超短波通信在大伙房水库水文自动测报系统中的应用

孙 雷

(辽宁省大伙房水库管理局，辽宁 抚顺113007)

1 大伙房水库水文自动测报系统现状

大伙房水库水文自动测报系统是1985 年开始研制，是国内较早建成的水文测报系统，经多年运行，目前在技术和设备上都呈整体老化状态，系统故障率很高，因此2005 年对系统进行更新改造。

改造后的大伙房水库水文自动测报系统由34个遥测站、5 个中继站和大伙房水库调度中心站1 个构成。系统应利用遥测、通信、计算机和网络等技术，完成流域及测区内固定站点内的降水量、水位和流量的遥测。

测报系统的通信以大伙房水库为中心，设西镰刀湾(448.0m)，三块石山顶(1073.8m)，烟筒山(814.6m)、北大岭(555.9m)、西大顶(745.9m)5 个中继站，遥测站含25 个雨量站、6 个水文站和3 个水位站。

系统采用230MHz 频段(水文专用频段)的超短波(单频)为主通信信道，公网GSM 短信为辅助信道，其中4 处(于家堡、树基沟、南章党、占贝)卫星信道为辅信道，1 处(熬牛)单卫星信道。

2 通信组网

通信组网包括如下几方面的内容:

2.1 通信网设计原则

水文自动测报系统担负着水文信息传输的重要任务，传输的信息应满足可靠性和有效性的要求。因此，结合改扩建工程特点，拟定如下组网原则:

1)通信网设计首先应满足可靠、准确、迅速、方便地传输数据的要求。无线电路性能指标按规范要求应满足:中继线路的电路余量M ≥10dB，测站线路电路余量≥5dB。保证90%测站线路余量≥10dB，提高干扰保护度及衰落保护度指标，以保证系统整体的通信质量。

2)在通信组网时，应不改变遥测水文(位)站位置，遥测雨量站位置在满足通信质量的要求下也不应改变，但为了满足通信质量、且满足遥测雨量站的控制范围，对流域模型影响可忽略时，允许改变其位置，以提高通信质量。

3)流域上游分布的测站组网时根据信道质量原则就近中继站组网，不再增加中继站。大～沈区间的测站(除无中继传输的测站，如抚顺站及东洲站之外)将选择一个一级中继站。站网设计时，按照流域上游与大～沈区间中继分开原则，进行组网设计。

4)系统中心站应考虑到作为子系统纳入管局局域网和省厅调度中心广域网之中，将来和上级部门联系留有通信与数据接口［1］。

2.2 原有系统信道问题

对站网的信道场强进行测试，在22 条无线路由中有6 条信道的表头场强读数不足20dB(系统运行实践表明，根据本流域实际情况，表头读数低于20dB的路由信道将不能保证良好运行)，近27%的系统比重，并都存在间歇性干扰，不能满足要求，急需进行改造。造成系统信道大比例不良的主要原因除了多数遥测站均在山区，信道多有山峰阻隔之外，还有部分遥测站站距过远，其自由空间传输损耗过大等。组网设计将重点解决系统信道问题。现有站网场强测试结果见表1。

表1 大伙房水库水文自动测报系统场强测试表

2.3 中继站的选择

根据系统长期运行情况及可行性，对流域上游的北大岭中继站换址;在流域下游选定一个一级中继站，以解决大～沈区间遥测站的通信组网［2］。

确定中继站的位置是超短波通信线路中至关重要的工作，它直接影响到通信线路是否可靠、经济合理以及今后维护工作是否方便，其选站原则如下:

1)良好的通信条件:为了提高信道质量，确保通信网的可靠性，中继站的海拔高度应尽量高，四周开阔。

2)尽量减少中继级数:中继站数量尽量少，且应位于遥测站分布的中心地带，以减少中继级数，中继级数不应超过三级。

3)便于日后运行管理。

4)考虑电源、交通方便，便于维护、维修，岩土性质应满足防雷要求。

根据上述选址原则，北大岭中继站由原705.1m高程山峰改为555.9m 高程山峰。新址的选择主要解决维护、维修的困难。实际电测和地理勘察表明，新址线路储备余量均能满足规范要求，且信道品质要优于旧址。西连刀湾中继站是解决流域下游大～沈区间遥测站的信道组网问题。从室内1∶50 000地形图上3/4 剖面图上分析即可初步确定中继站选址是满足通信要求的，组网设计和电测表明其满足要求。组网设计时，西连刀湾中继站也将大大改善现有系统部分信道不良的遥测站，如沙河子、会元、东陵、沈阳等遥测站的信道品质。同时也将大大改善三块石中继站的中继负担，连续阴雨天造成的电池容量不足问题也将得到解决。拟改北大岭中继站及拟增西连刀湾中继站的相关路由信道线路储备余量见表2。

表2 改、增中继站相关线路储备余量表

2.4 通信组网

根据现有系统的组网情况、拟改北大岭中继站及拟增西连刀湾中继站组成星形和带状相结合的二级中继通信网。中心站至中继站为带状干线一级网络，中继站至中继站为带状干线二级网络，中继站至各遥测站为星型支线三级网络。通信组网图见图1。

图1 大伙房水库通信组网图

西连刀湾中继站担负大～沈区间的遥测站组网任务;而其余四个中继站担负流域上游遥测站组网任务。遵循了流域上下游遥测站组网分开的原则，从而提高了系统的通信组网品质。整个系统由超短波通信方式将各测站的水文数据经中继站传送到调度中心，再经计算机进行数据处理，以一定的格式形成文件数据库，作出水文预报方案。

3 结 语

综上所述，经过多年的运行维护，超短波通信在大伙房水库水文自动测报系统中发挥了巨大的作用，尤其是在2010 年8.13 洪水与2013 年8.16 洪水中及时准确的对遥测站的数据进行传输，确保了水库的安全度汛。我们仍将不懈努力的对超短波通信进行运行维护和更深层次的研究，积极探索，为水雨情数据的及时准确传输打好更坚实的基础。

［1］陆益，李刚.水文自动测报系统中GPRS 通信技术的应用［J］.黑龙江水利科技，2013，41(11):67－69.

［2］徐贵江，王淑春，付金发.水文自动测报系统在西泉眼水库防汛调度中的应用［J］.水利科技与经济，1999(04):20－21.