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1北斗衛星通信鏈路

北斗衛星通信鏈路由北斗衛星、北斗衛星網管中心組成。主要功能是將對所有水情自動測報站發送的水情數據進行備份,可登錄到北斗網管中心下載相應的水情數據。

1.1北斗衛星監控中心

北斗衛星監控中心由衛星指揮型終端、數據接收服務器、數據應用服務器、水情數據庫等組成。監控中心是系統數據的匯合點和控制中心,具有控制系統運行方式與過程的功能。

1.1.1衛星接收終端北斗衛星指揮型終端除了具有普通用戶機功能外,同時監收下轄用戶機的定位和通信信息,并可以向下屬用戶機發送通播信息。特有功能如下:(1)兼收功能?？赏瑫r兼收500個下轄用戶,包括用戶的所有通信、定位情況。(2)通播功能?？上蛳螺犛脩舭l送通播信息,即類似于廣播形式,發送一條通播數據后所有下轄終端可同時接收。(3)全信道鎖定?？赏瑫r鎖定北斗系統全部6個信道,普通終端只鎖定2個。全信道鎖定可大大增強通信成功率,保證在任何一個信道上的數據都可接收至指揮機。(4)大數據處理能力。指揮機硬件配置高,采用高性能處理單元,處理能力遠遠高于普通終端,可同時處理100多條數據。(5)內置電池。內置大容量鋰電池,在斷電情況下仍可持續使用,保證指揮機運行穩定。

1.1.2數據接收服務器數據接收服務器從2個信道進行接收。第1信道:互聯網。數據通過互聯網進行傳輸,數據接收服務器通過TCP/IP協議和北斗網管中心建立穩定連接,實時接收野外站點傳輸的數據。第2信道:衛星系統。通過北斗衛星系統實時地將數據發送到數據接收服務器,數據接收服務器通過RS232協議接收數據。

1.1.3水情數據庫數據接收服務器接收到數據之后對數據進行解壓縮、解碼、分析入庫處理,將水雨情數據寫入實時水情數據庫,提供給數據應用服務器分析使用。

1.1.4數據應用服務器數據應用服務器負責對所有水情數據進行搜集、檢查、存儲、顯示、打印以及統計分析等處理。監控中心所發出的指令或信息以廣播方式播發至所有測站或單獨發送到某一指定測站。

1.2北斗衛星軟件設計

1.2.1北斗衛星測站控制軟件北斗衛星監控中心與北斗衛星水情自動測站構成一點對多點的傳輸模式。北斗衛星水情自動測報站將本地水情數據發送到北斗衛星監控中心,由監控中心發送相應的回執確認信息,北斗衛星水情自動測報站根據不同的回執采取相應的行動,或自動轉入休眠或重新發送水情數據。

1.2.2北斗衛星信息處理軟件北斗衛星信息處理軟件的功能是接收北斗衛星傳送的數據,將數據進行相應的處理后進行發送。根據北斗衛星數據發送的方式,將北斗衛星信息處理軟件進行如下設計(數據流程見圖3)。圖3北斗衛星信息處理軟件框圖

1.3北斗衛星通信機制設計

采用北斗衛星與遙測終端機連接,主要解決通信頻度控制策略、信息格式設計的問題。

1.3.1通信頻度控制策略由于北斗衛星短信單次收費標準高于移動短信收費標準的5倍以上,因此,一般不采用與移動短信通信遙測站相同的發送策略。水雨情數據只在必要時發送。根據北斗衛星通信費用較高(015元/次)的特點,一般設置發送間隔為1次/h,如無變化(不下雨)時不發送數據。每天08B00無條件發送平安報,作為與接收(分)中心之間的/心跳0信號。

1.3.2信息格式設計北斗衛星單條短信字節數分為A、B、C三檔,對應的字節長度分別為43,70,98字節。其收費標準相差較大,分別為015,018,110元。另外,北斗衛星運營商還提供包年的收費方式。在滿足應用要求的前提下,合理設計,盡可能降低費率。綜合考慮包年方式以及實際需求,系統中北斗短信采用98字節長度[2]。

2北斗衛星水情自動測報站通信暢通率應用實驗

為了驗證基于北斗衛星的水情自動測報技術的工作性能,選取了溫州市已建成的19個北斗衛星水情自動測報站點,設定數據向位于監控中心的北斗衛星指揮型終端發送。19個北斗衛星水情自動測報站均設置為15min定時自報,中心站72h(2013年1月16)18日)接收。實驗結束后從監控中心計算機數據庫中提取相應信息進行統計、分析,得出北斗衛星通信暢通率統計表(見表1)。實驗證明,19個北斗衛星水情自動測報站的平均暢通率達到97199%,滿足了設計要求。

3結語

浙江省援建項目/青川縣水雨情預警系統0中所采用的北斗衛星通信技術,在青川縣/201008130、/201008180兩次洪水中,其穩定性、可靠性都得到了驗證[3]。目前,浙江省內已建設了多個基于北斗衛星的水情自動測報站點,彌補了移動信號覆蓋范圍不全的缺陷,為水利部門掌握全流域的水雨情數據提供了有力的技術支持。

作者：陳浙梁姚東單位：浙江省水文局