[发明专利]一种适用于野外无人值守站的高可靠中继通信系统

说明书

本发明公开了一种适用于野外无人值守站的高可靠中继通信系统，克服了RTU技术整体功耗大，供电系统复杂，野外施工困难的缺点，通过在一个区域内合理配置少量全网通模块和大量低功耗模块，可以显著降低整个监测预警系统的功耗；不需要外加太阳能电池以及蓄电池组，极大降低了系统架设与施工的难度；克服了现有RTU技术缺少中继通信能力，容易出现数据终端，系统监测预警功能丧失的缺点，通过在各个多模通信单元之间组建MESH网络，在多模通信单元与控制中心间组建星型网络，实现高可靠的数据通信能力；克服了现有RTU技术建设成本和通信资费高昂的缺点，通过采用大量价格低廉的低功耗版本与少量高性能全网通版本组合的方案，可有效降低整个系统的建设成本。

技术领域

本发明属于自然灾害预防、预报技术领域，具体涉及一种适用于野外无人值守站的高可靠中继通信系统，主要应用方向为野外无人值守站的数据传输。

背景技术

我国是一个受泥石流危害最为严重的国家之一，三分之二的有人居住山区都面临着滑坡、泥石流、滚石等自然灾害的威胁，国家对于地质灾害的监测预警需求迫切。此外，在边境无人值守站的安防监控、大坝涵洞等重大工程的安全监测领域，对于远程监测预警的需求也十分强烈。

这些监测预警的需求大多位于野外无人值守地区，设备维护人员不易到达，因此要求监测预警设备必须具有更高的通信可靠性。

常见的监测预警系统由监测预警区域布置的多个数据监测点组成，每个监测点使用一台遥测终端单元(Remote Terminal Unit，RTU)作为数据采集与传输单元，实现监测点数据的采集和回传功能。这些RTU大多配备4G通信单元和北斗短报文单元，在现场移动信号环境良好时，通过移动运营商提供的无线上网服务，将监测数据发送给后端的控制中心；在移动信号不可用时，通过北斗短报文将监测数据发送给后端的控制中心。为了提高通信可靠性，部分RTU还会加配卫星通信单元，在移动通信信号不可用，且北斗短报文通信速率不满足要求时，通过卫星通信单元间监测数据发送给后端的控制中心。

该方案存在以下不足：

1)、现有RTU采用的4G+北斗短报文+卫星通信的方案，设备整体功耗较大，为满足恶劣天气下长时间连续高可靠的监测预警要求，需要配备大功率的太阳能电池以及大容量的蓄电池组。大幅增加了太阳能电池以及蓄电池组的野外运输、架设与施工的难度。

2)、现有的RTU缺少中继通信的手段，当4G通信单元失效，北斗短报文和卫星通信模块因环境原因对卫星不可见时，对应站点的数据通信将被完全切断，导致该站点失效。

3)、现有RTU采用的4G+北斗短报文+卫星通信的方案，设备复杂，实现成本高，特别是当监测预警区域中包含较多不同类型的数据监测点时，需要为每个监测点配备一台RTU，将显著增加监测预警系统的建设成本和通信资费。

4)、现有监测系统中，存在大量雨量计、含水率、地声传感器、断线传感器等传感器，这些传感器产生的业务数据通常为计数值、开关量或电压值，这些业务数据的数据量较小(小于1kbps)，而为每个传感器都配备专门的4G+北斗短报文+卫星通信设备，将导致严重的通信带宽浪费，同时带来通信资费的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用于野外无人值守站的高可靠中继通信系统，可以解决现有方案在设备功耗大、通信可靠性低、建设成本和通信资费高昂、通信带宽与通信资费浪费方面的问题，解决监测站数据可靠、高效益传输的问题，以满足野外无人值守站对于监测预警系统高可靠性的要求。

一种适用于野外无人值守站的高可靠中继通信系统，包括分布于关键监测区域不同监测点的多个多模通信单元；多模通信单元分为全网通和低功耗两个版本；

全网通版本的多模通信单元包含自组网通信单元、移动通信单元、卫星通信单元、LORA通信单元和北斗短报文通信单元；