摘 要：選擇合適的通信方式是實現(xiàn)小型水電站全面管理和監(jiān)控的關鍵。本文敘述了小水電站自動監(jiān)控對通信的要求，就單對線路高速對稱數(shù)字用戶線（G.SHDSL）寬帶技術在小型水電站自動監(jiān)控中的應用進行了探討。 關鍵詞：小水電站自動監(jiān)控;通信;G.SHDSL;數(shù)字復分接 0 引言 　　在水利水電領域，許多泵站、水電站提出了“無人值班，少人值守”的運行管理模式[1] ，管理人員運用現(xiàn)代通信技術在指揮調(diào)度中心對各級泵站、水電站的設備進行遠程控制，對環(huán)境惡劣的工作區(qū)域、水閘區(qū)域設備進行遠程監(jiān)視，使原先費時費力的工作變得簡單輕松，這一管理模式的提出大大提高了管理的效能。成為目前這一領域的發(fā)展趨勢。要實現(xiàn)對各級泵站、水電站的遠程監(jiān)控[2]，必然需要對各種信息進行采集、通信和處理，其中對各種信息的采集和處理，由于計算機和各種微控制、微處理技術的快速發(fā)展，已變得相對容易，而通信問題由于成本因素的影響，成為了這一領域發(fā)展的瓶頸。因此，選擇合適的通信方式和設備是實現(xiàn)小型水電站全面管理和監(jiān)測的關鍵。 　　由于小型水電站一般地處偏遠，因此公用的通信網(wǎng)絡無法覆蓋，目前大多數(shù)地區(qū)利用一對雙絞銅線實現(xiàn)了簡單的單路語音通信，隨著自動化監(jiān)視和控制要求的提出，如何解決好數(shù)據(jù)的通信問題，已經(jīng)變得非常關鍵，我們知道最好的通信方式是利用光纖，但光纖通信存在著設備復雜，成本高的缺點?；谛⌒退娬局饕耐ㄐ艑ο笫巧霞壙刂浦行?、調(diào)度所（包括電力調(diào)度、防汛調(diào)度），通信的數(shù)據(jù)量不是特別大，但實時性要求高，通信距離特別遠，現(xiàn)有的公用通信網(wǎng)絡無法覆蓋等特點，G.SHDSL通信技術可較好地滿足了小型水電站的通信要求。本文就G.SHSDL在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應用進行了探討。 1 小水電站自動監(jiān)測對通信的要求 　　對水電站提出計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)的問題后，相應要考慮系統(tǒng)總體結構及各子系統(tǒng)之間的聯(lián)結和通信問題。水電站自動監(jiān)控對通信的要求應遵循以下原則： 　?。?）經(jīng)濟性原則 　　考慮具體工程運行管理上的總體經(jīng)濟效益，通信系統(tǒng)成本不能太高。 　　（2）可靠性原則 　　通信系統(tǒng)應在低溫、潮濕、風塵大、強電磁場干擾等惡劣環(huán)境條件下均能正常工作。 　　（3）可擴性原則 　　通信系統(tǒng)應具有當代技術先進性，其硬件設備和軟件遵循模塊化結構?？梢苑奖愕貙崿F(xiàn)系統(tǒng)擴展、更新和升級。 　?。?）實時性 　　自動監(jiān)控系統(tǒng)是一個實時監(jiān)控系統(tǒng)，必須滿足實時性。 　?。?）開放性原則 　　軟硬件配置注重兼容性和互換性。 2 G.SHDSL在水電站自動監(jiān)控中的應用 　　G.SHDSL自動監(jiān)控通信系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)由話音交換機、網(wǎng)絡交換機、數(shù)字復分接器、G.SHDSL線路接入模塊、傳輸網(wǎng)絡、電話機和計算機等組成。 　　通信的處理器主要完成對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)處理、異步串口的數(shù)據(jù)的分發(fā)和接收、G.SHDSL等各個芯片的管理和控制、用戶接口的信令檢測和控制、狀態(tài)指示的控制等。多數(shù)業(yè)務接口都可直接由通信處理器擴展得到。例如：以太網(wǎng)接口、USB接口、HDLC接口等。 　　此系統(tǒng)可對水電站運行數(shù)據(jù)進行采集和判斷，一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生異常，即可通過G.SHDSL通信模塊向監(jiān)控計算機發(fā)生報警信息，實現(xiàn)了對水電站運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。同時，G.SHDSL通信模塊可完成多路數(shù)據(jù)終端設備（如計算機）送來的數(shù)據(jù)按照協(xié)議打包成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡交換機，并可通過E1接口接入到程控交換機完成話音交換。 　　2.1 G.SHDSL技術 　　2.1.1 G.SHDSL技術的特點 　　G.SHDSL[3]（Single-pair High Speed DSL，單對線路高速對稱數(shù)字用戶線）是ITU（G991.2標準）推薦的在雙絞銅線上傳輸雙向?qū)ΨQ寬帶數(shù)據(jù)的一種技術，它提供迄今為止任何DSL技術具有的功用范圍，能夠用于語音、數(shù)據(jù)和視頻等多種通信傳輸業(yè)務。 　　G.SHDSL接口電路由一片具有成幀功能的雙通道DSP和一片單路模擬驅(qū)動前端組成[4]，雙通道DSP主要完成TC-PAM編碼、解碼、回波抵消、自動均衡和成幀等功能。模擬驅(qū)動前端主要完成D/A、A/D變換、濾波、線路驅(qū)動、增益控制等功能。其中線路驅(qū)動包括線路的發(fā)送和接收，發(fā)送功放、接收放大、線路阻抗匹配等功能。 　　G.SHDSL的特點如下: 　?。?）支持數(shù)據(jù)速率高,傳輸距離遠 　　26AWG電纜上傳輸距離為6000英尺、20000英尺的單線對，對應所能支持的數(shù)據(jù)速率分別為2.312Mbps和192Kbps;雙線對操作速率可達4.624Mbps。當距離一定時，速率比傳統(tǒng)的對稱DSL高35%至50%;當速率一定時，傳輸距離比傳統(tǒng)的對稱DSL提高15%至20%。 　?。?）頻譜兼容性 　　G.SHDSL選擇了TC-PAM調(diào)制技術，從而確保了與其它基于DSL的服務（如ADSL）的兼容性。 　?。?）國際互操作性 　　由于采用了TC-PAM以及其它標準要求，推進了G.SHDSL局端與終端設備的互通性測試工作。 　?。?）傳輸速率自適應 　　G.SHDSL是自適應的，可以在不同的傳送寬度之間作調(diào)整，隨著傳送距離的不同，實現(xiàn)的傳送速率也不同。 　?。?）成本優(yōu)勢 　　運營商應用G.SHDSL技術時主要是在擴容時增加新的設備，并不需要替換現(xiàn)有的DSL技術，另外大部分連接都是點對點的，而非全網(wǎng)的改造，因此投入較低。 　　2.1.2 TC-PAM調(diào)制技術 　　G.SHDSL采用網(wǎng)格編碼脈幅調(diào)制（TC-PAM）技術。網(wǎng)格編碼[5]的原理是利用編碼效率為的卷積碼，并將每一碼段的映射為2[sup]n+1[/sup]個調(diào)制信號集中的一個信號[6]。在接收端信號解調(diào)后經(jīng)反映射變換為卷積碼，再送入維特比譯碼器譯碼，做出判斷的過程是按照形似網(wǎng)格的決策樹進行的，也叫網(wǎng)格編碼調(diào)制。 　　其算法復雜程度較低，對話音通信時延要求較低，壓縮了傳輸頻譜，提高了抗干擾減少串音的能力，延長了傳輸距離。 　　2.2 同步數(shù)字復分接 　　水電站自動監(jiān)控通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)和話音的復接和分接處理可采用同步數(shù)字復分接技術。同步數(shù)字復分接器是由數(shù)字復接器和數(shù)字分接器組成，數(shù)字復接器是把兩個或兩個以上的支路同步數(shù)字信號按時分復用方式合并成為單一的同步數(shù)字信號的設備;數(shù)字分接器則是把一個合路數(shù)字信號分解為原來的支路同步數(shù)字信號的設備。同步復分接是指如果輸入支路數(shù)字信號相對于復接器的對應時鐘信號是同步的，則只需調(diào)整相位就可以實施數(shù)字復接。同步復分接有復接效率較高，復接損傷較小等特點。 3 系統(tǒng)特點 　　水電站自動監(jiān)控通信系統(tǒng)采用G.SHDSL技術，與ADSL（不對稱數(shù)字用戶線）HSDL（高速數(shù)字用戶線）技術相比具有明顯的特點： 　　1） 傳輸質(zhì)量穩(wěn)定 　　G.SHDSL技術是一種上下對稱DSL技術，傳輸質(zhì)量穩(wěn)定，適合行業(yè)應用。 　　2） 傳輸速率較快、傳輸距離遠 　　單線對傳輸G.SHDSL設備可在1對或2對普通市話雙絞線上傳輸高達2.3Mbps速率，可以滿足話音、數(shù)據(jù)和圖象等多媒體業(yè)務需要。傳輸距離遠在1對0.5mm線徑的市話雙絞線上無中繼傳輸2.048Mbps速率可達4.8Km以上,增加中繼可使傳輸距離延長一倍。 　　3）安裝簡單、投資少 　　G.SHDSL安裝采用現(xiàn)有的雙絞線連接，無需另外鋪設線路，安裝方便。在網(wǎng)絡要求上不要很大的投入，只需增加G.SHDSL模塊，在用戶端加入綜合接入設備就可，好處是可以帶來更豐富的接入方式。 　　4）應用廣泛 　　G.SHDSL支持多種業(yè)務類型，傳統(tǒng)DSL技術主要在TDM模式上選擇傳送方式，而G.SHDSL既可在TDM上又可在ATM、IP的傳送模式下進行傳輸。 　　5）兼容性好 　　G.SHDSL是目前唯一的使不同廠家在同樣標準下真正實現(xiàn)兼容的技術，能夠在多個供應商平臺間實現(xiàn)互操性。 4 小結 　　綜上所述，在小水電站自動監(jiān)控系統(tǒng)中采用G.SHDSL技術，利用原有電話雙絞線傳輸媒介，組成一個高速、穩(wěn)定、可靠的信息網(wǎng)，增強自動監(jiān)測能力。因G.SHDSL技術可提供可變的速率、強大的性能、國際標準基礎及與其它DSL的頻譜兼容性，此技術可獲取更大的商用價值。 本文作者創(chuàng)新點： 　　G.SHDSL是ITU推薦的在雙絞銅線上傳輸雙向?qū)ΨQ寬帶數(shù)據(jù)的一種技術，其優(yōu)勢表現(xiàn)在三方面：（1）G.SHDSL技術能夠支持多種業(yè)務類型的應用，包括ATM、IP和TDM;（2）傳輸距離遠，相對于HDSL能提高15%——130%;（3）能夠很好地實現(xiàn)和其它廠商間設備的兼容。 　　小型水電站一般地處偏遠地區(qū)，公用的通信網(wǎng)絡無法覆蓋，當前大多數(shù)地區(qū)利用一對雙絞銅線實現(xiàn)了簡單的單路語音通信，滿足不了自動化監(jiān)視和控制要求。G.SHDSL技術的應用可成功解決這些問題，而且成本低，效益好，具有廣闊的應用前景。 參考文獻： 　　[1]周海波，中小水電站綜合自動化系統(tǒng)設計[J]，中國水利水電設備網(wǎng)，2006 　　[2]李麗 安淑凱，計量站遠程監(jiān)測SCADA系統(tǒng)的設計分析[J]，微計算機信息，2003 08 28 　　[3]譚飛 郭新 趙彥博，單線對稱高速數(shù)字用戶線，中國數(shù)據(jù)通信[J]，2002 04 　　[4]4-wire Operation Using Globespanvirata SHDSL Chip Sets[J] May,2002 　　[5]金子建，一種實現(xiàn)高性能TCM的卷積編碼器結構，電子學報[J]，1992 07 　　[6]王興亮等，數(shù)字通信原理與技術[M]，西安電子科技大學出版社，2000