焦作黄河专网改造及管理系统的开发应用

邢栋 潘振宇 张兴源 董栋 邢天明

（焦作黄河河务局，河南焦作 454001）

焦作黄河专网改造及管理系统的开发应用

邢栋 潘振宇 张兴源 董栋 邢天明

（焦作黄河河务局，河南焦作 454001）

利用“混合型网络结构”构建网络基础，以自主研发的“新型陆基沿河堤坝现场移动信息采集装置”和“基层信息网络管理系统”为支撑，建立河南黄河防洪工程信息网络覆盖模式，实现了“黄委-省-市-县-班组-防洪工程”六级网络访问，为基层数据采集、传输提供了“快速通道”，推动了治黄信息化与治黄业务的深度融合。

黄河专网；专网改造；管理系统

焦作河务局语音系统于1992年开始建设并陆续投入使用，以焦作通信机房为汇接中心，下辖武陟一局、武陟二局、温县、沁阳、孟州个博爱6个通信基站，担负着焦作境内黄（沁）河250km堤防的防汛通信保障任务。焦作黄河语音系统采用微波通信组网方式，以市局交换机为通信汇接中心，完成委、省、市、县四级语音交换。焦作市局至河南局的通信干线，以8Mb微波线路从武陟一局通信楼连接到花园口通信站。

焦作河务局计算机网络系统从2003年开始建设，以语音通信网络为基础，实现了市、县局计算机网络互联。2013年项目实施前，焦作局与各县局之间的微波线路受城市建设和设备老化等因素影响，多数微波线路已中断停用，中断的线路改用移动公司4Mb光纤备用线路。焦作局至各县局办公网络带宽仅4～6Mb，难以满足各县局的正常办公需求。

由于黄河信息系统未部署到一线班组，焦作河务局29处一线班组点成为黄河专网电话和网络的盲区。一线班组通信主要依靠移动公司G3商务电话，个别班组因地点偏远、信号弱等原因，常出现通信不稳定现象，不能确保工作动态和水情、工情、险情等信息的及时有效传输。信息系统如何覆盖到一线班组，成为黄河信息专网的“最后一公里”难题。

1 主要内容

1.1 焦作黄河专网改造

结合焦作河务局实际情况，使用5.8G微波设备进行项目实施可以满足设计需要［1］。5.8G无线微波技术已使用多年，经过时间考验，现已进入技术成熟期，设备稳定，质量可靠，能适用黄河滩区环境。与租赁线路相比，微波设备组网具备更强的扩展性和灵活性，有利于下一步基层信息化基础建设的开展。

5.8 G微波设备组网方案初期投入较大，但后期运行维护费用低廉，约相当于2.4a的光纤租赁费（以移动公司报价计算）。长期使用可节省大量资金。

具体方案为：26处一线班组配备5.8G点对点微波设备，每处1.8万元，3处一线班组直连站点安装配套设备，每处0.5万元，合计48.3万元；干路设备15.0万元；焦作市局网络结构改造8.7万元，共投资72.0万元。

1.2 管理系统

焦作黄河专网在规划设计之初，已将如何对网络进行科学有效的管理列为重要攻关课题。技术人员经过不懈努力，使用新型编程语言自行研发了“焦作黄河专网管理系统”［2］，实现了对焦作黄河专网全面、有效的管理。

软件开发遵循的国家标准和规范有《GB8566-88计算机软件开发规范》《GB8567-88计算机软件产品开发文件编制指南》《GB9385-88计算机软件需求说明编制指南》《GB9386-88计算机软件测试文件编制规范》和《GB/ T8566-2007信息技术软件生存周期过程》。

专网管理系统具有以下特点：①图形化界面，直观易用；②分层控制，清晰简洁；③设备故障声、光报警；④实时反映网络设备连接状态；⑤实时调控设备参数；⑥远程切换备用线路；⑦兼容性强，可兼容99%市售网管设备；⑧采用卫星地图显示，真实反映各通信基站与一线班组的实际位置关系；⑨可通过手机、平板电脑等设备远程访问；⑩提供一个月日志历史记录。

如图1所示，焦作黄河专网管理系统由标题栏、菜单栏、标签栏、主页面组成，其中图标焦作局（10.104.25.254）代表的是焦作的核心路由，其他图标分别对应相应单位。其中，白色线条代表光纤线路，绿色线条代表5.8G无线微波线路，黄色线条代表5.8G无线微波通信设备备用线路，蓝色线条代表省局架设的8M微波线路。

图1 焦作黄河专网管理系统首页

2 技术原理

①使用5.8G无线传输设备作为干路及支路数据传输设备；②使用“一对一”“一对多”等架设模式合理设计网络结构［3］；③全局统筹规划网络结构，减少信号中转次数，优化汇接设备性能，在干、支路数据分离的前提下，实现主要设备远程可控，从而达到提高网络强壮度，降低网络拥堵概率的目标；④在全局网络规划的前提下自行开发网络管理系统，通过ICMP协议及通用管理接口实现网络设备监控功能，整合各种设备自身管理功能，实现远程设备参数调整，备用线路启用切换，故障设备声光报警，设备上线通知，设备运行记录、远程管理等功能，真正做到了网络设备的易管可控。

3 关键技术与创新点

3.1 干路设计并建成混合型网络结构

规划焦作地区黄河信息网络，国内首创“光纤+无线+备用线路”的混合型网络结构（查新结果），最大限度保留光纤线路传输的稳定性，借助无线链路及备用线路，增强网络的灵活性和健壮性。市-县局干路带宽从4Mb提升至80Mb，带宽增加20倍。市局互联网出口从100Mb提升至500Mb，带宽提升5倍。

3.2 实现黄河信息网络全面覆盖一线班组（支路）

实现了焦作局属所有一线班组30Mb以上高速宽带互联网及黄河内网接入。

3.3 实现黄河管理实体网络覆盖（“最后一公里”）

首次实现了河道、堤防、重要道口、仓库等黄河管理实体的无线网络覆盖，为实现物联网提供了基础条件。可实现河道监控、物料管理、水政水资源管理、防汛设备、设施管理和实时险情数据收集等功能。

3.4 改造传输设备以适应黄河滩区应用环境

3.4.1 增加天线涂层。在不减低天线增益的前提下，增加其抗锈蚀能力，以适应黄河滩区长时间潮湿工作的环境。

3.4.2 调整电路。增加AP输出功率，增加设备覆盖距离和应用范围。

3.4.3 改造天线固定结构。为便于安装，改造安装固定结构，降低安装调试难度，增加设备自身强度。

3.5 具备应急移动通信能力

改造移动信息采集车载设备，升级移动信息系统功能，提升移动通信基站（数据中继）和移动信息采集能力（数据终端），为黄河信息网络在焦作地区的全面覆盖提供保障。

3.6 自主开发管理系统

自主开发“焦作黄河专网管理系统”实现网络设备集成管理，使焦作黄河信息网络成为有机整体。降低网络管理难度，提高管理效率，及时发现并处理网络故障。

4 应用情况

本项目建成后，焦作局至8个局属单位的干路网络带宽从4Mb提升到80Mb以上，29个一线班组实现黄河内网语音通话、黄河专网及互联网接入，平均带宽达到30Mb，网络数据传输稳定，专网管理系统运行正常。

2014年，开封市局等单位组织技术人员到焦作局观摩本项目的研发应用情况。2015年5月8日，河南局总工端木礼明到焦作局开展基层信息化建设调研，焦作局做了专题汇报，端木总工对本项目给予高度评价，指出：从整个黄河下游来讲，焦作局的信息化建设已经走在前列。焦作局下一步要统筹规划，立足全局层面，整合各级业务需求，开发应用，推进信息化建设往“深入化”发展。

2015年8月18日，黄河水利委员会副主任李春安到焦作局开展基层信息化建设调研。听取汇报后，李主任对该项目给予了充分肯定，并指出：要加强对黄河管理信息化需求的研究分析，要加大对信息化建设的投入力度，要将大数据、云计算、物联网等现代信息技术充分运用到防汛抢险、工程管理等各个方面，改善管理方式，要用现代信息技术改善办公环境，提高工作质量，服务好治黄中心工作。

2013年10月-2015年3月，焦作局信息中心使用宽带无线传输、语音网关等技术改造焦作局29处一线班组网络结构。2015年7-11月河南局信息中心对河南局所辖范围各市局一线班组实施“网络进班组”工程。

目前通信网络设备运行稳定，一线班组实现了互联网访问、语音通话、黄河内网系统访问等功能，为黄河防汛等各项业务信息的及时传递提供了快速通道，社会效益显著。

5 效益分析

5.1 经济效益

该项目总体投入72万元，共建成12条市-县局平均带宽80Mb以上干路，29条平均带宽30Mb支路，租赁2条市-县局干路150Mb数据光纤。焦作市局的互联网出口带宽从100Mb扩容到500Mb，可以为各县局网络提供足够的互联网出口带宽。光纤租赁费由4.44万元/年变为5.82万元/年。

该项目运行维护单位为焦作河务局信息中心，年运行维护费用7.2万元，光纤租赁费5.82万元/年，年度费用共计13.02万元/年。

如采用租赁移动公司专线服务，费用报价为：8条50Mb（市-县局）每条1.08万元/年；29条10Mb（县-班组偏远地区）每条0.72万元/年；租赁全局互联网500Mb出口一条2.58万元/年。总租赁费用33.18万元/年。

经测算，焦作局全局每年维护费用可节约20.16万元。

5.2 社会效益

该项目为高新技术进入黄河管理实体提供网络平台，避免项目重复投资，降低项目准入门槛。高速网络可成倍提高办公效率，大幅提升网络利用率，配合异地存储、VPN等技术，提高数据的易用性、安全性。

首次实现以市局为单位的委-省-市-县-班组五级网络全面覆盖，首次为黄河管理实体提供稳定高速的网络接入服务，该项目将开辟治黄管理新模式，全面推进焦作治黄事业的“互联网+”进程。

6 结语

黄河治理的直接对象是河道、堤防等黄河实体，由于实际地理位置、人口密度等因素影响，黄河实体的网络覆盖率和带宽保障率极低，比如手机信号在部分堤防附近信号很弱，甚至无法连接，数据带宽保障更是无从提起。

本项目完成后，焦作局所有一线班组拥有平均30Mb的专网接入带宽，可利用无线覆盖设备实现无线专网覆盖河道、堤防等黄河管理实体，可实现黄河管理实体数据的委-省-市-县-班组五级访问。该项目提供了重要技术应用的基础平台，使高新技术、设备融入黄河治理成为可能，将开启黄河治理模式的新篇章。

该项目由焦作局信息中心自行设计、自行施工、自行维护，因此掌握了设备特性，对相关设备在治黄环境中的应用有了更加深刻的认识，具备了改造和优化网络结构的能力，对于后期维护工作更加得心应手，为今后信息化建设积累了大量宝贵经验。

该项目的实施标志着焦作黄河信息化进入了全网覆盖时代，为更好地发挥自身优势，以基层信息化建设、黄河实体信息化项目为基础，构建大数据、云存储、高效率、高保障的焦作黄河信息化网络，全面推进焦作治黄事业的“互联网+”进程。

［1］孙其博，刘杰，黎羴，等.物联网：概念、架构与关键技术研究综述［J］.北京邮电大学学报，2010（6）：15.

［2］孟小峰，慈祥.大数据管理：概念、技术与挑战［J］.计算机研究与发展，2013（1）：10.

［3］张国印，李军.移动对等网络覆盖网［J］.软件学报，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

邢栋（1991-），男，本科，助理工程师，研究方向：水利工程及信息管理。