基于北斗卫星通信的航标远程遥测遥控系统研究

2020-11-30王推陈魏伟湛江航标处

珠江水运 2020年16期

王推陈魏伟湛江航标处

海上航行相关系统作为航运相关活动的安全保障，具有重要发展意义。在国内航运规模日益发展进程中，应全面提升航运安全性。现阶段，航标测控系统在航运中获得了广泛应用，较为核心的检测技术为GPS与GPRS。然而，GPRS信号测控范围受限，难以全面落实较大距离的航标测控。为此，以北斗卫星通信技术为基础，尝试解决航标测控的相关问题。

1.航标远程测控技术系统的发展现状

在数字航标引入同时，远程测控技术获得了广泛应用与发展，逐渐发展成为新型航标远程测控系统的关键应用技术。航标远程测控技术的全面应用，有效提升航标相关管理活动的效率，加强公共服务效能，营建安全稳定的航运环境，具有重要的应用价值。现阶段，航标远程测控技术在实际应用期间，主要功能表现为：航标监控、状态预警、自控供电设备等。

系统中引入的自检技术有：PLC控制系统，具有个性化编程性质；RTU遥控系统，完成航标遥控任务；NMT蜂窝通信设备，具有接收通信信号的能力；卫星通信，用于传输海上通信信号。国外数字化航标发展时间较长，在上世纪90年代即开始应用航标远程测控系统。国内航标远程测控系统应用时期较晚，启用于2000年，现阶段在北方海区应用较为广泛。现阶段，国内航标远程测控技术在实际应用期间，存在较多技术问题尚未给予有效解决，比如渤海地区海域表现出危险性浮标，通信问题并未给予有效解决。北斗卫星通信技术有效解决了航标远程测控系统的相关问题。

2.北斗卫星通信的融合必要性

国内自主研究而成的北斗卫星通信相关技术，其应用性能在于：全球卫星通信能力，以GPS定位与导航服务为主；双向通信功能，借助短报文完成通信传输，通信信号覆盖面积较广，有效解决GPRS信号覆盖面积受限的问题。依据航海相关文件内容，预计在未来三年内，可全面建设航海保障体系，此系统具有完善的航海保障功能、先进的测控技术、合理的应用布局、运转协调能力佳，应对突发事件具有较强的响应能力，高效提供全区域的保障服务。

为实现三年内的航海保障建设，应将航标管理与维护双重工作全面加强，保障航标工作的有序性，提升其管理效能，增强其维护能力。其中，卫星导航、通信技术双项供应，作为构建助航网络的核心元素。国内建设的北斗卫星通信系统，采取的是演进式卫星建设，具有精确定位功能，可提供授时性通信服务，通信覆盖面积较为广泛，满足于航标远程测控技术的各项应用需求。尤其是在解决偏远位置航标测控方面，拥有良好的应用优势，以此促进国内航标遥测技术稳步提升。

3.北斗卫星通信融在航标远程测控系统的应用

3.1 运行原理

北斗卫星通信融合于航标远程测控系统中，旨在全面解决测控系统的较远距离通信问题，提升远程测控系统的整体应用性能。系统整体设计的运行原理，等同于一般测控系统，主要包括信息监测系统、远程测控终端设备等。航标远程测控应用的终端设备，借助数据采集设备的运行，完成航标工作状态的有效获取，继而完整封装采集数据，由通信系统完成发送操作。

在实际应用北斗卫星通信系统期间，给予信息数据有效封装，借助北斗卫星相关通信模块，完成信息传输与发送，经卫星传输网络，将其有效输送至北斗卫星服务器，以服务器为技术支持，有效解码接收的数据信息，继而将解析完成的信息，完整发送至代理服务器。代理服务器针对接收数据，采取数据过滤操作，将航标信息有效存储于数据库中。此外，服务器针对已接收的数据信息，开展定期检测流程，提升数据有效性的处理效率，将检测结果有效存储于数据库中，便于用户提取与查看。

在系统正常运行期间，查询航标终端传输的远程测控数据，在用户登录页面完成，并发送远程测控相关指令。由代理服务器完成指令发送，开展有效的数据实时监测流程，对收集的数据信息加以重新封装，继而借助特定端口完成封装数据的传输指令。北斗卫星通信对应的服务器，在接收数据相关指令时，借助通信网络，将处理完成的数据完整传输至目标设备，由接收数据信息的终端设备，对封装数据信息加以解码，完成相关数据处理的执行指令。

3.2 系统设计

在设计系统架构期间，结合航标远程测控系统自身结构功能的繁杂性，应有效处理航标远程测控系统中被动嵌入的模块，比如卫星通信，以此发挥嵌入式融合效果，增强系统的应用功能。航标远程测控系统的应用功能，具体表现为：网络应用平台、高效率宽带连接、硬件系统等。系统功能有：网络管理、系统通信服务、服务器功能、软件管理、数据处理与管理、自检程序等。因此，在北斗卫星通信系统融合期间，可选择SAN架构的设计模式，完成航标远程测控系统的搭建工作，提升各系统应用模块的联通作用，给予通信功能有序运行的技术支持。

RAID完成数据存储、北斗卫星网络完成数据传输，此两者系统在实际应用期间，数据传输流程为：服务管理器中有效收集数据信息；报文组织模块，加以数据处理；虚通道Buf，给予数据传输提供缓冲服务，减少数据传输发生问题；光纤链路接口，为数据传输提供网络支持；数据信息在光线助力下，成功传输至通信系统。北斗通信系统将信息传输至RAID模块中，称之为逆过程，其中报文组织模块的相关功能，由报文整合模块替代，其余程序不发生改变。在此系统架构实施设计期间，有效完成通信服务的各项需求。

3.3 通信系统搭建

通信系统整体设计，作为北斗通信系统应用的关键元素，借助北斗通信系统与航标终端两者之间完成的数据交互功能，实现信息传输、指令传达。在通信网络实际接收航标传输数据信息时，依据系统定义完成通信协议的传输任务，验证信息有效性，有序开展信息拆包与组包等流程，保障应用程序完整接收数据包。在监控系统传达指令类数据信息期间，应采取的传输流程为：验证信息真实性，将其传输至航标信息接收终端的相关设备。应用系统之间开展通信操作时，系统应有效储存已接收的数据信息，借助北斗服务器完成存储操作，存储位置为缓存列表，继而由系统为通信提供服务接口。

在此接口完成相关打包数据的上传与存储工作，由后台应用程序有效接收打包数据，同时将远程测控数据完整传输至收发列表中，借助北斗网络完成远程测控数据的传输指令。用户在实际操作期间，远程测控系统为用户提供了交互式操作平台，用于完成Web交互式界面的数据传输，针对Web程序收发的终端信息，给予相关技术反馈，以直观形式将收集数据完整展示，为用户开展航标远程测控管理提供技术便利。

3.4 系统运行

北斗通信系统运行期间，其嵌入在航标远程测控系统中，旨在全面收集信息数据。部分来源于航标终端、北斗通信网，借助Web接口完成指令发送，将数据信息存储于北斗通信系统的收发列表中。在通信传输的全程序中，借助北斗通信、卫星通信两者之间的信息交互，有效完成各类信息的传输指令，比如航标定位信息，以此解决传统通信系统信号覆盖面积受限的问题，减少信息孤岛问题发生。