提高超短波中继站可靠性的经验和体会

电力18讯：    作者：漆凌云

摘要：超短波水情自动测报系统由于通信可靠、技术成熟，而在国内普遍应用，中继站是整个系统的重要环节，是确保系统正常运行的关键，要求中继站可靠性要高。本文结合天鹅山中继站从信道质量、抗干扰能力，防雷措施和电源系统四个方面深入研究了影响可靠性的因素，并提出了改进或控制措施。
关键词：中继站　超短波　水情自动测报系统　抗干扰　可靠性
     1  前言
     水情自动测报系统自1978年在北京怀柔水库和湖南省黄石水库进行试点以来，走过了26年的风雨历程，在目前流行的超短波、Inmarsat-C、VSAT和GSM四种通信方式中，由于超短波通信是一个独立的通信网络，不借助全球定位系统和通信卫星，不受外部条件的制约，这种通信方式最可靠，倍受广大用户青睐。
但是，超短波水情自动测报系统也有致命的弱点：大多数遥测站的信号不能直接传递到中心站，要进行中继转发，而且往往需多级中继，中继站出了问题便可能导致整个系统瘫痪，严重威胁水库的防洪安全，影响水库的经济效益。因此，提高中继站的可靠性成为系统管理人员研究的重点。根据作者十年来的管理经验认为：提高中继站的可靠性主要是提高信道质量、抗干扰能力、防雷能力和电源安全性四个方面。
     2　提高中继站信道质量
在中继站选址时，首先要考虑信道质量。信道质量的优劣是水情自动测报系统数据准确传输的关键。目前，有些大、中型水库的流域面积还是人烟稀少的原始森林区，若每条线路都去现场测量，既耗费时间，又耗费精力、财力。这就要求首先根据地形图计算水情自动测报系统信道质量指标，再进行测量和论证。
对于一个水情自动测报系统，遥测站发射功率Pt的无线电波，经过路径损耗L和外部噪声功率N的影响，到达中继站的输入功率Pr与接收机的门限电平Pro之差，应大于信号的衰减余额M，则该信道质量满足要求。例如：四都遥测站海拔800 m，天鹅山中继站海拔1058 m，通信距离24 km，中间距中继站16 km有平均海拔1600米的八面山（山峰海拔2084m但不在信道上）阻隔，通信频率230 MHz，发射功率20 W，通过计算，信道系统余值与衰落余值之差为26.33dB，信道质量很好。
在系统设计和管理中可以采取下列措施来提高信道质量。
     2.1合理选择中继站站址
在选择中继站时，既要考虑水情数据的代表性，又要考虑信道质量，同时还要兼顾到设备的维护、交通等问题，因此，选择合理的站址是改善信道质量的关键。
     2.2　数据传输速率不要太大
数据传输速率的大小也是影响信道质量的重要因素之一。数据传输速率越小，则抗干扰能力越强，信道误码率越小，但不能适应当今高速发展的计算机处理技术的要求。在超短波水情自动测报系统中，频段是水情遥测专用，一般的工业干扰、无线电干扰均可抑制，因此，国内基本上使用300bit/s的数据传输速率。
     2.3　从硬件设备上改进信道质量
在实际工作中可以采取如下措施改进信道质量：
a.提高遥测站、中继站的天线增益，东江遥测站采用8dB五元八木定向天线，中继站采用8dB全向天线。
b.在允许的范围内适当地增加电台发射功率，东江水情自动测报系统均采用20W，因为发射功率愈大，信号愈好，但是耗电愈大。
c.提高中继站电台灵敏度。
d.如果一个中继站信号满足不了要求，可以增加中继站的级数，实行多级通信。
e.在天线与铁塔之间安装环氧绝缘棒，避免信号通过铁塔到地而衰减。
     3　提高中继站抗干扰能力
水情自动测报系统中继站选址时，通常选择通信质量好、交通方便、有交流电的高山上，这必然使同一座山顶上存在多个互不相关的单位，并分别独立组建无线通信网(包括水情自动测报系统)，使该高山成为集中式台址，造成多个无线电频率、多种工作方式的无线通信天线设备十分靠近地架设在一个台址上，并且同时工作，如果处理不好则会产生互调干扰、邻频道干扰、同频干扰。因此，解决中继站的干扰问题是保证水情自动测报系统正常可靠工作的必要条件。
     3.1　同频干扰及控制措施
水情自动测报系统有自报式和应答式两种工作体制。自报式体制具有结构简单、维护量小、投资少等优点，目前几乎被所有水情自动测报系统采用。但自报式体制最大的缺点是：在站点多、布网密的系统中比较容易发生同频干扰(也叫同频碰撞)现象，特别是在大暴雨的情况下，同频干扰现象更加严重。
同频干扰的概率与以下三个参量有关：
a.遥测站每次上报数据所占用信道的时间t，该参数与信息量大小及发报速率有关。
b.同一遥测站相邻两次发报最小时间间隔T，该参数与最大降雨强度有关，即为最大暴雨时，1mm降雨量所需的最短时间。
c.通过中继站转发的遥测站数N。
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