水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)在水情遙測中的應(yīng)用分析

孫震林　宋彥兵

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的衛(wèi)星通信系統(tǒng)有了很大進(jìn)展，并在水情遙測中得到了廣泛的應(yīng)用。采用水利衛(wèi)星通信技術(shù)手段解決通信問題，嘗試將水利衛(wèi)星小站與水文自動測報(bào)終端互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信道自由切換，構(gòu)建一套基于衛(wèi)星通信的水情遙測通信系統(tǒng)，以解決偏遠(yuǎn)地區(qū)水文數(shù)據(jù)以及視頻圖像傳輸問題。結(jié)合水情自動測報(bào)系統(tǒng)的構(gòu)成及分類，對系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值展開分析，同時(shí)提出水情遙測過程中水利衛(wèi)星系統(tǒng)的具體應(yīng)用，建立可高效率傳輸?shù)男l(wèi)星通信體系，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利衛(wèi)星;通信系統(tǒng);水情遙測、北斗衛(wèi)星

引言

多年來，我國偏遠(yuǎn)地區(qū)中小河流、中小水庫等水利設(shè)施分布面積廣、地理位置偏僻、公網(wǎng)通信無法覆蓋或者處于公網(wǎng)邊緣，水文數(shù)據(jù)傳輸主要采用北斗衛(wèi)星方式，目前北斗衛(wèi)星水利上僅采用短報(bào)文協(xié)議來進(jìn)行水文數(shù)據(jù)的傳輸，對于視頻圖像傳輸無能為力，故視頻圖像信息不能及時(shí)傳送是造成災(zāi)害損失較大的主要原因之一。因此，解決這些地區(qū)的通信難題，建設(shè)安全可靠的通信保障體系是防汛通信的工作重點(diǎn)。

1水情自動測報(bào)系統(tǒng)的構(gòu)成及分類

目前我國所應(yīng)用的水情測報(bào)系統(tǒng)中主要由水文傳感器、數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)傳輸信道以及通信設(shè)備等構(gòu)成，而其中的分類主要是按照信息傳輸以及不同的位置進(jìn)行劃分：按照信息的傳輸方式，可以將其分為有線傳輸、無線傳輸短波和超短波等;而按照水情自動測報(bào)系統(tǒng)所處的不同位置，又可以將其分為遙測站、中繼站和中心站。水情自動測報(bào)系統(tǒng)的主要職是對水文環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，采集相關(guān)數(shù)據(jù)并將其傳輸給處理終端，由終端處理后做好相應(yīng)的儲存，預(yù)告或明確未來或最近一段時(shí)間江河、水庫的降雨量，使相關(guān)工作人員了解不同河道流域的水文變化，這樣有助于對我國的水文環(huán)境進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域的防汛抗旱工作。

2應(yīng)用價(jià)值

水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)，其數(shù)據(jù)通信模式為“北斗衛(wèi)星”，系統(tǒng)地形適應(yīng)能力較強(qiáng)、通信信道穩(wěn)定、整體數(shù)據(jù)傳輸效率質(zhì)量高，可滿足水情遙測工作的多元化需求。某地區(qū)所設(shè)計(jì)的北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)，能有效處理該地區(qū)傳統(tǒng)衛(wèi)星測報(bào)系統(tǒng)的不足，自動適應(yīng)水雨情測報(bào)要求，并發(fā)處理多個(gè)移動終端的通信業(yè)務(wù)，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系中的硬件設(shè)施具有低功耗、高可靠性、易于維護(hù)、抗雨衰等特點(diǎn)。相關(guān)人員可在該系統(tǒng)的支撐下，適應(yīng)區(qū)域內(nèi)水文信息大容量傳輸?shù)囊螅咝释瓿伤檫b測工作。除去北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)外，水情遙測領(lǐng)域中常用的水利通信系統(tǒng)為GPS水利通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)所用的信號為雙頻信號，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)則為三頻信號，二者報(bào)文服務(wù)差異明顯，北斗衛(wèi)星可在處理緊急事務(wù)時(shí)同時(shí)顯示被測、測試點(diǎn)的位置。

3具體應(yīng)用

3.1調(diào)查研究

在水情自動測報(bào)系統(tǒng)正式投運(yùn)前，相關(guān)工作人員需要進(jìn)行調(diào)研工作，有效收集不同的資料：一是流域內(nèi)的水文資料，二是流域范圍以及流域周圍的無線電通信資料，尤其是無線電的通信頻率和工作方式等。無論選擇何種資料收集方案，都應(yīng)當(dāng)保證資料收集的齊全，并具有一定的代表性，有助提升資料的應(yīng)用價(jià)值。進(jìn)行調(diào)查研究時(shí)，工作人員需要了解不同流域水庫在當(dāng)?shù)胤篮楹头姥吹闹饕匚唬约霸谒樽詣訙y報(bào)系統(tǒng)正式啟用后能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

3.2觀測站遠(yuǎn)程控制模塊

1）觀測數(shù)據(jù)即時(shí)招測。通過觀測站遠(yuǎn)程控制模塊向觀測站終端發(fā)送數(shù)據(jù)采集信令，終端獲取信令后發(fā)送報(bào)文數(shù)據(jù)包至系統(tǒng)采集服務(wù)端，通過數(shù)據(jù)校驗(yàn)、處理及解析后進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，最終通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口展示到表格中。2）觀測數(shù)據(jù)補(bǔ)傳。由系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制端設(shè)置數(shù)據(jù)類型、補(bǔ)傳時(shí)間，向終端發(fā)送信令，觀測終端獲取信令后按照數(shù)據(jù)類型要求、時(shí)間要求，從終端固態(tài)存儲的數(shù)據(jù)中獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，以報(bào)文原始數(shù)據(jù)包的形式重新遞交采集服務(wù)端，再通過采集服務(wù)端的數(shù)據(jù)處理流程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解析入庫，繼而遠(yuǎn)程控制端可調(diào)取使用。3）觀測站參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置。利用觀測站配置屬性以及信令接受發(fā)送功能，可實(shí)現(xiàn)觀測站參數(shù)的實(shí)時(shí)展示，遠(yuǎn)程控制終端修改觀測站參數(shù)的同時(shí)將發(fā)送更改信令至觀測站終端，實(shí)現(xiàn)終端狀態(tài)的實(shí)時(shí)更改。4）觀測設(shè)備遠(yuǎn)程對時(shí)。獲取終端時(shí)間數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)程控制端時(shí)間數(shù)據(jù)，確認(rèn)時(shí)間統(tǒng)一，若終端時(shí)間錯(cuò)誤，則利用遠(yuǎn)程對時(shí)功能，修改終端時(shí)間。5）觀測設(shè)備復(fù)位。發(fā)送復(fù)位信令，監(jiān)測終端通過信令解析調(diào)取設(shè)備初始參數(shù)，重新設(shè)置各項(xiàng)設(shè)備參數(shù)，完成觀測設(shè)備復(fù)位。6）觀測設(shè)備固件程序更新。利用遠(yuǎn)程控制端發(fā)送信令及參數(shù)，或由設(shè)備主管部門進(jìn)行設(shè)備的固件程序更新。

3.3總結(jié)水情遙測工作需求

偏遠(yuǎn)地區(qū)在開展水情遙測工作時(shí)，需要應(yīng)用水利通信技術(shù)，建立具有多元化功能的水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)，從而滿足水情遙測基本要求。其一，水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)在具體應(yīng)用時(shí)，可提高水文數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，實(shí)現(xiàn)水文數(shù)據(jù)、圖像視頻資源的規(guī)模化采集和傳輸。其二，該系統(tǒng)具有功能多元化特點(diǎn)，可解決水情遙測中的多種問題。其三，水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)可通過布設(shè)衛(wèi)星小站，利用視頻通信帶寬，為水文數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、應(yīng)急通信提供技術(shù)保障。其四，為保障水情遙測工作效率，在確立DVB-S2通信模式后，改變衛(wèi)星頻譜，增強(qiáng)衛(wèi)星小站數(shù)據(jù)傳輸功能，提升系統(tǒng)內(nèi)水文數(shù)據(jù)資源的可用度。其五，水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)人員可在TCP/IP協(xié)議的作用下，拓展水情遙測專網(wǎng)覆蓋范圍，使其與地面其他網(wǎng)絡(luò)平臺互聯(lián)互通。

結(jié)語

綜上所述，目前水雨情系統(tǒng)通過新一代水利衛(wèi)星通信平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸方面應(yīng)用比較少，為有效利用新一代水利衛(wèi)星通信平臺，提高抗災(zāi)救災(zāi)能力和信息化水平，確保重要信息的傳遞。使用水利衛(wèi)星通信平臺建設(shè)水文遙測系統(tǒng)具有高帶寬、抗毀能力強(qiáng)、建站簡單、易開通、提供業(yè)務(wù)全面的優(yōu)勢。只要設(shè)計(jì)合理、管理到位、維護(hù)得當(dāng)，水利衛(wèi)星通信平臺在水文遙測領(lǐng)域一定會有更廣闊的應(yīng)用前景。

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