1. 北斗系統(tǒng)在水情監(jiān)測中的應用優(yōu)勢
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自主研制的全天候、全天時衛(wèi)星定位導航通信系統(tǒng)。 具有快速定位、雙向通信、精密授時等功能，相較與其他導航系統(tǒng)和通信設備， 其在水情監(jiān)測中的應用優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面。
1.1 受環(huán)境制約小
北斗系統(tǒng)具有“抗雨衰、容量大、時效強、功耗低、通信快捷、并發(fā)能力強” 的特點，能很好地滿足水情整點報訊和汛期實時報訊的要求。目前，遠距離的數(shù) 據(jù)傳輸主要有移動網(wǎng)絡、光纖通信、通信電纜、衛(wèi)星、無線網(wǎng)絡等幾種方式。下 面是目前幾種較為通用的通信方式的比較：
技術指標 | 通信電纜 (雙絞線) | 光纖通信 | 無線 | GPRS | 北斗系統(tǒng) |
傳輸速率 | 1Mbps | 幾個 Gbps | 幾個 Kbps | 115Kbps | 每 分 鐘 約 86-1750字節(jié) |
傳輸距離 | 幾個 Km | 適 合 長 距 離 通信 | 幾個 Km | 在 GPRS 網(wǎng)內 不受限制 | 目前 覆 蓋 全球 |
可靠性 | 可靠性高； 噪 音 影 響 ??； | 可靠性高； 噪音影響無； | 可 靠 性 中等，天 氣 有 些 影響， 也 受 其 它 因 素 影 響 | 可靠性中等， 同 時 通 信 數(shù) 量過大時， 通 信質量下降 | 可靠性高； 噪 音影響無 |
成本 | 便宜 | 貴些 | 便宜 | 運 行 費 用 與 數(shù)據(jù)量相關 | 便宜 |
實施及維護 | 不方便，涉 及 路 面 開 挖，移桿等 麻煩 | 不方便，涉及 路面開挖， 移桿等麻煩，投資費用高 | 方便 | 方便 | 方便 |
| 適用環(huán)境 | 適宜于站內通信 | 適 合 配 電 主 干 通 信 或 新 建 線 路 預 先 埋設 | 城 市 建 筑 影 響 較大，適 宜 于 郊 區(qū) 和 農村 | 適 合 不 帶 控 制 的 配 電 監(jiān) 測系統(tǒng) | 基 本 上 不 受 使 用 環(huán) 境 限 制， 市區(qū)郊區(qū)山區(qū)均可 |
從上面的表格可以看出，以上幾種通信方式除北斗系統(tǒng)外都很難兼顧通信 可靠性與安全性高，成本低廉與安裝維護方便的要求。結合北斗民用運營中心的 多信道接入和完善的數(shù)據(jù)備份功能，可大大提高測報通信系統(tǒng)的暢通率和可靠性。 同時，洪水災害發(fā)生時對交通(公路、鐵路、橋梁)、電力、通信廣播、水利等社 會基礎設施造成嚴重的損毀，致使受災地區(qū)對外通信、交通、電力中斷，北斗衛(wèi) 星導航系統(tǒng)是覆蓋我國本土的區(qū)域性導航系統(tǒng)，覆蓋范圍東經(jīng)約 70°-140° ， 北緯 5°-55° 。由于其具有全疆域無縫覆蓋、不受地面災害和環(huán)境條件的限制， 在洪澇災害發(fā)生的特殊時期，可以在水情監(jiān)測中具有不可替代的作用。
1.2 具備定位與通信功能
北斗系統(tǒng)同時具備定位與通訊功能，不需要其他通訊系統(tǒng)支持。北斗系統(tǒng)采 用的是主動導航定位方式，可以進行短報文通信，一次*多可傳送多達 1000個漢字的信息。水情監(jiān)測中可以設定預警值，在未達到預警情況下按照低頻度傳輸監(jiān)測數(shù) 值，在超過警戒值的條件下，高頻度發(fā)送報警信息。結合數(shù)據(jù)壓縮手段，能夠與 監(jiān)控中心通過短信進行雙向通信，從而實時發(fā)送監(jiān)測點的水文信息情況。
1.3 自主開發(fā)，獨立產(chǎn)權
北斗系統(tǒng)是我國自主研制建設的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可以獨立為用戶提供服務。 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)可以承諾提供不間斷的民用信號，這對于應用在水情監(jiān)測預報 這樣關乎人民生命財產(chǎn)安全的方面，我國自主研制的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)有著不可 替代的地位。
2.系統(tǒng)總體設計
基于北斗衛(wèi)星的水情監(jiān)測預報系統(tǒng)分為兩級監(jiān)控管理系統(tǒng)： 水情防災監(jiān)測中 心和野外的水情監(jiān)測站。通過系統(tǒng)建設實現(xiàn)水情自動測報、水情應急監(jiān)測和水資 源、水環(huán)境監(jiān)測。系統(tǒng)總體結構如下圖所示:
圖 3- 1 基于北斗衛(wèi)星的水情監(jiān)測預報系統(tǒng)總體結構圖
水利監(jiān)測中心通過服務器接收所有監(jiān)測站北斗數(shù)據(jù)傳輸終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，對所有水情監(jiān)測站水情數(shù)據(jù)進行匯集、存儲，并通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行可視化展現(xiàn)及分析。
水情監(jiān)測站由太陽能供電系統(tǒng)，RTU ，北斗終端，采集儀器等組成，水情監(jiān) 測站裝備水位計、雨量計等傳感器，采集各種水文變化數(shù)據(jù)，將采集到的監(jiān)測數(shù) 據(jù)，發(fā)送給信息集成器，信息集成器對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理、分析、存儲、自 動編碼打包，發(fā)送給北斗數(shù)據(jù)傳輸終端。同時各水文監(jiān)測站裝備小型化低功耗北 斗/GPS雙模定位模塊，實現(xiàn)各監(jiān)測站的精確定位，并將定位信息發(fā)送到北斗數(shù) 據(jù)傳輸終端。北斗數(shù)據(jù)傳輸終端將水文監(jiān)測信息和位置信息傳輸?shù)剿O(jiān)測中心。
