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天基物联网的应用分析及发展前景设想

2018-11-18 17:16编辑:alsyq.com人气:


  根据国际电信联盟定义,物联网是解决物品与物品,人与物品,人与人之间的互联互通的网络天基物联网是以天基通信网络为核心和基础,并融合了天基导航、遥感等服务,为物品与物品,人与物品,人与人提供无障碍交互的综合信息系统

  鉴于天基信息系统的特点,天基物联网相比传统物联网增加了许多独特的优势

  1) 通信网络覆盖地域广,可实现全球覆盖,传感器的布设几乎不受空间限制

  2) 几乎不受天气、气候影响,全天时全天候工作

  3) 系统抗毁性强,自然灾害、突发事件等应急情况下依旧能够正常工作

  物联网从1999年提出至今,已经形成了完整的概念,依托地面网络的物联网应用逐渐发展成熟,但在一些大范围、跨地域、恶劣环境等数据收集的领域,由于空间、环境等限制,地面物联网无能为力,出现了服务能力与需求失配的现象这些领域包括

  1) 海洋、森林、矿产等资源的监视与管理

  2) 森林、山体、河流、海洋等地区灾害的监测、预报

  3) 深海、远海的海洋监测管理,海上浮标、海上救生等

  4) 交通、物流、输油管道、电网等监控管理

  5) 野外环境下珍稀动物的跟踪监测

  6) 军事的无人机、导弹、舰船、车辆的协同控制

  利用天基信息网络的优势,通过天基物联网载荷和终端设备,将复杂环境下的传感器连入天基物联网,实现物联信息的跨地域传输,是解决目前地面物联网短板的有效途径随着我国天地一体化信息网络技术的不断发展,天基物联网的应用前景充满潜力

  二、发展现状

  目前国内外并没有相关文献明确提出天基物联网的概念,但是基于天基信息系统开展的数据采集、监测及控制等在某些领域已经发展的较为成熟,这些应用本质上都属于天基物联网的范畴比较典型有国外的Orbcomm系统,Argos系统,国内基于北斗系统的输变电设施远程监控,以及军事上的卫星数据链等

  1.1 Orbcomm系统

  “轨道通信”(ORBCOMM)系统是美国ORB-COMM公司拥有的全球数据通信卫星系统ORB-COMM系统是专门针对双向短数据传输的商业化低轨卫星星座,1997年投入使用由美国轨道通信公司和加拿大Teleglobe公司合伙经营星座由36颗星组成,轨道高度825km,单星重量43kgOrbcomm地面段包括一个网络控制中心和一定数量的关口站整个Orbcomm系统由一个网络控制中心负责运行管理关口站的主要任务是在一定的服务区内提供报文处理和对用户进行管理Orbcomm系统用户终端使用的是较低成本的VHF电子设备,这种设备天线设计简单、结构紧凑、安装灵活、功耗低,可由长寿命电池供电

  利用Orbcomm卫星系统, 用户可以开展包括远程数据采集、系统监控、车辆船舶及移动设施的跟踪定位、短信息报文的传递、收发电子邮件等方面的应用ORBCOMM 系统的应用涉及多工业领域, 诸如交通运输、油气田、水利、环保、渔船和消防报警等方面

  1.2 ARGO系统

  “高级研究与全球观测卫星”(Argos)系统是由法国和美国联合建立,该系统利用低轨卫星传送各种环境监测数据,并对测量仪器的运载体进行定位,为高纬度地区的水文、气象监测仪器提供了一种很好的通信手段

  ARGO全球海洋实时观测计划在全球大洋中每隔300km布放一个由卫星跟踪的剖面漂流浮标,总计为3000个,组成一个庞大的ARGO全球海洋实时观测网ARGO计划是一个典型的利用天基信息网络将人、平台和传感器互联的天基物联系统,能快速、准确、大范围地收集全球海洋0~2000m的海水温度和盐度剖面资料,有助于更细致地了解大尺度实时海洋的变化,提高气候和海洋预报的精度,有效防御全球日益严重的气候和海洋灾害(如飓风、台风、龙卷风、冰暴、洪水和干旱,以及风暴潮、赤潮等)给人类造成的威胁

  Argos系统的应用非常广泛,包括气候变化监测、海洋与气象监测、生物多样性保护、水资源监控、海上资源管理和保护等

  1.3 北斗物联网应用

  我国在广西电网玉林变电站对基于卫星物联网的输变电设施远程监控系统进行试点应用在变电站现场,监控终端包括主变监控终端、母线监控终端、断路器监控终端等,这些监控终端将采用卫星接入机、卫星小站、无线数据发射模块等与北斗卫星组成双向通信线路位于南宁的广西电网设备监测与评估中心,可以通过卫星信道向监测终端发送数据采集周期、监测装置重启、监测装置自检、时间同步与校准等命令另一方面,也可以接收监测终端发送来的监测数据,通过纵向分析、横向比对等方式判断被监测的输变电设施的健康状态通过北斗物联网在玉林站的应用,有效提高了该站输变电设施的运维效率,降低设施的运维成本,提高了设施的供电可靠性,每年节支增收超过500 万元因此,基于天基物联网的输变电设施远程监控系统具有非常高的经济效益和推广前景

  1.4 卫星数据链

(来源:网络整理)

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