工业以太网交换机助力建设沪上“超级饮水机”

长江之滨的上海市长兴岛，其西北方向的一片自然瑰宝——青草沙冲积沙洲，以其丰富的优质淡水资源，成为了上海市供水战略转型的重要支撑点。随着青草沙水库及其取输水系统的成功构建，该工程不仅构筑了高达5.53亿立方米的储水能力，还实现了每日719万立方米的高效供水能力，惠及人口超过千万，其供水量占比超过了全市原水供应总量的一半。这一壮举不仅体现了上海对未来供水安全的深远考量，也有效缓解了长期以来对黄浦江作为主水源的过度依赖，使得上海自来水供应体系更加多元化与稳定，为城市的可持续发展奠定了坚实的基础。

来自红狮控制的N-TRON 系列高性能工业以太网交换机，为青草沙水库项目的综合网络工程提供了关键助力，满足了水库运行对系统实时性、可靠性、可扩性等要求，并在充分满足水库控制需求的基础上进行一体化的集成。

系统设计

该水库位于长江入海口处，地理位置特殊，水库既要实现在非咸潮期的“避咸蓄淡”，又要在咸潮期末时段与两盐峰之间抢蓄优质淡水。因此，水库取水采用泵闸联合运行的方式，在非咸潮期通过上游取水闸自流引水入库，而泵的功能主要是在咸潮初期提水预蓄满库避咸和咸潮期抢水，满足在咸潮期不宜取水的条件下，保证原水出库供水，供水以输水闸自流供水方式为主。不难看出，为保障水库的顺利运行和切换，整套网络系统的安全性、可靠性及扩展性比较重要。

具体来看，青草沙水库综合自动化系统包括一个控制中心和4个分控站（取水泵闸、下游水闸、输水泵站、输水闸井），整个工程地理分布广阔。该网络系统为一个由控制中心和分控站组成的层次型监控系统，完成泵闸监控系统、水情测报系统、水质监测系统、以及水库运行联调决策支持、工程监测与安全运行评估、事故应急处理预案与决策支持等各种高级应用的综合自动化系统。

为此，红狮控制的网络专家团队以整个网络系统开放性、分布式、点对点为原则设计为一个纵向三层次网络系统（从下到上分别是数据采集层、应用服务层和数据展示层），以及一个横向网络系统——即采用两层千兆冗余双环网的架构，一方面用专用光缆将上述5个局域网首尾连接成一个1,000M的干线双环形以太网，较大程度地保证通讯的安全性、可靠性；同时视频监控网络也单独形成1,000M的光纤环网，以减少视频信息对监控网络系统的影响。这样的架构，不仅可以实现全网高度冗余，无任一节点丢失，又提高网络的可靠性和工作效率。

上述网络主信道主要进行SCADA数据传输，遥测等，备用信道传输视频图像和IP语音数据。主信道或备用信道中任何一个发生故障时，主备信道之间可以进行无扰切换，保证数据传输的正常进行，保证不发生数据丢失现象。为了保证无扰切换的正常进行，主信道接入端设置集成防火墙和入侵检测的路由器，保证不会由于外界干扰而影响信道切换。备用信道设置两台路由器，一台作为热备，保证随时可以进行切换。

客户收益

对于这样一个网络系统来说，对工业以太网交换机产品的持久性和耐用性要求没有丝毫妥协的余地。基于N-TRON工业以太网交换机的网络以其高性价比和优异的可靠性，为该工程带来一系列收益，例如：

l 能够完全满足物理环境，温度、防尘、电磁兼容性等要求；

l 因网络规模庞大，管理型工业以太网交换机可以简化网络的维护及管理，实现故障点的快速分离、自我诊断及快速排除，并实时报警；

l 网络自愈时间可以达到 30ms 以内；

l 可对每个端口的在线流量监控和网络分析；

l 支持热插拔（SFP口），可进行在线维护；

l 报文间隙时间 6 微秒以内；

l 工业级标准，MTBF值200W小时以上。

该套系统的设计和实现，从可靠、安全、经济、技术先进和便于扩充的角度出发，既充分考虑现代水利的技术特性，又结合了大型水利工程的实际特点。可满足现阶段设备运行监控、安全监测管理和生产运行调度，且更加注重高起点统筹规划，为后续进一步开发和完善构筑统一协调的软硬件平台。

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