GSM理論上只能提供9.6Kbps的帶寬，只夠向值班員發(fā)送簡單的監(jiān)控信息和報警信息，值班員還是不能很好地了解機房的具體情況。

3.GPRS即General Packet Radio Service，中文為通用分組無線服務技術(shù)。GPRS可以說是GSM的延續(xù)，繼承了GSM的優(yōu)點。而且，GPRS理論上可提供64Kbps的帶寬，已經(jīng)可以滿足遠程報警、遠程抄表、遠程數(shù)據(jù)查詢等應用，但是對于遠程視頻監(jiān)控來說，帶寬又明顯不足。

4.3G即3rd-generation，中文為第三代移動通信技術(shù)。3G無線傳輸網(wǎng)滿足了人們對無線視頻傳輸?shù)钠惹行枨?，同時也開啟了寬帶無線時代，動環(huán)系統(tǒng)通過與3G移動終端的結(jié)合，既實現(xiàn)了用管理者或值班工作人員可以用監(jiān)控終端或是手機實時查看信息同時，又可滿足對于無線視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>

三、3G技術(shù)分析

1.3G的4大標準。3G面向全球現(xiàn)在有4個標準，包括WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000和WiMAX，我國采用的主要是前3個，即WCDMA（中國聯(lián)通采用）、TD-SCDMA（中國移動采用）以及CDMA2000（中國電信采用）。這里提到的CDMA2000指的是CDMA20001xEV。這3個標準都可以由前面提到的2G時代G網(wǎng)和C網(wǎng)演進過來，其中WCDMA的演進步驟是GSM→GPRS→EDGE→WCDMA；TD-SCDMA的演進步驟是GSM→TD→SCDMA；CDMA2000的演進步驟是CDMA（IS-95）→CDMA20001X→CDMA20001xEV。

2.3G理論傳輸速度。根據(jù)當前3大3G標準在國內(nèi)最新版本部署進展，WCDMA（最新版本HSUPA）的上行速率理論值為5.76Mbps、下行速率理論值為14.4Mbps；TD-SCDMA（最新版本TD-HSDPA）的上行速率理論值為384Kbps、下行速率理論值為2.8Mbps；CDMA2000（最新版本EV-DORevA）的上行速率理論值為1.8Mbps、下行速率理論值為3.1Mbps。而根據(jù)網(wǎng)上收集的網(wǎng)友實測情況，CDMA2000基本上接近理論值，WCDMA則位于800Kbps～1.44Mbps之間，表現(xiàn)一般的TD-SCDMA也普遍超過了384Kbps。

3.3G向4G的技術(shù)演進，而這還只是我們目前3G剛剛商用的情況，隨著3G向4G的進一步演進，其數(shù)據(jù)傳輸速率將得到更快的提升，比如WCDMA演進到HSPA+時下行理論速率可以達到28.8Mbps，演進到FDD-LTE時則將超過100Mbps。動力環(huán)境系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控也逐步向著高清視頻的目標邁進，這樣的傳輸帶寬，承載高清視頻監(jiān)控都是綽綽有余的。

四、3G性能分析

1.3G的覆蓋范圍實現(xiàn)全覆蓋、無盲點。無線監(jiān)控涉及的第一個層面是前端監(jiān)控點的無線部署。3G的高廣覆蓋特性正在使得網(wǎng)絡全覆蓋、無盲點。3G由電信運營商部署和運營，用戶可以采用租賃方式使用其數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，這樣用戶無需自行部署無線通信網(wǎng)，一次性投入少，監(jiān)控點部署成本可以大大減少。3G本身是移動通信網(wǎng)，隨著商用化進程的推進，其覆蓋范圍將遍及幾乎所有角落，這樣用戶的監(jiān)控點可以部署在任意位置，不受地域限制。3G的這一特性正好解決了黃委所屬機構(gòu)分布廣、跨度大及站點眾多的特點。采用3G則可以提供最佳的解決方案，無論是在黃河岸邊的偏遠站點還是在黃河沿岸的繁華都市，3G無線通信都能滿足動環(huán)系統(tǒng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)、視頻傳輸?shù)膸捫枨蟆?/p>

2.3G的高帶寬加移動性將真正實現(xiàn)隨時隨地地訪問。無線監(jiān)控涉及的第2個層面是客戶端的無線訪問。3G的高帶寬及移動性將真正幫助人們實現(xiàn)隨時隨地的監(jiān)控訪問和瀏覽。在傳統(tǒng)模擬監(jiān)控時代，值班人員是在監(jiān)控室通過監(jiān)視器或顯示器來觀看監(jiān)控圖像。隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡化監(jiān)控的興起和動力環(huán)境系統(tǒng)的出現(xiàn)，機房內(nèi)部的環(huán)境數(shù)據(jù)及視頻圖像的瀏覽開始從專門的監(jiān)控室延伸到了PC，只要有網(wǎng)絡，值班人員就可以通過PC來調(diào)用監(jiān)控資源。而在3G監(jiān)控時代，監(jiān)控信息又從PC延伸到了手機，只要有移動信號，動力監(jiān)控系統(tǒng)可以把監(jiān)控人員從繁瑣的操作、海量的信息中解脫出來，并幫助他們更高效、更精確地管理監(jiān)控目標。值班人員可以隨時隨地通過手機獲取報警信息，然后通過手機瀏覽報警點視頻。GPRS雖然也已經(jīng)可以實現(xiàn)短信報警和手機瀏覽監(jiān)控，但受傳輸速率的影響，圖像分辨率和圖像連貫性都不太理想，而3G的高帶寬使手機瀏覽監(jiān)控變得非常清晰、流暢。

紅外、門磁、煙感、溫感等各類報警設備以無線或有線方式接入網(wǎng)絡攝像機。當相關(guān)報警設備檢測到有人開門、破窗、進入主要通道、溫濕度或失火等異常情況時，將觸發(fā)報警，動環(huán)系統(tǒng)根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)上傳的報警信號作出一系列聯(lián)動操作，包括發(fā)送手機短信通知用戶、轉(zhuǎn)動視頻監(jiān)控設備對準相應報警點、啟動錄像和抓拍圖像、啟動警鈴和警燈等。接收到報警短信后，身處異地的用戶可通過手機登錄平臺進行監(jiān)控圖像的實時瀏覽，并遠程控制攝像機轉(zhuǎn)動，以此來開啟緊急應急方案。

3.3G使系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)簡化，擴展性增強。采用3G無線網(wǎng)絡傳輸，使監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)簡化，可只采用二級組網(wǎng)就可實現(xiàn)全部功能，且便于維護。3G使網(wǎng)絡的擴容更容易，增減用戶數(shù)量只要在集中監(jiān)控系統(tǒng)做設置，即可實現(xiàn)動環(huán)系統(tǒng)的網(wǎng)絡擴展或是變更。