北斗衛(wèi)星通信技術(shù)在水情自動測報系統(tǒng)的運用

崔金鵬

摘 要：北斗衛(wèi)星通信技術(shù)具有通信速度塊，同時能夠支持并發(fā)處理，可靠性高等諸多優(yōu)勢，同時再加上其簡單維護等諸多特點，非常合適水情方面的預(yù)報應(yīng)用。文章分析了北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的主要特點，以及北斗衛(wèi)星通信技術(shù)在具體水情自動測報系統(tǒng)中的設(shè)計和運用。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星通信技術(shù)；監(jiān)測中心；水情自動測報系統(tǒng)

引言

由于GSM網(wǎng)絡(luò)的覆蓋相對比較廣泛，所以在水情信息的采集方面，大部分都是基于GSM網(wǎng)絡(luò)作為測試站點和監(jiān)測中心溝通的主要方式。不過由于我國幅員遼闊，GSM網(wǎng)絡(luò)或者GPRS定位系統(tǒng)本身還存在著很多盲點，特別是在水文監(jiān)測點附近的網(wǎng)絡(luò)覆蓋則不夠完善，這樣測試站點和監(jiān)測中心的通信就難以實現(xiàn)，水情自動測報系統(tǒng)就不能夠?qū)崿F(xiàn)信息的貢獻和數(shù)據(jù)的傳輸。對然而我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星通信技術(shù)正好填補了這個空白，能夠?qū)τ贕SM網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到位的地方，可以使用基于北斗衛(wèi)星通信技術(shù)為核心的水情自動測試系統(tǒng)來進行水情監(jiān)測，有效的提升了監(jiān)測效果和預(yù)報的準(zhǔn)確性。

1 北斗衛(wèi)星通信技術(shù)在水情自動測報系統(tǒng)中的運用分析

1.1 北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要特點

北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要特點體現(xiàn)在抗雨水能力強，具備高可靠性和低功耗且簡單維護的特點，再加上是由我國自主獨立研發(fā)，因此在信息的保密性和安全性方面都更有保障。另外其多元化的不同制式能夠?qū)崿F(xiàn)和水情測報系統(tǒng)的無縫集成。特別是水情自動測報系統(tǒng)更加注重短通信的數(shù)據(jù)傳輸，而這一點正是北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)所特有的優(yōu)勢。這個系統(tǒng)的工作頻段主要有L/S/C，其頻段范圍較寬，所以在信息傳輸方面擁有其獨特的優(yōu)勢。

1.2 北斗衛(wèi)星技術(shù)下的水情自動測報站的主要構(gòu)成

北京市的北斗衛(wèi)星技術(shù)下的水情測報站的主要構(gòu)成包括了四個方面。第一是北斗通信模塊。主要選擇的是用戶終端。該北斗衛(wèi)星的用戶終端主要有天線設(shè)備和主機設(shè)備兩種，而且這兩種設(shè)備的終端體積也相對較小，且操作比較簡單，安裝維護工作也非常容易。其主要信號的傳送機制是通過瞬間突發(fā)的模式，這樣也能夠有效的降低用戶終端的功耗。而且也能夠支持環(huán)境惡劣的野外水情測報。

第二是測試中心的終端機。測試中心一般遠離監(jiān)測中心，所以需要通過遙測的方式來實現(xiàn)。這種終端機能夠和不同的傳感器進行連接，并支持不同的數(shù)據(jù)通信模式。北京的水文測試中心的遙測終端就支持北斗衛(wèi)星通信，同時也支持了GSM通信和GPRS通信等。并能夠根據(jù)信號的變化自動切換，從而保障遙測數(shù)據(jù)能夠及時的反饋到監(jiān)測中心。

第三就是前端的傳感器。這些傳感器主要有涉及到測報水情的相關(guān)數(shù)據(jù)需求，包括了水位傳感器和雨量傳感器以及水質(zhì)、水位等傳感器等。

第四就是電源。電源主要選擇的是密封的蓄電池，并能夠通過太陽能板進行充電，這樣能夠具有一定的環(huán)保性。另外這些電池還具有自動啟動和切斷的裝置，只有在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候才會啟動，從而提升蓄電池使用壽命，并節(jié)省用電。

1.3 北斗衛(wèi)星通信鏈路分析

北京市某地北斗衛(wèi)星的通信鏈路構(gòu)成主要包括了北斗衛(wèi)星以及網(wǎng)管中心。這個鏈路的功能就是對水情測報站的數(shù)據(jù)進行備份以及進行查詢和下載。

1.4 北斗衛(wèi)星的監(jiān)測中心

北斗衛(wèi)星的監(jiān)測中心自然是這個水情測報系統(tǒng)的核心，主要有由衛(wèi)星指揮型終端以及數(shù)據(jù)接收端和數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成。這個監(jiān)測中心是所有數(shù)據(jù)的交匯點。同時也是控制中心。

第一是衛(wèi)星接收終端。主要具備兼收功能和通播功能以及全信道鎖定以及大數(shù)據(jù)處理功能。同時還包括了內(nèi)置的電池。

第二就是接收數(shù)據(jù)服務(wù)器。這是專門集中管理數(shù)據(jù)的重要設(shè)備。具備兩個信道來進行接收。其中第一個信道主要是連接互聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)來進行數(shù)據(jù)接收。第二個信道則是通過衛(wèi)星系統(tǒng)。在北京某地的水情測報系統(tǒng)，這個信道就是和北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行實時的數(shù)據(jù)接收。這個數(shù)據(jù)也能夠通過RS232串口來接收。

第三就是水情數(shù)據(jù)庫。當(dāng)數(shù)據(jù)接收服務(wù)器接收到各種途徑獲得數(shù)據(jù)之后，就會對這些數(shù)據(jù)進行解碼和分析，然后將水情數(shù)據(jù)錄入到水情數(shù)據(jù)庫中，從而為各種水情的應(yīng)用提供服務(wù)。

第四是數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器。這個服務(wù)器主要是對水情數(shù)據(jù)進行處理和存儲以及統(tǒng)計報表等。另外監(jiān)測中心能夠?qū)⒅噶罨蛘吣骋粋€執(zhí)行動作信息發(fā)到各地的遙測站點，或者指定某個遙測站點進行發(fā)送。

1.5 北斗衛(wèi)星自動測報的軟件設(shè)計

北斗衛(wèi)星自動測報的系統(tǒng)軟件主要包括兩個部分。其一是控制測站的軟件。在北京的水情自動測報系統(tǒng)中，主要是有北斗衛(wèi)星監(jiān)控中心以及遙測站點形成一對多的傳輸關(guān)系。遙測站將感應(yīng)信息通過衛(wèi)星傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，然后監(jiān)控中心反饋收到信息。而這些遙測站點會根據(jù)相應(yīng)的反饋信息進行相應(yīng)的處理，或者轉(zhuǎn)入休眠，抑或是重新要求遙測站點進行收集數(shù)據(jù)。其二就是軟件系統(tǒng)的處理。這是系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵部分，能夠?qū)b測站點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行多元化的處理，從而為相應(yīng)的使用人員提供多種的水情服務(wù)，有助于提升當(dāng)?shù)氐乃橛^測水平。根據(jù)北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)的軟件其數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

圖1 軟件數(shù)據(jù)流程圖

1.6 通信機制的設(shè)計應(yīng)用

北京的水情自動測報系統(tǒng)的通信機制設(shè)計的關(guān)鍵在于解決了通信頻度控制問題以及信息格式的設(shè)計問題兩種。其一是通信頻度的控制策略?；诒倍沸l(wèi)星通信系統(tǒng)的收費標(biāo)準(zhǔn)要比移動的GSM以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的GPRS的費用都要高出不少，根據(jù)北京市場大概要高出5倍多。因此在發(fā)送信息策略上和普通的移動遙測站的數(shù)據(jù)傳輸策略要盡心差異化。只有在出現(xiàn)明顯差異的水情數(shù)據(jù)時，才會性發(fā)送。根據(jù)北京的通信費用，每次傳輸為0.5元。因此北京的遙測站點設(shè)置傳輸策略為每小時傳輸一次。如果沒有發(fā)生變化，如沒有下雨，每天在早晨8點發(fā)送一次平安數(shù)據(jù)報。這樣就能有效的降低信息的傳輸次數(shù)，節(jié)省了傳輸費用。

其二就是在信息格式設(shè)置上，北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以設(shè)置的短字節(jié)有43字節(jié)數(shù)和70字節(jié)數(shù)以及98字節(jié)數(shù)三種，字節(jié)數(shù)越大，那么單次的傳輸內(nèi)容就越多，因此費用也就越高。由于水情數(shù)據(jù)相對較為復(fù)雜，而且為了提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在北京的水情自動測報系統(tǒng)上，就采用了98字節(jié)數(shù)進行傳輸，所以每次的傳輸價格在1元。

2 結(jié)束語

北京目前已經(jīng)有19個北斗衛(wèi)星水情站點在應(yīng)用，這19個站點的傳輸數(shù)據(jù)的策略：下雨時期，每隔15分鐘傳輸一次數(shù)據(jù)，在天氣良好的時候，則每天早上傳輸一次，如果在陰天或者是多元天氣，就會調(diào)整為每隔1小時傳輸一次。經(jīng)過長期的觀測，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩蔬_到了97.99%。從實際的使用情況來看，這個比例的數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠滿足正常的數(shù)據(jù)分析需求。而且采用的數(shù)據(jù)格式選擇了98字節(jié)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容包括了水位、天氣以及雨量和水質(zhì)等信息內(nèi)容，有效的對北京地區(qū)的水情情況實現(xiàn)了即時動態(tài)的檢測，從應(yīng)用的角度上取得了成功。

參考文獻

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