北斗一号卫星系统在山洪灾害监测预警中的应用.doc

基于GPRS/CDMA/北斗通信的山洪预警系统方案 1 概述 山洪是指山区溪沟中发生的暴涨洪水。山洪具有突发性，水流集中流速大，冲刷破坏力强，水流中夹带泥沙甚至石块等特点。常造成局部性洪灾，一般为暴雨山洪，融雪山洪，冰川山洪等。近些年，我国的甘肃舟曲、四川映秀、云南巧家县等地区都发生了大规模的山洪灾害，给人民群众造成了无以弥补的损失，用血的教训说明了山洪灾害监测预报系统建设的势在必行。 《全国山洪灾害防治规划报告》由国务院有关部门根据职能分工分别组织实施，计划2010年，在山洪灾害重点防治区初步建立以监测、通信、预报、预警等非工程措施为主并与工程措施相结合的防灾减灾体系。到2020年在山洪灾害重点防治区全面建成非工程措施与工程措施相结合的综合防灾减灾体系，在山洪灾害一般防治区建立以非工程措施为主的防灾减灾体系，使山洪灾害防治能力与山丘区全面建设小康社会的发展要求相适应。 2 应用需求 本方案旨在通过对系统通信组网的改造（采用GPRS、北斗卫星的双信道方式），以提高系统运行的可靠性和畅通率，满足水文精确预报的需要，确保水库防汛度汛安全及发挥水库综合效益。 2.1基于GSM/CDMA/GPRS模式 该模式的主要优点是设备简单，费用低、功耗低；但主要缺点是受制于移动基站分布的限制，在移动基站不能覆盖的区域，尤其是边远地区，根本没有移动基站，因此该种方式无法完成任务。 2.2基于卫星通信的VSAT卫星通信站 该模式由于采用了卫星通信，因此通信不受时域和地域的限制；但主要缺点是设备复杂、设备价格昂贵（十几万元一套）、需要的供电功耗很大，不利于野外快速架设；另外由于需要租用通信卫星的带宽，因此需要向卫星公司交纳昂贵的卫星通信带宽占用费用。 2.3短波（超短波）电台 该模式简单，但由于受电台功率的限制，传输作用距离有限，而且受地形遮挡影响大。不能做到全天时、全地域传输。 随着我国自主知识产权的北斗一号卫星定位导航系统的建设及稳定运营，采用GPRS为主、北斗卫星组网可以较好地实现上述数据通信，且设备简单、安装简单、设备费用低。 3 北斗一号系统介绍 北斗卫星定位导航系统是我国自主研制的全天候、全天时、区域性卫星定位导航通信系统。该系统具有定位、数字报文通信、精确授时三大功能。 北斗系统由三颗地球同步卫星、一个地面中心站、若干地面标校站和用户终端四部分组成。系统的基本组成如图3-1所示： 图3-1 北斗系统组成示意图 上述四个组成部分当中，卫星地面站用于大系统维护、计算用户位置数据；地面标校站用于修正系统信号，提高定位精度；与用户关系最为密切的是各种用户终端，包括指挥型、车载型、手持型、通信型等。其中除指挥型终端外的其他用户机又统称为普通型终端。各种用户终端通过向卫星系统发送定位请求申请，获得自身的位置信息；同时通过北斗卫星完成短报文数据的传输。 该系统的卫星通信覆盖中国全部地域及周边地区。如图3-2示 图3-2 北斗卫星信号覆盖区域 应用“北斗一号卫星导航定位系统”有以下优势： 它同时具有定位和通信功能，不需要其他通讯系统支持； 覆盖范围大，没有通信盲区。北斗系统覆盖了中国及周边国家和地区，不仅可为中国、也可以为周边国家服务； 特别适合多用户大范围监控管理和数据采集、数据传输应用。 4.山洪灾害监测预警系统的设计 4.1 系统设计的原则 山洪灾害监测预警系统是山洪防治非工程措施的重要组成部分，系统根据国家《山洪灾害防治县级非工程措施建设实施方案编制大纲》（下简称《编制大纲》）要求进行开发，在国家四部委的联合部署下，山洪灾害监测预警系统向着功能更加全面、技术更加先进、操作更加人性和预警更加准确的方向不断向前发展。本系统立足以客户为中心、市场为导向、效益最大化的新型运营模式下实现山洪预警，减少人民群众生命财产损失的核心目标，真正发挥山洪防治非工程措施的重要作用。水雨情监测系统主要包括水雨情监测站网布设、信息采集、信息传输通信组网、设备设施配置等；预警系统由基于平台的山洪灾害防御预警系统和山洪灾害群测群防预警系统组成。 系统建设充分体现集中式与分布式相结合原则。所谓集中式，即建设一个相对集中的GIS平台，整合有关地理信息，保证操作的一致性，并开发相应的专业应用功能，统一主要应用，统一技术标准等。所谓分布式，即按照各专业子系统的不同应用功能，开展特色的信息管理服务、信息发布服务和决策分析服务。在系统的主平台中，将各子系统应用整合起来，提供一个整体的、多功能的综合业务应用服务系统。 图4-1 山洪预警系统的系统结构 5 山洪灾害监测预警系统主要要求,组成及功能 5.1 系统的主要要求 系统建设的目的是充分利用现有必威体育精装版的通信技术，改善水文数据采集、传输和处理，增强数据采集和处理的可靠性，增加系统洪水预警预报的时效性。缩短水文数据的汇集和预报调度作业