榮獲“2003年度工控及自動化領(lǐng)域優(yōu)秀典型應用”有獎評選活動　　三等獎
	專家點評： 利用衛(wèi)星的水情測報系統(tǒng)有許多獨特優(yōu)勢，如區(qū)域、成本、效率、可靠性等。論文介紹了Inmarsat-c的性能特點及其在懷柔水庫水情測報系統(tǒng)中典型應用，它為我國水情測報及其他環(huán)境、氣象、油田、交通等領(lǐng)域的應用開辟了新的途徑、很值得關(guān)注。 文章發(fā)表時，建議突出一些關(guān)鍵技術(shù)介紹和性能列表比較。

完成單位：北京通訊與導航系統(tǒng)有限公司（中國交通通訊指揮中心下屬公司）
完成時間：2001年11月
使用控制器型號：LP3100
數(shù)據(jù)采集點：38點
通訊方式：海事衛(wèi)星
主要測點：1. 庫區(qū)水位（投入式水位傳感器）
2. 雨量（雨量計）
3. 風速（部分）
供電方式：太陽能極板+蓄電池
安裝位置：測井旁測量室或柱上


一、系統(tǒng)概述
水情自動測報是采用現(xiàn)代科技對水文信息進行實時遙測、傳送和處理的專門技術(shù)，是有效解決江河流域及水庫洪水預報、防洪調(diào)度及水資源合理利用的先進手段。它綜合了水文、電子、電信、傳感器和計算機等多學科的有關(guān)最新成果，用于水文測量和計算，提高了水情測報速度和洪水預報精度，改變了以往僅靠人工測量水情數(shù)據(jù)的落后狀況，擴大了水情測報范圍，對江河流域及水庫安全度汛和電廠經(jīng)濟運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(Inmarsat)水情自動測報系統(tǒng)是利用海事衛(wèi)星通信為通信媒體的測報系統(tǒng)。目前，我國已經(jīng)建成的水情測報系統(tǒng)共有幾百個，其中99%都采用了超短波，這些系統(tǒng)對于短距離、地勢較平坦的地區(qū)來說發(fā)揮了很大的優(yōu)勢。但是，超短波通信的局限性在于會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)的設備投資、土建投資和運行維護費用都會相應增加。因此，對于流域面積較大、地勢復雜的水域來說，采用超短波通信傳送水情信息遇到了很大的困難，有時需要經(jīng)過4-5級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-C通信介紹
1 Inmarsat簡介
Inmarsat即國際移動衛(wèi)星組織（原名國際海事衛(wèi)星組織），是一個提供全球衛(wèi)星移動通信業(yè)務的政府間合作機構(gòu)。創(chuàng)建于1979年，總部設在英國倫敦，目前擁有87個成員國。Inmarsat
初創(chuàng)時旨在為海上用戶提供移動通信業(yè)務服務，隨著業(yè)務的發(fā)展，目前它已經(jīng)成為世界上唯一為陸?？沼脩籼峁┤蛐l(wèi)星移動公眾通信和遇險安全通信的業(yè)務提供者。Inmarsat面對不同的用戶提供Inmarsat-A、B、M、C、Mini-M及Aero等多種衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
2 北京船舶通信導航公司和北京海事衛(wèi)星地面站簡介
中國是Inmarsat創(chuàng)始成員國之一，Inmarsat中國簽字者為交通部北京船舶通信導航公司（Beijing Marine Communication and Navigation Company）。作為中國向國際移動衛(wèi)星組織負責的唯一經(jīng)辦機構(gòu)，北京船舶通信導航公司負責在中國經(jīng)營和管理Inmarsat業(yè)務。負責向用戶提供從終端設備入網(wǎng)啟用、通信服務、系統(tǒng)集成、技術(shù)支持到帳務結(jié)算的一條龍服務，建設和運營北京海事衛(wèi)星地面站。北京海事衛(wèi)星地面站自一九九一年正式運轉(zhuǎn)至今，已經(jīng)能夠提供幾乎所有Inmarsat業(yè)務，包括Inmarsat-A、B、M、C、及Mini-M型標準業(yè)務。一九九八年，北京船舶通信導航公司投巨資對Inmarsat-C站進行了升級改造，業(yè)務能力得到完備和增強。北京海事衛(wèi)星地面站
強大的技術(shù)支持和網(wǎng)管陣容為陸?？沼脩籼峁?4小時不間斷的全球、全天候的衛(wèi)星移動通信服務。
3 Inmarsat-C業(yè)務介紹
Inmarsat-C系統(tǒng)是一個以存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store & Forward）向用戶提供雙向全球衛(wèi)星移動數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其通信速率為600bit/s。Inmarsat-C通信系統(tǒng)由三部分組成，既空間段、衛(wèi)星地面站和用戶終端。空間段包括通信衛(wèi)星、網(wǎng)絡協(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擁有和運營空間段，制定通信技術(shù)規(guī)程。各國簽字方擁有和運營衛(wèi)星地面站，負責面對用戶提供服務，制定收費標準。Inmarsat-C用戶終端體積小、重量輕，全向性收發(fā)天線。用戶終端的能耗很低，可以使用蓄電池、太陽能等電源，尤適合邊遠地區(qū)使用，且設備費用經(jīng)濟。世界上任何有實力的生產(chǎn)廠家都可按照Inmarsat制定的技術(shù)指標生產(chǎn)用戶終端，但須經(jīng)Inmarsat測試獲得類型批準后方可投入市場銷售，目前世界上有很多廠家生產(chǎn)Inmarsat-C用戶終端。
Inmarsat-C終端的通信方式有兩種：電文方式和數(shù)據(jù)報告方式。電文方式是利用信息信道傳送大批量數(shù)據(jù)的一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務。采用電文方式傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)到達地面站后要重新打包，然后轉(zhuǎn)發(fā)給接收方，需要的傳輸時間比較長，通常要五、六分鐘，若地面站當時的業(yè)務繁忙則傳輸時間會更長一些。但電文方式傳送數(shù)據(jù)，由于采用了錯誤校驗、信息重發(fā)和收妥確認等技術(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個字節(jié)。數(shù)據(jù)報告方式分為兩種，一是移動終端到陸地用戶數(shù)據(jù)報告方式，經(jīng)由地面PSDN或PSTN網(wǎng)；另一是移動終端到移動終端的數(shù)據(jù)報告方式。數(shù)據(jù)報告方式傳送時間比較短，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，如無人監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的應用，非常適用于水文測報、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-C數(shù)據(jù)報告業(yè)務介紹
4.1通過PSTN或PSDN網(wǎng)的數(shù)據(jù)報告方式
該方式將一組用戶所有的終端作為遙測站，中心控制站由一臺計算機完成，整個系統(tǒng)賦予一個網(wǎng)號，遙測站之間用成員號（Member No.）加以區(qū)分。中心控制站與衛(wèi)星地面站之間通過PSTN或PSDN陸地網(wǎng)連接。遙測站發(fā)來的信息經(jīng)衛(wèi)星地面站，通過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到衛(wèi)星地面站去取遙測站發(fā)來的信息。
4.2 移動終端到移動終端的數(shù)據(jù)報告方式
移動終端到移動終端的數(shù)據(jù)報告業(yè)務的工作方式是將一組用戶，如：一個水利部門所有遙測站和監(jiān)控中心站組成一個網(wǎng)，分配給它們一個數(shù)據(jù)網(wǎng)號（DNID），此網(wǎng)中所有終端都有各自不同的成員號（Member No.），其中有一個或兩個終端可設為主站（中心監(jiān)控站），其余終端為從站（遙測站），每個網(wǎng)絡最多可容納255從站，如果一個網(wǎng)的容量不夠，可申請使用多個網(wǎng)號，每個衛(wèi)星地面站的網(wǎng)號資源可達65536個。從站可定時自動地向主站控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)，每次可發(fā)1至3包，各個包捎帶數(shù)據(jù)量分別為8、12、12字節(jié)，共32個字節(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PSTN或PSDN網(wǎng)的數(shù)據(jù)報告方式的特點是地面站與中心控制站間不是通過衛(wèi)星鏈路連接，而是通過PSTN或PSDN有線網(wǎng)連接。移動終端到移動終端的數(shù)據(jù)報告方式的特點是所有通信均不經(jīng)過陸地網(wǎng)，通信不受陸地網(wǎng)的限制，對于陸地網(wǎng)不發(fā)達的地區(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-C用于水情測報的特點
（1）可靠性高
Inmarsat系統(tǒng)是為海上遇險、緊急與安全通信而設計的，系統(tǒng)主用衛(wèi)星四顆，備用衛(wèi)星七顆，網(wǎng)絡協(xié)調(diào)站均有備份，全球有Inmarsat-C地面站30多個，整個系統(tǒng)的備份好。另外，Inmarsat是聯(lián)合國下的民用國際組織，不會因為戰(zhàn)爭等因素而導致系統(tǒng)關(guān)閉，因而系統(tǒng)可靠性極高；
（2） 雨、雪衰減小
Inmarsat-C系統(tǒng)用戶終端采用L頻段，該頻段對雨衰非常小，約為0.2dB，惡劣天氣（尤其是雨季）不會影響通信。
（3） 設備輕巧
Inmarsat-C終端天線很小（重0.75公斤，尺寸HxD 124mm x 150mm），雨季不至遭到雷擊，終端設備輕（重約1.3公斤，尺寸HxWxD 50mm x 180mm x 165mm），易于運輸、安裝和維護，非常適用于野外監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。
（4） 可無人值守
Inmarsat-C終端省電，睡眠狀態(tài)下耗電僅為30毫瓦，可用太陽能供電。中心站可遙控控制遙測站。
（5） 投資少
利用Inmarsat-C建立通信系統(tǒng)，用戶只需購買終端自行組網(wǎng)。衛(wèi)星系統(tǒng)和衛(wèi)星地面站已運行多年。設備小，土建簡單，費用少。維護方便使得運行后的維護費用也很低。沒有通信月租金,即不通信不收費。
（6） 建設速度快
所有市場銷售的Inmarsat-C終端都已經(jīng)過Inmarsat的批準。用戶只需購買終端辦理入網(wǎng)即可使用，故系統(tǒng)的建設速度快。

三、CScadaTM 系統(tǒng)組成及功能
CScadaTM水情自動測報系統(tǒng)由中心控制站和遙測站組成。中心控制站實時接收Inmarsat衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的各遙測站上報的水文數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行檢查、存貯、顯示、打印等處理，向所有遙測站發(fā)送控制命令，包括控制每天發(fā)送次數(shù)、校時等，按設定的時段間隔，計算出各雨量站的時段雨量值，統(tǒng)計上報數(shù)據(jù)的次數(shù)及工作狀態(tài)，檢索數(shù)據(jù)。遙測站的主要任務是自動實時采集、存貯雨量及水位數(shù)據(jù)，按設定的時間及時間間隔通過衛(wèi)星向中心控制站傳送水文數(shù)據(jù)。
四、中心站介紹