水利专用通信系统建设与发展探析

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江苏省水利信息中心 房福龙 徐德祥
房福龙：高级工程师，1977年毕业后工作于江苏省防汛抗旱指挥部办公室，先后担任江苏省防汛办水情科副科长，江苏省水利工程科技咨询中心通信部主任，江苏省水利厅通信计算机中心通信科科长，现任江苏省水利信息中心通信与网络管理科科长,长期从事防汛通信和水利信息化规划、建设、管理和相关技术的开发研制工作，发表过近十余篇科技论文，组织和参加了本省境内所有防汛通信和水利信息化等工程建设项目，所负责完成的江苏省宁宿无线电数字接力通信系统和世行贷款大运河一点多址数字微波通信系统曾分别荣获上海科学院和江苏省水利厅科技进步二等奖。

　　徐德祥：1991年毕业于南京邮电学院无线电通信工程系，取得本科学士学历和学位，中共党员，主要从事江苏省防汛通信和水利信息化工程项目的建设管理和运行维护工作，发表了数篇科技论文，所参加完成的世行贷款大运河一点多址数字微波通信系统曾荣获江苏省水利厅科技进步二等奖。

　　1、概述

　　建国以来，虽然党和国家投入大量资金，坚持兴建水利工程，狠抓防洪、治水和江河湖海综合治理工作，工程建筑物标准日趋提高，防洪抗灾能力得到进一步加强，取得了巨大的成绩。但是，由于我国地域辽阔、地形复杂、河湖众多、气候异常，且降水分布不均、部分早建工程设施简陋失修，洪水出路和湖库调蓄能力不足，工程管理技术手段落后，尚未从根本上解除暴雨洪水的侵袭和水旱灾害的威胁，使得每年防洪防旱任务十分繁重。

　　根据长期防汛抗旱工作的实践证明，只有在抓紧、抓好骨干性工程建设和配套，努力提高江河湖库防洪、抗旱能力的同时，进一步加强非工程性措施的建设，积极采取工程与非工程相结合的综合性防范措施，共同构成完整的防洪抗旱保安体系，才能确保各项工作的万无一失。 防汛通信是防汛工作的生命线。防汛通信作为防洪工程的非工程性措施，是防洪工程措施的有效补充，是抗灾保安工作的必要条件，也是项投资省、见效快、技术新颖、行之有效的防洪减灾途径和切实可行的重要非工程性措施，对促进经济机制的转变和社会主义建设有着深远的意义。

　　在充分利用邮电公网通信设施的基础上，合理应用现代通信、计算机和遥测遥控诸高新技术，建立一个全时空、全方位、高效可靠、先进实用的水利专用通信系统，切实做到有、无线通信双保险，对于保障防汛、水利业务通信畅通，确保水、工情信息和工程调度指令的及时、迅速、准确、可靠地上传下达，进一步缩短洪水预报期，争取防洪抗灾的主动性，保障人民生命财产安全，适应现代信息社会的发展和防汛抗灾工作的需要是十分重要的，也是十分必要的。

　　2、历程回眸

　　水利专用通信系统的建设起源于河南“75.8”大水，正是由于当时邮电公网基础设施简陋、通信手段单一和覆盖范围局限，以及水利工程管理单位远离城市，缺乏专用通信设施的有效补充，水、工情信息采集传输和调度指挥决策等通信手段落后，而酿成洪水泛滥、人身伤亡、财产损失的严重后果。

　　为了汲取河南“75.8”大水的惨重教训，水利部于1975年12月和1977年1月分别在河南郑州和湖北荆州召开了“全国防汛和水库安全会议”和“防汛通信工作会议”，迅速作出了“加强防汛通信建设”的重要指示，提出“在充分利用邮电公网通信设施的基础上，加强防汛专用通信系统的建设”的引导方针。根据“郑州会议”和“郑州会议”精神，自1976年始，在电子工业部门和各级政府的大力支撑及水利部门积极努力下，于全国范围内掀起了防汛专用通信系统建设的热潮。在短短的几年中，各流域机构和大部分省、市先后组建了不同规模以短波通信为主体的无线应急通信网络，并逐步形成覆盖水利部（国家防总）至流域机构和省、市、县多层次的水利专用通信体系，有效地改善了防汛通信条件，不同程度地提高了防汛应急通信的能力，为以后的防汛专用通信系统和水利信息化的建设和发展奠定了良好的基础。

　　回眸水利专用通信系统建设和发展的整个过程，主要经历了初始网络建设、中期更新改造、后期完善发展等三个主要阶段。初始阶段（70年代中期至80年代末期）主要以短波、超短波和模拟微波通信为基础，完成重点防洪河段、湖库和重要行滞洪区应急通信网络的建设，其基本业务仅限于莫尔斯电文收发、水情信息拍报和一般勤务联络；并通过与电力部门的合作，建立了水利部（国家防总）至重点流域机构间的模拟微波通信传输电路，实现了上述部门间话音调度通信、程控交换网络互联和模拟低速数据传输。中期阶段（90年代初期至90年代中期）着重完成对已建网络的全面技术改造和设备更新，并进一步扩大专网覆盖范围，通过应用超短波、数字微波、同步卫星、数字程控和集群移动通信等技术，逐步实现超短波数字拨号、跨区移动漫游和窄带高速数字通信，扩展了话音、数据和图像等业务功能，为程控交换、计算机等网络和集群移动通信基站汇接互联提供了专用传输链路，形成了一定的水利专网基本规模。后期阶段（90年代末期至今）则在更新改造阶段的基础上，进一步应用光纤、无线扩频和计算机网络等技术，加强本地接入环网的建设，完善各级防汛通信网络基础设施，拓展视讯多媒体通信和监测监视监控等新业务，实现了宽带高速综合数字业务通信，具备了多网间的互联互通，增强了防汛应急通信能力，构成了防汛远程联网调度指挥和异地会商决策等业务通信平台。

　　水利专用通信系统的建设为强化供水工程效益、优化配水调度方案、平衡供水需求矛盾、加强水资源管理创造了基础条件，提供了现代化通信手段，满足了水工情信息采集、防汛调度指挥、工程运行管理等业务的需要，适应了水利信息化建设和发展，并在历年的防汛抗旱、抢险救灾工作中发挥了一定作用，取得了显著的社会效益和经济效益。

　　3、系统现状

　　经过近30年的建设，水利专用通信系统从无到有、从小到大、从点到面逐步发展，目前已具有一定规模，形成了完整的防汛通信网络体系。水利专网除在充分利用邮电PSTN(公用电话网)、 PAC (数据分组交换网)、DDN(数据数字网)、GSM（无线移动通信网）和ISDN(综合数字业务通信网)等公网通信设施的基础上，目前已完成以下骨干传输电路和区域通信网络的建设：

　　1）骨干传输电路

　　通过利用合建的水电微波和自建的水利微波电路，建立了水利部（国家防总）至各流域机构和重点防洪省（市）、重要防洪工程业务管理单位间的微波传输通信干线。

　　通过买断亚洲2号同步卫星部分转发器，建立了水利部（国家防总）至各流域机构和部分重点防洪省（市）水利厅（局）间的卫星TES话音通信和PES数据通信网络。

　　通过租用电信光纤通信电路方式，建立了部分省（市）水利厅（局）至县（市）水利局和工程业务管理单位间的光纤传输通信干线。　　2）区域通信网络

　　通过利用集群移动通信和程控交换技术，建立了部分流域机构和省（市）水利厅（局）防汛移动通信网络，实现了服务区内跨区移动漫游通信，为防汛调度指挥和抢险救灾工作提供了全天候、全方位动态通信的条件。

　　通过利用超短波、无线接入、机电警报等通信技术，建立了部分大、中型行滞洪区预警反馈通信网络，构成行滞洪区辖属范围内各级防汛业务主管部门和工程管理联防单位间区域性应急专用通信网络，为滞洪预警、调度指挥和抢险救灾提供了反馈通信的条件。

通过利用超短波、无线扩频和遥测遥控等技术，建立了部分大、中型湖库水情自动测报通信网络，构成湖库各级业务主管单位至水、工情测站间的区域性专用数传通信网络，实现了湖库区域内水、工情信息的实时采集传送。

　　通过利用超短波、无线接入、程控交换和一点多址数字微波等通信技术，建立了省（市）、地（县）和工程管理处级防汛调度通信网络，构成地方基层水利部门和工程管理业务主管部门（或单位）间区域性防汛调度通信网络，作为电信有线通信的必要补充，以满足防汛应急通信的需要。

　　上述骨干传输电路和区域通信网络的建设，有效地解决信息密集时代对通信业务所需求的各种信息传输问题，形成了水利专用通信中枢脉络，促进了水利基础产业和信息化的发展。

　　4、前景掠观

　　随着电子、通信、计算机、遗传工程、光导纤维、激光技术、海洋开发等高新技术的开发和应用，在世界范围内蓬勃兴起了以微电子技术为代表的新技术革命，将人们带进了一个全新的信息时代，并推动着人类社会逐步由工业社会向信息社会转变。信息资源已与物质资源、能量资源一起构成现代社会经济发展的三大支柱，信息技术已成为当今世界最先进的生产力，信息化已成为世界各国特别是发达国家现代化的基本标志。利用信息社会带来的机遇，广泛应用电子信息技术装备，有效开发利用信息资源，建设先进的信息基础设施，改造和武装传统产业，促进产业结构的变革和经济增长方式的转变，提高资源利用率，实现产业优化升级和现代化，即是信息化的本质体现。

　　信息化就是在经济、科技和社会各个领域，广泛应用信息技术，有效开发利用信息资源，建设先进的信息基础设施，发展信息技术和产业，不断提高综合实力和竞争力。着力推进信息化建设是每个国家、地区和行业的共同选择。

　　水利发展的过程是坚持以信息化带动水利现代化，实现认识上的转变、工作方法的转变，即从工程水利向资源水利的转变，并运用于实践推动水利基础产业和社会经济发展的过程。水利信息化建设须从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变，即从过去重点对水资源的开发、利用和治理，转变为在水资源开发、利用、治理的同时，更为注重对水资源的配置、节约和保护；从过去重视水利工程建设，转变为在重视工程建设同时，更为重视通信、计算机等网络工程非工程措施的建设；从过去对水量、水质、水能的分别管理和对水的供、用、排、回收再用的多家管理，转变为对水资源的统一配置、统一调度、统一管理。要实现水利工作的上述转变，就必须不断加强水利信息化的建设。这不仅是时代的要求，也是科学技术发展的必然趋势。

　　水利信息，是指在经济和社会发展过程中，水利及与水利事业相关的各领域生成和应用的信息总和。水利行业是与信息密切相关的行业，古今中外均十分重视水信息的收集、整编和利用。大量的水利信息，包括汛情旱情信息、水量水质信息、水环境信息和水工程信息等，作为国家经济社会信息体系的组成部分，为制定社会和经济发展规划提供基本依据，为防洪抗旱和水资源保障提供全面服务，水利信息化已成为世界各国特别是发达国家水利现代化的基础与标志，水利信息作为社会经济可持续发展的重要战略支撑，应该率先实现信息化。

　　信息社会的发展，特别是通信与计算机的硬件、App技术密切结合，促使现代信息技术正向着业务综合化、信息数字化、传输宽带化、设备微型化、器件集成化、信令标准化、接口规范化、结构模块化和管理智能化等方向发展。光纤、数字微波、卫星、扩频和移动等通信技术，在各个领域已得到广泛应用；频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、空分多址(SDMA)、码分多址(CDMA)等数字复用技术日趋成熟；DDN(数字数据网)、PAC(分组交换网)、数字移动通信网(GSM)、个人通信网 (PCN)、无线本地环路接入网 (WLL)、综合业务数字网(ISDN)、多媒体通信网(MPCN)和智能网 (AIN)等技术的研究和应用有了突破性的发展；可视电话、智能电报、图文传真、会议电视、电子邮件、视频点播、信息咨询和计算机互联网等多媒体通信业务已得到进一步的开展。技术的进步为水利信息化优化建设打下了坚实的基础，提供了各种新的可能性，并增添了业务应用发展前景，水利信息化建设的任务任重而道远。

　　信息技术是经济技术高度发展的产物，是信息时代的重要标志，在现代信息社会中，对任何时间、任何地点、任何部门之间全时空全方位信息交互要求更为迫切，具有交互、传输和接续的高速宽带通信已成为当代新兴信息化的重要手段，已广泛应用于国民经济各部门。信息技术在水利规划制定、水资源优化配置与调度、水文预报、工程建设与运行与管理，水旱灾害预警与评估等各个方面已得到广泛地应用，并取得了显著的成效。作为跨世纪工程的水利信息系统，是一项规模庞大、结构复杂、技术性强、涉及面广、建设周期长的多层次分布系统工程，有着广阔的发展前景。

　　5、发展思路

　　水利信息化是广泛应用现代信息技术，有效开发和广泛利用信息资源，建设先进的信息网络基础设施，满足防汛调度指挥、水资源优化配置、水利工程运行管理、水环境保护和行政决策支撑等工作的信息应用，促进水利工作科学化、规范化、现代化，提升水利事业活动的效率和效能，是实现水资源科学管理、优化配置、高效利用和有效保护的基础和前提。

　　水利信息化主要表现为：一是信息技术运用综合化。采用遥感遥测技术对各种水利基础资料实现自动采集；采用通信、计算机网络、自动化等技术实现信息传输和水资源在线调度与控制；采用计算机技术对水利工程实行辅助设计与管理；采用计算机可视化，虚拟现实技术模拟洪水演进、水利工程虚拟再现和模拟调度。二是信息资源共享化。完备的计算机网络设施，以保证水利行业与其他相关行业的信息共享，使其他行业的信息服务于水利，水利行业的信息服务于社会发展。三是信息规范化。水利行业的信息制定了国家标准或行业标准，便于信息处理与应用。四是信息管理法制化。对水利信息的管理与应用颁布了相应的法律法规，保证了信息安全和有效利用。

　　水利信息化作为水利现代化的重要内容，要着力采用信息技术改造现有工程设施和管理手段，保护现有的各项投资。引进吸取国际国内先进技术成果，坚持强化技术创新意识，鼓励和支撑结合水利行业的特点开发具有自主常识产权的关键技术和应用产品，在应用工程方面应注重保护现有工程，积极采用系统升级技术，推进水利设施体系的技术升级。优先发展对我国水利发展具有重大影响的基础性和关键性信息化工程，集中力量，重点保证，以此推动水利信息化的各项目工作的开展。加快水利信息化工作中的规范建设进程，完善信息化工作的管理制度，坚持信息化建设与管理并重，建立健全适合我国水利行业实际情况的信息化管理体系。并在开拓常识经济，发展信息技术，构成先进可靠的现代化防洪保安工程体系的基础上，注重利用后发优势, 实现水资源可持续利用，来支撑水利基础产业的跨越式发展，进一步为国民经济、社会发展规划和经济社会正常有序运行服务，以适应现代信息社会发展的需要。

　　水利信息化建设拟紧紧围绕“四大体系”、“四大任务”和“八项改革”等21世纪发展目标、任务，着重抓好“信息资源、信息网络、信息应用”的同步开发和应用，使之相互促进，相得益彰，共同协调发展。在未来一段时间内，将围绕国家数字化开展水利信息化工作，建立满足水利要求的地理信息系统（GIS），使水利规划、开发、管理全面实现信息化。结合应用GPS和RS技术，进一步加强水利规划设计、防汛指挥调度、工程运行管理、水文分析预报、水资源优化调配、水环境生态保护等水利综合信息管理数据库的开发应用，实现水利工程在线仿真运行，水资源优化配置调度和方案自动生成，切实做到信息资源共享化、信息网络实用化和信息应用规范化，确保信息化建设工作高效、健康、有序发展。

　　6、建设目标

　　按照水利部信息化建设总体部署和国家“十五规划”要求，紧紧围绕一个中心(网络中心)，突出三个网络（骨干网络、地区网络、专业网络），制定四个规范（信息标准规范、信息管理规范、人才培养规范、信息安全规范），大力发展信息资源，加速信息化进程。以信息化建设促进工程建设，以工程建设带动信息化建设，坚持工程建设与信息化建设同步并举，提高水利行业的工作效率和整体素质，促进水利行业全面进步。并充分应用现代的先进科学技术，择优配置和研制开发相应的硬件设施和应用App系统，用五年左右的时间，建设专用的水利信息高速公路、高效的计算机网络、实时的信息采集网络、动态的远程监视监控网络和实用的专家决策支撑系统，形成一个高效可靠、先进实用的国家防汛指挥系统和水利信息系统，构成一个技术先进、性能稳定、质量可靠、系统开放、扩展灵便和经济实用的现代化管理操作控制平台，提供信息交互、资源共享的网络服务环境，实现水工情信息的实时采集处理、数据的远程传输交互、水工建筑物的动态监视监控、水利工程的优化调度控制、工程的办公自动化管理和防汛工作的异地会商决策等多媒体视讯综合数字业务的现代化、信息化、自动化管理，通过数据视图、数据目录、数据挖掘、浏览器/服务器等技术的应用和创新，实现信息的自动交互、资源的全面共享、工程的科学管理、水资源的优化调配、网络的互联互通、系统的高效运行既定目标。

　　7、基本原则

　　水利信息化系统的建设拟遵照“高起点、高水平、高标准、高质量、高成效”的引导思想，依据“统筹规划、统一标准、分步实施、分级管理、因地制宜、因势利导”的基本方针，坚持“先进成熟、安全可靠、实用可行、灵活方便”的建设原则，满足“公开性、标准性、兼容性、扩展性” 的基本要求，实现“互联互通、资源共享、公专结合、综合利用”的实施目标，充分利用现有的公共信息资源和信息网络的环境优势及基础设施，结合水利信息化建设现状与需求，抓住骨干性重点水利工程建设投资机遇，运用“高新技术、高新工艺、高新手段”，加速水利专用信息系统的建设。

　　8、主要任务

　　水利信息化建设和发展过程中拟主要完成以下基本任务：

　　1）建成各级水利、防汛业务主管部门和工程管理单位相互间的宽带高速通信传输骨干网络，实现话音、数据和图像等综合数据业务通信，满足全天候全方位通信交换、数据传输、视讯交互和信息共享的需要。

　　2）建成水资源综合信息采集处理系统，实现雨情、水情、工情、旱情、灾情、水质、水保、水环境等各种涉水要素和信息的实时监测和动态监视监控，为水资源优化配置调度、水环境快速监测评估、水土资源合理开发利用、洪涝灾情超前预报分析提供基本信息资源，满足水利综合业务信息管理工作的需要。

　　3）建成各级水利、防汛业务主管部门和工程管理单位相互间的计算机网络和网管中心和网管分中心，构成骨干、地区、园区、局域多层次的计算机互联网络，加强网络安全和出入口管理，并连接国家和地方政府信息网，实现水利、防汛办公自动化、信息资源共享和网络互联互通。

　　4）建成水利计算机综合数据库管理系统，实现水资源、水环境、水土保持、水利工程、农村水利、防洪减灾、水利建设、水利政务、水利经济、水利科技、水利人事等综合业务信息资源的集中控制和自动管理。

　　5）建成水利综合业务管理服务系统，实现数据自动分析处理、信息实时查询服务、方案自动生成实行、工程在线仿真运行、管理动态监视监控、状态越限预报告警、调配辅助决策支撑、效益及时评估检验和资源综合开发利用。

　　6）建成防汛决策支撑系统，完成洪水预报调度、灾情评估分析、水资源优化调配、防汛异地会商、地理信息管理、辅助决策支撑等应用App系统的研究开发，实现由人工决策分析向计算机辅助决策分析的转变。

　　7）建成水利办公自动化管理系统，实现水利、防汛业务工作信息交互、公文运转、公务处理、组织安排、计划实施、业务管理、技术交流、工作协调、项目跟踪、资料查询、数据检索、计算分析等办公自动化。

　　8）建成水利计算机网络安全行业管理规范和标准，结合水利信息应用、交互的业务特点，制定运行管理和安全保密制度，规范信息交互的行为，实现对水利信息的有效利用和计算机网络管理的安全防护和机密保障。