北斗三号短报文物联网自动气象远程数据采集方案

我国地大物博，电力、水利、交通、减灾各领域都有大量信息传递，气象监测的监测区域无信号，信号很弱，甚至根本没有任何信号的地区，想把监测数据参数信息传出来就成为了一个艰难问题。

为此研发了一系列气象测报型北斗终端设备，提出实用可行的系统应用解决方案，解决国家气象局和各地气象中心气象站的数字报文自动传输和可视化问题。

基于北斗RDSS短报文的珠峰气象监测站

一、方案目标

解决无公网信号或信号弱的偏远地区的气象环境信息采集，远程开关控制，风向风速、温度等参数数据采集，气象环境信息采集通信问题。

1. 通过北斗RDSS短报文通信技术加强对设备传感器信息的采集。
2. 实现在无人区，弱信号，无公网等地区的气象信息采集和回传，无需建设光纤和通信基站，降低通信费用。
3. 实现气象自动监测，实时数据气象各种参数采集上报。
4. 提供气象大数据服务平台，平台具有气象各参数数据采集、数据存储、数据处理、数据分析、数据（可视化）展现、监测预警多端平台实时显示等功能。
5. 气象环境监测可应用于各种领域各种区域实现全国各地气象参数实时监测。

二、系统解决方案内容

北斗气象弱信号无网络地区数据采集传输系统由现场端和局端组成。现场端的RTU/DTU等设备把数数据分包，通过北斗数传终端PD19，北斗卫星这条新的通信链路发送到北斗指挥机PD23，实现与局端之间的数据透传。局端收到北斗报文之后，通过北斗通信前置服务器的软件解析并组包，将数据传送至用户的业务系统，实现用户的业务功能。

系统总体架构图

1.方案设备概述（可按需定制）

• 北斗数传终端PD19

具备北斗RNSS/GPS双模定位功能，高集成化，收发天线和RDSS模块集成一体，并配有专门的固定支架，安装使用方便，适用于任何区域任何环境全国范围内进行气象参数的传输。

北斗指挥用户机PD23

不仅具有基本的定位、通信、授时功能外，还能兼收所管辖子用户的定位、通信信息。可对子用户发送组播、通播信息，实现对子用户的指挥功能，最多支持5000型用户工作。

2.现场端功能描述

现场端系统由现场采集终端，RTU/DTU，北斗数传终端组成，如下图所示。

现场端系统结构

北斗数传终端PD19与用户RTU/DTU/集采主机之间支持网口、RS232串口(默认）、RS485串口三种连接方式，以适应现场的几种接入方式，可实现的功能如下：

1. 使用北斗指挥机主动数据召唤模式；
2. 支持北斗终端主动向TU/DT/集采主机召唤数据，并将数据上送到局端；
3. 将用户的通信协议包嵌入北斗通信协议中，实现协议转换；
4. 大数据的长报文自动拆包、组包处理；
5. 可远程修改数据RTU/DTU/集采主机参数和程序升级；
6. 与北斗卫星链接，实现全天候、无障碍实时通信。

北斗物联网监测是指传感器、北斗系统等信息感知设备，按约定的协议连接起来，通过北斗卫星RDSS短报文业务无距离限制，以实现智能化识别、传感器数据采集、智能控制、北斗定位、实时监控和管理。通过北斗RDSS短报文进行信息交换和通信，使用北斗数传终端PD19无线数传设备能够实时、连续、稳定、可靠得提供准备、快速的监测传输数据。

三、系统方案技术特点

1.现场安装方便、便于维护

本方案对安装技术人员进行简单培训后，即可独立完成台区的设备安装，调试工作少。现场终端设备迁移或变更时无需更改系统配置，维护方便。

2.不占用其它网络资源

在采用其它方式通信通道建设时，需要在用户应用现场、用户公司内部添加大量的设备，势必占用大量的IP资源，同时采集数据需经过用户信息内网，需要增加用户信息内网的带宽。而北斗通信通道不占用用户内网IP，也不占用用户信息内网带宽。

3.北斗通信通道费用低、后期维护成本低

北斗卫星系统目前对民用费用低，按照“数百元/点·年”收取年服务费。在后期的运行维护中，如出现设备故障，只需对设备本身进行故障诊断，无需向其它通信链路一样，需要判断复杂的通路问题。

4.通信带宽

下行带宽：无论是分钟卡还是秒卡，在数据接收频率上没有限制，可以在同时接收多个终端上送的多条报文。

上行带宽：北斗卫星通信支持短报文传输功能，目前区域短报文支持1000汉字/条。

多种通信方式可选（依监测需求和现场网络条件确定）

1. GPRS/CDMA
2. 3G/4G
3. 北斗RDSS短报文

其中，北斗RDSS短报文是不依赖移动联通电信网络的，可以在无人区、无信号区、特殊地区回传雨量、风向、地质监测参数信息。

四、成效分析

北斗RDSS短报文应用于物联网自动气象监测站，产生了显著的成效，对国家的经济、军事、政治、产业等的生产发展活动造成巨大的影响。通过北斗RDSS短报文进行信息交换和通信，使用北斗数传终端PD19无线数传设备能够实时、连续、稳定、可靠得提供准备、快速的监测传输数据。

1.社会效益

加强管理和控制能力，设备的维护、人员的挪用等降低数据采集成本，提高工作效率。

2.管理效益

提高用户信息管理自动化程度，以实现智能化识别、传感器数据采集、智能控制、北斗定位、可视化实时监控和管理，有效提示工作效率及管理水平。

3.经济效益

减低人工数据采集成本，减少人工采集失误而造成的损失。智能化、可视化的管理减少采集失误，预防经济损失。

4.安全效益

减少人工现场采集气象灾害、监测地区险峻、无信号带来的安全性问题。

五、应用案例

随着时代的进步发展，社会对自然可利用资源的开采，伴随而来的自然灾害对国家的经济、军事、政治、产业等的生产发展活动造成巨大的影响。本方案利用气象监测站监测气象的实时变化，加以物联网云平台实现实时的监测，不依赖移动联通电信三大运营商的实时、稳定、精准、便捷的数据传输管理，为灾害预防、智慧城市建设、运行、管理提供气象保障服务。