水情自动测报系统.doc

张峰水库采用卫星进行水情自动测报的通信方案 李祖杰 （山西省水利水电勘测设计研究院 太原 030024） 摘 要： 对水情自动测报系统采用卫星通信方式进行了系统设计，特别对神州天鸿卫星进行了系统构成、功能及参数介绍，通过对神州天鸿卫星的适用性分析，最后确定最合理的组网方案。 关键词： 水情测报；卫星通信；组网方案 中图分类号：TP271 文献标识码：B 1 工程概况 张峰水库位于山西省晋城市沁水县郑庄镇张峰村沁河干流上，距晋城市城区90km。主要包括枢纽工程与输水工程两部分。枢纽工程由拦河大坝、导流泄洪洞、溢洪道、供水发电洞和渠首电站、渠首输水泵站等建筑物组成。大坝为黏土斜心墙堆石坝。输水工程包括总干渠、一、二、三干渠、东山倒虹、郑庄倒虹和东山扬水站等沿线建筑物。张峰水库是以城市生活和工业供水、农业灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用的大（2）型水库工程。 2 卫星通信系统设计 国内已建的水情测报系统所采用的卫星通信方式主要有Inmarsat、VSAT、北斗星等。卫星通信在选定所采用的卫星之后，其通信设计相对简单，只要与所采用卫星的网管中心取得联系，并办理数据网号，即可根据站网布设安装设备投入运行。经分析比较，张峰水库水情测报系统采用北斗星通信方式。 3卫星通信系统简介 神州天鸿卫星调度监控系统（简称神州天鸿系统）是基于我国的北斗导航系统而建立的民用用户服务支撑平台，该系统包括北斗空间卫星（三颗地球同步轨道卫星，其中一颗为备用星）、北斗地面总站及民用网管中心以及北斗民用协议终端三大部分。 3.1系统构成 神州天鸿系统由北斗空间卫星、神州天鸿网管中心和民用用户终端三部分组成。 3.2系统功能 神州天鸿系统完全具有北斗卫星的四大基本功能：快速定位、实时导航、简短通信和精密授时。 3.3系统技术参数 覆盖范围：北纬5o～55 o，东经70 o～145 o(中国全境及亚洲大部分地区) 出站信道：信道速率为31.25kbps 入站信道：信道速率为15.625kpbs 系统误码率：1×10－5 定位精度：10m 通信能力：一次最大可发送200个字节 授时精度：单向100ns，双向30ns 响应时间：高1s；中5s；低10s 接续方式：卫星终端至终端、DDN、PSTN、GSM/CDMA、Internet 4北斗卫星遥测通信系统组网方案 4.1系统适用性分析 上世纪90年代后期兴起的卫星水情自动测报系统是水情自动测报领域的一支新军，它的出现从根本上解决了在流域内偏远地区及山区内部署自动测站的通信问题，为水利、水电部门实现全流域水情自动测报提供了重要手段。由于张峰水库库区大多为偏远地区，陆地公众通信网络覆盖不到，架设专用的地面无线通信网络又在施工、维护等方面存在很大的困难，另外受恶劣环境的制约无法由常规电力提供设备的电力供应，而只能采用太阳能供电，这使得体积小、功耗低的卫星终端非常适合在这类场合部署，与自动测站的SCADA系统配合工作，实现水情数据的自动测报。目前水情自动测报领域所采用的卫星系统多种多样，卫星设备型号也很丰富，各个系统都有其独特的优势和特点，同时也存在着不同程度的缺陷。例如多数VSAT可提供较高的带宽和通信速率，但其使用通信波段为Ku波段，受雨衰影响严重，并且设备采购和基建成本较高；某些卫星系统不存在雨衰的影响，但受其系统容量和地面站处理能力的限制，对水情自动测报领域多用户数据并发业务的处理无法满足用户要求。神州天鸿系统，凭借自身固有的制式特点和优势，基本解决了目前在用卫星测报系统存在的上述问题，能够很好地满足水利、水电行业自动测报领域的应用需求。 神州天鸿系统适用于水情自动测报领域主要是因为系统特点与水情自动测报系统的要求相匹配。神州天鸿系统具有通信速度快、支持多用户并发处理、抗雨衰、高可靠性、低功耗、设备结构简单易维护等特点，正好与水情自动测报系统所要求的实时性、抗雨衰、准确性以及可靠性相对应。神州天鸿系统的技术体制、数据结构及数据格式都具有简捷明晰的特点，其简短通信功能完全符合短数据、大容量信息传输的要求；系统工作在L/S/C频段，受雨衰引起的损耗和产生的噪声影响相当小；神州天鸿系统在数据传输过程中自动生成严格的纠、检错功能，从而保证传输误码率优于 10-5，在软件纠错控制体制的配合下误码率可以优于10-7；神州天鸿系统具有多重通信确认机制，测站终端在发送信息时，可以从神州天鸿网管中心或用户接收中心卫星站获得发送或接收状态的确认回执，在本次通信失败的情况下及时重发数据，从而保证了关键业务数据的完整、可靠传输；神州天鸿系统采用了CDMA调制方式，支持多用户同时并发业务，可同时入站的用户数量非常大，基本不构成系统容量的限制因素；神州天鸿系统用户终端的天线设备和主机设备体积都非常小，操作方便，