一、改造背景與目標

在當前智能電網與綠色能源發展的雙重推動下，小型水電站因設備老化、自動化程度低等問題，面臨運維成本高、安全隱患多等挑戰。實施自動化無人值守改造，旨在通過智能化技術整合，構建集數據采集、遠程監控、智能分析于一體的現代化管理體系，使小型水電站實現運行狀態實時監測、設備故障自動預警、生產流程智能調控的目標，進而提升發電效率、降低人力成本、增強安全可靠性。

二、系統整體架構設計

小型水電站自動化無人值守系統采用三層架構設計。底層為數據采集層，在電站各關鍵位置布設遙測站點，安裝超聲波水位計、閘位計等傳感器設備，實時采集水位、流量、閘位等運行數據，同時部署視頻監控點，拍攝下泄口等關鍵區域的視頻圖像。中間層是數據傳輸層，根據電站現場環境，選用光纖有線傳輸、GPRS/4G 無線通信或北斗通信等方式，將采集到的數據及視頻信號穩定傳輸至管理中心。頂層為應用管理層，依托 GIS 服務與數據處理技術，搭建監控管理平臺，為運維人員提供監測數據查詢、歷史數據統計、設備狀態分析等功能，實現對電站運行的多方面管理。

三、硬件改造關鍵技術（一）傳感器設備選型與安裝

1. 水位流量監測設備：在閘前安裝量程 5m、分辨率 3mm 的超聲波水位計，用于實時監測閘前水位；在閘門上方安裝量程 10m、分辨率 0.5cm 的閘位計，測量閘門開度。這兩種設備通過 RS485 接口輸出信號，為生態流量計算提供基礎數據。
2. 視頻監控設備：選用 130 萬像素的 4G 攝像頭，配備 6mm 鏡頭，夜視距離可達 5 - 80 米，支持 TF 卡存儲與 4G 全網通功能，可實時拍攝電站下泄口等區域的視頻圖像，為遠程監控提供可視化支持。

遙測終端機作為數據采集與傳輸的重點設備，需具備多通信方式支持能力，可實現 GPRS、短消息、以太網等通信方式的靈活切換。其采集功能覆蓋水位、閘位、流量等多項數據，同時支持 4 個工業相機的圖片抓拍上傳。設備采用寬電壓設計，具有反接保護和短路保護功能，所有輸入輸出端口均進行抗雷擊設計，確保在復雜環境下穩定運行。

（三）通信網絡構建

根據電站現場網絡覆蓋情況選擇合適的通信方式。對于有網絡且下泄流量站點較近的電站，采用光纖或有線寬帶網絡進行數據傳輸，保證數據傳輸的高速與穩定；對于安裝點較遠、無法布線的場合，選用 GPRS 或 4G 無線通信方式，通過無線信號將數據和視頻圖像傳輸至服務器；而對于無網絡信號的偏遠地區，采用北斗短報文通信方式，通過北斗接收機實現數據的轉發。

四、軟件平臺建設要點（一）數據管理系統

開發數據接收與處理模塊，實時接收遙測終端機發送的水位、流量、視頻等數據，快速解析并存儲至數據庫。該系統具備數據備份與恢復功能，確保數據的安全性與完整性，同時為歷史數據查詢與分析提供支持。

（二）監控界面設計

構建直觀友好的監控界面，以 GIS 地圖為基礎，實時展示各電站的位置及運行狀態。界面設置實時數據顯示區，動態呈現水位、流量、設備狀態等信息；配備歷史數據查詢模塊，支持按時間、站點等條件查詢歷史數據，并以報表、曲線等形式展示，方便運維人員分析電站運行趨勢。

（三）智能預警功能

設置多級預警機制，根據水位、流量等參數的閾值，自動觸發不同級別的預警信號。當監測數據超過設定閾值時，系統通過短信、彈窗等方式向相關人員發出預警，同時記錄預警信息，為故障排查與處理提供依據。

小型水電站自動化無人值守改造是適應能源發展趨勢的必然選擇，通過先進技術的應用，實現電站的智能化管理，為小型水電站的可持續發展提供有力支撐。在改造過程中，需結合電站實際情況，科學設計方案，嚴格把控實施過程，確保改造效果達到預期目標。