一、技术简介

针对极端条件下大坝运行控制困难、水电站通信中断风险高、传统高精度变形监测技术高度依赖国外卫星导航系统等技术难题，构建了北斗高精度安全监测网与北斗短报文应急控制网。1.研发了基于北斗的大坝安全实时监测与应急远程控制系统。采用北斗高精度定位技术和区域短报文技术，构建从“安全监测”到“远程控制”的北斗技术全过程应用体系，实现了极端环境下大坝实时安全监测评估和应急远程控制。2.创新提出了北斗大坝高精度变形监测解算算法，提出了北斗解算算法敏感性参数自动配置技术，实现了卫星观测最短共视弧长、卫星截止高度角、参考星最低高度角、解算时长、信号频率、对流层模型等参数的自动配置，引入适配大高差环境下的对流层延迟最优估计方法，实现了北斗单系统条件下变形监测精度优于3mm，提升了北斗在大坝安全监测场景的应用水平。3.构建了基于工业以太网和北斗短报文混合应急通信网络，开发了北斗短报文与工业总线融合的通信协议，提出北斗短报文控制数据安全编码和信息压缩一体化机制、基于北斗短报文的执行闭环检测和指令闭锁安全机制，研发了大坝闸门启闭装置等设备的远程控制系统，首次实现了大坝的应急远程控制。

二、主要技术指标

安全控制能力采用北斗三代加密+SM4/AES双重对称加密，支持动态秘钥握手与时效性验证。短报文命令执行闭环检测技术，支持故障点定位与指令闭锁。系统自主化率100%包括硬件、软件、协议全自主可控；监测能力上，静态监测精度平面2mm+1*10-6Dpps，高程5mm+1*10-6Dpps；通信能力上，通信协议北斗短报文与Modbus协议深度融合，支持双向数据映射，兼容工业以太网。数据传输延迟，单次指令闭环检测时间≤15分钟（适配北斗低带宽特性）。

三、社会经济效益、应用情况及适用范围

（1）社会经济效益：中型水电站中传统人工监测，前期购置成本约100万元，后续每年人工观测及维护费用约50万元；而北斗自动化监测系统无需后续人工成本，综合成本下降30%-50%。大型水电站中，传统监测需更高投入，北斗系统则通过规模化部署进一步降低边际成本，数据实时传输效率提升80%以上，显著减少因人工误差导致的运维风险。在应急控制方面，系统通过北斗短报文与混合网络保障极端环境下的通信可靠性。据测算，单次灾害可能造成数千万元经济损失，而系统应用后运维成本降低20%-30%，设备故障率减少40%，年发电效率提升10%-15%，增加收益数百万元。

（2）应用情况：技术自2022年启动研发，2023年首次应用于岱山小水库群项目，2024年在广西龙滩水电站、云南小湾水电站、四川古瓦水电站、西藏直孔水电站、白鹤滩边坡、长龙山抽蓄电站弃渣场边坡、苏州太浦闸水电站等10余项目上完成工程应用。应用显示，相较于传统大坝的人工监测手段，本技术的大坝自动化实时监测长期运维成本降低超50%；针对偏远地区极端场景通信中断场景，本技术的应急远程控制系统将灾害损失减少85%。形成“北斗+水电”标准化解决方案。当前在四川、云南等地推广，计划5年内覆盖全国30%偏远水电站（约1.2万座），预估市场规模达60亿元。

（3）适用范围：该技术主要适用于地形复杂、通信基础设施薄弱、人工监测效率低、工作量大、安全风险高的水电站及重大水利工程，例如高山峡谷、临水临崖、大高差等复杂地形场景，以及高寒高海拔地区。尤其在地震、洪水、泥石流等自然灾害频发区域优势显著。对于新建电站可无缝集成，已建成工程项目部署需适配原设备接口。技术可进一步拓展到更多的水电站，实现对水电机组、大坝安全监测、水库调度等方面的全面智能化管理，提高水电行业的整体运行效率和安全性。技术还可以应用于新能源领域，如风力发电场、太阳能电站，系统可实现对发电设备的远程监控和智能运维，提高新能源的利用效率和稳定性。

四、技术图片  

五、其他

技术持有单位：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,国家能源局大坝安全监察中心,杭州华辰电力控制工程有限公司

技术联系人：蔡培培，北斗创新工作室副主任，17681952776，0571-56613520，cai_pp@hdec.com