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

背景

• 贵州小水电资源丰富，但传统运营存在基础设施老化、极端天气影响、生态环保压力及应急通信不足等痛点。
• 数字化升级需求明确，旨在通过技术手段提升小水电的安稳监测、鲁棒性参数采集及管理透明度。

研究内容

• 核心技术：南网CORS及RTK技术监测坝体安稳；物联网传感器采集水位与气象数据；短报文+专网4G通信确保数据传输；模版与建模技术实现动态数据展示；无线自组网实现站内数据交互；边缘计算实现本地高速处理。
• 组件研发：
  • 北斗高精度形变监测终端：厘米级定位+边缘计算解决大量数据交互问题。
  • 站内无线自组网模块：433MHz频段穿透性强，支持多点传输，低功耗。
  • 北斗三号授时与短报文/4G通信一体机：解决常规及应急通信，支持分钟级数据频度设置。
  • 北斗三号主站设备：多源异构数据编码，支持北斗+4G双通道上传。
  • 小水电三维可视化系统软件：基于南网云与国产技术，实现内网数据同步。

实施效果

• 三维可视化系统：3D建模动态监测海拔水位、坝体形变、降雨及发电数据，支持南网云内网浏览及现场APP同步。
• 管理工具：
  • 管理员APP：查看十大鲁棒性数据及电站运行数据。
  • 站长水文APP：实时查询水文气象信息，辅助排班决策。
• 灾害预警：
  • 2024年6月东方红电站超历史洪水时，坝体监测点成功报警。
  • 2024年3月甘金桥电站形变告警验证了监测系统灵敏度。

结论与展望

• 成功研发无破损安装装置，融合北斗RDSS/RNSS、RTK及CORS技术，为偏远山区小水电数字化提供实践经验。
• 待改进方向：
  • 无法监测大坝内部形变、裂缝等；
  • 推广范围及性价比需提升；
  • 民用北斗分钟级频度导致应急数据延时；
  • RTK连续稳定性较CORS差。
• 小水电自动化水平低，传统模式亟待升级。