超短波通信在大伙房水庫水文自動測報系統中的應用

孫 雷

(遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧 撫順113007)

1 大伙房水庫水文自動測報系統現狀

大伙房水庫水文自動測報系統是1985 年開始研制，是國內較早建成的水文測報系統，經多年運行，目前在技術和設備上都呈整體老化狀態，系統故障率很高，因此2005 年對系統進行更新改造。

改造后的大伙房水庫水文自動測報系統由34個遙測站、5 個中繼站和大伙房水庫調度中心站1 個構成。系統應利用遙測、通信、計算機和網絡等技術，完成流域及測區內固定站點內的降水量、水位和流量的遙測。

測報系統的通信以大伙房水庫為中心，設西鐮刀灣(448.0m)，三塊石山頂(1073.8m)，煙筒山(814.6m)、北大嶺(555.9m)、西大頂(745.9m)5 個中繼站，遙測站含25 個雨量站、6 個水文站和3 個水位站。

系統采用230MHz 頻段(水文專用頻段)的超短波(單頻)為主通信信道，公網GSM 短信為輔助信道，其中4 處(于家堡、樹基溝、南章黨、占貝)衛星信道為輔信道，1 處(熬牛)單衛星信道。

2 通信組網

通信組網包括如下幾方面的內容:

2.1 通信網設計原則

水文自動測報系統擔負著水文信息傳輸的重要任務，傳輸的信息應滿足可靠性和有效性的要求。因此，結合改擴建工程特點，擬定如下組網原則:

1)通信網設計首先應滿足可靠、準確、迅速、方便地傳輸數據的要求。無線電路性能指標按規范要求應滿足:中繼線路的電路余量M ≥10dB，測站線路電路余量≥5dB。保證90%測站線路余量≥10dB，提高干擾保護度及衰落保護度指標，以保證系統整體的通信質量。

2)在通信組網時，應不改變遙測水文(位)站位置，遙測雨量站位置在滿足通信質量的要求下也不應改變，但為了滿足通信質量、且滿足遙測雨量站的控制范圍，對流域模型影響可忽略時，允許改變其位置，以提高通信質量。

3)流域上游分布的測站組網時根據信道質量原則就近中繼站組網，不再增加中繼站。大～沈區間的測站(除無中繼傳輸的測站，如撫順站及東洲站之外)將選擇一個一級中繼站。站網設計時，按照流域上游與大～沈區間中繼分開原則，進行組網設計。

4)系統中心站應考慮到作為子系統納入管局局域網和省廳調度中心廣域網之中，將來和上級部門聯系留有通信與數據接口［1］。

2.2 原有系統信道問題

對站網的信道場強進行測試，在22 條無線路由中有6 條信道的表頭場強讀數不足20dB(系統運行實踐表明，根據本流域實際情況，表頭讀數低于20dB的路由信道將不能保證良好運行)，近27%的系統比重，并都存在間歇性干擾，不能滿足要求，急需進行改造。造成系統信道大比例不良的主要原因除了多數遙測站均在山區，信道多有山峰阻隔之外，還有部分遙測站站距過遠，其自由空間傳輸損耗過大等。組網設計將重點解決系統信道問題。現有站網場強測試結果見表1。

表1 大伙房水庫水文自動測報系統場強測試表

2.3 中繼站的選擇

根據系統長期運行情況及可行性，對流域上游的北大嶺中繼站換址;在流域下游選定一個一級中繼站，以解決大～沈區間遙測站的通信組網［2］。

確定中繼站的位置是超短波通信線路中至關重要的工作，它直接影響到通信線路是否可靠、經濟合理以及今后維護工作是否方便，其選站原則如下:

1)良好的通信條件:為了提高信道質量，確保通信網的可靠性，中繼站的海拔高度應盡量高，四周開闊。

2)盡量減少中繼級數:中繼站數量盡量少，且應位于遙測站分布的中心地帶，以減少中繼級數，中繼級數不應超過三級。

3)便于日后運行管理。

4)考慮電源、交通方便，便于維護、維修，巖土性質應滿足防雷要求。

根據上述選址原則，北大嶺中繼站由原705.1m高程山峰改為555.9m 高程山峰。新址的選擇主要解決維護、維修的困難。實際電測和地理勘察表明，新址線路儲備余量均能滿足規范要求，且信道品質要優于舊址。西連刀灣中繼站是解決流域下游大～沈區間遙測站的信道組網問題。從室內1∶50 000地形圖上3/4 剖面圖上分析即可初步確定中繼站選址是滿足通信要求的，組網設計和電測表明其滿足要求。組網設計時，西連刀灣中繼站也將大大改善現有系統部分信道不良的遙測站，如沙河子、會元、東陵、沈陽等遙測站的信道品質。同時也將大大改善三塊石中繼站的中繼負擔，連續陰雨天造成的電池容量不足問題也將得到解決。擬改北大嶺中繼站及擬增西連刀灣中繼站的相關路由信道線路儲備余量見表2。

表2 改、增中繼站相關線路儲備余量表

2.4 通信組網

根據現有系統的組網情況、擬改北大嶺中繼站及擬增西連刀灣中繼站組成星形和帶狀相結合的二級中繼通信網。中心站至中繼站為帶狀干線一級網絡，中繼站至中繼站為帶狀干線二級網絡，中繼站至各遙測站為星型支線三級網絡。通信組網圖見圖1。

圖1 大伙房水庫通信組網圖

西連刀灣中繼站擔負大～沈區間的遙測站組網任務;而其余四個中繼站擔負流域上游遙測站組網任務。遵循了流域上下游遙測站組網分開的原則，從而提高了系統的通信組網品質。整個系統由超短波通信方式將各測站的水文數據經中繼站傳送到調度中心，再經計算機進行數據處理，以一定的格式形成文件數據庫，作出水文預報方案。

3 結 語

綜上所述，經過多年的運行維護，超短波通信在大伙房水庫水文自動測報系統中發揮了巨大的作用，尤其是在2010 年8.13 洪水與2013 年8.16 洪水中及時準確的對遙測站的數據進行傳輸，確保了水庫的安全度汛。我們仍將不懈努力的對超短波通信進行運行維護和更深層次的研究，積極探索，為水雨情數據的及時準確傳輸打好更堅實的基礎。

［1］陸益，李剛.水文自動測報系統中GPRS 通信技術的應用［J］.黑龍江水利科技，2013，41(11):67－69.

［2］徐貴江，王淑春，付金發.水文自動測報系統在西泉眼水庫防汛調度中的應用［J］.水利科技與經濟，1999(04):20－21.