北斗氣象應(yīng)用方案

1、基于北斗系統(tǒng)的氣象監(jiān)測(cè)應(yīng)用方案1. 概述 31.1. 系統(tǒng)建設(shè)背景 31.2. 北斗系統(tǒng)介紹 42. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明 52.1. 結(jié)合地面網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方案 52.2. 基于指揮機(jī)（北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)）的組網(wǎng)方案 63. 系統(tǒng)特點(diǎn) 93.1. 適合氣象應(yīng)用的壓縮分包編碼方式 93.2. 獨(dú)特的遠(yuǎn)程控制體制 93.3. 電信級(jí)的運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái) 93.4. 一點(diǎn)接入，全網(wǎng)覆蓋 104. 北斗一號(hào)應(yīng)用于氣象行業(yè)的優(yōu)勢(shì) 114.1. 北斗一號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn) 1 14.2. 用于氣象行業(yè)的優(yōu)勢(shì) 1 14.2.1. 解決邊遠(yuǎn)臺(tái)站通信問(wèn)題，提高傳輸質(zhì)量和時(shí)效性 124.2.2. 改造現(xiàn)有臺(tái)站，提高數(shù)據(jù)通信的安全性 124.2

2、.3. 能更好地應(yīng)對(duì)地震等重大災(zāi)害 131. 概述1.1. 系統(tǒng)建設(shè)背景我國(guó)幅員遼闊，自然條件復(fù)雜，是世界上自然災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。 在各類自然災(zāi)害中，氣象災(zāi)害占70%以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因各種氣象災(zāi)害 造成的農(nóng)田受災(zāi)面積達(dá)3400萬(wàn)公頃，受干旱、暴雨、洪澇和熱帶風(fēng)暴等重大 氣象災(zāi)害影響的人口約達(dá)6億人次，造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP 的 3%6%面對(duì)頻繁發(fā)生的氣象災(zāi)害，氣象事業(yè)必須把防災(zāi)減災(zāi)放在氣象公共服務(wù) 的首位，加快公共氣象服務(wù)體系建設(shè)，及時(shí)、主動(dòng)、準(zhǔn)確地為社會(huì)公眾提供 氣象服務(wù)產(chǎn)品，為政府決策和防災(zāi)減災(zāi)提供客觀、科學(xué)的依據(jù)，才能不斷滿 足建設(shè)和諧社會(huì)的要求。因此，提供更加

3、準(zhǔn)確及時(shí)的氣象預(yù)警預(yù)報(bào)，進(jìn)一步 提高社會(huì)各行業(yè)抗御災(zāi)害的能力，最大限度地保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，是 氣象事業(yè)承擔(dān)的重要使命。隨著我國(guó)的氣象臺(tái)網(wǎng)建設(shè)范圍的擴(kuò)大、監(jiān)測(cè)密度和監(jiān)測(cè)精度的提高，對(duì) 氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性、穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。特別是對(duì) 于邊遠(yuǎn)地區(qū)和地面通信網(wǎng)難以覆蓋的地區(qū)，通信問(wèn)題一直是困擾站點(diǎn)建設(shè)的 難點(diǎn)。將北斗一號(hào)相關(guān)技術(shù)與氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸需求相結(jié)合，研發(fā)出了基 于北斗系統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“本系統(tǒng)”），能有效解決邊遠(yuǎn)地區(qū)氣象站數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。1.2. 北斗系統(tǒng)介紹2000年我國(guó)成功發(fā)射了 “北斗一號(hào)”地球同步軌道導(dǎo)航定位衛(wèi)星，標(biāo)志著我國(guó)已進(jìn)入自主擁有衛(wèi)星導(dǎo)航

4、定位系統(tǒng)的先進(jìn)國(guó)家行列，為在未來(lái)多元化 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用體系中占有一席之地，形成了具有我國(guó)特色的衛(wèi)星導(dǎo) 航定位應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。北斗系統(tǒng)不僅解決了我國(guó)無(wú)自主導(dǎo)航系統(tǒng)的問(wèn)題，同時(shí)與其他導(dǎo)航定位系統(tǒng)比較，它有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景，有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。北斗系統(tǒng)主要有三大功能：快速定位，為服務(wù)區(qū)域內(nèi)的用戶提供全天候、 實(shí)時(shí)定位服務(wù)，定位精度與 GPSf當(dāng)；短報(bào)文通信，可傳輸漢字和數(shù)字信息； 精密授時(shí)，精度達(dá)20納秒。北斗應(yīng)用有五大優(yōu)勢(shì)。一，它同時(shí)具備定位與通訊功能，不需要其他通訊系統(tǒng)支持。而 GPS只能定位。二，覆蓋范圍大，沒(méi)有通訊盲區(qū)。北斗系統(tǒng) 覆蓋了中國(guó)及周邊國(guó)家和地區(qū)，不僅可為中國(guó)、也可為

5、周邊國(guó)家服務(wù)。三， 特別適合于集團(tuán)用戶大范圍監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。四，融 合北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)和衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)兩大資源，因此也可利用GPS使之應(yīng)用更加豐富。五，自主系統(tǒng)，安全、可靠、穩(wěn)定，保密性強(qiáng)，適合關(guān)鍵部門應(yīng) 用。因此，系統(tǒng)可以在氣象、森林防火、交通運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、船舶海上作 業(yè)等領(lǐng)域?yàn)槲覈?guó)及周邊國(guó)家提供各類導(dǎo)航定位服務(wù)，還可以針對(duì)水文監(jiān)測(cè)、 石油生產(chǎn)、煤礦安全生產(chǎn)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、野外地質(zhì)勘查、旅游以及金融系統(tǒng)監(jiān) 管等領(lǐng)域提供各類衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信服務(wù)。2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明本項(xiàng)目系統(tǒng)包含三個(gè)子系統(tǒng)：已安裝北斗終端設(shè)備的氣象站（以下簡(jiǎn)稱氣象站）、北斗衛(wèi)星綜合信息運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、用戶

6、監(jiān)測(cè)中心。2.1.結(jié)合地面網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方案1半衛(wèi)甲曲迅應(yīng)川刊F胃外應(yīng)川慘沏底閉北斗込白悄息申彩福丸中心圖1結(jié)合地面網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組網(wǎng)方案氣象站將數(shù)據(jù)重編碼為北斗通信編碼，通過(guò)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路傳送至北斗運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)，經(jīng)平臺(tái)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、整編后轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)地面專線傳輸至中國(guó)氣象局信息中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集；同 時(shí)系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)到達(dá)情況通過(guò)北斗氣象綜合探測(cè)資料實(shí)時(shí)監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)平臺(tái)GIS界面實(shí)時(shí)展現(xiàn)出來(lái)，便于管理部門實(shí)時(shí)了解站點(diǎn)工作情況； 用戶也可以通過(guò)北斗運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)對(duì)氣象站發(fā)送修改發(fā)送頻度、重發(fā)數(shù)據(jù)等控制指令。該組網(wǎng)方案具有以下特點(diǎn):采用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與地面通信網(wǎng)絡(luò)相組合的方式，具有容

7、量大、組網(wǎng)靈 活的特點(diǎn)；可直接調(diào)用北斗衛(wèi)星綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái) GIS、數(shù)據(jù)檢索等引擎，功能強(qiáng) 大，方便二次開(kāi)發(fā)；可直接通過(guò)平臺(tái)對(duì)終端進(jìn)行控制，初期投資少。2.2. 基于指揮機(jī)（北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)）的組網(wǎng)方案北斗丄星W址用HJItrbi i'-用戶整心察怏4點(diǎn)應(yīng)眉罕臺(tái)應(yīng)用各瓷昨端吊類用戶監(jiān)測(cè)中心TftJR 川G：|：,圖2基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組網(wǎng)方案氣象站將數(shù)據(jù)重編碼為北斗通信編碼，通過(guò)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路傳送至北斗運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)，經(jīng)平臺(tái)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、整編后轉(zhuǎn)發(fā)， 通過(guò)北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送至架設(shè)在用戶監(jiān)測(cè)中心的北斗指揮型用戶機(jī)， 用戶監(jiān)測(cè)中心系統(tǒng)程序從指揮機(jī)獲取數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)

8、對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的 遠(yuǎn)程采集；用戶也可以通過(guò)北斗指揮機(jī)對(duì)氣象站發(fā)送修改發(fā)送頻度、重發(fā)數(shù) 據(jù)等控制指令。該組網(wǎng)方案具有以下特點(diǎn)：采用北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)，不受地面通信網(wǎng)絡(luò)中斷的影響；所有設(shè)備均可固定安裝和車載（船載）安裝，便于架設(shè)移動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)或 移動(dòng)指揮中心；受指揮機(jī)容量限制，適合終端數(shù)量不大于 100臺(tái)的應(yīng)用。2.3. 基于移動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)控系統(tǒng)能提供移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控功能。當(dāng)野外人員攜帶便攜式北斗用戶機(jī)或在 車輛上安裝車載式北斗用戶機(jī)后，北斗用戶機(jī)能將位置信息、時(shí)間信息上報(bào) 至中心，用戶可以通過(guò)北斗監(jiān)控平臺(tái)對(duì)人員和車輛進(jìn)行監(jiān)控，以保障野外工 作人員安全。同時(shí)中心能與用戶機(jī)進(jìn)行短信互通，及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)工作情況、

9、 發(fā)送指揮調(diào)度指令。目前該監(jiān)控平臺(tái)已能提供全國(guó)主要城市交通圖，部分城 市能達(dá)到1： 5000。"間*m«* WtH川F1M書背滬武科 «W»<*B«* HJPRItWU1H1l-*W7Mhdtt監(jiān)控平臺(tái)界面OT二一二IKNOQooclll AST (I DOS >05- IS DT:M ID C y I" 1 I1'詡'* d jix 詁 tn 丸：£ 口 衛(wèi) DC441 乩昭 Erf m teH ?2 41人 rM m ! ? 商凹葉0*巧IHJO祀 QH1 M 11 J j 例 J0MjC5-

10、iiS 皿岀 t& d 1K«* U?吧i i.«> .1 .(i Expgiijh為?i1 j!J*jd<3ihi « » rh 冃e3. 系統(tǒng)特點(diǎn)3.1. 適合氣象應(yīng)用的壓縮分包編碼方式北斗終端通過(guò)串口與業(yè)務(wù)機(jī)或自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)采集器連接，業(yè)務(wù)機(jī)或數(shù)據(jù)采集器內(nèi)寫入了北斗基于北斗的氣象應(yīng)用協(xié)議，并將數(shù)據(jù)根據(jù)該協(xié)議壓縮、重編碼為北斗通信編碼，針對(duì)超長(zhǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)分包，然后通過(guò)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù) 據(jù)鏈路傳送，從而大大提高了系統(tǒng)的性能和適用性。32獨(dú)特的遠(yuǎn)程控制體制邊遠(yuǎn)地區(qū)氣象站、特別是自動(dòng)氣象站交通不便、維護(hù)困難。本系統(tǒng)具有 獨(dú)特的基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的

11、遠(yuǎn)程控制指令集，使用戶能方便的通過(guò)遠(yuǎn)程的方式控 制終端工作方式、配置參數(shù)或索取歷史數(shù)據(jù)，從而大大提高了業(yè)務(wù)工作效率 和管理水平，同時(shí)降低了業(yè)務(wù)成本。3.3. 電信級(jí)的運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)北斗衛(wèi)星綜合運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)具有強(qiáng)大的中間件集群和數(shù)據(jù)庫(kù)集群，具有高并發(fā)、高可靠、大容量特性。提供7X24小時(shí)不間斷服務(wù)，十萬(wàn)級(jí)系統(tǒng)容量 并且能對(duì)平臺(tái)中的各類IT資源進(jìn)行每時(shí)每刻的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。包括服務(wù)器、 存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件資源及數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、應(yīng)用軟件等軟件資源。當(dāng)硬 件設(shè)備的數(shù)量達(dá)到一定的規(guī)模，業(yè)務(wù) KPI指標(biāo)監(jiān)控等方式已不能滿足設(shè)備的 穩(wěn)定運(yùn)行和應(yīng)用的連續(xù)性要求，實(shí)施系統(tǒng)資源的動(dòng)態(tài)管理就顯得尤為重要。我公司還開(kāi)通

12、了 24小時(shí)的客服電話4006288228,隨時(shí)為用戶提供幫助3.4. 點(diǎn)接入，全網(wǎng)覆蓋利用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)軟件，有機(jī)的結(jié)合了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)，使用戶能方便靈活的組網(wǎng)，滿足不同應(yīng)用、不同地域的用戶需求。4. 北斗一號(hào)應(yīng)用于氣象行業(yè)的優(yōu)勢(shì)4.1. 北斗一號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn)北斗系統(tǒng)是一個(gè)雙向閉環(huán)系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、用戶設(shè)備簡(jiǎn)單，定位兼 容通信，遠(yuǎn)距離傳送信息，可與多種傳感器相連遙測(cè)各種環(huán)境參數(shù)等特性。該系統(tǒng)可以根據(jù)不同行業(yè)的不同應(yīng)用需要，提供包括基本服務(wù)功能和增 強(qiáng)服務(wù)功能在內(nèi)的多種實(shí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)。1） 基本服務(wù)包括：定位信息、導(dǎo)航服務(wù)、報(bào)文通信、精密授時(shí)和GPS差 分信息廣播；2）增強(qiáng)服務(wù)包括：群、組呼

13、，遇險(xiǎn)安全告警等功能。42用于氣象行業(yè)的優(yōu)勢(shì)北斗一號(hào)系統(tǒng)強(qiáng)大的并發(fā)處理能力，使得氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸快捷、及 時(shí)，并且可以使從省到市（地）、區(qū)（縣）的各級(jí)職能部門都能在第一時(shí)間同 時(shí)收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，北斗一號(hào)系統(tǒng)的軍用保密性和抗干擾性，也保證 了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蜏?zhǔn)確性。與其它衛(wèi)星系統(tǒng)相比北斗一號(hào)終端的天線和主機(jī)體積小巧，安裝方便維 護(hù)簡(jiǎn)單，可保證長(zhǎng)時(shí)間的免維護(hù)使用要求。同時(shí)，由于終端采用L和S頻段,抗雨衰性強(qiáng)，雨雪天氣不受影響。系統(tǒng)組網(wǎng)方便，操作簡(jiǎn)單。更為重要的是，北斗系統(tǒng)是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、國(guó)內(nèi)政策主導(dǎo)、不受國(guó)際形勢(shì)變化影響、覆蓋范圍大，與其它衛(wèi)星系統(tǒng)相比，終端成本和衛(wèi)星通信 費(fèi)用相

14、對(duì)較低，并具有進(jìn)一步降低的潛能。421.解決邊遠(yuǎn)臺(tái)站通信問(wèn)題，提高傳輸質(zhì)量和時(shí)效性氣象氣候預(yù)報(bào)和災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)對(duì)于保障國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重 要。及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠是對(duì)氣象通信業(yè)務(wù)的基本要求，采用先進(jìn)可靠的通信 技術(shù)十分必要。邊遠(yuǎn)氣象臺(tái)站一般都處在人煙稀少、條件艱苦、通信條件極差、沒(méi)有電 力供應(yīng)或電力極缺的地區(qū)和海島、高山等通信條件極其不便的地方。對(duì)于我 國(guó)邊遠(yuǎn)氣象臺(tái)站氣象探測(cè)資料的收集問(wèn)題一直是中國(guó)氣象局十分關(guān)注的事 情。自從自動(dòng)氣象站布點(diǎn)后，對(duì)氣象探測(cè)資料的收集無(wú)論從觀測(cè)的頻度和密 度都大大提高了，原有的單邊帶、人工撥號(hào)等通信手段無(wú)論從傳輸?shù)臅r(shí)效性 和可靠性方面都不能滿足日益發(fā)展的大氣探

15、測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。對(duì)此類站 點(diǎn)進(jìn)行通信條件改造，采用北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氣象資料的及時(shí)、準(zhǔn)確傳輸，是一 項(xiàng)十分迫切的任務(wù)。4.2.2.改造現(xiàn)有臺(tái)站，提高數(shù)據(jù)通信的安全性我國(guó)現(xiàn)有的約3000個(gè)地面觀測(cè)臺(tái)站中，受當(dāng)?shù)赝ㄐ艞l件限制，其中一些 臺(tái)站至今缺乏有效的備份通信手段，在當(dāng)前的通信方式發(fā)生故障時(shí)，采集到 的氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就難以傳到主站，氣象通信業(yè)務(wù)的安全性和時(shí)效性難以得到保障，進(jìn)而影響到天氣預(yù)報(bào)的及時(shí)、準(zhǔn)確性。采用北斗系統(tǒng)對(duì)此類站點(diǎn)進(jìn)行 技術(shù)改造，用天地系統(tǒng)互作備份通信手段，將大大提高此類氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)通 信的可靠性，保障氣象數(shù)據(jù)持續(xù)、穩(wěn)定、及時(shí)的傳輸，從而提高預(yù)報(bào)的時(shí)效 和精度，具有十分重要的意義。423.能更好地應(yīng)對(duì)地震等重大災(zāi)害四川汶川大地震導(dǎo)致通訊全面中斷， 部隊(duì)只能派直升機(jī)從空中偵察災(zāi)情 這次舉世皆驚的浩劫，導(dǎo)致汶川多個(gè)地區(qū)房屋坍塌，線纜中斷、電力中斷、 網(wǎng)絡(luò)擁塞，地面道路損毀，在地震發(fā)生當(dāng)天，災(zāi)區(qū)移動(dòng)基站中斷，通訊幾乎 完全中斷，固話、手機(jī)完全失去作用，汶川真正成為一座孤城，與外界斷絕 了聯(lián)系。地震發(fā)生后，依賴地網(wǎng)傳輸?shù)某Ｒ?guī)氣象站點(diǎn)獲取的氣象數(shù)據(jù)不能及時(shí)送 外外界，導(dǎo)