基于北斗卫星的青海气象边远通信系统建设

张晖妍，来志云，李永花

（青海省气象信息中心，西宁 810001）

随着青海省气象事业的发展，各类气象观测资料的传输时效要求不断提高，然而青海省公共电信网络信号覆盖能力较差，部分地处边远的自动气象观测站点的气象观测数据不能及时上传，影响我省通信传输的时效及气象观测资料的使用。随着卫星技术在气象部门中的广泛应用，通过建设基于北斗导航卫星系统的边远通信系统，解决目前公共电信网络信号覆盖区域外，特别是边远、无人值守地区自动气象站的数据通信问题，作为对CDMA、GPRS等主要通信方式的必要补充，提高数据传输时效及数据应用程度。

1 系统建设内容

基于北斗导航卫星系统的边远通信系统，在青海省10个边远地区的自动气象站观测点建设北斗卫星通信子站（简称“通信子站”），在省级气象信息中心建设北斗指挥机和北斗通信系统数据汇集和运控平台（简称“数据主站”），北斗指挥机接收下属通信子站通过北斗卫星上报的气象观测数据，北斗通信系统数据汇集和运控平台实现数据入库、设备状态查询、数据包补包重传等功能。省级数据主站内容包括建设北斗卫星通信系统指挥机以及北斗通信数据收集、处理和运行监控所需硬件及相关软件。北斗通信子站是对我省公共电信基础设施无法有效覆盖（未覆盖或信号不稳定）的10个自动气象站观测点进行通信改造。各站的建设内容包括北斗通信终端（含与自动气象站观测设备的数据接口）以及配套外围设备，如太阳能电池板、蓄电池、电源控制器等。

2 系统关键技术

2.1 系统结构

系统建设主要由省级数据主站和北斗通信子站两部分组成。系统结构如图1所示：

图1 系统结构图

2.2 传输流程

省级数据主站利用北斗指挥机组通过北斗卫星无线通信链路对本省内站点的气象信息进行采集、处理，能够对气象站点的实时状态进行监控，并可对北斗通信终端进行控制，进而实现对自动气象站的数据采集、传输频次的灵活调整。北斗通信子站主要实现北斗通信终端与自动气象站的通信对接，二者实现采集数据及控制信号的交互。

边远通信系统传输流程包括：气象站观测数据传输流程和站点控制信息传输流程。

气象站观测数据传输流程：自动气象站的采集数据送给北斗通信终端，北斗通信终端按照设置将观测数据发送至北斗地面总站，北斗地面总站再通过北斗卫星将数据传输至省级分中心的北斗指挥机组，北斗指挥机组转发到省级数据收集和监控平台。省局按照常规业务数据传输方式，通过气象宽带网及新一代国内气象通信系统将数据上传至国家气象局。控制信息传输流程：青海省气象局可根据不同的天气情况，通过省级北斗平台对边远站北斗通信终端发送控制信息，进而调整自动气象站的数据采集和传输频次。通过北斗指挥机将终端的控制命令传输至北斗卫星，由北斗卫星传输至北斗通信终端，进而对自动气象站进行控制。

3 系统建设效益

青海省边远通信系统建设完成后，提高了边远地区的自动气象站数据传输及时率，达到了以下几点建设效益。

（1）系统作为边远台站、山洪地质灾害监测区内GPRS/CDMA不能覆盖的自动气象站气象数据采集传输、处理主要手段，也可以作为普通区域和普通站点气象数据收集的有效补充。

（2）系统提供北斗通信系统数据汇集和运控平台，实现了自动气象站点的数据无线收集，实现了查看自动气象站点的状态信息。

（3）北斗通信系统数据汇集和运控平台实时对自动气象站点发出的状态报告、故障预警信息进行监测，运维管理人员可通过平台对所有站点进行管理和控制。实现对北斗通信终端的控制和调度，实现站点常规、加密观测模式的切换，满足不同天气情况下不同站点的智能观测功能。

（4）系统实现全天实时自动运行，正常情况下不需人工干预，系统运行状况实时日志记录，系统磁盘自行维护；系统可视化配置，人性化人机界面，操作简单灵活。

（5）系统具有良好的可扩展性，各级平台软件功能可配置，各级中心和平台软件可实现远程升级操作，系统分中心数量可增加，系统参数可配置，站点数量在北斗系统容量允许内可自由增加。

4 结 语

边远通信系统建设充分考虑了青海省边远气象自动站观测点公共电信网络覆盖较差的实际通信状况，改善了边远气象自动站观测点数据不能及时上传的状态，解决了边远及无人值守地区自动气象站的数据通信问题，提高了我省边远地区自动气象站数据传输及时率及数据使用率。后期将加大北斗通信子站改造力度，扩容省级数据主站的用户数量，进一步扩大其应用范围。

［1］中国卫星导航定位协会.卫星导航定位与北斗系统应用［M］.北京:测绘出版社，2014.