大興安嶺水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)衛(wèi)星通信使用探討

黃 琦，胡艷嬌

(大興安嶺水文局，黑龍江加格達(dá)奇165000)

1 概述

大興安嶺地區(qū)總面積8.46萬(wàn)km2，全區(qū)河網(wǎng)密布，集水面積1 000 km2以上河流為28條，集水面積100 km2以上河流為155條，集水面積50 km2以上河流為208條。

大興安嶺水文在防汛抗旱、水資源管理和水利工程建設(shè)中發(fā)揮了重要作用，但由于經(jīng)費(fèi)投入不足，水文測(cè)驗(yàn)和報(bào)汛通信設(shè)備陳舊，測(cè)報(bào)手段原始。現(xiàn)有的報(bào)汛站站點(diǎn)少，而且主要是人工觀測(cè)，通過(guò)有線或無(wú)線電話(huà)人工發(fā)報(bào)，出錯(cuò)率較高，其信息量、實(shí)時(shí)性、可靠性都不能滿(mǎn)足洪水預(yù)報(bào)、防汛指揮決策工作需要。大水來(lái)臨時(shí)不能及時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)雨情、水情，對(duì)防汛指揮決策不利。為了及時(shí)給各級(jí)防汛指揮部門(mén)提供可靠的情報(bào)預(yù)報(bào)，提高防洪的現(xiàn)代化水平，黑龍江省水利廳、黑龍江省水文局決定建設(shè)大興安嶺水情分中心水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。大興安嶺水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)工程黑龍江省水情中心測(cè)報(bào)系統(tǒng)的重要組成部分，是黑龍江干、支流及嫩江防汛抗旱、防凌的重要非工程措施。

2 系統(tǒng)組成的問(wèn)題及解決方法

2.1 問(wèn)題

系統(tǒng)包括應(yīng)用軟件、通信系統(tǒng)建設(shè)、水位與雨量自動(dòng)采集傳輸和固態(tài)存儲(chǔ)等。除通信系統(tǒng)建設(shè)外，其它部分全省情況基本相同，但由于大興安嶺是我省面積最大、人口最少的地區(qū)，幾十年來(lái)一直報(bào)汛站點(diǎn)稀少，站點(diǎn)分散，區(qū)域內(nèi)高山較多，站與站之間距離較長(zhǎng)，因此面臨很多新增站點(diǎn)不具備通信條件的問(wèn)題。

2.2 解決方法

根據(jù)圖上作業(yè)、實(shí)地踏查，采用超短波信道時(shí)，塔河站、新林站、西林吉站、呼瑪橋站、松嶺站都需設(shè)中繼站和通訊塔，建超短波網(wǎng)需采用多級(jí)中繼站，且每處中繼站能覆蓋的測(cè)站較少，系統(tǒng)采用超短波信道投資很大，采用短波信道組網(wǎng)時(shí)，暢通率較低，因此該地區(qū)不適宜采用超短波和短波信道組網(wǎng)。通過(guò)站點(diǎn)勘察、測(cè)試，現(xiàn)有報(bào)汛站中GSM信道信號(hào)較好，信號(hào)覆蓋不到的站有:歐浦站、富克山站、壯林站、十二站、二十三站等，因此大興安嶺水情分中心水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)各自動(dòng)報(bào)汛站主信道優(yōu)先采用GSM信道，GSM信道無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)，選用衛(wèi)星信道。

3 衛(wèi)星通信利弊分析

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站、轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)地球站之間相互通信的一種方式，使用頻率一般為300MHZ～300GHZ。衛(wèi)星通信具有很多優(yōu)點(diǎn)，其中主要的有:

1)信號(hào)傳輸質(zhì)量高，通信可靠。

2)覆蓋面大，可進(jìn)行多址通信。許多信道的通信系統(tǒng)就其本質(zhì)而言，都只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，屬于“線覆蓋”;衛(wèi)星通信則是大面積覆蓋，在其覆蓋范圍內(nèi)，許多地面站共用一顆衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)多址通信。

3)通信頻帶寬。多種衛(wèi)星信道的傳輸容量都大大超過(guò)以上任何一種信道，不僅可以高速傳輸數(shù)據(jù)，而且能夠傳輸高質(zhì)量的圖象等信號(hào)。

4)組網(wǎng)靈活機(jī)動(dòng)。在衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)，通信基本不受地形條件的限制。

由于衛(wèi)星通信的優(yōu)越性，它已在發(fā)達(dá)國(guó)家的水文數(shù)據(jù)采集中得到廣泛應(yīng)用。但是，衛(wèi)星通信的也有比較大的缺點(diǎn):雨衰大、通訊費(fèi)用比較大、功耗大、繞射能力比較弱。

4 衛(wèi)星通信弊端的應(yīng)對(duì)方法

4.1 克服衛(wèi)星信號(hào)雨衰

雨衰對(duì)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)影響很大，甚至是致命的。要想將雨衰的影響降至最小，我們必須明白衛(wèi)星通信的頻率是影響雨衰的最主要因素，頻率越高雨衰也就越嚴(yán)重，所以在水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中要選擇通信頻率低的衛(wèi)星，比如北斗衛(wèi)星系統(tǒng)工作在L/S波段(1.6G/2.6G)，暴雨對(duì)其電波傳輸?shù)挠绊懞苄　?/p>

4.2 降低通訊費(fèi)用

由于大部分衛(wèi)星都是按照通信流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)，所以如何減少衛(wèi)星通信流量是降低費(fèi)用的關(guān)鍵，在使用衛(wèi)星的通信測(cè)站可采用定時(shí)自報(bào)或采用閾值控制的增量自報(bào)次數(shù)。

4.3 功耗大

衛(wèi)星小站在待機(jī)狀態(tài)功耗都在十幾甚至幾百毫安，在發(fā)射的時(shí)候更是能達(dá)到安培級(jí)別，對(duì)于使用太陽(yáng)能供電的自動(dòng)監(jiān)測(cè)站而言，衛(wèi)星小站是個(gè)相當(dāng)耗電的設(shè)備，所以監(jiān)測(cè)站要對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行上下電進(jìn)行控制。

4.4 安裝方式

由于衛(wèi)星信號(hào)幾乎沒(méi)有繞射能力，所以在安裝的時(shí)候一定要讓衛(wèi)星在其對(duì)星的仰角上一定不能有任何遮擋物。

5 結(jié)語(yǔ)

大興安嶺水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)建成運(yùn)行幾年來(lái)，衛(wèi)星通信在其中發(fā)揮了巨大作用，彌補(bǔ)了水文工作由于地域差別而使大興安嶺與其它地市的差距，但8.46萬(wàn)km2僅存60個(gè)站點(diǎn)的密度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。

[1]孫增義，吳躍.水情自動(dòng)測(cè)報(bào)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，1999.