陕西普菲特电子科技有限公司
Shaanxi Perfect Electronic Technology Co., Ltd

在我们的日常生活中或许很少会碰到百年一遇的暴雨，但每到雨季，积水内涝、江河水暴涨引起的险情在我国大部分地区却时有发生，特别是在无网络、无电力、无人值守的“三无区域”，险情突发的可能性就更大了。在本期《天天好技术》栏目中，你将看到享誉世界的北斗卫星导航系统应用在水文监测领域的显著成效，这套创新系统运用短报文功能作为传输链路，有效地解决了现有水文监测数据受地域、信号不稳等条件限制的问题，从而保障了水文数据的实时监测。

北斗卫星水文监测系统借助北斗卫星导航系统实时监测，在水利方面可谓十分成熟。北斗卫星导航系统是继美国全球定位系统（CPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统 （GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统，目前在我国各个领域已广泛应用。今天我们就来详细了解一下北斗卫星是如何成功应用在环境监测领域的。

1北斗卫星 民族骄傲

北斗天汇卫星应用技术有限公司拥有从设计到生产，再到服务的完整产业链。公司拥有一支参加我国北斗系统论证、研制建设、运行管理和推广应用的高科技人才队伍，掌握着北斗导航核心基带芯片、北斗高精度授时、北斗高精度测量、北斗双模小型化手持终端、北斗导航软件和北斗小型化双模天线等核心技术，目前已有八项产品通过北斗导航国家主管部门组织的鉴定，整体技术在在国内处于领先水平。

“中国梦，北斗梦”。北斗卫星是国家战略卫星导航系统，是值得中华民族骄傲的一项技术。它的身影也出现在了2015年乌镇第二界世界互联网大会上。

2北斗卫星水文监测系统

北斗卫星水文监测系统由北斗一体机、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池以及RTU控制机构成。北斗一体机体积小，重量轻； 40W太阳能电池板给电池提供足够的电能；60Ah蓄电池确保在无光照的气候条件下能够长时间的继续给整套系统提供电能；RTU控制器功耗低，操作方便。整套系统的功能十分先进完善。

该系统具备数据雨量及水位采集、定位、北斗短报文通信等功能。将雨量及水位数据采集出来之后，打包通过北斗短报文进行通信，五分钟上报一次发送给指挥中心，通过定位，指挥中心能够准确的查看到位置信息，不仅效率高，而且数据精准。

该系统采用太阳能供电，环保安全，技术成熟，稳定可靠，并且在水文数据传输方面应用十分广泛。

3关键技术

北斗RDSS天线技术

何为北斗RDSS天线技术？简而言之就是为了保证天线的性能指标，在天线有效使用面积减小的情况下，如何保证有效地L波段天线小型化且同时保证天线的驻波比带宽与主方向增益。北斗卫星水文监测系统中天线L波段采用双馈点，S波段采用单馈点设计技术，介质板分别采用不同的新型高介电常数材料，实现了S/L双波段天线，并保证了天线的良好性能。

RDSS模块技术

北斗RDSS收发模块是北斗数传终端重要组成部分，RDSS收发模块性能好坏是系统成功的关键。目前，限制RDSS模块功能的原因主要有两点：一是基带、功 放、射频和低噪放部分的相互干扰，二是功放部分所占面积较大。针对第一类问题，在整体设计时采用屏蔽盒内部腔体分离技术，使基带部分、功放部分、射频部分、低噪放部分彼此相互物理隔离，使得彼此之间的相互干扰下降到低限度。针对第二类问题，采用芯片合成的方式实现，功放由10W功放芯片以及功率合成单元和匹配电路等部分构成，功放芯结构，且外围电路配置简单，极大地减少了功放部分所占的PCB面积。整体的通信成功率在98%以上。

电磁兼容问题

北斗数传终端，包含多种天线和信号处理器件，设备体积较小，且各类信号频点较为接近，如处理不好会存在较强的电磁干扰，影响设备工作性能，甚至无法正常工作。在本系统研制过程中，通过分析各类射频器件、天线的电磁频谱特性，采用空间分离、物理隔离、外加滤波处理电路等方式，大大降低了各模块的相互干扰，提 高了设备可靠性。

IP67三防设计

采用标准化系列化通用化的结构件，具有足够的强度和刚性，能承受规定的环镜应力试验。整机结构简单而紧凑，加工量少，接插件的定位误差尽可能小，保证接触可靠，联接电缆加设防震保护措施，重量较大的元器件都有固定措施，有利于终端的产业化推广。

4系统优势

北斗卫星水文监测系统主要适用于水文部门，通过该系统，可以对江、河、湖泊、水库、渠道等水文参数进行实时监测，监测内容主要包括可涵盖水位、流量、流速、降雨量及水质等数据。由于该系统具备多重备份、数据接收可靠等特点，对提高水文部门的工作效率有很大帮助。尤其是在无网络、无电力、无人值守的“三无区域”，通过该系统，能够对这些地区的水位、降雨量实时监测，及时发现险情。

北斗卫星水文监测系统的主要功能及优势有：实时监测降雨量、水位、水质等水文数据；雨量超限、水位超限等状况发生时，能够立刻上报告警信息；具备监测数据、 报警数据的统计、分析功能，数据报表可导出、可打印输出；具备远程设备维护功能；水文监测终端采用低功耗设计，可大大降低太阳能供电设备成本并降低施工难度；根据监测要求，可选用不同传感器实现相应的监测功能；可同时将监测数据上报至多个中心；支持短报文、卫星、GPRS等多种无线通讯方式。

经典案例

北斗卫星解决“三无区”水文数据链路技术创新项目

杭州市属水文监测点现有的水文监测数据传输主要采用移动网络GPRS链路，在偏远无移动网络覆盖的山区建设困难，且在发生洪涝、台风、泥石流、地震等自然灾害时，上述传输手段很可能失效。

2015年6月，北斗天汇（杭州）卫星应用技术有限公司受杭州市水文水资源总站委托拟利用北斗卫星短报文功能作为传输链路，改变传统水文监测系统受地域限制的局限性，经过近半年的研发，完成该项目的系统集成，建设成水文监测点安全监控两大块，并且将其成功应用在临安水文站白果水库、建德水文站血岭坞水库中。

由于这两个水库处于无网络、无电力、无人值守的三无区域，无法实时传输水位、雨量数据。通过北斗系统，实现了对该地区水库水文数据的实时监测，充分保障这些水库水文数据传输。通过数据分析能及时预防发现险情，提高了紧急情况下的应急救援和指挥效率，进一步提高了水文监测系统的数据可靠性和保密性。