大兴安岭水情自动测报系统卫星通信使用探讨

黄 琦，胡艳娇

(大兴安岭水文局，黑龙江加格达奇165000)

1 概述

大兴安岭地区总面积8.46万km2，全区河网密布，集水面积1 000 km2以上河流为28条，集水面积100 km2以上河流为155条，集水面积50 km2以上河流为208条。

大兴安岭水文在防汛抗旱、水资源管理和水利工程建设中发挥了重要作用，但由于经费投入不足，水文测验和报汛通信设备陈旧，测报手段原始。现有的报汛站站点少，而且主要是人工观测，通过有线或无线电话人工发报，出错率较高，其信息量、实时性、可靠性都不能满足洪水预报、防汛指挥决策工作需要。大水来临时不能及时、准确监测雨情、水情，对防汛指挥决策不利。为了及时给各级防汛指挥部门提供可靠的情报预报，提高防洪的现代化水平，黑龙江省水利厅、黑龙江省水文局决定建设大兴安岭水情分中心水文自动测报系统。大兴安岭水情自动测报系统是国家防汛指挥系统工程黑龙江省水情中心测报系统的重要组成部分，是黑龙江干、支流及嫩江防汛抗旱、防凌的重要非工程措施。

2 系统组成的问题及解决方法

2.1 问题

系统包括应用软件、通信系统建设、水位与雨量自动采集传输和固态存储等。除通信系统建设外，其它部分全省情况基本相同，但由于大兴安岭是我省面积最大、人口最少的地区，几十年来一直报汛站点稀少，站点分散，区域内高山较多，站与站之间距离较长，因此面临很多新增站点不具备通信条件的问题。

2.2 解决方法

根据图上作业、实地踏查，采用超短波信道时，塔河站、新林站、西林吉站、呼玛桥站、松岭站都需设中继站和通讯塔，建超短波网需采用多级中继站，且每处中继站能覆盖的测站较少，系统采用超短波信道投资很大，采用短波信道组网时，畅通率较低，因此该地区不适宜采用超短波和短波信道组网。通过站点勘察、测试，现有报汛站中GSM信道信号较好，信号覆盖不到的站有:欧浦站、富克山站、壮林站、十二站、二十三站等，因此大兴安岭水情分中心水文自动测报系统各自动报汛站主信道优先采用GSM信道，GSM信道无法满足时，选用卫星信道。

3 卫星通信利弊分析

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站、转发无线电波实现地球站之间相互通信的一种方式，使用频率一般为300MHZ～300GHZ。卫星通信具有很多优点，其中主要的有:

1)信号传输质量高，通信可靠。

2)覆盖面大，可进行多址通信。许多信道的通信系统就其本质而言，都只能实现点对点的通信，属于“线覆盖”;卫星通信则是大面积覆盖，在其覆盖范围内，许多地面站共用一颗卫星，实现多址通信。

3)通信频带宽。多种卫星信道的传输容量都大大超过以上任何一种信道，不仅可以高速传输数据，而且能够传输高质量的图象等信号。

4)组网灵活机动。在卫星覆盖区域内，通信基本不受地形条件的限制。

由于卫星通信的优越性，它已在发达国家的水文数据采集中得到广泛应用。但是，卫星通信的也有比较大的缺点:雨衰大、通讯费用比较大、功耗大、绕射能力比较弱。

4 卫星通信弊端的应对方法

4.1 克服卫星信号雨衰

雨衰对水文自动测报系统影响很大，甚至是致命的。要想将雨衰的影响降至最小，我们必须明白卫星通信的频率是影响雨衰的最主要因素，频率越高雨衰也就越严重，所以在水文自动测报系统中要选择通信频率低的卫星，比如北斗卫星系统工作在L/S波段(1.6G/2.6G)，暴雨对其电波传输的影响很小。

4.2 降低通讯费用

由于大部分卫星都是按照通信流量进行计费，所以如何减少卫星通信流量是降低费用的关键，在使用卫星的通信测站可采用定时自报或采用阈值控制的增量自报次数。

4.3 功耗大

卫星小站在待机状态功耗都在十几甚至几百毫安，在发射的时候更是能达到安培级别，对于使用太阳能供电的自动监测站而言，卫星小站是个相当耗电的设备，所以监测站要对卫星进行上下电进行控制。

4.4 安装方式

由于卫星信号几乎没有绕射能力，所以在安装的时候一定要让卫星在其对星的仰角上一定不能有任何遮挡物。

5 结语

大兴安岭水情自动测报系统建成运行几年来，卫星通信在其中发挥了巨大作用，弥补了水文工作由于地域差别而使大兴安岭与其它地市的差距，但8.46万km2仅存60个站点的密度还远远不足。

[1]孙增义，吴跃.水情自动测报技术基础及应用[M].北京:中国水利水电出版社，1999.