基于北斗平台的山洪气象信息保障传输系统

余永城 翁秋华

（福建省气象信息中心，福建 福州 350001）

基于北斗平台的山洪气象信息保障传输系统

余永城 翁秋华

（福建省气象信息中心，福建 福州 350001）

福建省是山洪灾害的易发区和多发区，具有发生频率高、影响范围广和灾害损失重等特点。因此，福建省气象局近年来也建设了不少的山洪自动站，来加强山洪地区的气象信息监测。本文提出一种基于北斗平台的山洪气象信息保障传输系统，能够及时地将山洪自动站的气象信息传输至省级业务系统，特别是GPRS网络不易达到的地方，也可与山洪自动站的GPRS链路并行传输气象数据，形成互备。

山洪；自动站；北斗；气象信息；传输

1 前言

福建省地处东南沿海，属于亚热带季风气候，年降水量1400-2000毫米，从东南向西北递减，并且季节分配不均。3-6月为雨季，7-9月为台风季，降水量多且年际变化极大，是溪河洪水、滑坡、泥石流等山洪灾害的易发区和多发区。山洪灾害对福建省的人民生命财产安全和经济社会可持续发展构成越来越大的威胁，防御山洪灾害已成为防洪减灾工作中的重要任务。

目前，福建省山洪地质灾害防治气象保障工程建设已经到了第三期，该项目山洪自动站的气象信息传输方式采用的都是GPRS链路传输。但是，有些山洪地区比较偏远，GPRS网络信号未必可以覆盖到。因此，本文提出一种基于北斗平台的山洪气象信息保障传输系统（以下简称“北斗气象信息保障传输系统”），来保障山洪气象信息的实时传输。

2 北斗卫星定位导航系统介绍

北斗卫星定位导航系统是我国自主研发，利用地球同步卫星为用户提供全天候、区域性的定位系统。它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。该系统具有快速定位、数字报文通信、精确授时三大功能，可以为中国和东南亚地区提供无盲点覆盖、全天候、全天时的导航、通信、授时服务。

应用北斗卫星导航系统的数据报文通信功能，可以很便捷地实现气象观测数据的传输。它具有以下优势：（1）北斗卫星信号覆盖区域广，受地形、气候因素影响小。作为我国自主研发的卫星导航系统，北斗卫星系统可以为东经70°～140°E、北纬5°～55°N的区域提供全天候的短报文通信服务。（2）信息传输实时性强。北斗系统定位总站可以同时处理200个用户的入站并发通信请求，实时气象数据可在秒级内到达信息监控指挥中心。（3）可向气象监测网提供统一时间基准和位置服务信息。北斗卫星导航定位系统双向差分授时精度可达20 ns，单向授时可达100 ns的精度范围，保证了各个气象数据采集点的时间准确度，并为省市级或全国范围的气象监测网提供精准的统一时间基准。（4）北斗系统通信信道保密性强。气象数据为天气预报、自然灾害防治监测、农业生产、林业、交通、环境保护以及军事用途提供了重要的参考数据，具有一定的保密性。（5）通信资费及后期维护费用低廉。北斗数据通信终端应用于气象数据传输属于民用用户，可申请民用用户IC卡，并根据服务频度选择包年服务。北斗数据通信终端可采用模块化设计，可通过铅酸蓄电池和太阳能供电，体积小、功耗低、工作稳定可靠，后期基本不需要维护。

3 北斗气象信息保障传输系统设计

北斗气象信息保障传输系统方案示意图如图1所示，建设内容主要分为省级北斗收集平台、省级指挥机和北斗终端三大部分。

省级北斗收集平台和省级指挥机部署在福建省气象信息中心。省级指挥机作为北斗终端与省级北斗平台间的通信枢纽，将收到北斗终端上传的山洪自动站气象数据传输给省级北斗收集平台；省级北斗收集平台的控制指令通过省级指挥机传输给北斗终端；省级北斗收集平台对收到的气象数据进行解析、处理，形成Z文件，在本地存储或FTP推送至其他业务系统，同时提供操作员进行可视化操作；北斗终端通过串口线连接山洪自动站采集器，并将山洪自动站气象数据实时传输至省级指挥机。

此系统安装后，山洪测站气象数据可通过北斗卫星链路全天候传输至省级平台，并在省级平台形成Z文件；也可与山洪自动站的GPRS链路并行传输数据，形成互备。

图1 北斗气象信息保障传输系统

4 系统软硬件安装部署

4.1 北斗终端的安装和调试

选用深圳华云通达公司生产的TD204BD-M001型北斗气象通信终端，该产品为北斗一体化小型终端，具有防水、抗腐蚀、抗烟雾强的特点。山洪自动站安装北斗传输终端，主要工作有：组装配套支架，并在支架上安装固定太阳能电池板、蓄电池和北斗终端，并连接北斗终端与山洪气象站采集器，如图2所示。

北斗传输终端安装前，需准备好北斗终端设备的支架等配套设施、固定支架的水泥墩底座或其他固定物以及必要的钳子和胶布等工具，以便能够快速顺利安装。

图2 北斗终端与自动气象站

北斗终端调试使用的软件为“TD204BD-M001型北斗气象通信终端”产品配套的调试软件，在利用PC机与北斗终端进行无误连接情况下，能够完成终端产品IC卡信息、定位信息、信号强度信息、ID号信息、版本信息的查询功能，以及产品外设串口波特率的查询与设置、终端中心号码的查询与设置、工作模式的查询与设置，并且支持终端产品与省级中心的通信调试，能够完成气象终端实际运用中的各项基本功能，说明北斗终端安装调试成功。

4.2 省级北斗指挥机安装

省级需要安装北斗指挥机，北斗指挥机分为主机和天线两部分，主机和天线之间使用射频线缆连接，北斗指挥机主机与软件平台服务器通过串口线连接（串口线长度不应超过15米），如图3所示。北斗指挥机天线放置于福建省气象信息中心机房楼顶。

图3 北斗指挥机与服务器

北斗指挥机安装前，要事先安装好指挥机天线的支架和固定支架的水泥墩，可根据天线的信号情况进行位置调整。4.3 省级北斗平台软件部署

省级北斗收集平台软件是本系统的主要控制部分，采用B/S架构设计，使用Java软件开发，可运行于Windows和Linux系统环境下，考虑到系统的安全性，将省级北斗平台的安装环境选为Linux系统。安装Linux系统的时候，需要完成各种配置，比如系统分区配置、操作系统配置、服务器RAID配置、设置用户组、设置系统网络等。

省级北斗平台应用软件主要分为JavaSE6.0的安装、Tomcat6的安装、MySQL数据库的安装、配置本地串口动态链接库、软件文件夹的部署、设置软件自启动六大部分。

5 结论

图4为省级北斗收集平台的可视化操作界面——北斗气象信息保障传输系统。其登录地址为http://localhost:8080/ shbdpt/，如果是远程登陆，需要将localhost替换为本服务器的IP地址。安装完成后，需要添加自动站、添加指挥机、打开指挥机连接的串口等操作。

图4 北斗信息保障传输系统

经过一段时间连续的运行，省级北斗收集平台能够从北斗终端接收到山洪自动站的原始气象数据，并且可以将收到的数据进行解析、处理，打包生成10分钟的Z文件。经过一个月的试运行，没有发现数据的丢失，保障了山洪自动站的气象信息传输。

这种基于北斗平台的气象山洪信息保障传输系统适用于网络不易到达的偏远山区，或者可与山洪自动站的GPRS链路并行传输数据，形成互备。这种模式的网络保障传输系统对今后我省的气象防洪减灾提供了一种可行性方案。

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The Flash Flood Meteorological Information Transmission System Based on Beidou

Yu Yongcheng Weng Qiuhua
(Fujian Meteorological Information Center,Fuzhou 350001,Fujian)

Fujian province is a frequent and easily occurrence area of mountain torrents with high frequency,wide scope of influence,and heavy loss,etc.Therefore,the Fujian Provincial Meteorological Service has built a lot of flash flood automatic stations in recent years to strengthen the monitoring of meteorological information.In this paper,the flash flood meteorological information transmission system based on Beidou is presented.The system can transmit the meteorological information of flash flood automatic stations to the provincial business system in time;especially can be used in the areas without GPRS network.It can also transmit meteorological data parallel with the flash flood automatic station’s GPRS link,back-up to each other.

Flash flood;Automatic station;Beidou;Meteorological information;Transmission

TP311.52

A

1008-6609(2017)03-0046-03

余永城（1985－），男，福建闽清人，研究生，工程师，研究方向为气象、网络通信、电子。