太古长输供热工程高可靠通讯方案配置及优化

齐卫雪 冯关儒 荆 剑 岳 斌

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030000)

1 项目概况

太古长输供热工程以古交兴能电厂为热源，敷设4根DN1 400管线，设置两套系统。管线长度37.8 km，包括穿山隧道15.7 km、野外架空2.0 km，中间设置3座中继泵站和1座事故补水站，6级热网循环泵逐级加压。目前项目已安全平稳运行四个采暖季，最大供热面积达7 120万m2。

该工程供热半径70 km，远远超过了20 km的行业共识。长输热网口径大、输送距离长、供水温度高(设计130 ℃)、运行压力高(实际运行2.3 MPa)，电厂至中继能源站直连高差180 m，要保证所有工况不超压、不汽化，需要实现对整个系统的控制与调节，实时监测重点设备运行参数，以往的集中供热工程，以数据监测和平衡调整为主要目标，而长输供热工程必须首先保证系统的安全，才能保证市区7 000多万平方米稳定供热。稳定可靠的通讯系统是系统安全平稳运行的基础。

2 通讯系统

该工程在古交兴能电厂设置供热首站，由于管线距离长，沿途设置3座中继泵站，1座事故补水站，1座中继能源站，泵站设置计较分散。为了保证调度指令能够及时准确到达各个分控中心，运行参数实时回传，各泵站分控中心与中继能源站核心机房(太古调度中心)的通信系统至关重要。

2.1 通讯方案介绍

为保证数据传输可靠，该工程采用有线与无线两种通讯方式，以各个泵站均以有线通讯为主，无线通讯方式作为备用，同时作为沿线数据采集设备的通讯方式。

2.2 有线通讯方式

有线通信使用两条路由，采用环网设置，具体方式如下：

1)将1号泵站、2号泵站、3号泵站、主管线监测点(过汾河地沟、输煤栈桥)、兴能热力厂通过租用运营商光缆与相应的基站连接，在基站至中继能源站机房之间新建光缆传输数据。中继能源站生产车间与调度中心距离较近，直接利用光缆传输数据，不使用运营商的网络。

2)1号泵站与2号泵站位于古交侧，3号泵站与中继能源站和调度中心都位于太原侧，在2号泵站与3号泵站之间为15.7 km的隧道，管线为架空敷设。在两个泵站之间敷设专用光缆，为数据通讯增加一层保障。

3)通过运营商汇聚机房将本公司的核心站点实现光缆双路由及设备双节点成环。保障在本公司的核心站点一端因为特殊原因造成的开环情况下，不影响业务。环网路由图见图1。

2.3 无线通讯方式

无线通信主要有两方面作用，一是供热管线沿线RTU监测点运行参数的传输，二是有线通讯的备用通信，当有线通讯方式不能正常使用时，自动跳转至无线通信系统，对通信系统进行冗余设置，保证数据传输的高可靠，为系统的调节控制、故障处理以及应急提供基础保障。

无线通讯采用VPDN方式接入，每个无线接入点分配一批CDMA UIM卡(CDMA用户卡)，UIM卡插入CDMA路由器设备内置的CDMA通信模块中即可使用。

CDMA无线路由器通过PPP拨号方式由CDMA无线网接入，连接到CDMA PDSN设备，由CDMA AAA认证服务器提供接入认证，判断卡号和VPDN的对应关系。通过验证后，CDMA PDSN将与电信运营商的LNS路由器之间建立起L2TP专用隧道，将用户名和密码由运营商的AAA认证服务器验证用户的合法性，并分配内网IP地址。

电信运营商的LNS路由器与太古项目路由器(或交换机)之间通过MPLS VPN连接，采用100 M光纤接入，利用光电转换器，与路由器或交换机采用以太网100 M电接口连接。

当CDMA路由器通过接入认证、获得IP地址后，与太古项目的防火墙之间的数据传输将通过IPSec进行加密数据传输，从而进一步保证数据传输的安全性。

2.4 自动切换

通讯系统需要有线和无线两种通讯方式，同时有线中断后要自动切换至无线，故需在中继能源站机房及每个节点配置路由器，并在路由器上配置实现该功能的参数。

以中继能源站机房(太古调度中心)为核心节点，其他各节点数据均汇集至能源站机房。工作人员定期对无线通讯进行检查试用，确保无线通讯系统正常，在监控站点有线通讯中断后(双路由全部中断的情况下)，能正常切换传输数据。

中继能源站机房核心节点路由器支持L2TP协议，同时连接一条物理线路与运营商LAC设备连通，并配置L2TP协议与运营商LAC可建立L2TP隧道。各节点路由器需将无线拨号的参数配置到路由器中。VPDN业务需要在路由器中配置APN，用户名、密码等参数。在中继能源站机房核心路由器与各节点路由器上起动态路由协议，如OSPF等，用以实现有线中断、无线自动切换的功能。自动切换方式如图2所示。

3 实际运行难题

在工程投运初期，供热隧道仍有部分工程正在施工，隧道内光缆还未敷设完成。中继能源站厂区及周边道路施工，有线系统与无线系统从运营商汇聚机房或基站的中继能源站机房的通讯专线均从周边道路与能源站厂区经过，因此，专用电路被挖断后，有线通讯与无线通讯中断，各站点及首站数据将无法传输至中继能源站机房。针对在投运初期通讯中断的情况，需要对上述通讯方案进行补充完善，以此保证在极端的情况下各个站点与中继能源站机房仍能维持正常通信，确保调度指令与运行数据的稳定传输，保证系统安全平稳运行。

3.1 解决方案

针对上述难题，有线通讯方式必须有物理线路的链接，改进空间不大，因此，考虑对无线通讯方式进行改进。在电信运营商IDC机房独立放置一台LNS设备。在两条有线通讯线路中断后，利用LNS设备通过无线备用网络与电信运营商核心网络联通，保证无线通讯业务能够正常使用，从而实现与各节点之间的通信。

优化后拓扑图如图3所示。

3.2 优化效果

运行初期，无线通讯方式未经过电信运营商IDC机房，无线信号汇聚后直接由MSTP电路接入中继能源站机房，由机房内核心路由器作为LNS使用，在MSTP电路被挖断后，无线传输功能失效；优化后，在运营商机房增设LNS路由器，无线数据汇聚后首先传入运营商机房，在MSTP电路正常情况下通过电路传输，在电路故障时，通过无线路由器传输至中继能源站机房。

4 结论与建议

太古长输供热管线是长输供热项目的里程碑工程，项目投运后，全国各地的电厂以及供热单位均来参观交流，北方比如石家庄、银川等多个城市均有实施长输供热项目。长输供热是山西碧水蓝天的重要组成部分。

本文主要介绍了太古长输项目的通讯系统，是对实际运行经验教训的总结。项目虽然有设置双有线+无线的通讯方式，但是由于线路选择的路由一样，在遇到施工被挖断的极端情况时，此种备用方式相当于一种通讯方式，因此建议通讯线路应选择不同的通讯路由；中继能源站车间与机房距离较近，采用光缆直接连接的方式进行通讯，在设计时未接入无线通讯，但在实际运行时偶尔会遇到数据丢失的情况，因此建议可以增加无线通讯方式；优化通讯方式后，从未出现有线与无线通讯同时中断的情况，建议通讯方式要采用冗余设置，保证数据传输的可靠稳定。通过对通信系统四年使用经验教训的总结，为其他长输管线工程通讯系统设置提供参考。