谈超短波通讯在水情自动测报系统中的应用

张榆海

0 引言

水情自动测报系统是为适应防洪调度需求，在水域上游修建的测预报系统。001水利枢纽工程位于新疆境内某河支流上，属于流域性规划梯级调度性质，为满足汛期及结冰期的防洪调度需求，流域共设56个水情自动测报遥测站，其中包括气象站、雨量站、水文站、中继站。测报系统采用二级中继接收发射至中心站的运行模式。主要通讯方式采用超短波通讯。由于地域的特殊原因，超短波通讯在001水利枢纽工程的运行中具有较高的可靠度。

本文主要介绍此种通讯方式在西部地区水情自动测报系统中的运用及优缺点。

1 工程简介

001水利枢纽工程位于新疆境内某河支流下游，是该河规划的最大一座控制性水利枢纽工程。工程任务以灌溉为主，兼有发电、防洪综合效益。水库总库容19.5亿m3，电站装机容量320 MW，控制灌溉面积523.45万亩，工程规模为大(1)型Ⅰ等工程。根据防洪任务需求，水情自动测报系统覆盖上游流域，设有1个中心站、6个中继站、10个水文站、39个遥测站。

2 自动测报系统组网特点

001水利枢纽工程水情自动测报系统采用二级中继。由遥测站接收信号，转发至中继站，通过中继站向中心站的进一步传送，数据发射至局域网显示页面。通信方式采用超短波信号传输。主要具备以下特点:

1)自报式系统式单向数据传输系统。遥测站只发送遥测数据，通信设备只需要配置调制器和发射机。接收端只需要解调器和接收机，大大简化设备的值守和通信部分;

2)遥测数据是在传感器的参数发生变化时传送，参数的变化是连续的，真实地反映出每个传感器的参数变化过程和捕捉参数的极值中心数据，收集设备随时给收到的遥测数据加注时标，数据的实时性强;

3)数据的传输在时间上分散，充分地利用了信道资源，在保证碰撞概率小于一定的值时，可传送更多的数据。信道的利用率高，对于一个中小规模的遥测系统，数据的连续性优于同等规模的其他系统;

4)数据的连续性便于中心数据处理。如果受到干扰或碰撞产生数据丢失现象，则对于单调变化的参数可在中心发现并插补，对于有增有减的参数，可通过对数据的合理性检验判别数据的对错，对数据进行增补和删除;

5)成本低，可适当地增加测站数量以提高预报的精度，在组成较大的遥测站网时，可采用设置分中心的办法建网，以保证数据碰撞概率在允许的范围之内;

6)由于自报式遥测站值守功耗极低(一般值守电流在50 μA以下)，使供电系统相对简单。

由于新疆地域辽阔、多数站点位于无人值守的山区或旷野，对于遥测站的多年安全运行方式中，使用此种方式较稳定。

3 超短波通信

001水利枢纽工程水情测报系统主要采用的是超短波通讯方式。超短波是指波长在1 m～10 m，频率30 MHz～300 MHz的无线电波，其传输机理是对流层内的视距与绕射传播。在水利数据遥测系统中，测站实测的水利信息，送入遥测终端机(RTU)，经过信源和信道编码，由调制解调器调制成射频载波，经功率放大后发射到中继站。中继站接收到测站发来的射频信号，解调成音频信号，经中继仪解调成数字信号、纠错编码、数据再生、调制、放大后发送回中心站;中心站将信号解调、信道译码和信源译码后，经前置计算机送入主计算机系统。

超短波通信方式是在水情自动测报系统中运用最为广泛的一种通信方式，在001水利枢纽工程运行中因为其技术成熟、故障处理简单、运行成本低，使其在使用过程中可靠度相对较高。

3.1 超短波组网的优点

1)技术成熟，设备简单易于配套;

2)实时性好;

3)独立性好，完全是自身的专用网络。

3.2 超短波组网在运行过程中显现的缺点

3.2.1 受地理因素影响

由于新疆山区的分布不均匀，水情测报系统通常位于山区，但少数处于林区，受天气等自然因素的比较，使得超短波在传输过程中出现数据滞留的现象。

3.2.2 受自然因素影响

新疆雷电灾害相对严重，遥测站分布区域多属没有设置防雷设施的，在遥测站的安装中，防雷地网要求高，野外设备防冻害的技术措施难度大、成本高，建设费用大，维护管理不便。

3.2.3 设备一旦受损影响数据传输

由于设备安装的较远，若发生天线在野外受损的现象，使信号不易发出，且信号较差地发出，信号的发射时间比较受影响。

4 结语

目前，在新疆地区由于交通、气象、人文等多方面影响因素的总和制约下，采用超短波组网的通信模式中，无论从技术层面和经济条件，都是在相同可靠度通信方式下的优选。通过001水利枢纽工程水情自动测报系统近10年的运行经验表明，超短波通信方式在信息化时代的今天，使用的性价比依然很高。

[1]王铁锋.水文自动测报系培训教材[Z].长春水文自动测报系统联合研究中心，2010.

[2]吴 彬.浅议水情自动测报系统通信方式的选择[J].中国高新技术企业，2009(11):36-37.