动力环境监控系统与3G技术

黄河水利委员会信息中心 王 雪 任传远

动力环境监控系统与3G技术

黄河水利委员会信息中心 王 雪 任传远

在通信行业发展日新月异的今天，水利行业的信息化进程进入了全新的历史时期。同时水利行业的信息化建设面临着新的需求和新的挑战，黄河沿线现有的通信专线覆盖河道沿岸，途经9个省，达几千公里的范围，其通信网络设备的维护任务繁重可想而知。随着维护体制的不断改革和技术的飞速进步，对各站点设备和环境的管理要求更加科学化和规范化，从减员增效的角度出发，要求站点实现少人和无人值守。因此，为了确保网络畅通，保证设备的可靠稳定运行，对机房环境及安防提出了全新的需求，由此远程动力环境监控系统应运而生，为实现上述目标提供了有效手段。

众所周知，动力监控系统的功能是对高压配电设备、低压配电设备、开关电源、UPS等众多通信电源设备以及机房空调、环境等进行实时监控，及时发现故障，从而使动力维护从被动的、分散的人工轮巡方式改变为集中监控、集中维护和集中管理，减轻了维护强度，提高了维护质量。该系统充分利用了通讯传输设备所能提供的各种传输信道资源，不但可以成功地实现多级网管，而且使局站无人值守成为可能。

一、组网方式

传统的组网方式，可利用E1、IP、GMS、GPRS、3G无线等多种传输资源。如图1所示。

二、组网分析

1.IP即Internet Protocol，中文为网络间互连协议。IP技术作为数据传输的主要手段。通过单独2M带宽的开通，环境监控基站端开始独立组网，和大网完全分开。每个基站接入只需占用一条至节点的2M电路，通过节点收敛后，利用一条2M电路传送至集中监控中心，通过SNMP协议实现网络的统一管理。以满足动力环境系统对于远程报警、远程抄表、远程数据查询、远程在线升级及远程视频查看等功能的实现。但是，在面临网络设备突然出现故障、网络瘫痪的情况下，动力环境监控系统也会出现无法运行的情况。而且，通过IP技术传输数据，监控中心值班人员只能通过对集中监控中心的监控终端掌握机房内的情况。

2.GSM即Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统。该传输手段为无线传输，可以避免IP网络瘫痪而无法运行状况的出现，而且可以通过短信的方式向监控终端及值班员发送监控信息，这样就大大提高了动环系统的灵活性和机动性。但是GSM理论上只能提供9.6Kbps的带宽，只够向值班员发送简单的监控信息和报警信息，值班员还是不能很好地了解机房的具体情况。

3.GPRS即General Packet Radio Service，中文为通用分组无线服务技术。GPRS可以说是GSM的延续，继承了GSM的优点。而且，GPRS理论上可提供64Kbps的带宽，已经可以满足远程报警、远程抄表、远程数据查询等应用，但是对于远程视频监控来说，带宽又明显不足。

4.3G即3rd-generation，中文为第三代移动通信技术。3G无线传输网满足了人们对无线视频传输的迫切需求，同时也开启了宽带无线时代，动环系统通过与3G移动终端的结合，既实现了用管理者或值班工作人员可以用监控终端或是手机实时查看信息同时，又可满足对于无线视频传输的需求。

三、3G技术分析

1.3G的4大标准。3G面向全球现在有4个标准，包括WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000和WiMAX，我国采用的主要是前3个，即WCDMA（中国联通采用）、TD-SCDMA（中国移动采用）以及CDMA2000（中国电信采用）。这里提到的CDMA2000指的是CDMA20001xEV。这3个标准都可以由前面提到的2G时代G网和C网演进过来，其中WCDMA的演进步骤是GSM→GPRS→EDGE→WCDMA；TD-SCDMA的演进步骤是GSM→TD→SCDMA；CDMA2000的演进步骤是CDMA（IS-95）→CDMA20001X→CDMA20001xEV。

2.3G理论传输速度。根据当前3大3G标准在国内最新版本部署进展，WCDMA（最新版本HSUPA）的上行速率理论值为5.76Mbps、下行速率理论值为14.4Mbps；TD-SCDMA（最新版本TD-HSDPA）的上行速率理论值为384Kbps、下行速率理论值为2.8Mbps；CDMA2000（最新版本EV-DORevA）的上行速率理论值为1.8Mbps、下行速率理论值为3.1Mbps。而根据网上收集的网友实测情况，CDMA2000基本上接近理论值，WCDMA则位于800Kbps～1.44Mbps之间，表现一般的TD-SCDMA也普遍超过了384Kbps。

3.3G向4G的技术演进，而这还只是我们目前3G刚刚商用的情况，随着3G向4G的进一步演进，其数据传输速率将得到更快的提升，比如WCDMA演进到HSPA+时下行理论速率可以达到28.8Mbps，演进到FDD-LTE时则将超过100Mbps。动力环境系统中的视频监控也逐步向着高清视频的目标迈进，这样的传输带宽，承载高清视频监控都是绰绰有余的。

四、3G性能分析

1.3G的覆盖范围实现全覆盖、无盲点。无线监控涉及的第一个层面是前端监控点的无线部署。3G的高广覆盖特性正在使得网络全覆盖、无盲点。3G由电信运营商部署和运营，用户可以采用租赁方式使用其数据传输业务，这样用户无需自行部署无线通信网，一次性投入少，监控点部署成本可以大大减少。3G本身是移动通信网，随着商用化进程的推进，其覆盖范围将遍及几乎所有角落，这样用户的监控点可以部署在任意位置，不受地域限制。3G的这一特性正好解决了黄委所属机构分布广、跨度大及站点众多的特点。采用3G则可以提供最佳的解决方案，无论是在黄河岸边的偏远站点还是在黄河沿岸的繁华都市，3G无线通信都能满足动环系统的监控数据、视频传输的带宽需求。

2.3G的高带宽加移动性将真正实现随时随地地访问。无线监控涉及的第2个层面是客户端的无线访问。3G的高带宽及移动性将真正帮助人们实现随时随地的监控访问和浏览。在传统模拟监控时代，值班人员是在监控室通过监视器或显示器来观看监控图像。随着数字化、网络化监控的兴起和动力环境系统的出现，机房内部的环境数据及视频图像的浏览开始从专门的监控室延伸到了PC，只要有网络，值班人员就可以通过PC来调用监控资源。而在3G监控时代，监控信息又从PC延伸到了手机，只要有移动信号，动力监控系统可以把监控人员从繁琐的操作、海量的信息中解脱出来，并帮助他们更高效、更精确地管理监控目标。值班人员可以随时随地通过手机获取报警信息，然后通过手机浏览报警点视频。GPRS虽然也已经可以实现短信报警和手机浏览监控，但受传输速率的影响，图像分辨率和图像连贯性都不太理想，而3G的高带宽使手机浏览监控变得非常清晰、流畅。

红外、门磁、烟感、温感等各类报警设备以无线或有线方式接入网络摄像机。当相关报警设备检测到有人开门、破窗、进入主要通道、温湿度或失火等异常情况时，将触发报警，动环系统根据视频监控系统上传的报警信号作出一系列联动操作，包括发送手机短信通知用户、转动视频监控设备对准相应报警点、启动录像和抓拍图像、启动警铃和警灯等。接收到报警短信后，身处异地的用户可通过手机登录平台进行监控图像的实时浏览，并远程控制摄像机转动，以此来开启紧急应急方案。

3.3G使系统的拓扑结构简化，扩展性增强。采用3G无线网络传输，使监控系统的拓扑结构简化，可只采用二级组网就可实现全部功能，且便于维护。3G使网络的扩容更容易，增减用户数量只要在集中监控系统做设置，即可实现动环系统的网络扩展或是变更。