北斗卫星通信技术在水情自动测报系统的运用

崔金鹏

摘 要：北斗卫星通信技术具有通信速度块，同时能够支持并发处理，可靠性高等诸多优势，同时再加上其简单维护等诸多特点，非常合适水情方面的预报应用。文章分析了北斗卫星通信技术的主要特点，以及北斗卫星通信技术在具体水情自动测报系统中的设计和运用。

关键词：北斗卫星通信技术；监测中心；水情自动测报系统

引言

由于GSM网络的覆盖相对比较广泛，所以在水情信息的采集方面，大部分都是基于GSM网络作为测试站点和监测中心沟通的主要方式。不过由于我国幅员辽阔，GSM网络或者GPRS定位系统本身还存在着很多盲点，特别是在水文监测点附近的网络覆盖则不够完善，这样测试站点和监测中心的通信就难以实现，水情自动测报系统就不能够实现信息的贡献和数据的传输。对然而我国自主研发的北斗卫星通信技术正好填补了这个空白，能够对于GSM网络覆盖不到位的地方，可以使用基于北斗卫星通信技术为核心的水情自动测试系统来进行水情监测，有效的提升了监测效果和预报的准确性。

1 北斗卫星通信技术在水情自动测报系统中的运用分析

1.1 北斗卫星通信系统的主要特点

北斗卫星通信系统的主要特点体现在抗雨水能力强，具备高可靠性和低功耗且简单维护的特点，再加上是由我国自主独立研发，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够实现和水情测报系统的无缝集成。特别是水情自动测报系统更加注重短通信的数据传输，而这一点正是北斗卫星通信系统所特有的优势。这个系统的工作频段主要有L/S/C，其频段范围较宽，所以在信息传输方面拥有其独特的优势。

1.2 北斗卫星技术下的水情自动测报站的主要构成

北京市的北斗卫星技术下的水情测报站的主要构成包括了四个方面。第一是北斗通信模块。主要选择的是用户终端。该北斗卫星的用户终端主要有天线设备和主机设备两种，而且这两种设备的终端体积也相对较小，且操作比较简单，安装维护工作也非常容易。其主要信号的传送机制是通过瞬间突发的模式，这样也能够有效的降低用户终端的功耗。而且也能够支持环境恶劣的野外水情测报。

第二是测试中心的终端机。测试中心一般远离监测中心，所以需要通过遥测的方式来实现。这种终端机能够和不同的传感器进行连接，并支持不同的数据通信模式。北京的水文测试中心的遥测终端就支持北斗卫星通信，同时也支持了GSM通信和GPRS通信等。并能够根据信号的变化自动切换，从而保障遥测数据能够及时的反馈到监测中心。

第三就是前端的传感器。这些传感器主要有涉及到测报水情的相关数据需求，包括了水位传感器和雨量传感器以及水质、水位等传感器等。

第四就是电源。电源主要选择的是密封的蓄电池，并能够通过太阳能板进行充电，这样能够具有一定的环保性。另外这些电池还具有自动启动和切断的装置，只有在发送数据的时候才会启动，从而提升蓄电池使用寿命，并节省用电。

1.3 北斗卫星通信链路分析

北京市某地北斗卫星的通信链路构成主要包括了北斗卫星以及网管中心。这个链路的功能就是对水情测报站的数据进行备份以及进行查询和下载。

1.4 北斗卫星的监测中心

北斗卫星的监测中心自然是这个水情测报系统的核心，主要有由卫星指挥型终端以及数据接收端和数据库等构成。这个监测中心是所有数据的交汇点。同时也是控制中心。

第一是卫星接收终端。主要具备兼收功能和通播功能以及全信道锁定以及大数据处理功能。同时还包括了内置的电池。

第二就是接收数据服务器。这是专门集中管理数据的重要设备。具备两个信道来进行接收。其中第一个信道主要是连接互联网，通过互联网来进行数据接收。第二个信道则是通过卫星系统。在北京某地的水情测报系统，这个信道就是和北斗卫星通信系统进行实时的数据接收。这个数据也能够通过RS232串口来接收。

第三就是水情数据库。当数据接收服务器接收到各种途径获得数据之后，就会对这些数据进行解码和分析，然后将水情数据录入到水情数据库中，从而为各种水情的应用提供服务。

第四是数据应用服务器。这个服务器主要是对水情数据进行处理和存储以及统计报表等。另外监测中心能够将指令或者某一个执行动作信息发到各地的遥测站点，或者指定某个遥测站点进行发送。

1.5 北斗卫星自动测报的软件设计

北斗卫星自动测报的系统软件主要包括两个部分。其一是控制测站的软件。在北京的水情自动测报系统中，主要是有北斗卫星监控中心以及遥测站点形成一对多的传输关系。遥测站将感应信息通过卫星传输到监控中心，然后监控中心反馈收到信息。而这些遥测站点会根据相应的反馈信息进行相应的处理，或者转入休眠，抑或是重新要求遥测站点进行收集数据。其二就是软件系统的处理。这是系统软件的关键部分，能够对遥测站点传输的数据进行多元化的处理，从而为相应的使用人员提供多种的水情服务，有助于提升当地的水情观测水平。根据北斗卫星通信系统技术开发的软件其数据流程如图1所示。

图1 软件数据流程图

1.6 通信机制的设计应用

北京的水情自动测报系统的通信机制设计的关键在于解决了通信频度控制问题以及信息格式的设计问题两种。其一是通信频度的控制策略。基于北斗卫星通信系统的收费标准要比移动的GSM以及全球卫星定位系统的GPRS的费用都要高出不少，根据北京市场大概要高出5倍多。因此在发送信息策略上和普通的移动遥测站的数据传输策略要尽心差异化。只有在出现明显差异的水情数据时，才会性发送。根据北京的通信费用，每次传输为0.5元。因此北京的遥测站点设置传输策略为每小时传输一次。如果没有发生变化，如没有下雨，每天在早晨8点发送一次平安数据报。这样就能有效的降低信息的传输次数，节省了传输费用。

其二就是在信息格式设置上，北斗卫星通信系统可以设置的短字节有43字节数和70字节数以及98字节数三种，字节数越大，那么单次的传输内容就越多，因此费用也就越高。由于水情数据相对较为复杂，而且为了提升数据的准确性，在北京的水情自动测报系统上，就采用了98字节数进行传输，所以每次的传输价格在1元。

2 结束语

北京目前已经有19个北斗卫星水情站点在应用，这19个站点的传输数据的策略：下雨时期，每隔15分钟传输一次数据，在天气良好的时候，则每天早上传输一次，如果在阴天或者是多元天气，就会调整为每隔1小时传输一次。经过长期的观测，数据传输的畅通率达到了97.99%。从实际的使用情况来看，这个比例的数据已经能够满足正常的数据分析需求。而且采用的数据格式选择了98字节，传输的数据内容包括了水位、天气以及雨量和水质等信息内容，有效的对北京地区的水情情况实现了即时动态的检测，从应用的角度上取得了成功。

参考文献

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