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        超短波通信在大伙房水庫水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2015-03-27 03:26:16
        黑龍江水利科技 2015年9期
        關(guān)鍵詞:中繼站大伙房測(cè)報(bào)

        孫 雷

        (遼寧省大伙房水庫管理局,遼寧 撫順113007)

        1 大伙房水庫水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)現(xiàn)狀

        大伙房水庫水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是1985 年開始研制,是國(guó)內(nèi)較早建成的水文測(cè)報(bào)系統(tǒng),經(jīng)多年運(yùn)行,目前在技術(shù)和設(shè)備上都呈整體老化狀態(tài),系統(tǒng)故障率很高,因此2005 年對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新改造。

        改造后的大伙房水庫水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由34個(gè)遙測(cè)站、5 個(gè)中繼站和大伙房水庫調(diào)度中心站1 個(gè)構(gòu)成。系統(tǒng)應(yīng)利用遙測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù),完成流域及測(cè)區(qū)內(nèi)固定站點(diǎn)內(nèi)的降水量、水位和流量的遙測(cè)。

        測(cè)報(bào)系統(tǒng)的通信以大伙房水庫為中心,設(shè)西鐮刀灣(448.0m),三塊石山頂(1073.8m),煙筒山(814.6m)、北大嶺(555.9m)、西大頂(745.9m)5 個(gè)中繼站,遙測(cè)站含25 個(gè)雨量站、6 個(gè)水文站和3 個(gè)水位站。

        系統(tǒng)采用230MHz 頻段(水文專用頻段)的超短波(單頻)為主通信信道,公網(wǎng)GSM 短信為輔助信道,其中4 處(于家堡、樹基溝、南章黨、占貝)衛(wèi)星信道為輔信道,1 處(熬牛)單衛(wèi)星信道。

        2 通信組網(wǎng)

        通信組網(wǎng)包括如下幾方面的內(nèi)容:

        2.1 通信網(wǎng)設(shè)計(jì)原則

        水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著水文信息傳輸?shù)闹匾蝿?wù),傳輸?shù)男畔?yīng)滿足可靠性和有效性的要求。因此,結(jié)合改擴(kuò)建工程特點(diǎn),擬定如下組網(wǎng)原則:

        1)通信網(wǎng)設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足可靠、準(zhǔn)確、迅速、方便地傳輸數(shù)據(jù)的要求。無線電路性能指標(biāo)按規(guī)范要求應(yīng)滿足:中繼線路的電路余量M ≥10dB,測(cè)站線路電路余量≥5dB。保證90%測(cè)站線路余量≥10dB,提高干擾保護(hù)度及衰落保護(hù)度指標(biāo),以保證系統(tǒng)整體的通信質(zhì)量。

        2)在通信組網(wǎng)時(shí),應(yīng)不改變遙測(cè)水文(位)站位置,遙測(cè)雨量站位置在滿足通信質(zhì)量的要求下也不應(yīng)改變,但為了滿足通信質(zhì)量、且滿足遙測(cè)雨量站的控制范圍,對(duì)流域模型影響可忽略時(shí),允許改變其位置,以提高通信質(zhì)量。

        3)流域上游分布的測(cè)站組網(wǎng)時(shí)根據(jù)信道質(zhì)量原則就近中繼站組網(wǎng),不再增加中繼站。大~沈區(qū)間的測(cè)站(除無中繼傳輸?shù)臏y(cè)站,如撫順站及東洲站之外)將選擇一個(gè)一級(jí)中繼站。站網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí),按照流域上游與大~沈區(qū)間中繼分開原則,進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)。

        4)系統(tǒng)中心站應(yīng)考慮到作為子系統(tǒng)納入管局局域網(wǎng)和省廳調(diào)度中心廣域網(wǎng)之中,將來和上級(jí)部門聯(lián)系留有通信與數(shù)據(jù)接口[1]。

        2.2 原有系統(tǒng)信道問題

        對(duì)站網(wǎng)的信道場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行測(cè)試,在22 條無線路由中有6 條信道的表頭場(chǎng)強(qiáng)讀數(shù)不足20dB(系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐表明,根據(jù)本流域?qū)嶋H情況,表頭讀數(shù)低于20dB的路由信道將不能保證良好運(yùn)行),近27%的系統(tǒng)比重,并都存在間歇性干擾,不能滿足要求,急需進(jìn)行改造。造成系統(tǒng)信道大比例不良的主要原因除了多數(shù)遙測(cè)站均在山區(qū),信道多有山峰阻隔之外,還有部分遙測(cè)站站距過遠(yuǎn),其自由空間傳輸損耗過大等。組網(wǎng)設(shè)計(jì)將重點(diǎn)解決系統(tǒng)信道問題?,F(xiàn)有站網(wǎng)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試結(jié)果見表1。

        表1 大伙房水庫水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試表

        2.3 中繼站的選擇

        根據(jù)系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行情況及可行性,對(duì)流域上游的北大嶺中繼站換址;在流域下游選定一個(gè)一級(jí)中繼站,以解決大~沈區(qū)間遙測(cè)站的通信組網(wǎng)[2]。

        確定中繼站的位置是超短波通信線路中至關(guān)重要的工作,它直接影響到通信線路是否可靠、經(jīng)濟(jì)合理以及今后維護(hù)工作是否方便,其選站原則如下:

        1)良好的通信條件:為了提高信道質(zhì)量,確保通信網(wǎng)的可靠性,中繼站的海拔高度應(yīng)盡量高,四周開闊。

        2)盡量減少中繼級(jí)數(shù):中繼站數(shù)量盡量少,且應(yīng)位于遙測(cè)站分布的中心地帶,以減少中繼級(jí)數(shù),中繼級(jí)數(shù)不應(yīng)超過三級(jí)。

        3)便于日后運(yùn)行管理。

        4)考慮電源、交通方便,便于維護(hù)、維修,巖土性質(zhì)應(yīng)滿足防雷要求。

        根據(jù)上述選址原則,北大嶺中繼站由原705.1m高程山峰改為555.9m 高程山峰。新址的選擇主要解決維護(hù)、維修的困難。實(shí)際電測(cè)和地理勘察表明,新址線路儲(chǔ)備余量均能滿足規(guī)范要求,且信道品質(zhì)要優(yōu)于舊址。西連刀灣中繼站是解決流域下游大~沈區(qū)間遙測(cè)站的信道組網(wǎng)問題。從室內(nèi)1∶50 000地形圖上3/4 剖面圖上分析即可初步確定中繼站選址是滿足通信要求的,組網(wǎng)設(shè)計(jì)和電測(cè)表明其滿足要求。組網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí),西連刀灣中繼站也將大大改善現(xiàn)有系統(tǒng)部分信道不良的遙測(cè)站,如沙河子、會(huì)元、東陵、沈陽等遙測(cè)站的信道品質(zhì)。同時(shí)也將大大改善三塊石中繼站的中繼負(fù)擔(dān),連續(xù)陰雨天造成的電池容量不足問題也將得到解決。擬改北大嶺中繼站及擬增西連刀灣中繼站的相關(guān)路由信道線路儲(chǔ)備余量見表2。

        表2 改、增中繼站相關(guān)線路儲(chǔ)備余量表

        2.4 通信組網(wǎng)

        根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)的組網(wǎng)情況、擬改北大嶺中繼站及擬增西連刀灣中繼站組成星形和帶狀相結(jié)合的二級(jí)中繼通信網(wǎng)。中心站至中繼站為帶狀干線一級(jí)網(wǎng)絡(luò),中繼站至中繼站為帶狀干線二級(jí)網(wǎng)絡(luò),中繼站至各遙測(cè)站為星型支線三級(jí)網(wǎng)絡(luò)。通信組網(wǎng)圖見圖1。

        圖1 大伙房水庫通信組網(wǎng)圖

        西連刀灣中繼站擔(dān)負(fù)大~沈區(qū)間的遙測(cè)站組網(wǎng)任務(wù);而其余四個(gè)中繼站擔(dān)負(fù)流域上游遙測(cè)站組網(wǎng)任務(wù)。遵循了流域上下游遙測(cè)站組網(wǎng)分開的原則,從而提高了系統(tǒng)的通信組網(wǎng)品質(zhì)。整個(gè)系統(tǒng)由超短波通信方式將各測(cè)站的水文數(shù)據(jù)經(jīng)中繼站傳送到調(diào)度中心,再經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,以一定的格式形成文件數(shù)據(jù)庫,作出水文預(yù)報(bào)方案。

        3 結(jié) 語

        綜上所述,經(jīng)過多年的運(yùn)行維護(hù),超短波通信在大伙房水庫水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中發(fā)揮了巨大的作用,尤其是在2010 年8.13 洪水與2013 年8.16 洪水中及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)遙測(cè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸,確保了水庫的安全度汛。我們?nèi)詫⒉恍概Φ膶?duì)超短波通信進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)和更深層次的研究,積極探索,為水雨情數(shù)據(jù)的及時(shí)準(zhǔn)確傳輸打好更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

        [1]陸益,李剛.水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中GPRS 通信技術(shù)的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技,2013,41(11):67-69.

        [2]徐貴江,王淑春,付金發(fā).水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在西泉眼水庫防汛調(diào)度中的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),1999(04):20-21.

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