一、技術簡介

針對極端條件下大壩運行控製困難、水電站通信中斷風險高、傳統高精度變形監測技術高度依賴國外衛星導航係統等技術難題，構建了北鬥高精度安全監測網與北鬥短報文應急控製網。1.研發了基於北鬥的大壩安全實時監測與應急遠程控製係統。采用北鬥高精度定位技術和區域短報文技術，構建從“安全監測”到“遠程控製”的北鬥技術全過程應用體係，實現了極端環境下大壩實時安全監測評估和應急遠程控製。2.創新提出了北鬥大壩高精度變形監測解算算法，提出了北鬥解算算法敏感性參數自動配置技術，實現了衛星觀測最短共視弧長、衛星截止高度角、參考星最低高度角、解算時長、信號頻率、對流層模型等參數的自動配置，引入適配大高差環境下的對流層延遲最優估計方法，實現了北鬥單係統條件下變形監測精度優於3mm，提升了北鬥在大壩安全監測場景的應用水平。3.構建了基於工業以太網和北鬥短報文混合應急通信網絡，開發了北鬥短報文與工業總線融合的通信協議，提出北鬥短報文控製數據安全編碼和信息壓縮一體化機製、基於北鬥短報文的執行閉環檢測和指令閉鎖安全機製，研發了大壩閘門啟閉裝置等設備的遠程控製係統，首次實現了大壩的應急遠程控製。

二、主要技術指標

安全控製能力采用北鬥三代加密+SM4/AES雙重對稱加密，支持動態秘鑰握手與時效性驗證。短報文命令執行閉環檢測技術，支持故障點定位與指令閉鎖。係統自主化率100%包括硬件、軟件、協議全自主可控；監測能力上，靜態監測精度平麵2mm+1*10-6Dpps，高程5mm+1*10-6Dpps；通信能力上，通信協議北鬥短報文與Modbus協議深度融合，支持雙向數據映射，兼容工業以太網。數據傳輸延遲，單次指令閉環檢測時間≤15分鍾（適配北鬥低帶寬特性）。

三、社會經濟效益、應用情況及適用範圍

（1）社會經濟效益：中型水電站中傳統人工監測，前期購置成本約100萬元，後續每年人工觀測及維護費用約50萬元；而北鬥自動化監測係統無需後續人工成本，綜合成本下降30%-50%。大型水電站中，傳統監測需更高投入，北鬥係統則通過規模化部署進一步降低邊際成本，數據實時傳輸效率提升80%以上，顯著減少因人工誤差導致的運維風險。在應急控製方麵，係統通過北鬥短報文與混合網絡保障極端環境下的通信可靠性。據測算，單次災害可能造成數千萬元經濟損失，而係統應用後運維成本降低20%-30%，設備故障率減少40%，年發電效率提升10%-15%，增加收益數百萬元。

（2）應用情況：技術自2022年啟動研發，2023年首次應用於岱山小水庫群項目，2024年在廣西龍灘水電站、雲南小灣水電站、四川古瓦水電站、西藏直孔水電站、白鶴灘邊坡、長龍山抽蓄電站棄渣場邊坡、蘇州太浦閘水電站等10餘項目上完成工程應用。應用顯示，相較於傳統大壩的人工監測手段，本技術的大壩自動化實時監測長期運維成本降低超50%；針對偏遠地區極端場景通信中斷場景，本技術的應急遠程控製係統將災害損失減少85%。形成“北鬥+水電”標準化解決方案。當前在四川、雲南等地推廣，計劃5年內覆蓋全國30%偏遠水電站（約1.2萬座），預估市場規模達60億元。

（3）適用範圍：該技術主要適用於地形複雜、通信基礎設施薄弱、人工監測效率低、工作量大、安全風險高的水電站及重大水利工程，例如高山峽穀、臨水臨崖、大高差等複雜地形場景，以及高寒高海拔地區。尤其在地震、洪水、泥石流等自然災害頻發區域優勢顯著。對於新建電站可無縫集成，已建成工程項目部署需適配原設備接口。技術可進一步拓展到更多的水電站，實現對水電機組、大壩安全監測、水庫調度等方麵的全麵智能化管理，提高水電行業的整體運行效率和安全性。技術還可以應用於新能源領域，如風力發電場、太陽能電站，係統可實現對發電設備的遠程監控和智能運維，提高新能源的利用效率和穩定性。

四、技術圖片  

五、其他

技術持有單位：中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司,國家能源局大壩安全監察中心,杭州華辰電力控製工程有限公司

技術聯係人：蔡培培，北鬥創新工作室副主任，17681952776，0571-56613520，cai_pp@hdec.com