消费者希望每天24小时都能喝到纯净、安全的饮用水。本文将介绍了冗余的数据通信网络如何保障饮用水的可靠供应。

总部地址位于德国Gunzenhausen市的Rechenberg公司为周边大约148000户居民提供饮用水。供水范围涉及到20个城市及Absbach、Roth和Wieβenburg- Gunzenhausen三角地带，总面积达750km2。Rechenberg公司每年提供的饮用水超过了60亿L。其中60%产自公司已有3个水源区的13口水井，其余的40%左右是从弗兰肯经济区供水给水公司那里购买来的。Reckenberg集团的供水网已纳入到了巴伐利亚北部水网之中。

由于供水网络的相互连通，作为地区性合作组织的Rechenberg公司也为相邻的供水企业提供了像直接联网饮用水用户一样的服务，保证了高可靠性的饮用水供应。为了保证每年365天都能可靠供应饮用水，供水集团公司的专业人员采用了高效的设备监控和快速的事故处理方案。在这样的背景条件下，范围宽广、空间分散的通信技术有着非常重要的意义。

图1 图示一套饮用水供水装置，环形吉兆光纤以太网的吉兆网关把供水集团与各个供水点水厂的控制系统连接成一个大网络

以太网连接

除了分布广泛的供水网络，Reckenberg公司水厂还必需对自己的供水准备设施——10个储水设备（地上和地下的），两座水塔，大量的水泵以及水源区内大大小小的水井——进行控制和监控。迄今为止，各个工作站均用铜质电缆与供水控制中心连接，但是这个30年前的解决方案已不能再满足如今更高的要求。2011年，专业人员进行了检查，规定需要对这些设施进行彻底的技术改造。

这就要求Reckenberg公司拿出一套合理的联网方案，一方面要通过现代化技术改造保证满足不断增长的通信需求，另一方面要求联网方案有足够的灵活性，可以根据需要不时的扩充。公司的技术人员决定整个网络的各个终端都通过以太网与控制中心联网。由于供水地域非常辽阔，因此总的数据通信线路的总长超过了100km，各主要站点之间的间隔距离可达18km。在设计这样的通信网络时，对网络结构的高可靠性给予了极高的关注，而各个地点的地理环境又对网络结构的可靠性有着重要的影响。

为了满足这些很高的可靠性要求，拟定的方案是吉兆光纤技术的冗余网络结构。“利用Phoenix Contact公司研发生产的吉兆网关得到了最佳的，满足了我们冗余要求的网络解决方案。除了仪器设备的性能之外，技术咨询和根据实际需要的现场技术支持都是具有决定性意义的。”Reckenberg公司的技术总监Martin Ramming先生解释说。为克服各个居民点相距很远这一难题，采用了单光纤模式。构建整个网络时，120km的光纤电缆采用了经济的直埋光缆技术铺设。根据居民点的地理环境和要求，也用不同的铺设方式构建了4个部分，每一部分都是一个拓扑环行网。利用这种方法，在出现线路故障时，会有替代数据通道可以使用。在水厂的控制中心，所有Wassermungenau水厂的水量数据都经光纤环路汇总到控制层服务器的主环中。

安装使用的吉兆网关允许方案成为网状拓扑。例如允许快速实现多个子环的自动冗余转换，从而使网络结构最佳地满足集团公司服务地域的地理条件。它能够自动识别代替性的数据支路，并在需要时激活这些代替支路。因此没有必要对环形拓扑结构进行单独的特殊配置。对于Reckenberg公司来讲，通信网络元器件的维护保养也有着非常重要的意义，因为电气技术人员负责照管大量的仪器设备和系统。

Marting Rammning先生说：“我们的员工对吉兆网关用户连接调试，经可插接连接的配置存储器就能简单完成设备更换，给予了极高的评价。”

图2 “利用吉兆网关得到了最佳的满足我们冗余要求的网络解决方案。”——Marting Ramming先生， Reckenberg公司技术总监

冗余主控计算机

性能强大的吉兆网络也为控制和过程控制提供了新的可能性。过去传输数据或者调节指令的往往在分钟级的水平内，现在利用吉兆网则只需要几秒钟的时间。由于能够实时采集数据，因此也可以实现跨地域的控制了。通过两个居民点地区的供水量和用水量数据比较，就可直接在中央控制室判断出是否有水管破裂的事故了。

冗余的网络拓扑为公司提供了保证供水系统高可靠性和供水过程保障的通信技术基础平台。对于一家供水、给水企业来讲，重要的给水设施都要有冗余是一个基本原则。而这一原则不仅仅适用于使用的技术设备，而且同样也适用于控制层次。例如，除了给水管道的冗余之外，也要在控制层的以太网网络中实现服务器冗余。

正是为了这一目的，Reckenberg公司在距Wassermungenau水厂9?km的Mitteleschenbach的水塔供水点建造了另一个服务器工作站，作为冗余计算机。通过这一冗余计算机服务器操作者也可以经吉兆环形以太网获取所有供水点的数据。公司值班的应急抢救人员也可以在家里通过VPN（虚拟局域网）通信技术实现这种登录。

远程故障排除

对于一些小型的、无人值守的给水点，在使用了吉兆网关之后还带来了一些辅助的好处。例如可以实现有源以太网，经监控摄像机和VoIP电话进行联系。当需要技术服务时已有人到达现场，则为他们提供了网络内部电话联系可能性。为保障通信网络有着很高的可用性，除冗余连接结构之外，Phoenix Contact公司的昆腾不间断电源USV也发挥了积极的作用。

经过一年的使用运行，公司认为选用吉兆光纤网络的决策是正确的。Marting Ramming先生总结说：“我们的投资是非常有效的，因为基于以太网的通信技术和控制技术明显提高了给水、供水的可靠性。通过对供水设备的实时监控，跨地域的远程遥控明显提高了故障报警、故障分析和故障排除的速度。80%的故障都可以远程排除，既节约了时间也节约了资金。”