基于北斗衛(wèi)星的青海氣象邊遠通信系統(tǒng)建設

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，各類氣象觀測資料的傳輸時效要求不斷提高，然而青海省公共電信網(wǎng)絡信號覆蓋能力較差，部分地處邊遠的自動氣象觀測站點的氣象觀測數(shù)據(jù)不能及時上傳，影響我省通信傳輸?shù)臅r效及氣象觀測資料的使用。隨著衛(wèi)星技術在氣象部門中的廣泛應用，通過建設基于北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)的邊遠通信系統(tǒng)，解決目前公共電信網(wǎng)絡信號覆蓋區(qū)域外，特別是邊遠、無人值守地區(qū)自動氣象站的數(shù)據(jù)通信問題，作為對CDMA、GPRS等主要通信方式的必要補充，提高數(shù)據(jù)傳輸時效及數(shù)據(jù)應用程度。

1 系統(tǒng)建設內容

基于北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)的邊遠通信系統(tǒng)，在青海省10個邊遠地區(qū)的自動氣象站觀測點建設北斗衛(wèi)星通信子站（簡稱“通信子站”），在省級氣象信息中心建設北斗指揮機和北斗通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集和運控平臺（簡稱“數(shù)據(jù)主站”），北斗指揮機接收下屬通信子站通過北斗衛(wèi)星上報的氣象觀測數(shù)據(jù)，北斗通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集和運控平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫、設備狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)包補包重傳等功能。省級數(shù)據(jù)主站內容包括建設北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)指揮機以及北斗通信數(shù)據(jù)收集、處理和運行監(jiān)控所需硬件及相關軟件。北斗通信子站是對我省公共電信基礎設施無法有效覆蓋（未覆蓋或信號不穩(wěn)定）的10個自動氣象站觀測點進行通信改造。各站的建設內容包括北斗通信終端（含與自動氣象站觀測設備的數(shù)據(jù)接口）以及配套外圍設備，如太陽能電池板、蓄電池、電源控制器等。

2 系統(tǒng)關鍵技術

2.1 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)建設主要由省級數(shù)據(jù)主站和北斗通信子站兩部分組成。系統(tǒng)結構如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結構圖

2.2 傳輸流程

省級數(shù)據(jù)主站利用北斗指揮機組通過北斗衛(wèi)星無線通信鏈路對本省內站點的氣象信息進行采集、處理，能夠對氣象站點的實時狀態(tài)進行監(jiān)控，并可對北斗通信終端進行控制，進而實現(xiàn)對自動氣象站的數(shù)據(jù)采集、傳輸頻次的靈活調整。北斗通信子站主要實現(xiàn)北斗通信終端與自動氣象站的通信對接，二者實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)及控制信號的交互。

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

氣象站觀測數(shù)據(jù)傳輸流程：自動氣象站的采集數(shù)據(jù)送給北斗通信終端，北斗通信終端按照設置將觀測數(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)傳輸至省級分中心的北斗指揮機組，北斗指揮機組轉發(fā)到省級數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控平臺。省局按照常規(guī)業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸方式，通過氣象寬帶網(wǎng)及新一代國內氣象通信系統(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，通過省級北斗平臺對邊遠站北斗通信終端發(fā)送控制信息，進而調整自動氣象站的數(shù)據(jù)采集和傳輸頻次。通過北斗指揮機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，進而對自動氣象站進行控制。

3 系統(tǒng)建設效益

青海省邊遠通信系統(tǒng)建設完成后，提高了邊遠地區(qū)的自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸及時率，達到了以下幾點建設效益。

（1）系統(tǒng)作為邊遠臺站、山洪地質災害監(jiān)測區(qū)內GPRS/CDMA不能覆蓋的自動氣象站氣象數(shù)據(jù)采集傳輸、處理主要手段，也可以作為普通區(qū)域和普通站點氣象數(shù)據(jù)收集的有效補充。

（2）系統(tǒng)提供北斗通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集和運控平臺，實現(xiàn)了自動氣象站點的數(shù)據(jù)無線收集，實現(xiàn)了查看自動氣象站點的狀態(tài)信息。

（3）北斗通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯集和運控平臺實時對自動氣象站點發(fā)出的狀態(tài)報告、故障預警信息進行監(jiān)測，運維管理人員可通過平臺對所有站點進行管理和控制。實現(xiàn)對北斗通信終端的控制和調度，實現(xiàn)站點常規(guī)、加密觀測模式的切換，滿足不同天氣情況下不同站點的智能觀測功能。

（4）系統(tǒng)實現(xiàn)全天實時自動運行，正常情況下不需人工干預，系統(tǒng)運行狀況實時日志記錄，系統(tǒng)磁盤自行維護；系統(tǒng)可視化配置，人性化人機界面，操作簡單靈活。

（5）系統(tǒng)具有良好的可擴展性，各級平臺軟件功能可配置，各級中心和平臺軟件可實現(xiàn)遠程升級操作，系統(tǒng)分中心數(shù)量可增加，系統(tǒng)參數(shù)可配置，站點數(shù)量在北斗系統(tǒng)容量允許內可自由增加。

4 結 語

邊遠通信系統(tǒng)建設充分考慮了青海省邊遠氣象自動站觀測點公共電信網(wǎng)絡覆蓋較差的實際通信狀況，改善了邊遠氣象自動站觀測點數(shù)據(jù)不能及時上傳的狀態(tài)，解決了邊遠及無人值守地區(qū)自動氣象站的數(shù)據(jù)通信問題，提高了我省邊遠地區(qū)自動氣象站數(shù)據(jù)傳輸及時率及數(shù)據(jù)使用率。后期將加大北斗通信子站改造力度，擴容省級數(shù)據(jù)主站的用戶數(shù)量，進一步擴大其應用范圍。

［1］中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會.衛(wèi)星導航定位與北斗系統(tǒng)應用［M］.北京:測繪出版社，2014.