一、系統(tǒng)概述 　　水情自動(dòng)測(cè)報(bào)是采用現(xiàn)代科技對(duì)水文信息進(jìn)行實(shí)時(shí)遙測(cè)、傳送和處理的專門技術(shù)，是有效解決江河流域及水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度及水資源合理利用的先進(jìn)手段。它綜合了水文、電子、電信、傳感器和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的有關(guān)最新成果，用于水文測(cè)量和計(jì)算，提高了水情測(cè)報(bào)速度和洪水預(yù)報(bào)精度，改變了以往僅靠人工測(cè)量水情數(shù)據(jù)的落后狀況，擴(kuò)大了水情測(cè)報(bào)范圍，對(duì)江河流域及水庫(kù)安全度汛和電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及水資源合理利用等方面都能發(fā)揮重大作用。 　　海事衛(wèi)星水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是利用海事衛(wèi)星通信為通信媒體的測(cè)報(bào)系統(tǒng)。目前，我國(guó)已經(jīng)建成的水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)共有幾百個(gè)，其中99%都采用了超短波，這些系統(tǒng)對(duì)于短距離、地勢(shì)較平坦的地區(qū)來(lái)說(shuō)發(fā)揮了很大的優(yōu)勢(shì)。但是，超短波通信的局限性在于會(huì)因高山的阻擋而影響通信，為此不得不增加中繼站。這樣系統(tǒng)的設(shè)備投資、土建投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用都會(huì)相應(yīng)增加。因此，對(duì)于流域面積較大、地勢(shì)復(fù)雜的水域來(lái)說(shuō)，采用超短波通信傳送水情信息遇到了很大的困難，有時(shí)需要經(jīng)過(guò)4-5級(jí)的中繼才能把水情信息送到控制中心，這樣也降低了系統(tǒng)的可靠性。 二、Inmarsat 衛(wèi)星通信介紹 　　1簡(jiǎn)介 　　Inmarsat，國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織（原名國(guó)際海事衛(wèi)星組織），是一個(gè)提供全球衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的政府間合作機(jī)構(gòu)。創(chuàng)建于1979年，總部設(shè)在英國(guó)倫敦，目前擁有87個(gè)成員國(guó)。 　　初創(chuàng)時(shí)旨在為海上用戶提供移動(dòng)通信業(yè)務(wù)服務(wù)，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，目前它已經(jīng)成為世界上唯一為陸?？沼脩籼峁┤蛐l(wèi)星移動(dòng)公眾通信和遇險(xiǎn)安全通信的業(yè)務(wù)提供者。Inmarsat面對(duì)不同的用戶提供多種衛(wèi)星通信方式。 　　　　 　　3 Inmarsat衛(wèi)星通訊業(yè)務(wù)介紹 　　Inmarsat衛(wèi)星通訊系統(tǒng)是一個(gè)以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store & Forward）向用戶提供雙向全球衛(wèi)星移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其通信速率為600bit/s。Inmarsat衛(wèi)星通訊系統(tǒng)由三部分組成，既空間段、衛(wèi)星地面站和用戶終端?？臻g段包括通信衛(wèi)星、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站和網(wǎng)控中心。衛(wèi)星地面站為衛(wèi)星和陸地網(wǎng)之間的連接樞紐。Inmarsat擁有和運(yùn)營(yíng)空間段，制定通信技術(shù)規(guī)程。各國(guó)簽字方擁有和運(yùn)營(yíng)衛(wèi)星地面站，負(fù)責(zé)面對(duì)用戶提供服務(wù)，制定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。] 　　Inmarsat 通信方式有兩種：電文方式和數(shù)據(jù)報(bào)告方式。電文方式是利用信息信道傳送大批量數(shù)據(jù)的一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。采用電文方式傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)到達(dá)地面站后要重新打包，然后轉(zhuǎn)發(fā)給接收方，需要的傳輸時(shí)間比較長(zhǎng)，通常要五、六分鐘，若地面站當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)繁忙則傳輸時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)一些。但電文方式傳送數(shù)據(jù)，由于采用了錯(cuò)誤校驗(yàn)、信息重發(fā)和收妥確認(rèn)等技術(shù)手段，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃员容^高。 　　電文方式一次最多可傳送數(shù)據(jù)32K字節(jié)。數(shù)據(jù)報(bào)告方式是利用信令信道傳送小批量數(shù)據(jù)，一次最多傳送32個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)報(bào)告方式分為兩種，一是移動(dòng)終端到陸地用戶數(shù)據(jù)報(bào)告方式，經(jīng)由地面PSDN或PSTN網(wǎng)；另一是移動(dòng)終端到移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)報(bào)告方式。數(shù)據(jù)報(bào)告方式傳送時(shí)間比較短，從發(fā)送端到接收端為40秒左右，非常適合于要求傳輸數(shù)據(jù)快、傳送信息量小的稀路由用戶，如無(wú)人監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用，非常適用于水文測(cè)報(bào)、輸油輸氣管理監(jiān)控、地震、森林及海洋等領(lǐng)域數(shù)據(jù)監(jiān)控。 　　4 Inmarsat 衛(wèi)星通訊數(shù)據(jù)報(bào)告業(yè)務(wù)介紹 　　4.1通過(guò)PSTN或PSDN網(wǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)告方式 　　該方式將一組用戶所有的終端作為遙測(cè)站，中心控制站由一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成，整個(gè)系統(tǒng)賦予一個(gè)網(wǎng)號(hào)，遙測(cè)站之間用成員號(hào)（Member No.）加以區(qū)分。中心控制站與衛(wèi)星地面站之間通過(guò)PSTN或PSDN陸地網(wǎng)連接。遙測(cè)站發(fā)來(lái)的信息經(jīng)衛(wèi)星地面站，通過(guò)PSTN或PSDN網(wǎng)直接傳遞給中心控制站，也可由中心控制站撥號(hào)到衛(wèi)星地面站去取遙測(cè)站發(fā)來(lái)的信息。 　　4.2 移動(dòng)終端到移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)報(bào)告方式 　　移動(dòng)終端到移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)報(bào)告業(yè)務(wù)的工作方式是將一組用戶，如：一個(gè)水利部門所有遙測(cè)站和監(jiān)控中心站組成一個(gè)網(wǎng)，分配給它們一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)號(hào)（DNID），此網(wǎng)中所有終端都有各自不同的成員號(hào)（Member No.），其中有一個(gè)或兩個(gè)終端可設(shè)為主站（中心監(jiān)控站），其余終端為從站（遙測(cè)站），每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可容納255從站，如果一個(gè)網(wǎng)的容量不夠，可申請(qǐng)使用多個(gè)網(wǎng)號(hào)，每個(gè)衛(wèi)星地面站的網(wǎng)號(hào)資源可達(dá)65536個(gè)。從站可定時(shí)自動(dòng)地向主站控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)，每次可發(fā)1至3包，各個(gè)包捎帶數(shù)據(jù)量分別為8、12、12字節(jié)，共32個(gè)字節(jié)。主站可向網(wǎng)中所有從站發(fā)送數(shù)據(jù)或控制指令，也可以向網(wǎng)中某一從站發(fā)送數(shù)據(jù)或控制指令。通過(guò)PSTN或PSDN網(wǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)告方式的特點(diǎn)是地面站與中心控制站間不是通過(guò)衛(wèi)星鏈路連接，而是通過(guò)PSTN或PSDN有線網(wǎng)連接。移動(dòng)終端到移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)報(bào)告方式的特點(diǎn)是所有通信均不經(jīng)過(guò)陸地網(wǎng)，通信不受陸地網(wǎng)的限制，對(duì)于陸地網(wǎng)不發(fā)達(dá)的地區(qū)使用這種組網(wǎng)方式比較合適，如西藏、新疆等地區(qū)。兩種方式的通信如圖2.4.2-1所示： 5 Inmarsat衛(wèi)星通訊用于水情測(cè)報(bào)的特點(diǎn) 　?。?）可靠性高 　　Inmarsat衛(wèi)星通訊系統(tǒng)是為海上遇險(xiǎn)、緊急與安全通信而設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)主用衛(wèi)星四顆，備用衛(wèi)星七顆，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站均有備份，全球有Inmarsat衛(wèi)星通訊系統(tǒng)地面站30多個(gè)，整個(gè)系統(tǒng)的備份好。另外，Inmarsat衛(wèi)星通訊系統(tǒng)是聯(lián)合國(guó)下的民用國(guó)際組織，不會(huì)因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)等因素而導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)閉，因而系統(tǒng)可靠性極高； 　?。?） 雨、雪衰減小 　　Inmarsat 衛(wèi)星通訊系統(tǒng)采用L頻段，該頻段對(duì)雨衰非常小，約為0.2dB，惡劣天氣（尤其是雨季）不會(huì)影響通信。 　　（3） 設(shè)備輕巧 　　Inmarsat 衛(wèi)星通訊模塊天線很小，雨季不至遭到雷擊，模塊輕，易于運(yùn)輸、安裝和維護(hù)，非常適用于野外監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。 　?。?） 可無(wú)人值守 　　Inmarsat 衛(wèi)星通訊模塊省電，睡眠狀態(tài)下耗電僅為30毫瓦，可用太陽(yáng)能供電。中心站可遙控控制遙測(cè)站。 　?。?） 投資少 　　利用Inmarsat建立衛(wèi)星通訊系統(tǒng)沒有通信月租金,即不通信不收費(fèi)。 　　（6） 建設(shè)速度快 三、系統(tǒng)組成及功能 　　水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由中心控制站和遙測(cè)站組成。中心控制站實(shí)時(shí)接收Inmarsat衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的各遙測(cè)站上報(bào)的水文數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、存貯、顯示、打印等處理，向所有遙測(cè)站發(fā)送控制命令，包括控制每天發(fā)送次數(shù)、校時(shí)等，按設(shè)定的時(shí)段間隔，計(jì)算出各雨量站的時(shí)段雨量值，統(tǒng)計(jì)上報(bào)數(shù)據(jù)的次數(shù)及工作狀態(tài)，檢索數(shù)據(jù)。遙測(cè)站核心采用RTU-1600,主要任務(wù)是自動(dòng)實(shí)時(shí)采集、存貯雨量及水位數(shù)據(jù)，按設(shè)定的時(shí)間及時(shí)間間隔通過(guò)衛(wèi)星向中心控制站傳送水文數(shù)據(jù)。 四、中心站介紹 　　水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由中心控制站和遙測(cè)站組成。中心控制站實(shí)時(shí)接收Inmarsat衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的各遙測(cè)站上報(bào)的水文數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、存貯、顯示、打印等處理，向所有遙測(cè)站發(fā)送控制命令，包括控制每天發(fā)送次數(shù)、校時(shí)等，按設(shè)定的時(shí)段間隔，計(jì)算出各雨量站的時(shí)段雨量值，統(tǒng)計(jì)上報(bào)數(shù)據(jù)的次數(shù)及工作狀態(tài)，檢索數(shù)據(jù)。遙測(cè)站的主要任務(wù)是自動(dòng)實(shí)時(shí)采集、存貯雨量及水位數(shù)據(jù)，按設(shè)定的時(shí)間及時(shí)間間隔通過(guò)衛(wèi)星向中心控制站傳送水文數(shù)據(jù)。 五、遙測(cè)站介紹 　　1 遙測(cè)站組成 　　遙測(cè)站由傳感器（雨量計(jì)、水位計(jì)等）、RTU-1600遠(yuǎn)程測(cè)控終端、充電保護(hù)器、太陽(yáng)能電池板、蓄電池組等組成。 　　2 遙測(cè)站功能 　　◇ 實(shí)時(shí)采集雨量、水位數(shù)據(jù)并將過(guò)程存儲(chǔ)到閃存,可保留1年歷史數(shù)據(jù) 　　◇ 定時(shí)自報(bào)，按時(shí)段向中心控制站發(fā)送數(shù)據(jù)（中心控制站可遙控設(shè)置時(shí)段間隔，按水利部的要求，分為5個(gè)時(shí)段，也可通過(guò)置數(shù)設(shè)備設(shè)置時(shí)段間隔。） 　　◇ 事件自報(bào)，當(dāng)雨量或水位達(dá)到預(yù)先設(shè)定的間隔時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心控制站 　　◇ 可通過(guò)人工值數(shù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)修改、查詢數(shù)據(jù), 　　◇ 可通過(guò)計(jì)算機(jī)讀取歷史數(shù)據(jù)或設(shè)置系統(tǒng)參數(shù) 　　◇ 衛(wèi)星校時(shí) 　　◇ 接收中心站的控制指令并完成相關(guān)操作,如雨量清零的等 　　3 RTU-1600遠(yuǎn)程測(cè)控終端介紹 　　RTU-1600遠(yuǎn)程測(cè)控終端是一種全自動(dòng)、多功能、微功耗的測(cè)控終端，它集數(shù)據(jù)采集、通訊、控制于一體，特別適合水情、水文、環(huán)境、氣象、石油、交通等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集。 　　RTU-1600 系列低功耗可編程遠(yuǎn)程測(cè)控終端集成強(qiáng)大、靈活的通訊功能，可以通過(guò)衛(wèi)星、無(wú)線基站、電話線、GSM/GPRS/CDMA1x等方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；配備豐富的I/O資源，您可以真正地感受到采集、控制、通訊all in one的服務(wù)。特有的低功耗到100μA技術(shù)以及全金屬外殼、高可靠的工業(yè)設(shè)計(jì)，為您提供寬范圍的供電、超低溫、高濕度的運(yùn)行保 證，使其能夠在任何有功耗限制場(chǎng)合下可靠地工作，適合各種苛刻的應(yīng)用環(huán)境。 　　4. 工作方式及過(guò)程 　　 4.1 工作參數(shù) 　　1） 衛(wèi)通ID碼 　　由海事衛(wèi)星管理部門分配，每臺(tái)衛(wèi)星設(shè)備在使用前需到該國(guó)的海事衛(wèi)星管理部門辦理入網(wǎng)，獲得一個(gè)識(shí)別碼（ID碼），然后才可投入正常使用。 　　2） 數(shù)據(jù)網(wǎng)號(hào) 　　Inmarsat衛(wèi)星通訊用于水情測(cè)報(bào)時(shí)，工作方式為數(shù)據(jù)報(bào)告方式，該方式要求分配一組數(shù)據(jù)網(wǎng)號(hào)（DNID）才能工作，一個(gè)水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)通常只有一組數(shù)據(jù)網(wǎng)號(hào)，用于區(qū)分其它系統(tǒng)。 　　3） 成員號(hào) 　　一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)號(hào)允許有255個(gè)成員，成員號(hào)是區(qū)分各遙測(cè)站和中心站。每個(gè)測(cè)站有唯一的成員號(hào)。 　　4） 測(cè)站類型 　　本系統(tǒng)中測(cè)站類型分為純雨量站、純水位站、雨量水位站和雨量水位閘位站。 　　定時(shí)報(bào)數(shù)間隔 　　5） 　　遙測(cè)站可按事先設(shè)定的時(shí)間間隔向中心站發(fā)送數(shù)據(jù)，該時(shí)間間隔就是定時(shí)報(bào)數(shù)間隔，分為5個(gè)時(shí)段。 　　6） 降雨量間隔 　　遙測(cè)站存儲(chǔ)的降雨量累加值若和上一次發(fā)送的數(shù)據(jù)相差某一數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，該值便是降雨量間隔。 　　7） 水位間隔 　　遙測(cè)站監(jiān)測(cè)的水位值若和上一次發(fā)送的數(shù)據(jù)相差某一數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，該值便是水位間隔。 　　8） 水位計(jì)類型 　　本系統(tǒng)可以連接光電水位計(jì)和機(jī)械水位計(jì)，水位計(jì)類型參數(shù)是區(qū)分這兩種水位計(jì)。 　　9） 光電水位計(jì)監(jiān)測(cè)間隔 　　為了節(jié)省功耗，光電水位計(jì)在野外不是一直上電工作的，它是按一定的時(shí)間間隔上電監(jiān)測(cè)水位，該時(shí)間間隔即為光電水位計(jì)監(jiān)測(cè)間隔。 　　10） 光電水位計(jì)量程 　　該參數(shù)用于設(shè)置光電水位計(jì)量程，分8個(gè)量程，最小量程為5米，每隔5米為一個(gè)量程，最大40米。 　　 4.2 工作方式 　　1） 定時(shí)自報(bào) 　　按“定時(shí)報(bào)時(shí)間隔”向中心控制站發(fā)送數(shù)據(jù)（中心控制站可遙控設(shè)置時(shí)段間隔，按水利部的要求，分為5個(gè)時(shí)段，也可通過(guò)值數(shù)設(shè)備設(shè)置時(shí)段間隔。） 　　2） 事件自報(bào) 　　當(dāng)雨量或水位達(dá)到預(yù)先設(shè)定的間隔時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心控制站 　　3）查詢應(yīng)答方式 　　中心站每天9:01分向所有的遙測(cè)站發(fā)送控制指令，以改變遙測(cè)站的工作狀態(tài)。