卫星通信在水情自动测报系统中的应用.doc

卫星通信在水情自动测报系统中的应用 刘　阳 （三峡水利枢纽梯级调度通信中心　湖北 宜昌 443133） 摘要：本文介绍了水情自动测报系统和海事卫星系统的特点，针对水情测报系统传统通信方式存在的问题，介绍了海事卫星水情测报系统的结构、设计、实现方法、应用实例，着重分析了海事卫星在三峡水情自动测报系统中的应用现状。与传统的水情测报方式比较，海事卫星在三峡水情自动测报系统中的应用，证明海事卫星水情测报系统对实时监测水雨情信息、提前预报洪峰到来的时间和流量及保护生命和财产安全提供了有利的保障，充分说明海事卫星是水情测报系统的一种可靠数据传输方式。 关键词：卫星通信；水情自动测报；系统 1　概述 水情自动测报系统是应用遥测、通信、计算机及计算机网络等技术，完成某一特定区域内的降水量、水位、风向、风速等水文气象要素的采集、传输和处理的信息系统［1］。 一个最基本的水情自动测报系统，一般有若干个遥测站和一个中心站组成。如使用超短波进行数据通信，则还需要中继站转发，因此通信系统中还需要设置超短波中继站［2］。在系统中，遥测站采集水雨情数据，信息经信道传输给中心站，由中心站完成水情预报和防洪调度等各项任务。 水情自动测报系统的工作流程决定了其对通信的高度依赖性，系统正常工作的前提是通信可靠，整个信息传输的链路保持畅通。但由于系统中各遥测站点分布广、数量多、工作环境条件恶劣，因此，高可靠性、低投入、低运行费用、易维护的通信方案设计是水情自动测报系统设计的重要部分。 水情自动测报系统中采用的通信方式主要有：超短波、短波和PSTN等通信方式。 超短波通信的特点是信号传播稳定通信质量较高，具有技术较成熟设备较简单投资较少等优点，在水情自动测报系统中应用最多。但由于地形条件的限制和自身的特点，对于远距离复杂高山地区，所需中继站数目及中转次数将明显增多，并会带来以下问题： a、中继站数目的增加导致设备费、土建费用增加； b、中继级数的增加导致系统可靠性下降； c、中继站交通条件差，给安装维护带来困难； d、高山中继站存在雷击和人为破坏的威胁。 短波通信主要是以电离层的反射进行通信，对于地形复杂、测站距离较远的测报系统，可直接跨越，不需设中继站。短波通信的优点是传输距离远，受地形限制少，建设较快，抗破坏能力强，总体造价便宜；其缺点是：由于短波信道是一种“变参”信道，受电离层的影响较大，电路质量和稳定性都较差，需采用一定的技术措施才能使用。同时，在遥测站数目较多时，系统的响应时间难以满足水情自动测报系统的要求。 PSTN即公共交换电话网络（Public Switched Telephone Network），是遍及全球的基于电路交换的有线网络。PSTN是一种技术成熟、基于电路交换的有线网络。当用在水情自动测报系统时，PSTN信道具有适用地域广、设备简单便宜、可靠性较高等优点。 但有线组网方式也有它的不足之处： a、运行费用高。通过有线电话网传输数据，每收集一次单点的数据，就相当于一个长途电话，费用较超短波、短波高得多。 b、数据收集周期长。由于每一个站的应答查询均必须通过拨号、接通、传输、挂机等阶段，时间较长。 c、有线组网的最致命弱点是防雷能力差。由于水情自动测报系统的站点大都是地处偏僻的农村、山区，有线电话网一般采用架空走线，遭受雷击的概率大。 d、有线组网的另一个弱点是抗自然灾害的能力差，特别是在恶劣天气条件(如暴风、暴雨等)下，有线线路容易遭破坏，往往是在最需要收集数据的时候而得不到数据。 2　卫星水情自动测报系统的构成 2.1　海事卫星系统介绍 随着科学技术的进步，卫星通信应用越来越多。基于卫星通信的水情自动测报系统是遥测站通过卫星通信终端，将水情信息发射到卫星，经卫星转发到地面网管中心，然后转发到地面接收平台。卫星通信具有传输距离远，通信频带宽，传输容量大，组网机动灵活，不受地理条件的限制，建站成本及通信费用与通信距离无关等特点。 目前，国内应用于水情测报系统通信的卫星主要有：VSAT亚洲二号通信卫星、北斗卫星、海事卫星（Inmarsat-C）等。 Inmarsat卫星通信系统是由Inmarsat(国际移动卫星组织)所提供的一种移动终端卫星通信系统。Inmarsat是一个提供全球范围内卫星移动通信的政府间合作机构，即国际移动卫星组织（原名国际海事卫星组织，英文简称Inmarsat）［3］［4］。Inmarsat成立于1979年，同年中国即为该组织成员国，迄今已有100多个成员国，初期旨在为海上用户提供卫星通信服务，现在已发展为世界上唯一能为海陆空用户提供公众通信和遇险安全通信业务的提供者，Inmarsat有几种不同的移动通信系统，通过一系列终端向用户提供不同的服务，其中包括Imarsat－A、C、B/M、Aero、Mini-M系统。 Inmars