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中小河流水文監測站因所處區域多為偏遠山區或鄉村,網絡基礎設施相對薄弱,數據傳輸方式的選擇與網絡適配能力,直接影響監測數據的實時性和完整性。在數據傳輸方式上,中小河流水文監測站主要采用無線網絡傳輸、衛星通信傳輸及有線傳輸三種方式,且根據不同的網絡環境靈活切換。
無線網絡傳輸是中小河流水文監測站常用的方式之一,主要包括 4G、5G 和 LoRa 技術。4G 和 5G 傳輸方式適用于網絡信號覆蓋較好的中小河流沿岸,具有傳輸速率快、延遲低的特點,能滿足實時監測數據(如水位、流量)的傳輸需求,數據傳輸速率可達 1 - 100Mbps,延遲控制在 100 毫秒以內,可實現分鐘級甚至秒級數據上傳。例如,在某流經鄉鎮的中小河流,監測站部署在距離鄉鎮基站 3 公里范圍內,采用 4G 傳輸方式,每天可穩定上傳約 1440 組水位數據和 720 組流量數據,數據完整率達 99% 以上。LoRa 技術則適用于網絡信號較弱但監測站點分布較集中的區域,其傳輸距離可達 10 - 15 公里,且功耗低,能通過搭建 LoRa 網關,將多個監測站的數據匯聚后再上傳至云端平臺,降低單個站點的通信成本。某山區流域內分布有 8 個水文監測站,各站點之間距離 3 - 5 公里,且均無穩定 4G 信號,工作人員搭建了 2 個 LoRa 網關,各監測站數據通過 LoRa 傳輸至網關后,再通過衛星通信上傳至管理平臺,有效解決了該區域的數據傳輸難題。
衛星通信傳輸則是中小河流水文監測站在無地面網絡覆蓋區域的重要保障,主要采用北斗衛星和海事衛星。北斗衛星通信具有覆蓋范圍廣、不受地理環境限制的特點,能實現雙向數據傳輸,不僅可上傳監測數據,還能接收管理平臺下發的控制指令,如調整監測頻率、校準傳感器等,數據傳輸速率約為 1 - 2kbps,雖低于無線網絡,但能滿足中小河流水文監測的基本需求,且在暴雨、洪水等惡劣天氣下,衛星信號穩定性遠高于地面網絡。某位于深山峽谷的中小河流水文監測站,周邊無任何地面網絡信號,采用北斗衛星通信方式后,即使在汛期遭遇山體滑坡導致道路中斷,仍能穩定上傳水位和流量數據,為上游水庫調度提供了關鍵依據。海事衛星通信則適用于部分偏遠且無北斗信號覆蓋的區域,但其通信成本較高,通常作為北斗衛星通信的備用方式。
在網絡適配方面,中小河流水文監測站的通信模塊具備自動檢測與切換功能。設備通電后,通信模塊會先檢測周邊 4G/5G 信號強度,若信號強度大于 - 90dBm,自動選擇無線網絡傳輸;若信號強度低于 - 110dBm,則切換至 LoRa 或衛星通信。同時,監測站還具備網絡狀態監測功能,若當前傳輸方式出現信號中斷,會在 10 秒內自動嘗試切換至備用傳輸方式,并向管理平臺發送網絡切換告警信息。此外,為適應中小河流區域的供電條件,數據傳輸模塊采用低功耗設計,在采用衛星通信時,可通過調整數據傳輸頻率(如從 1 分鐘 / 次調整為 5 分鐘 / 次)降低功耗,延長設備續航時間。例如,在某冬季嚴寒的中小河流區域,監測站采用太陽能供電,冬季日照時間短,工作人員通過管理平臺將衛星通信的數據傳輸頻率調整為 10 分鐘 / 次,使設備在無日照情況下仍能維持 10 天以上的正常運行。