基于北斗衛(wèi)星的青海氣象邊遠(yuǎn)通信系統(tǒng)建設(shè)

張暉妍，來志云，李永花

（青海省氣象信息中心，西寧 810001）

隨著青海省氣象事業(yè)的發(fā)展，各類氣象觀測(cè)資料的傳輸時(shí)效要求不斷提高，然而青海省公共電信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋能力較差，部分地處邊遠(yuǎn)的自動(dòng)氣象觀測(cè)站點(diǎn)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)不能及時(shí)上傳，影響我省通信傳輸?shù)臅r(shí)效及氣象觀測(cè)資料的使用。隨著衛(wèi)星技術(shù)在氣象部門中的廣泛應(yīng)用，通過建設(shè)基于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的邊遠(yuǎn)通信系統(tǒng)，解決目前公共電信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋區(qū)域外，特別是邊遠(yuǎn)、無人值守地區(qū)自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)通信問題，作為對(duì)CDMA、GPRS等主要通信方式的必要補(bǔ)充，提高數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效及數(shù)據(jù)應(yīng)用程度。

1 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

基于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的邊遠(yuǎn)通信系統(tǒng)，在青海省10個(gè)邊遠(yuǎn)地區(qū)的自動(dòng)氣象站觀測(cè)點(diǎn)建設(shè)北斗衛(wèi)星通信子站（簡稱“通信子站”），在省級(jí)氣象信息中心建設(shè)北斗指揮機(jī)和北斗通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集和運(yùn)控平臺(tái)（簡稱“數(shù)據(jù)主站”），北斗指揮機(jī)接收下屬通信子站通過北斗衛(wèi)星上報(bào)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，北斗通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集和運(yùn)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫、設(shè)備狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)包補(bǔ)包重傳等功能。省級(jí)數(shù)據(jù)主站內(nèi)容包括建設(shè)北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)指揮機(jī)以及北斗通信數(shù)據(jù)收集、處理和運(yùn)行監(jiān)控所需硬件及相關(guān)軟件。北斗通信子站是對(duì)我省公共電信基礎(chǔ)設(shè)施無法有效覆蓋（未覆蓋或信號(hào)不穩(wěn)定）的10個(gè)自動(dòng)氣象站觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行通信改造。各站的建設(shè)內(nèi)容包括北斗通信終端（含與自動(dòng)氣象站觀測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)接口）以及配套外圍設(shè)備，如太陽能電池板、蓄電池、電源控制器等。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)建設(shè)主要由省級(jí)數(shù)據(jù)主站和北斗通信子站兩部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 傳輸流程

省級(jí)數(shù)據(jù)主站利用北斗指揮機(jī)組通過北斗衛(wèi)星無線通信鏈路對(duì)本省內(nèi)站點(diǎn)的氣象信息進(jìn)行采集、處理，能夠?qū)庀笳军c(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并可對(duì)北斗通信終端進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)采集、傳輸頻次的靈活調(diào)整。北斗通信子站主要實(shí)現(xiàn)北斗通信終端與自動(dòng)氣象站的通信對(duì)接，二者實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)及控制信號(hào)的交互。

邊遠(yuǎn)通信系統(tǒng)傳輸流程包括：氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸流程和站點(diǎn)控制信息傳輸流程。

氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸流程：自動(dòng)氣象站的采集數(shù)據(jù)送給北斗通信終端，北斗通信終端按照設(shè)置將觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至北斗地面總站，北斗地面總站再通過北斗衛(wèi)星將數(shù)據(jù)傳輸至省級(jí)分中心的北斗指揮機(jī)組，北斗指揮機(jī)組轉(zhuǎn)發(fā)到省級(jí)數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控平臺(tái)。省局按照常規(guī)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸方式，通過氣象寬帶網(wǎng)及新一代國內(nèi)氣象通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳至國家氣象局。控制信息傳輸流程：青海省氣象局可根據(jù)不同的天氣情況，通過省級(jí)北斗平臺(tái)對(duì)邊遠(yuǎn)站北斗通信終端發(fā)送控制信息，進(jìn)而調(diào)整自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)采集和傳輸頻次。通過北斗指揮機(jī)將終端的控制命令傳輸至北斗衛(wèi)星，由北斗衛(wèi)星傳輸至北斗通信終端，進(jìn)而對(duì)自動(dòng)氣象站進(jìn)行控制。

3 系統(tǒng)建設(shè)效益

青海省邊遠(yuǎn)通信系統(tǒng)建設(shè)完成后，提高了邊遠(yuǎn)地區(qū)的自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率，達(dá)到了以下幾點(diǎn)建設(shè)效益。

（1）系統(tǒng)作為邊遠(yuǎn)臺(tái)站、山洪地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)GPRS/CDMA不能覆蓋的自動(dòng)氣象站氣象數(shù)據(jù)采集傳輸、處理主要手段，也可以作為普通區(qū)域和普通站點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)收集的有效補(bǔ)充。

（2）系統(tǒng)提供北斗通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集和運(yùn)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)無線收集，實(shí)現(xiàn)了查看自動(dòng)氣象站點(diǎn)的狀態(tài)信息。

（3）北斗通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集和運(yùn)控平臺(tái)實(shí)時(shí)對(duì)自動(dòng)氣象站點(diǎn)發(fā)出的狀態(tài)報(bào)告、故障預(yù)警信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，運(yùn)維管理人員可通過平臺(tái)對(duì)所有站點(diǎn)進(jìn)行管理和控制。實(shí)現(xiàn)對(duì)北斗通信終端的控制和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)常規(guī)、加密觀測(cè)模式的切換，滿足不同天氣情況下不同站點(diǎn)的智能觀測(cè)功能。

（4）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全天實(shí)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行，正常情況下不需人工干預(yù)，系統(tǒng)運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)日志記錄，系統(tǒng)磁盤自行維護(hù)；系統(tǒng)可視化配置，人性化人機(jī)界面，操作簡單靈活。

（5）系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，各級(jí)平臺(tái)軟件功能可配置，各級(jí)中心和平臺(tái)軟件可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)操作，系統(tǒng)分中心數(shù)量可增加，系統(tǒng)參數(shù)可配置，站點(diǎn)數(shù)量在北斗系統(tǒng)容量允許內(nèi)可自由增加。

4 結(jié) 語

邊遠(yuǎn)通信系統(tǒng)建設(shè)充分考慮了青海省邊遠(yuǎn)氣象自動(dòng)站觀測(cè)點(diǎn)公共電信網(wǎng)絡(luò)覆蓋較差的實(shí)際通信狀況，改善了邊遠(yuǎn)氣象自動(dòng)站觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不能及時(shí)上傳的狀態(tài)，解決了邊遠(yuǎn)及無人值守地區(qū)自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)通信問題，提高了我省邊遠(yuǎn)地區(qū)自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率及數(shù)據(jù)使用率。后期將加大北斗通信子站改造力度，擴(kuò)容省級(jí)數(shù)據(jù)主站的用戶數(shù)量，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

［1］中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì).衛(wèi)星導(dǎo)航定位與北斗系統(tǒng)應(yīng)用［M］.北京:測(cè)繪出版社，2014.