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铁路防灾减灾通信中北斗卫星系统与TMIS融合发展研究

孙远运;施卫忠;何为;汪涵;乐建炜;吴宁

【摘要】在简要介绍铁路防灾减灾应急管理系统的基础上,重点探讨利用北斗卫星

系统(BDS)高精度快速定位和特有的短报文通信功能,将其与铁路行业防灾减灾服务

需求相结合,应用到铁路线路、桥梁、隧道等基础设施的野外监测和管理中.同时,铁

路北斗卫星通信系统首次将卫星通信方式引入铁路行业数据的传输链中,并创新性

地打通了北斗卫星系统与现有铁路综合IT网(TMIS网)之间的数据交换机制,在移动

信号实现覆盖的区域内,建立卫星数据与互联网数据的双向交换通道.

【期刊名称】《中国铁路》

【年(卷),期】2019(000)006

【总页数】6页(P7-12)

【关键词】北斗卫星系统;TMIS;智能监测;铁路防灾减灾

【作者】孙远运;施卫忠;何为;汪涵;乐建炜;吴宁

【作者单位】中国铁路信息科技有限责任公司,北京100844;中国铁路信息科技有

限责任公司,北京100844;中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海200050;

中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海200050;中国铁路信息科技有限责

任公司,北京100844;中国铁路信息科技有限责任公司,北京100844

【正文语种】中文

【中图分类】U285

1铁路防灾减灾应急管理系统

我国铁路具有线长、点多、面广，野外地理地质、气候复杂多变等特点，若不能及

时掌握沿线各重要监测点的灾害预警信息，必将影响提前防范或灾后补救工作，给

铁路运输带来极大安全隐患和经济损失。

铁路防灾减灾应急管理系统主要针对危及铁路运行安全的自然灾害（风、雨、雪、

地震）、异物侵限等进行监测报警。系统主要由现场传感设备层、基站层、铁路局

集团公司数据中心层等构成。现场传感设备层为数据采集层，主要完成对风、雨、

雪、地震、异物侵限信息数据的实时采集[1]。基站层为基站防灾监控单元，主要

承担对采集、解析、处理数据的汇集传输。铁路局集团公司数据中心层接收传输数

据，实现对数据的存储、处理、分析，将结果发送到调度中心防灾终端[2]。通常

情况下，数据采集层的数据通过电气化局铺设的专用电缆、光纤等线缆，基于

RS485或RS232协议，将原始数据汇集并传送至通信基站，交由监控单元处理。

监控单元将汇集的原始数据送入相应的地址空间，通过通信段预留的TCP/IP通信

端口，将数据汇集至信号塔，使用2M带宽GSM-R网络[3]将数据发送汇集至铁

路局集团公司数据中心。但在野外偏僻地域，GSM-R网络信号质量变差，影响数

据的传输。在此，将卫星通信与铁路现有通信方式相结合，构建铁路北斗卫星通信

系统，实现铁路防灾减灾应急管理系统的全天候无盲区通信。

2铁路北斗卫星通信系统功能与构成

2.1系统功能

北斗卫星系统具有快速定位、短报文通信和精密授时三大功能，铁路北斗卫星通信

系统利用其快速定位和短报文通信功能，作为铁路防灾减灾应急管理系统的子系统，

负责现场监测数据的接收与上传，保证系统内数据稳定可靠快速地传输，其功能结

构见图1。

在铁路沿线各灾害易发多发点安装诸如沉降、滑坡、泥石流、塌陷等智能一体化传

感监测设备，北斗自然灾害监测终端的内置芯片会将监测数据通过卫星链路传送至

北斗卫星系统的地面主控站，并经由主控站传送至铁路北斗卫星通信系统的北斗数

据接收端。从而保证在没有GPRS/3G/4G的野外偏僻地域现场，监测数据能实时

传送并及时预警。经过处理的卫星数据经由铁路北斗卫星系统进入全路的数据高速

网络TMIS进行传输[4]。在移动信号覆盖区域，系统将优先选择GPRS/3G/4G数

据传输模式。

图1铁路北斗卫星通信系统功能结构

2.2系统核心构成

铁路北斗卫星通信系统由铁路北斗卫星专用通信设备、北斗数据网与TMIS网间的

双向数据交换平台2个核心部分构成。

2.2.1铁路北斗卫星专用通信设备

铁路北斗卫星专用通信设备是自然灾害监测终端与铁路北斗卫星通信系统主服务器

间的无线信息传输通道，经过课题组的定制研发，它同时具备无线网络通信接口和

北斗短报文接口。而且铁路北斗卫星专用通信设备具备实时定位功能，可实时对自

然灾害监测进行定位，通过数据通信接口将定位信息报告到主服务器，告知当前自

然灾害监测位置。

铁