皖上规模最大的调水工程如何运转？引入数据“潮”，搭建信息“

安徽省引江济淮集团有限公司成立于2017年,注册资本金400亿元,是安徽省人民政府批准设立的省属大型国有独资企业,负责投资、建设、管理、运营引江济淮工程。引江济淮承载着一代又一代江淮儿女的殷切期望,是安徽省有史以来规模最大的调水工程,工程建设与运行管理十分复杂。

一是工程兼具供水、航运和改善水生态环境等多个目标;二是工程规模巨大、建设周期较长;三是调水影响范围广泛,新老工程交织;四是运行管理复杂,既要服从长江委、淮委的防洪调度,又要符合引江济淮工程管理实际。工程在建设、调度、运行、安全和巡查维护等方面带来众多挑战,需要利用新ICT技术和手段为水资源科学调配和工程安全经济运行提供保障。

安徽省引江济淮集团围绕“保障供水、发展航运、改善环境、服务民生”的发展目标,立足工程建设,着眼工程运行,提出了建设“全面感知、高速互联、智能处理、高效协同、智慧应用”的数字引江济淮建设目标。为保障建设目标的顺利落地,安徽省引江济淮集团与华为联合,打造了数字引江济淮通信骨干网建设方案,作为数字引江济淮系统平台正常运行的通道和信息传输的桥梁。

1、“引江济淮”大型跨流域调水工程

工控接入复杂,安全、管控、传输要求高

作为一项以城乡供水和发展江淮航运为主,结合灌溉补水和改善巢湖及淮河水生态环境为主要任务的大型跨流域调水工程,引江济淮工程自南向北分为引江济巢、江淮沟通、江水北送三段,输水线路总长723公里,供水范围涵盖安徽省13市和河南省2市,共55个区县,涉及面积约7.06万平方公里。面对线路长、跨度大、要求高等问题,该工程的信息化基础设施建设面临着巨大的挑战,其主要困难源自于:

工控接入复杂系数高

传统的水利物联感知以垂直封闭的子系统组成,业务系统封闭,采集的数据不标准,导致数据融合、扩展难度大,同时也往往只有单一的数据回传通道,数据回传可靠性不高,容易增加人工维护管理成本。引江济淮工程规模大、跨度大,涉及船闸、泵站、节制闸、桥梁等多个枢纽建筑物,所以导致其工控接入程度更为复杂。

安全防护措施要求高

引江济淮工程全线500多公里,工程建设跨度大,任务重,时间紧,需在多段位置同时开工,其针对物联网终端、前端PLC、摄像头等前端无人值守设备,需要做精准识别及准入控制,网络安全缺乏集中管理及可视化呈现手段。

全面管控维护难度高

引江济淮工程涉及地域范围广,需要更大范围的网络覆盖,以及多样性的设备支持,但由于其地理位置的分散,则导致人工处置时间、人力成本高,且缺乏整体网络的管理与维护工具。

传输流量需求增速高

根据实地的考察了解,随着工程建设进展的不断加快,引江济淮工程调度中心的流量必将面临激增的情况,进而导致联接宽度和流量增大,造成远距离传输负荷不断加大,为网络建设带来严峻的挑战。

2、OTN骨干网+业务网

搭建信息传输桥梁

建设引江济淮工程调度中心网络根基

针对数字引江济淮信息系统的建设要求以及调度中心网络建设的挑战,华为设计的调度中心网络采用树形结构,网络为“根”的树形网络架构,拓扑稳定,易于扩展和维护。调度中心每张网络划分为多个网络分区:终端接入区、核心转发区、安全运维区、数据中心区以及网络出口区(包括骨干出口区、互联网出口区)等,各功能分区模块清晰,模块内部调整涉及范围小,易于进行问题定位。华为将整体网络分为OTN骨干网和业务网两个部分。

OTN骨干网络传输系统是数字引江济淮系统平台正常运行的通道,是信息传输的桥梁,可提供超大容量、超低时延,超长距离的传输通道,为业务网建设一条高速公路。项目建设内容涉及引江济巢、江淮沟通、江水北送西淝河输水干线,共覆盖输水干线的16个业务节点;OTN骨干网采用环形组网结构,可实现引江济淮工程引江济巢段、江淮沟通段、江水北送段之间信息安全传递。

图片图引江济淮工程调度中心网络建设方案

业务网建设分解为两个部分,即控制专网和调度管理业务网。控制专网主要传递各个管理所以及下辖现地站设备远程控制信息,主要包含泵站、节制闸、船闸等设备控制类信息。通过在专网核心交换机与调度管理业务网之间布置正向隔离装置及反向隔离装置,实现数据流从控制专网至调度管理业务网,保证流量单向摆渡。调度管理业务网主要负责各个管理所以及下辖现地站的工情监测、视频监测、管理业务、互联网信息等业务,使用华为高性能CloudEngineS12700E系列交换机全新一代旗舰级核心交换机建设,具备领先的数据交换能力及海量的终端接入能力。各网络根据不同功能实行分区分域建设,以满足调度中心对主体工程沿岸土地、岸线等水土资源的监管与治理以及实现引江济巢段、江淮沟通段、江水北送段三大段工程的业务调度与信息化管理。

3、统一接入与运维、边缘自治

精准安全助力引江济淮

数字化、智能化建设发展

预计到2023年,引江济淮一期工程将初步实现数字化覆盖的目标。基本实现一期工程主要枢纽信息化覆盖,调水线路通讯骨干网建设,基本实现水资源配置调度等主要核心业务和主要通用业务的智能化建设。

在引江济淮工程调度中心网络建设方案下,将实现以下四个主要价值:

统一接入,节省投资:

OTN骨干网采用融合架构、超大容量、多种业务接口承载业务回传,可节省投资成本;业务网采用具备丰富物联接口的网关设备统一接入各类水利感知终端,通过内置的IOTagent统一异构物联数据,统一接入IP化。

边缘自治,降本增效:

利用边缘智慧网关内置的容器能力,灵活预置各类水利App,可实现水位感知与控制闸站的智能联动,达到减少人员上站且提升管理效能的目的,可有效减少人员成本并提升管理效率。

统一运维,全景可视:

依托统一运维平台,统一运维,统一呈现,全景可视,在线实时监测,提供态势总览、网络态势、安全态势等数字化呈现,打通运维全流程。

动态检测,精准安全:

基于零信任架构,构建动态智能防御的引江济淮安全网络体系。全局防御转变,OTN骨干网提供硬管道,可实现业务物理隔离,并简化协议降低时延;业务网终端、身份、边缘接入、网络和云端协同防御、联防联控,安全防御无死角。动态检测,像疫情的快速检测一样,实时、动态刷新网络“安全码”,保障网络安全。智能分析,结合云端、本地、边缘部署启用AI,全网分析,自进化,解决以前安全告警多,效率低的问题。

2023年,引江济淮工程将基本完成建设任务,成为安徽江淮间的运输大动脉、经济大动脉,更好支撑全省高质量发展、造福人民群众,华为将充分发挥自身优势,继续携手合作伙伴共同积极践行绿色可持续发展理念,为科技赋能水利工程发展提供新的发展思路,助力加快淮河生态经济带与长江经济带的融合发展,促进生态与新ICT技术的融合,为数字中国的建设贡献更多力量。