【南方电网（欧家祥）】2024年基于北斗三号组合技术在高海拔山区小水电安生保电中的应用研究报告_32页_2mb

基于北斗三号组合技术在高海拔山区小水电安生保电中的应用研究总结

核心内容

本报告探讨了基于北斗三号组合技术在高海拔山区小水电站安全运行与保电中的应用，重点围绕基础设施监测、应急通信、数据采集与可视化管理等方面展开。通过结合北斗高精度定位、短报文通信、无线自组网及边缘计算等技术，实现了对小水电站的数字化升级，提升了运行管理的智能化与实时性。

主要观点

• 传统小水电数字化升级需求迫切：随着新质生产力的发展，小水电站需从传统的填表式管理向物联传感式管理转变，以适应现代化运维需求。
• 北斗三号技术应用优势显著：北斗三号系统具备高精度定位、短报文通信、授时等能力，可有效解决山区通信不畅、数据采集不及时等问题。
• 技术融合实现多维监测：通过北斗高精度定位、RTK、CORS、物联网传感器、边缘计算等技术融合，实现了对坝体形变、水位、气象、发电量等鲁棒性参数的实时采集与监测。
• 三维可视化系统提升管理效率：基于南网云和全国产技术开发的小水电三维可视化系统，实现了站端数据的实时内网同步与可视化展示，提升监管直观性与透明度。
• 无损安装与灵活通信设计：研发的无损安装装置与自组网通信模块，解决了山区复杂地形带来的施工与通信难题，提升了系统的适应性与可靠性。

关键信息

1. 背景分析

• 贵州全省以喀斯特地貌为主，河流纵横，水力资源丰富。
• 小水电站运行多年，存在基础设施安全不明、极端天气影响、生态监管要求提升、应急通信手段不足等痛点问题。
• 新质生产力背景下，小水电业务需与数字化、智能化深度融合。

2. 研究内容

2.1 技术组件研发

• 北斗高精度形变监测终端：实现厘米级定位，兼容CORS与RTK，支持边缘计算与无线自组网通信，免破拆安装。
• 站内无线自组网通信模块：采用433MHz频点，实现1300m有源传输，支持多点同传与海量高频数据交互，低功耗、高可靠性。
• 北斗三号授时与短报文/4G一体机：支持双通道通信（应急短报文+常规4G），实现数据本地授时与远程传输。
• 北斗三号主站设备：整合多源异构数据，实现统一格式上传至主站，支持工作模式自动切换。
• 小水电三维可视化系统软件：基于南网云平台与全国产技术，实现站端数据实时内网同步与可视化展示，支持移动端APP同步。

2.2 安装调试现场

• 免破拆安装：采用最新水工胶粘接与化学锚栓锚定技术，实现对老坝体的无损监测。
• 站端建设：在贵阳贵州电科院辅楼楼顶部署北斗数据服务器与通信一体机，实现系统集成与数据上传。
• 自组网数据测试：验证了无线自组网在复杂地形下的数据传输稳定性与效率。
• 系统调试：通过坝顶监测点、边缘计算终端等设备实现系统功能验证。
• 用户反馈：各电站员工对系统使用体验良好，系统具备良好的实用性与可操作性。

3. 实施效果

3.1 三维可视化系统

• 实现小水电站基础设施的3D建模与动态监测。
• 东方红、甘金桥、洋溪等电站均部署了3D可视化系统，其中洋溪站因深谷地形，增加了边坡监测功能。
• 系统支持南网云部署与现场用户APP同步，实现远程监管与站端直观管理。

3.2 管理员APP

• 全功能鸿蒙系统APP，支持查看十大鲁棒性数据，如雨量、流量、水位等。
• 实现电站运行数据的实时同步与监测，提升管理效率。

3.3 灾害预警系统

• 自然灾害告警：2024年6月29日，东方红电站遭遇五十年一遇特大暴雨，系统成功实现洪水报警。
• 形变告警：2024年3月26日，甘金桥电站因工程机械施工引发坝体形变，系统准确报警并确认原因。

4. 总结与展望

• 本研究通过北斗三号与相关技术的融合，实现了对高海拔山区小水电站的智能化监测与管理，为后续应用积累了宝贵经验。
• 研发的无损安装装置与灵活通信方案，有效解决了山区通信与监测难题。
• 未来需进一步优化系统性能，扩大应用范围，提升性价比，同时探索北斗民用短报文频度与RTK稳定性问题的解决方案。

局限与改进方向

• 技术局限：目前无法对大坝内部进行形变、裂缝、沉降及渗透监测。
• 推广需求：需将系统推广至更多小水电站，提升其适用性与经济性。
• 通信限制：民用北斗短报文频度受限，导致应急数据传输存在延时问题。
• 稳定性问题：RTK相较于CORS，在连续稳定性方面仍有待提升。

结语

本项目在高海拔山区小水电安生保电中取得了显著成效，为推动小水电数字化、智能化升级提供了可行的技术路径与实践案例，具有重要的推广与应用价值。