北斗＋4G双信道遥测系统应用案例

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基本情况

我司承接的该项目位于西藏地区，自2021年9月筹备，于2022年5月建设调试完成。

由22个遥测站（含 5个临时站）、1个自动气象站和 1个中心站组成。22个遥测站中有 5个水位站，2个水文站，10个雨量站、5个临时水位站（水电站施工阶段分别在导流洞进、出口和围堰上、下游建临时水位站）。

各测站将自动采集的水文、气象信息通过北斗卫星与4G通信方式传输至中心站，在中心站实现水文气象信息的自动采集、存储、处理、查询、预报等功能。

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主要内容

本项目沿某河流及其支流安装10套降水监测装置，中下游分别建设7套气泡式水位计或一拖三雷达水位计，遥测水位、流速、流量等数据，根据水电站施工期水文气象预报需要，在坝址区建设自动气象观测站，为电站的施工和安全度汛服务。自动气象站能自动观测坝址气压、降雨、气温、风速风向、湿度等要素。

所有遥测数据及设备状态信息通过蜂窝移动网络和北斗卫星自动传输至中心站，经接收处理后存入数据库。雨量站、水位站、水文站、自动气象观测站为野外型全天候自动遥测站，采用无人值守运行模式。

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主要做法

该河流源头海拔近5000米，地形复杂，导致电信基础设施建设相对落后，流域蜂窝移动网络基站数量不足，且多数基站采用太阳能供电，连续降水等极端天气会面临信号盲区、信号频繁中断等建设难度。

根据当地实际情况，所有测站在4G通信模块的基础上通过定制遥测终端程序，均增加北斗卫星一体式用户机作为备用信道或双发信道，将遥测站采集到的水情数据正确、快速、安全、及时地传输至中心站，通过计算机网络为系统内洪水预报调度提供实时、准确、可靠的水情信息。双信道模式在保证数据稳定、实时传输的前提下，同时满足了野外环境下设备对功耗的要求。

图一 北斗卫星遥测站

整个系统主要由光伏供电系统、水文或气象传感器、无线采集遥测终端、4G无线通讯模组、北斗卫星一体式用户机、北斗卫星指挥型用户接收机、遥测数据接收解析程序、数据库、遥测雨水情测报管理系统、洪水预报系统组成。

气泡式水位计、一拖三雷达流速流量计、雨量计、风速风向计、温湿度计构成雨水情要素传感器阵列，无线采集遥测终端负责定时采集和临时存储，RTU程序根据蜂窝移动网络驻网状态自动选择传输信道，在GPRS优先、北斗优先、双通道模式间切换，保证遥测数据及指令全天候、稳定、正确吞吐。

遥测站北斗用户机将报文压缩加密，经北斗卫星发送至地面站，地面站经脱密、再加密后加入持续的出站广播电文中，再经北斗卫星广播给北斗卫星指挥型用户接收机，接收机通过串口与中心站服务器通讯。遥测数据接收解析程序解析到数据后存入数据库，供遥测雨水情测报管理系统和洪水预报系统随时调用，进行原始数据统计、数据分析、预报预警等相关应用。

图二 北斗卫星中心站接收程序

图三 北斗卫星作为备用信道与蜂窝移动通信网络接力通信

通过北斗卫星地面站服务系统，可查询、监测北斗卫星用户机及北斗卫星指挥机工作状态及报文记录，建设期方便与遥测终端及中心站联调联试，极大的地缩短了建设周期。

图四 北斗卫星指挥型用户接收机

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项目效益

项目建设完成至今，通过北斗卫星系统传输了大量雨情、水情、气象数据，为汛期水电站大坝及导流洞建设提供了安全保证及数据支撑。通过北斗卫星中心站数据分析与洪水预报系统的有效配合，为水电站大坝及各项控制性工程争取了宝贵的建设时间，预计整个水电站建设周期可间接节约建设资金600余万元。

图五 洪水预报系统

西藏雨水情北斗遥测系统的建设与应用，是北斗短报文这一“独门绝技”的又一例成功实践，再一次强有力地印证了北斗卫星系统的稳定可靠，也进一步验证了我司系统方案设计与落地实施的能力，提升了项目地资源开发利用水平和水电建设自主保障能力。