水利卫星通信系统在水情遥测中的应用分析

孙震林　宋彦兵

摘要：随着科学技术的发展，我国的卫星通信系统有了很大进展，并在水情遥测中得到了广泛的应用。采用水利卫星通信技术手段解决通信问题，尝试将水利卫星小站与水文自动测报终端互联，实现信道自由切换，构建一套基于卫星通信的水情遥测通信系统，以解决偏远地区水文数据以及视频图像传输问题。结合水情自动测报系统的构成及分类，对系统应用价值展开分析，同时提出水情遥测过程中水利卫星系统的具体应用，建立可高效率传输的卫星通信体系，以供参考。

关键词：水利卫星;通信系统;水情遥测、北斗卫星

引言

多年来，我国偏远地区中小河流、中小水库等水利设施分布面积广、地理位置偏僻、公网通信无法覆盖或者处于公网边缘，水文数据传输主要采用北斗卫星方式，目前北斗卫星水利上仅采用短报文协议来进行水文数据的传输，对于视频图像传输无能为力，故视频图像信息不能及时传送是造成灾害损失较大的主要原因之一。因此，解决这些地区的通信难题，建设安全可靠的通信保障体系是防汛通信的工作重点。

1水情自动测报系统的构成及分类

目前我国所应用的水情测报系统中主要由水文传感器、数据采集终端、数据传输信道以及通信设备等构成，而其中的分类主要是按照信息传输以及不同的位置进行划分：按照信息的传输方式，可以将其分为有线传输、无线传输短波和超短波等;而按照水情自动测报系统所处的不同位置，又可以将其分为遥测站、中继站和中心站。水情自动测报系统的主要职是对水文环境进行实时分析，采集相关数据并将其传输给处理终端，由终端处理后做好相应的储存，预告或明确未来或最近一段时间江河、水库的降雨量，使相关工作人员了解不同河道流域的水文变化，这样有助于对我国的水文环境进行分析，实现各个区域的防汛抗旱工作。

2应用价值

水利卫星通信系统在建设时，其数据通信模式为“北斗卫星”，系统地形适应能力较强、通信信道稳定、整体数据传输效率质量高，可满足水情遥测工作的多元化需求。某地区所设计的北斗卫星通信系统，能有效处理该地区传统卫星测报系统的不足，自动适应水雨情测报要求，并发处理多个移动终端的通信业务，且系统结构体系中的硬件设施具有低功耗、高可靠性、易于维护、抗雨衰等特点。相关人员可在该系统的支撑下，适应区域内水文信息大容量传输的要求，高效率完成水情遥测工作。除去北斗卫星通信系统外，水情遥测领域中常用的水利通信系统为GPS水利通信系统，该系统所用的信号为双频信号，北斗卫星系统则为三频信号，二者报文服务差异明显，北斗卫星可在处理紧急事务时同时显示被测、测试点的位置。

3具体应用

3.1调查研究

在水情自动测报系统正式投运前，相关工作人员需要进行调研工作，有效收集不同的资料：一是流域内的水文资料，二是流域范围以及流域周围的无线电通信资料，尤其是无线电的通信频率和工作方式等。无论选择何种资料收集方案，都应当保证资料收集的齐全，并具有一定的代表性，有助提升资料的应用价值。进行调查研究时，工作人员需要了解不同流域水库在当地防洪和防汛的主要地位，以及在水情自动测报系统正式启用后能够产生的经济和社会效益。

3.2观测站远程控制模块

1）观测数据即时招测。通过观测站远程控制模块向观测站终端发送数据采集信令，终端获取信令后发送报文数据包至系统采集服务端，通过数据校验、处理及解析后进入数据库，最终通过系统数据接口展示到表格中。2）观测数据补传。由系统远程控制端设置数据类型、补传时间，向终端发送信令，观测终端获取信令后按照数据类型要求、时间要求，从终端固态存储的数据中获取相应数据，以报文原始数据包的形式重新递交采集服务端，再通过采集服务端的数据处理流程实现数据解析入库，继而远程控制端可调取使用。3）观测站参数远程设置。利用观测站配置属性以及信令接受发送功能，可实现观测站参数的实时展示，远程控制终端修改观测站参数的同时将发送更改信令至观测站终端，实现终端状态的实时更改。4）观测设备远程对时。获取终端时间数据及远程控制端时间数据，确认时间统一，若终端时间错误，则利用远程对时功能，修改终端时间。5）观测设备复位。发送复位信令，监测终端通过信令解析调取设备初始参数，重新设置各项设备参数，完成观测设备复位。6）观测设备固件程序更新。利用远程控制端发送信令及参数，或由设备主管部门进行设备的固件程序更新。

3.3总结水情遥测工作需求

偏远地区在开展水情遥测工作时，需要应用水利通信技术，建立具有多元化功能的水利卫星通信系统，从而满足水情遥测基本要求。其一，水利卫星通信系统在具体应用时，可提高水文数据通信网络的覆盖率，实现水文数据、图像视频资源的规模化采集和传输。其二，该系统具有功能多元化特点，可解决水情遥测中的多種问题。其三，水利卫星通信系统可通过布设卫星小站，利用视频通信带宽，为水文数据实时传输、应急通信提供技术保障。其四，为保障水情遥测工作效率，在确立DVB-S2通信模式后，改变卫星频谱，增强卫星小站数据传输功能，提升系统内水文数据资源的可用度。其五，水利卫星通信系统网络层设计时，相关人员可在TCP/IP协议的作用下，拓展水情遥测专网覆盖范围，使其与地面其他网络平台互联互通。

结语

综上所述，目前水雨情系统通过新一代水利卫星通信平台进行数据传输方面应用比较少，为有效利用新一代水利卫星通信平台，提高抗灾救灾能力和信息化水平，确保重要信息的传递。使用水利卫星通信平台建设水文遥测系统具有高带宽、抗毁能力强、建站简单、易开通、提供业务全面的优势。只要设计合理、管理到位、维护得当，水利卫星通信平台在水文遥测领域一定会有更广阔的应用前景。

参考文献

[1]张建刚，祝明.水利卫星通信对星指向数据计算及应用[J].水利信息化，2013（3）：34-37.

[2]胡学明，王先朋，李旭鹏，等.VSAT卫星通信组网技术研究[J].空间电子技术，2018（1）：65-69.

[3]陈福春，张颖.江西水文站网现状与发展分析[J].江西水利科技，2011（6）：3-8.