卫星通信和物联网技术在水文数据传输中的应用

刘春辉

河北省岗南水库管理局 河北石家庄 050400

近代百年，通信技术发展迅猛，特别是无线通信技术的发展改变了人类的生活和生产方式，无时无刻都在感知着通信技术的服务。到20世纪末和21世纪初，除了智能手机、电视等在生活中应用，更多的通信新技术应用在工业信息数据的传输上，4G移动通信网络、卫星通信、物联网技术等诞生和发展，将过去人类想象似乎的不可能事情变成了现实，这些通信新技术在各行各业得到了广泛的应用[1]。气象和水文信息，作为水利行业的基础信息，依靠通信新技术，较好地完成了数据的采集和传输，服务了社会，本研究着重论述目前通信新技术在水文数据传输中的应用。

1 水文数据传输技术选择

通信传输是水文自动测报系统的重要组成部分，在水文自动测报系统中，通信传输是指遥测站所采集数据由通讯设备经过通信信道实时发送到系统中心站的过程。水文自动测报系统通信传输常采用超短波信道、短波信道、卫星信道、GSM信道、GPRS信道或以上方式的混合等多种有线无线通讯方式。随着我国卫星技术的发展，目前我国已经构建起了完整的卫星通信体系，覆盖面已经能够保证全球通信的需求，并且卫星通信在气象、交通、航空等多个领域取得了极其重要的应用价值，为人们的生活带来了巨大的改变。卫星通信是地面无线电通信站利用空间卫星作为中继而进行的通信，卫星通信系统由空间卫星和地面站两部分组成。卫星通信具有通信范围大、靠性高且不易受陆地灾害的影响、多址通信及多址联接等特点。在通信质量、可靠性、系统维护等方面，具有其它通信方式无法替代的优势，特别适用于地形复杂、覆盖范围大的水情自动测报系统，是大面积收集水情数据的一种较为理想的通信方式。

2 卫星通信和物联网技术在水文数据传输中的应用

2.1 物联网水文监测系统

①传感器智能接口开发。物联网水文监测系统使用传感器（水位计、流速计）进行水文信息实时采集。通过熟悉水位、流速传感器的原理以及数据读取、数据转换等完成传感器智能接口的开发，拟采用IEEE1451标准[3]。IEEE1451是一个智能传感器接口的标准族，其定义了一系列为使智能传感器连接到微处理器、仪表系统以及现场控制网络的开放、通用的标准，该标准给传感器配备了一个通用的软硬件接口，使其可以方便地接入现场总线以及Internet。②数据融合与智库实现。主要对采集到的传感数据进行筛选、过滤、存储、处理、人机交互等，利用数据处理平台与服务器，采用WEKA工具挖掘水位与流速的关联关系，融合各种数据处理算法，形成智能决策系统，实现友好的人机交互与Web服务。③传感器、无线网络与智库的集成。无线网络的选用拟根据水文站、水库、流域的现场情况而定，在铺设有线Internet的现场，可以通过覆盖无线WiFi网络实时获取各传感器数据、视频、图片等信息；在没有Internet而有手机移动网络的现场，可以采用GPRS等网络传输数据；在没有Internet与手机网络的场所，拟采用北斗短报文方式传输数据。

2.2 物联网技术下水文监测系统评估分析

为了进一步提高物联网水文监测效率，促使该体系发挥价值，还需要对其使用展开全面的评测与分析，明确各个网点的信息筛选以及监控内容是否在合理范畴之中，尤其是在环境复杂的区域，自然条件因素如温度、湿度等，都会极大程度上影响正常的信息传导，使得水文信息的反馈不及时或不准确[4]。因此，任何物联网技术下的水文监测，都需要提前做好把控，才能保证稳定运作。需要分步骤地进行各类单独测试，做到逐一排查潜在问题，达到最佳的使用成效。

2.3 VSAT卫星系统在水文上的应用

VSAT宽带通信卫星系统，天线口径小，通常为0．3-1．2m，典型的视频传输带宽在2Mbit/s左右，可以用来实现数据和视频监控的信息传输。水文站点分布较广，根据流域的特性和水系而布设，水文站有设置在大山深处或国家的边境地区，这些地方人烟稀少，往往4G移动网络信号没有覆盖，要想把水文信息及时传输出来，只有依靠通信卫星系统。水文工作中监测的要素主要有水位、雨量、流量等信息，其信息数据流量小，选用窄带通信卫星系统就可以实现，但在工作中还需掌握监测断面的实况信息，特别是自然灾害发生时，需要将水文站点周边的工情工况等监控视频图像及时传输到决策指挥部，为决策机构提供技术支持。因此为了提高水文监测的能力[5]，根据VSAT通信卫星系统特性，选用VSAT宽带卫星通信系统可以满足需求。

3 结语

水文测报工作经历了原始的人工测、算、报、整的过程，随着我国水文信息化发展，从20世纪90年代开始，逐步建设了水情遥测网，进入21世纪水文工作信息化发展迅速，水文数据的采集和传输基本实现了自动化，测报实现在线，可以及时实时地提供水文数据，同时也对现代通信技术提出了更多的需求。如何应用现代通信新技术，解决点多、面广的水文监测数据通信传输，确保高质量的信号发送，有力保障水文监测工作的发展。