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航标遥测遥控系统在航道维护管理中的应用作者：刘金沅来源：《水运管理》2020年第04期【摘要】为更好地开展航道维护管理工作，在阐述航标遥测遥控系统结构和工作原理的基础上，分析航标遥测遥控系统的关键技术和建设中需要注意的问题，并就航标遥测遥控系统在航道维护管理中的具体应用进行探究，以此提升航道维护管理成效。
【关键词】航标遥测遥控系统;航道维护管理;信息传输0 引言航道维护管理工作十分复杂繁琐，为提升航道管理成效，需要相关人员运用先进的技术设备来进行管理。
航标遥测遥控系统是一种用于航道信息收集、整理和应用的航道信息系统，将其应用到航道维护管理中能够有效提升航道运行的管理质量和管理水平，实现航道维护管理手段从传统劳动密集型向技术管理型转变。
1 航标遥测遥控系统运作及结构1.1 系统运作航标遥测遥控系统的运作综合了无线遥测遥控技术与航标动态运行检测技术，能够不受时间、地点限制对航道中的航行船舶进行监控。
在航道运行中，航标遥测遥控系统会重点检测电子助航标志的状态，在发现电子助航标志异常后及时执行远程维护，具体表现为利用监控系统内的航标历史信息查询航标报警之前的相关技术信息，综合分析天气等因素确认报警情况，并立即通知相关船舶恢复通行。
与此同时，监控人员还能结合监控系统的航标指令功能，对有关信息的发送内容进行设置，以便更正关于航标异常情况的信息，提升航标运行的正常率和有效率。
1.2 系统结构航标遥测遥控系统由3个部分组成：（1）数字化航标终端。
数字化航标终端一般安装在航标上，包含全球定位系统和传感器数据系统，其中传感器数据系统对航标灯所处位置和状态进行综合测定，测定的基本信息包含航标所在位置和航标电流、电压、闪光周期频率等。
（2）信息传输终端系统。
信息传输终端系统利用全球移动通信系统（GSM）技术和通信专网以短信方式将航标信息上传到综合监控系统中。
（3）终端综合监控系统。
综合监控系统包含前置通信装置、数据库、地理信息系统平台，在获取信息后通过多种途径和平台叠加显示这些信息，有效率地发送航标指令，实现对各类信息的高效处理。
第43卷第2期中国航海Vol.43Nc.2 2020年6月NAVIGATION OF CHIDA Jun.2020文章编号：1000-4653(2020)02-0035-06南海海区航标遥测遥控系统完善与优化桑凌志1,洪四雄2（1.中国交通通信信息中心，北京100011；2-交通运输部南海航海保障中心，广州510235）摘要:为解决航标遥测遥控系统数据准确、终端在线、监测预警、资产管理和系统平台等5个方面存在的问题，实现对南海航标的有效监测，保障船舶安全航行，对系统需求进行分析，并对其进行完善和优化）从前端通信设计的角度解决数据准确、终端在线方面的问题;利用系统后台运算解决监测预警方面的问题;通过设计实现航标、终端和卡号的自动识别与绑定,解决资产管理方面的问题;对系统结构与功能等进行设计,解决系统平台方面的问题。
完善和优化后的系统可有效解决这些问题，在南海海区全面应用该系统的结果表明，该系统的使用能有效保障南海水域船舶的航行安全。
关键词:南海;航标;遥测遥控系统;通信;故障预警；自动绑定中图分类号:U644.2文献标志码:ADevelopment of NavigationaO Aids Telemetry andTelecontroO System in South China SeaSANG LingzLi1，1023Sixiong2(1-China Transpoiation Telecommunication and Information Center，Beijing100011，China;2-The Navigation Guarantee Center of South China Sex，MOT，Guangzhou510235，China)Abstract:The requirements of navigational aids telemetra and telecontrol system in South China Sea for data accuracy，ter-monBeBeBoeboeoiy，eBoeywBonongoeBbnoomBeeeenis，BseimBnBgemeni，Bnd iheBppeocBioon sysiemsBoeoneesiogBied on deep.The taceted system developed is satisfactora in its effectiveness and s—ety.The front-end communication design ensures the data accuracy and the capacity for connecting terminals;The early warning is provided by the computing capacity of the server design;The identification and binding of the buoys and other navigation marks，terminals and SIM cards facilitates asset management;The system architecture and functions are designed to provide a platorm for variety applications.The optimized system is in full use in South China Sea，ensuring the marine safety in the area.Key words:South China Sea;aids to navigation;telemetra and telecontrol system;telecommunication;early warning of oaoeuoe;auiomaiocbondong航标是重要的航运基础设施，对保障船舶航行安全、宣誓国家海域主权有着极其重要的意义。
基于北斗与LoRa的高可靠性遥测遥控系统
摘要：随着无线技术的发展，远距离无线测量与控制的应用也越来越广泛。北斗通信以及LoRa通信非常适合遮挡少、距离远的应用环境。通过北斗通信网络与LoRa通信网络互为冗余，提高系统的通信可靠性。LoRa通信网络中各节点互为中继点，扩大了系统的覆盖范围，各通信链路互为冗余，进一步提高系统的可靠性。硬件设计的控制卡可复用为主从节点，具备数据处理、存储功能，能够良好满足远距离的遥测遥控系统需求。
关键词：北斗；LoRa；高可靠性；遥测遥控 1 研究背景 随着无线技术的发展，远距离无线测量与控制的应用也越来越广泛[1]。在海面或空中等应用环境，通常遮挡少、通信距离远。单一无线通信方式，在通信距离、数据量、抗干扰以及功耗等方面无法兼顾，致使远距离通信具有一定的局限性[2]。
北斗通信包含北斗短报文通信以及北斗定位系统，自正式对外提供服务以来，广泛应用于各行各业，能力日趋成熟，尤其近年来北斗三号系统建成并提供服务，大大提高了北斗通信的性能[3-4]。其优点为无视通信距离，可在北斗卫星覆盖范围内实现通信，功耗低，且具有定位功能[5]。其缺点为通信数据量小，通信频率低，民用每分钟只能收发一条报文（三级卡），报文长度不超过1000个汉字（北斗三号系统区域短报文通信），且受遮挡影响。[6-7]
LoRa通信作为低功耗广域网中具有代表性的技术，是一种远距离无线通信技术[8]，其优点为抗干扰能力强、通信距离较远、功耗低，空旷无遮挡环境下，可以在20km范围内良好通信[9-10]，可支持9600波特率的通信速率，通信数据量较大。其缺点为通信距离受限，且遮挡对通信具有一定的影响。[11] 飞机、舰船平台的环境为空中或海面，通常遮挡少，且距离远，结合北斗通信及LoRa通信的优点，可以良好契合该平台下的遥测遥控通信需求。
2 系统方案 遥测遥控系统一般包含相隔较远的前端与后端，将前端测量的信息传给后端即为遥测，由后端下发指令控制前端即为遥控。遥测遥控系统的重点为前端与后端通信，两者通信链路相同，遥测为数据上行，遥控为数据下行。[12]
摘要我国是世界上河流众多的国家之一，数量多，流程长，而且很多河流水域具有重要的航运价值。
然而我国许多河流一年之中水位变化频繁，水位发生变化后，指示航标极易偏离初始位置，无法准确指示航道位置，影响航行、人身及财产安全。
为了提高航标维护人员的工作效率，降低人工维护成本，遥测遥控无人值守的自动航标系统的研究应用势在必行。
本文主要研究了基于GSM短消息服务功能、GPS定位系统的遥控遥测航标系统的设计与应用。
本设计中，采用模块化的设计思想，将整个系统分为控制中心和航标船两个子系统，分别对控制中心的水位监测单元，报警单元和航标船的中心处理单元，供电单元，动力制动单元，GPS定位单元，船体故障检测单元以及连接二者的GSM无线通信单元从方案可行性，到电路设计，再到程序设计作了详细的研究与分析，最终完成了整个的设计。
该系统通过监控中心实时检测河流水位异常信息，通过GSM网络的短信功能，将异常信息发送给航标船。
航标船接收异常信息，根据水位信息作出相应的调整，保证船体始终能够正确导航。
关键词：航标船,遥控遥测,GSM,GPSABSTRACTChina is one of the countries that have many of rivers in the world not only the huge number, but also the long process. Many of them have the important value in shaping. However , the level of these rivers changes frequently in a year, making the indicating mark deviates from the initial position highly, so the indicating mark can not indicate the accurate channel position ,probably affecting navigation ,personal and property safety. In order to improve the navigation aid maintenance personnel’s working efficiency and reduce artificial maintenance costs, the research and application of automatic navigation system of remoting unattended is imperative.This paper mainly studies the design and application of remote control and telemetry navigation system of GPS positioning system,based on the GSM short message service function.This design adopts the idea of modular design,and the whole system is divided into the control center and the navigation mark ship two subsystems,this design respectively research on water level monitoring unit of control center, an alarm unit and the central processing unit of the navigation mark ship, power supply unit, dynamic braking unit,GPS positioning unit, The fault detection unit of the ship and the GSM wireless communication unit connected between them,from the feasibility of the scheme, the circuit design, and then to the program design makes a detailed research and analysis, and finally finished the whole design.The system through the control center detects the abnormal information of river water level real time,sends the abnormal information to the navigation mark ship through the GSM network short message function.when navigation mark ship receives the abnormal information,it will adjust the water level information according to the water level information, to ensure correct navigation all time.KEY WORDS: b uoy boat, telemetry and remote control , GSM ,GPS目录第1章绪论 (1)1.1 遥控遥测简介 (1)1.2 测量与控制中数据通信的要求 (2)1.3 遥测遥控航标的研究背景 (2)1.4遥测遥控航标设计任务 (2)第2章遥测遥控航标系统分析 (4)2.1 系统结构功能分析 (4)2.1.1 监控中心 (4)2.1.2 航标船 (5)2.2 方案可行性分析 (7)2.2.1 中心处理单元的选择 (7)2.2.2 GSM无线通信模块的选择 (8)2.2.3 GPS模块的选择 (10)第3章系统电路设计 (11)3.1 航标船系统电路设计 (11)3.1.1 中心处理单元 (11)3.1.2 航标船供电模块的设计 (13)3.1.3 航标船动力、制动模块的设计 (14)3.1.4 GSM无线通信模块 (15)3.1.5 GPS电路的设计 (19)3.1.6 船体故障检测单元 (20)3.2 监控中心系统电路设计 (22)3.2.1报警电路设计 (22)3.2.2水位监测单元 (22)第4章系统软件程序设计 (24)4.1系统软件开发平台 (24)4.2系统整体设计流程 (24)4.3模块化程序设计 (25)4.3.1水位检测子程序设计 (26)4.3.2 GSM通信子程序设计 (27)4.3.3 船体故障子程序设计 (28)4.3.4 GPS模块子程序设计 (29)第5章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录第1章绪论1.1 遥控遥测简介遥控技术是指对受控对象进行远距离控制和监测,利用自动控制技术、通信技术的一项综合性技术。
无人机遥控遥测系统关键性指标的测试的开题报告一、研究背景无人机已经成为如今很多领域中的重要工具。
但是，无人机本身的运行是需要遥控遥测系统的支持的。
因此，无人机遥控遥测系统的功能性表现是非常关键的。
对于无人机的性能评估和控制，必须要通过测试这些关键性指标，才能确保其可以安全、稳定地在各种应用场景中运行。
二、研究目的本研究旨在开发一种用于测试无人机遥控遥测系统关键性指标的测试平台，以便实现无人机系统的准确、可靠、高效和稳定的控制和遥测。
三、研究内容和方法1. 研究内容本研究主要考虑以下几个方面：- 分析无人机遥控遥测系统中的关键性指标，并评估其重要性和影响因素。
- 开发一套测试平台，以模拟不同的无人机场景，并且可以测量各种关键性指标。
- 性能测试无人机遥控遥测系统的各种指标，比如：信号传输速度、遥控距离、遥控延迟等，并记录测试数据。
- 通过测试结果进行数据分析，找出无人机遥控遥测系统中存在的问题，提出相关的解决方案，并进行改进。
2. 研究方法本研究将采用以下方法：- 通过文献综述和专家咨询来确定测试的关键性指标和重要的影响因素。
- 开发一套测试平台，该平台包括多个测试场景，如线性运动、旋转运动、向上和向下运动等场景，并引入多个传感器用于数据记录和分析。
- 测试无人机遥控遥测系统各项指标，并在测试完成后使用数据分析工具分析数据。
- 根据分析结果，提出问题和相关的解决方案，并对系统进行改进，保证系统的稳定性和性能。
四、预期成果本研究的预期成果如下：- 确定无人机遥控遥测系统中的关键性指标和重要影响因素。
- 开发一套多场景测试平台，并可以通过各种测试场景测试无人机遥控遥测系统的各种指标。
- 对无人机遥控遥测系统中存在的问题进行诊断，并提出相关的改进措施。
- 提供有效的测试数据和分析结果，以便进行系统设计、开发和维护。
五、研究计划和进度安排本研究计划分为以下几个阶段：- 第一阶段：文献综述和专家咨询，确定测试关键性指标和重要性因素，并确定测试平台的主要开发方向和技术路线。
基于北斗的航标远程监测系统分析随着全球经济的快速发展和对海上运输的需求逐渐增加，航标远程监测系统在海上交通管理中扮演着非常重要的角色。
随着技术的进步，人们对航标远程监测系统的要求也越来越高，北斗卫星导航系统的发展正好满足了这一需求。
本文将对基于北斗的航标远程监测系统进行分析，探讨其优势和应用前景。
基于北斗的航标远程监测系统是指利用北斗卫星导航系统进行航标的远程监测和管理。
北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，具有全球覆盖、高精度、高可靠性等特点，适用于海上、空中、陆地等领域。
基于北斗的航标远程监测系统主要包括北斗卫星导航终端、监测中心、航标设备等组成，通过北斗卫星导航系统提供的定位和通信服务，实现对航标的遥测、遥控和遥测等功能，为航行安全提供支持。
1. 全球覆盖能力。
北斗卫星导航系统具有全球覆盖能力，无论航标设备位于哪个地方，都可以通过北斗卫星进行定位和通信，实现远程监测和管理。
2. 高精度定位。
北斗卫星导航系统具有米级以上的定位精度，可以精确获取航标设备的位置信息，为航行提供准确的参考数据。
3. 可靠性强。
北斗卫星导航系统的通信链路稳定可靠，不易受自然环境和人为干扰影响，保障航标远程监测系统的正常运行。
4. 成本低廉。
相比传统的航标远程监测系统，基于北斗的航标远程监测系统的建设和运营成本相对较低，具有很强的经济实用性。
1. 海上航标监测。
基于北斗的航标远程监测系统可以对海上航标设备进行遥测和遥控，及时发现设备故障并进行处理，提高海上航行的安全性。
2. 海洋环境监测。
结合北斗卫星的全球覆盖能力，基于北斗的航标远程监测系统还可以用于海洋环境的监测，包括海洋气象、海洋水文、海洋生态等方面，为海洋资源开发和保护提供数据支持。
3. 海事管理。
基于北斗的航标远程监测系统可以与海事管理系统相结合，实现航行船舶和航标设备的信息共享和协同管理，提高海上交通管理的效率和水平。
4. 海上应急救援。
在海上紧急情况下，基于北斗的航标远程监测系统可以为应急救援提供精准的位置信息和通信支持，协助救援船舶和飞机快速准确地找到事故现场。
北斗卫星通信技术在航标遥测遥控系统中的应用思考摘要：随着海运规模的不断扩大，人们对海上航行的安全越来越重视，也对航行保障提出了更高的要求。
随着物联网的不断发展，航标遥测与遥控系统得到了广泛的应用和发挥着重要的作用。
基于此，提出了北斗卫星通信技术在导航遥测遥控系统中的应用。
关键词：北斗卫星通信；航标遥测；遥控系统；应用思考在航道维护和管理阶段，航标技术状况将直接影响到船舶的安全。
对于天然河道状态，一般水流流速比较大，不良水流状态比较集中，而汛期河道内浮物较多，容易出现失标、翻船、航行紊乱的问题频繁，如果不及时恢复，很容易造成安全隐患和突发性问题。
因此，有必要随时监测和跟踪航标设备的状态，做好航标设备的监测，有效维护和管理航道。
在传统的航道养护管理环节中，航道管理部门主要通过日常检查、甚高频电话查询、监测等方式了解航标设备的现状，但监测水平较低，手段相对有限，无法保证航标设备稳定运行。
航海遥测系统是长江数字航道建设的重要组成部分，可以随时监测、了解航海信标的运行状态，只要是监测到异常情况，就会及时报警，为航海部门恢复正常运行提供可靠的信息，保证航行安全，保证航道通行不受影响。
1北斗卫星通信技术概述我国自主研发、建设和运行的北斗导航系统，经过多年的发展，已经发展到能够满足可供全球提供定位和数据通信服务系统。
该系统由三个部分构成：“北斗一号系统”、“北斗二号系统”和“北斗三号系统”，由空间段、地面段和用户段三部分组成。
1.1北斗卫星通信技术介绍通过北斗卫星通信技术，可以使用户和用户、用户和中央控制设备之间的双向短报文通信，覆盖范围广，无通信盲区，信息加密传输的安全性。
1.1.1通信方式（1）点到点的双向通讯：采用了一种点到点的双向数据传送模式。
该系统采用分组方式，每次传送210个字节，普通使用者每次传送最多110个字节。
（2）多点到点通讯：与单向通讯相似，只不过通讯模式有所变化，它使用了一台指挥计算机（主卡）和一台分机子（配有一块子芯片），来完成短报文的数据传送，以达到多点对点通讯的目的。
nbiot 研究报告NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一个物联网通信技术标准，由3GPP组织（第三代合作伙伴计划）制定。
它是一种专门设计用于低功耗广域物联网设备的通信技术。
NB-IoT相比传统的移动通信技术，具有以下特点：1. 低功耗：NB-IoT设备使用低功耗的无线技术，提供了长达10年的电池寿命，适合于需要长时间运行的物联网设备。
2. 宽覆盖范围：NB-IoT可以在广阔的范围内提供可靠的通信连接，可以穿透混凝土和墙壁等障碍物，适用于室内和室外环境。
3. 大连接密度：NB-IoT支持大规模设备连接，可以同时连接数以千计的设备，适用于城市中的大规模物联网部署。
4. 成本低廉：NB-IoT基础设施建设成本相对低廉，可以重复利用现有的移动网络基站，减少了物联网部署的成本。
5. 安全可靠：NB-IoT提供了端到端的安全机制，确保物联网设备的数据传输和通信连接的安全性。
NB-IoT的应用场景非常广泛，包括智能家居、智慧城市、智能能源管理、智能农业、智能交通等。
其具有低功耗、宽覆盖范围和大连接密度等特点，使得它成为物联网领域最受欢迎的通信技术之一。
根据市场研究和预测，NB-IoT的市场规模将在未来几年内快速增长。
据统计，2020年全球NB-IoT连接数已经达到了5.8亿，预计到2025年将超过20亿。
在中国，NB-IoT的发展也非常迅速，目前已经建设了大量的NB-IoT基站，并应用于智慧城市、智能家居、物联网农业等领域。
总之，NB-IoT是一种具有低功耗、宽覆盖范围和大连接密度等特点的物联网通信技术。
它在各个领域的应用越来越广泛，未来的发展前景非常可观。
基于GPS和北斗卫星的智能航标遥控遥测系统设计
方杰
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2012(000)009
【摘要】文中介绍了航标遥测遥控技术及其发展现状，提出了基于GPS／北斗卫星的智能航标遥测遥控系统的设计方案，将逆向差分GPS技术应用在航标遥测遥控系统进行航标移位监测，并依靠北斗卫星通信系统实现逆向差分GPS改正数据传输，实现航标遥测数据传输及遥控命令的发布。
系统设计具有前瞻性，对于我国的航标遥测遥控系统建设可以提供参考。
【总页数】3页(P48-49,8)
【作者】方杰
【作者单位】广东海事局,广东广州510230
【正文语种】中文
【中图分类】TP18
【相关文献】
1.基于北斗卫星通信的航标灯智能遥测遥控系统设计
2.基于GPS/北斗卫星和GIS 技术集成的飞机人工增雨指挥系统设计与应用
3.基于北斗卫星通信的智能航标灯终端物联网遥测遥控系统设计
4.基于航标遥控遥测系统分析
5.基于GPS和北斗卫星授时的高精度时间显示系统设计
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第18卷 第7期 中 国 水 运 Vol.18 No.7
2018年 7月 China Water Transport July 2018
收稿日期：2018-03-10
作者简介：马甲林（1987-），男，山东济南人，上海航标处从事无线电导航管理工作，研究方向为无线电导航。
基于NB-IoT技术的航标遥测遥控系统研究
马甲林
（上海航标处，上海 201208）
摘 要：NB-IoT特别适用于定时回报、低功耗、需要海量连接的物联网领域，本文以航标遥测遥控系统为研究对
象，介绍了NB-IoT技术在航标遥测遥控管理中的应用前景。航标遥测遥控系统通过应用NB-IoT技术能实现平台
的统一管理，并且能进一步降低功耗、提高覆盖范围，具有重要的实用价值，本文重点探讨了NB-IoT在航标遥测
遥控领域应用的优势和前景。
关键词：NB-IoT；遥测遥控；应用平台
中图分类号：U644 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）07-0051-02
一、引言
航标是为各类船舶和航海者安全航行服务的助航设施。它通常设置在通航水域或其附近，用以指示通航水域的尺寸、方向、界限和各种水上（水下）障碍，标识通航、锚地或其他专用区域等。常见的航标包括灯塔、灯桩、浮标、灯船等。 通过在航标上安装无线传输模块实现了航标运行数据的采集和传输，可以对航标的经纬度、电流、电压、灯亮灭情况等进行实时监控，实现航标主管部门的远程管理，也为过往船舶提供更准确和更有效的助航服务。 当前行业内的航标遥测遥控系统缺乏统一的管理平台，受限于基站覆盖范围和购置成本。NB-IoT具有广覆盖、低功耗、低成本、低速率等特点，这些关键属性契合航标遥测遥控系统的特性。因此，本文研究了NB-IoT技术在航标遥测遥控系统上的应用，重点讨论了该技术在航标管理领域潜在的应用场景和解决方案，具有前瞻性和实用意义。 二、NB-IoT技术简介 NB-IoT（Narrow Band Internet of Things），即基于蜂窝的窄带物联网。NB-IoT适用于低速率、低功耗的应用场景，带宽小，可通过带内部署、保护带部署和独立部署等几种方式部署于现有的电信公共网络（GSM、LTE等网络）。 NB-IoT具备四大特点： （1）低功耗。NB-IoT简化了信令设计，更专注于低功耗的物联网领域。相关研究显示[1]:采用NB-IoT技术的终端发射功率会比GPRS方式降低约90%。航标大都安装在人烟稀少的航道附近、无人值守的岛礁上，巡检维护成本比较大，能源是比较重要的因素；相对于内河水域，海上盐度高、晃动剧烈也对设备提出更高要求，NB-IoT技术可以在一定程度上改善终端的续航能力。 （2）信号覆盖范围广。NB-IoT比原来的GPRS网络增强了20dB的信号增益，提高了100倍的覆盖能力[1]，大大提高了基站的覆盖范围，特别适用于信号覆盖较弱的地下、室内、林场、水库、远离海岸线的区域。有些航标设置在离海岸线30多海里的地方，单独建基站是不现实的，而GPRS网络信号时有时无，都给航标主管部门实时监控航标状况带
来了不便，因此，广覆盖的公共网络具有极大的应用前景。
（3）连接能力更高。NB-IoT支持海量设备连接，连接
能力也是衡量NB-IoT技术优于其他网络的重要指标。
（4）更低成本。与2G、3G、4G同类产品相比，NB-IoT
模块和芯片具有更低的硬件成本，更具有市场竞争力。
NB-IoT系统主要包括：
终端层（Device）：该层实现设备（如航标灯、智能水表、
智能气表等）参数、环境参数的实时采集。
基站（eNodeB）：NB-IoT基站主要实现设备接入处理
和基站管理等，实现本区域自治，上一层与核心网相连。
核心网（IoT Core）：实现基站和终端交互处理。
云平台（IoT Platform）：云平台获取各种数据，进行数
据处理和分析，并根据不同场景和类型转发处理。
应用平台（APP Server）：云平台实现物联网的具体功
能，给用户提供直观的应用操作。
当前，NB-IoT技术在物联网智慧城市、水表电表抄表、
森林防火监测、智慧农业、环境监测等领域都有了广泛的应
用。例如森林防火监测，前端依靠部署的各种NB-IoT设备
或者视频设备采集林场当前状况进行传输，并综合遥感技术、
GIS技术、定位系统等实现可视化远程监控、区域预警等。
三、基于NB-IoT技术的航标遥测遥控系统设计
1．航标遥测遥控系统现状
目前，航标遥测遥控终端主要包括以下几种类型：AIS
终端、北斗终端、GPRS终端等。由于不同种类的航标遥测
遥控终端采用的传输链路不同，因此使得数据格式、传输协
议都有所不同，目前还存在多家厂商多种管理平台参数设置
不兼容的问题，此外，不同航标主管部门也都有各自的应用
平台。
AIS终端采用广播和寻址二进制方式，工作在甚高频AIS
专用频段上，会占用一定的信道资源，定位则依赖于GPS。
52 中 国 水 运 第18卷
AIS 终端硬件故障较多，而AIS虚拟航标受基站覆盖范围影响较大，在深远海等信号较弱的地区有一定限制。北斗终端现场采集航标灯器的工作电压、工作电流、位置信息，经过北斗卫星传送给监控中心服务器，北斗信号覆盖范围广，适用于公共网络覆盖不到的区域，既能依靠北斗系统进行定位，又能通过短报文功能进行双向通信，目前，北斗遥测终端应用正在全面普及开来，但是，现在使用北斗遥测遥控终端的成本还比较大，而且由于要与卫星进行通信，功耗较高。GPRS遥测遥控终端目前终端数量最多，应用灵活方便，需要卫星系统进行定位，并通过公网进行传输，GPRS遥测遥控终端受限于公网覆盖范围，在没有基站的区域或者信号较弱的区域经常导致无线通信的中断，给主管部门带来很多不便。例如在长江口南槽航道和北槽航道会由于公网信号弱而无法正常接收数据，曾造成该区域采用GPRS传输的航标信息集体“失联”，后逐渐更换为北斗遥测终端。 遥测遥控系统存在的问题主要有以下几点：（1）无线干扰，在某些区域和地点，不明信号干扰较多，造成数据不准确，例如本单位高电2号航标连续安装几次北斗航标都无法正常工作，后更换不同频率的GPRS遥测终端恢复正常；（2）基站故障、传输链路故障，GPRS公网基站、AIS基站都有故障的可能；（3）设备故障，终端的定位模块、通信模块、供电模块故障，设备老化等都会影响数据正常上报。 2．基于NB-IoT技术的航标遥测遥控系统 对于数据报文传输周期、数据报文大小、传输时延特性等要求，无论是NB-IoT物联网应用还是航标遥测遥控系统都具有以下特点： （1）定时自主上报。物联网应用中，各种终端设备会按照固定时间进行一次数据报文的定时上传，将设备的运行数据传输至主管部门。目前，大多数的航标遥测遥控系统每小时会定时上报一次数据，其中，AIS航标每隔十几分钟就会上传一次数据。这些应用大多对时延不敏感，能耗较少。 （2）异常实时上报。当终端设备的运行参数超过设置的阈值时，终端会立即上传数据，便于主管部门及时进行异常信息的处置。 （3）实时召测。为了实时监控航标状态，也会进行远程召测，需要实时回报的航标收到指令后会立即发送一次报文。 传统的航标遥测遥控终端模块组成如图1所示，航标灯模块主要包括灯器、太阳能板、蓄电池和控制器，遥测遥控依靠外部电源供电，通过数据采集模块采集航标灯的电流、电压和其他运行状态，利用自身的定位模块进行定位，并通过通信模块将经纬度、电流、电压数据传输至航标主管部门。 航标多安装在无人值守的区域，能源和信号强度是比较重要的因素，NB-IoT具有的低功耗、广覆盖特性是未来航标遥测系统大规模应用的亮点之一。如图2所示，航标的设备层集成和实现了NB-IoT模组，完成数据的解析和处理，屏蔽接入的差异性；网络层提供了统一管理平台，使用NB-IoT广覆盖、大连接、网络架构简化等特性，可以满足航标分布离散的特点，降低安装及维护成本；平台层为智能航标应用
提供基础的连接管理、数据管理、设备管理能力，并通过开
放标准接口使得应用可以灵活快速地部署，以往的航标数据
并没有被充分利用，因此，利用NB-IoT应用平台进行航标
大数据挖掘这也将是今后航标管理的一大亮点。
图1 航标遥测遥控终端模块组成
图2 基于NB-IoT技术的航标遥测遥控系统
目前，航标遥测遥控系统大多要求一小时上传一次数据，
但是由于信号覆盖、终端采集等各种问题造成数据的中断，
有时一天只有几条或者几天只有一条数据，既增加了维护成
本，又在一定程度上影响了航标的实时监控和助航效能，甚
至会因为不能及时发现航标漂移造成水上安全事故。采用
NB-IoT技术的航标遥测终端，将极大提高数据稳定性，是航
标主管部门下一步应用的重点。
三、总结
NB-IoT相比于传统的遥测遥控方式具有更广的覆盖范
围和更低功耗，再加之统一的管理平台使得NB-IoT技术在
航标遥测遥控方面具有巨大的应用价值，特别适用于远离海
岸线的海上航标应用，能填补这一领域的技术应用空白，有
效地提高主管部门的监控管理能力，提升航标管理效率，也
为航海者、船舶用户提供更好的助航服务。对于航标遥测系
统来说，NB-IoT技术比目前的方式具有更大的优势，而数据
安全传输、定制化的应用推广和航标大数据处理将是我们下
一步研究的重点。
参考文献
[1] 王明浩.基于智慧城市建设的NB_IoT应用研究[J].物联网
技术，2017，7（23）：79-82.
[2] 宛如意，李震.基于NB-IoT 的智慧水务建设探讨[J].电
子测试，2017，12：72-73.
