《基于北斗卫星导航定位系统的水利监控管理系统.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于北斗卫星导航定位系统的水利监控管理系统.（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于北斗卫星导航定位系统水利监控管理方案北京长缨神舟科技有限公司目录1引言61.1 概述61.2 项目必要性71.3 设计依据91.3.1 参考资料91.3.2 可行性分析102任务与功能122.1 实现任务122.2 功能需求142.2.1 气象水文数据的实时采集142.2.2 水利水情信息实时查询152.2.3 数据的实时传输152.2.4 电子地图152.2.5 路线规划162.2.6 修改远端测站参数162.2.7终端设备安装、维护简易162.2.8接收报警信息162.2.9 通信回执162.2.10 实时通信172.2.11数据库查询172.2.12历史数据回放172.2.13数据分
2、发和共享172.2.14 短信通信173性能指标要求183.1中心基本技术要求183.1.1 功能要求183.1.2 其它技术要求193.2 接口技术要求204系统总体设计214.1系统的设计目的、思路与原则214.1.1 设计目的214.1.2 研制思路与关键技术策略214.1.3 设计原则224.2系统组成结构234.2.1 系统总体结构234.2.2 子系统的组成及配置254.2.2.1气象水文数据自动采集子系统254.2.2.2 数据传输子系统304.2.2.3 数据综合应用子系统324.3系统工作原理354.3.1 系统工作模式354.3.2北斗信号上行工作原理364.3.3北斗信号
3、上行工作原理374.3.4移动通讯和增值服务工作原理384.3.5服务坐席管理子系统和各应用服务系统工作原理404.3.6数据存储、处理及备份子系统工作原理415实现方式425.1 固定式自动气象站425.2 机动式自动气象站435.3 船用气象水文数据采集435.4 雨量传感器的选择445.5 水位传感器的选择445.6 气象水文监测室数据压缩455.7北斗卫星应急灾害遥感预警通信系统用户终端设备475.7.1手持型用户终端475.7.2 车载型用户终端475.7.3灾情自动测报型用户终端475.7.4指挥型用户终端475.8 北斗卫星应急灾害遥感预警通信系统技术参数475.9 电池496应
4、用软件496.1 软件模块设计496.2应用服务客户端软件516.3基础档案模块526.4北斗终端显控模块547系统四性设计557.1系统可靠性设计557.2系统可维修性设计567.3系统测试性设计577.4环境适应性措施578风险分析588.1经济风险588.2技术风险591引言1.1 概述水是人类赖以生存的无可替代的宝贵资源,是社会经济发展的物质基础。经济发展和人类的生活离不开水的供给和保障。水利包含着水资源开发利用、除害、节约水资源、保护水资源等许多内容。水利是国民经济和社会发展第一位的基础设施和基础产业。水利是现代农业建设不可或缺的首要条件，是经济社会发展不可替代的基础支撑，是生态环境
5、改善不可分割的保障系统。水利具有很强的公益性、基础性、战略性,加快水利改革发展，不仅关系到防洪安全、供水安全、粮食安全，而且关系到经济安全、生态安全、国家安全。随着科学技术的发展和进步，大量的新技术应用于水利监控管理。利用计算机将收集到的气象水文等资料贮存、处理和输出，供各水利部门使用；利用传感器技术进行气象和水文的监测，通过固定式自动监测站、移动式自动气象水文数据采集终端的水文、温度、湿度、气压、风向、风速、降雨量等的传感器实现水文、温度、湿度、气压、风向、风速、雨量等数据的采集；利用地理信息系统(GIS)的强大功能进行收集、分析、处理资料；利用现代通讯网络，配上传真机可以进行温度、湿度、降
6、雨量等信息的传递。在信息传递手段中，用得多的是移动互联网，但移动互联网存在盲区，信号的时间滞后性比较大。而北斗卫星导航系统是我国具有自主知识产权的卫星导航系统。将温度、湿度、水文、风向、风速、降雨量等各种传感器监测到的气象水文信息，通过北斗卫星导航定位系统的通信链路，传送到水利监控管理系统，通过中心GIS的基础数据库系统与专题数据库系统随时监测灾害发生的位置，并迅速做出救灾方案。利用北斗卫星导航定位系统和系列水利监测型北斗终端设备实现多山地与水文预报信息的实时采集和传输，可大大提高了灾情预报的准确性和及时性。北斗卫星导航定位系统的引入必将对我国的水利监控管理系统的应用起到一个巨大的推进作用，也
7、是未来水利监控管理的一个热点领域。1.2 项目必要性我国是一个洪灾十分严重的国家，洪水连年不断。1954年长江中下游，1958年黄河下游，1963年海河、1975年滩上游、1981年嘉陵江、1983年汉江上游、1989年辽河、1991年华东地区等相继发生的特大洪水都造成了巨大的损失，特别是1998年长江流域、松花江流域和嫩江流域发生的大面积特大洪水造成了历史罕见的水灾，损失特别巨大。多年来，我国修建了许多防洪工程，取得了极大的成就，但是洪灾依然频繁出现，灾情严重。这除了因植被及天然蓄洪湖泊遭到严重的破坏，现有土建防洪工程尚不足以抗衡特大暴雨洪峰外，报汛不及时，水情不明也是导致灾情加重的重要原因
8、。在1998年的特大洪水中，长江流域水文自动测报系统对洪水预报和防洪调度发挥了巨大作用。而嫩江流域由于缺少测报系统，对上游来水的判断缺乏科学实时的依据，因而造成了许多不必要的经济损失。1998年洪水以后，防洪思路正在由控制洪水向洪水管理转变，水文自动测报系统的建设与使用极大地支持了这一防洪思路，在防汛决策中，水文自动测报系统正在发挥更大的作用。建设水文自动洲报系统是一项投资少、工期短而又十分有效的非工程性的防洪措施，已为世界各国所普遍采用。利用北斗导航定位系统，构建覆盖全球地域的实时气象水文数据传输，建立气象水文数据卫星传输系统，并开发气象水文数据综合应用系统，形成数据的终端采集到卫星传输、存
9、储、分发，直到数据的处理、综合应用一套完整的气象水文数据业务模式。从而充分有效地利用现有资源，提高气象水文数据传输的实时性、数据处理的准确性、决策参考的科学性，为优质、高效的水利保障提供有力的支持。由于水文自动测报是一项技术复杂的系统工程，加上野外自然条件恶劣、缺乏运行管理经验等因素，其中也存在很多问题。具体表现如下：l、目前在运行的水文自动测报系统火多采用超短波组网，大流域的超短波系统需建多级中继站。中继站大多建在比较高的山头上，系统在运行中比较容易遭受雷击，壁垒设计比较严格，建设中继站有时需要花费较大的费用，有的地方建设条件较差，由于交通不方便，系统维护比较困难。2、对于人烟稀少的流域，特
10、别是高山中继站不可能有人看管，往往是人为或者其他破坏严重的地区。由于经费渠道的不同，水文站点的建设也不相同，存在重复投资，重复建设的问题。为了节约投资，共享资源，系统设计时应在满足系统技术要求的情况下加强站网论证，充分利用当地资源，保持数据的连续性。3、在以往的系统功能设汁时多以洪水预报为最终结果，而就水利水电工程而言，水调和电调结合更为重要，且应将水电调查结果通过梯调网或其他方式传输给上级部门，以利于数据共享，充分发挥水文自动测报系统的作用。4、遥测设备的品种较多，由于厂家不同，设备性能有些区别。传感器仍显单一，水位传感器仍以浮子式水位计为主，缺点是需要建设水位测井。其他的压力传感器、超声波
11、水位计等精度不高，量程不大。另外雨雪量计、温度传感器、河道的流量传感器等多须从国外进口。为此，在系统设计时应加强系统关键设备的研究、设计和选配，保证系统的作用得到充分的发挥。5、许多单位重建设，轻管理，运行人员和运行费用不落实。这些问题都会造成水文自动测报系统的运行不正常，不能很好的发挥作用。同时也为水文自动测报系统的设计提出了更高的要求，解决不好，就会造成不必要的浪费，因此，在设计时应仔细研究，充分调研，解决问题，提出合理的解决方案。 1.3 设计依据1.3.1 参考资料1Q/HISKY.109 长缨神舟企业标准：手持型卫星导航定位通信机技术规格书2Q/HISKY.110 长缨神舟企业标准：
12、便携型卫星导航定位通信机技术规格书3Q/HISKY.111 长缨神舟企业标准：指挥型卫星导航定位通信机技术规格书4GJB 151A-1997 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求5、北斗地面站总体技术方案，中国人民解放军卫星定位总站6、2007年发布的关于促进卫星应用产业发展的若干意见7、自然灾害情况统计制度8、2011年水利部颁发的水文监测环境和设施保护办法9、水文条例和2011年1月29日发布的中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定1.3.2 可行性分析北斗卫星导航系统是是中国自行研制开发的卫星定位与通信系统（CNSS），是除美国的GPS、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系
13、统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、通信和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性这四项原则。北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。我国卫星导航系统统称COMPASS系统。北斗一号阶段为区
14、域有源阶段。目前已完成区域无源阶段，由5GEO+3IGSO+4MEO的模式实现，正在建设全球无源模式，到时，系统由约35颗卫星组成。 基于北斗卫星导航定位系统的气象监控管理系统的特点如下：1、自主知识产权、国内政策主导 北斗卫星导航系统是我国自主开发，不受外国控制的新一代导航系统。我国拥有该系统的自主知识产权，受我国政策的主导。因此，相比于国外系统，该系统将保证国内用户的利益不受国外政策和形势的变化而影响。2、高并发处理能力、覆盖区域范围大 系统具有高并发处理能力；系统覆盖中国大陆所有地区和海区，与电信蜂窝网络或集群网络相比为真正意义上的无缝隙覆盖。3、双向通信功能北斗导航系统具备双向通讯能力
15、，监控中心可与移动目标进行数字报文通信。移动目标通过相应的终端，将报告信息反馈到监控中心。4、快速定位、精密授时北斗导航定位系统的定位与授时性能与GPS相当。其定位精度一般为几十米，采用差分定位技术，可将定位精度提高到5m以内。5、发展前景广阔随着北斗系统建设，北斗系统发展成为具有全球导航能力的卫星定位系统，定位体制变为全球无源定位，而且具有区域短消息通信能力，并且通信能力与容量也将逐步提高，届时，北斗系统在水利监测平台上的应用必将有更广阔的前景。2任务与功能2.1 实现任务水文自动测报系统是流域和水库洪水调度系统的一个重要子系统，水文测报技术涉及现代通信、传感器、电子、计算机、气象、水文、地理、等多种学科领域，主要解决水情信息的自动采集、传输、处理及信息服务等有关问题。30年来其技术的发展为我困的防汛抗旱和发电兴利创造了巨大的社会与经济效益。基于北斗卫星导航系统的水利监管系统能为水文水资源的合理利用、水土保持、水利建设与管理、
