小型水电站自动化（无人值守）改造方案

一、改造背景与目标

在当前智能电网与绿色能源发展的双重推动下，小型水电站因设备老化、自动化程度低等问题，面临运维成本高、安全隐患多等挑战。实施自动化无人值守改造，旨在通过智能化技术整合，构建集数据采集、远程监控、智能分析于一体的现代化管理体系，使小型水电站实现运行状态实时监测、设备故障自动预警、生产流程智能调控的目标，进而提升发电效率、降低人力成本、增强安全可靠性。

二、系统整体架构设计

小型水电站自动化无人值守系统采用三层架构设计。底层为数据采集层，在电站各关键位置布设遥测站点，安装超声波水位计、闸位计等传感器设备，实时采集水位、流量、闸位等运行数据，同时部署视频监控点，拍摄下泄口等关键区域的视频图像。中间层是数据传输层，根据电站现场环境，选用光纤有线传输、GPRS/4G 无线通信或北斗通信等方式，将采集到的数据及视频信号稳定传输至管理中心。顶层为应用管理层，依托 GIS 服务与数据处理技术，搭建监控管理平台，为运维人员提供监测数据查询、历史数据统计、设备状态分析等功能，实现对电站运行的多方面管理。

三、硬件改造关键技术（一）传感器设备选型与安装

1. 水位流量监测设备：在闸前安装量程 5m、分辨率 3mm 的超声波水位计，用于实时监测闸前水位；在闸门上方安装量程 10m、分辨率 0.5cm 的闸位计，测量闸门开度。这两种设备通过 RS485 接口输出信号，为生态流量计算提供基础数据。
2. 视频监控设备：选用 130 万像素的 4G 摄像头，配备 6mm 镜头，夜视距离可达 5 - 80 米，支持 TF 卡存储与 4G 全网通功能，可实时拍摄电站下泄口等区域的视频图像，为远程监控提供可视化支持。

遥测终端机作为数据采集与传输的重点设备，需具备多通信方式支持能力，可实现 GPRS、短消息、以太网等通信方式的灵活切换。其采集功能覆盖水位、闸位、流量等多项数据，同时支持 4 个工业相机的图片抓拍上传。设备采用宽电压设计，具有反接保护和短路保护功能，所有输入输出端口均进行抗雷击设计，确保在复杂环境下稳定运行。

（三）通信网络构建

根据电站现场网络覆盖情况选择合适的通信方式。对于有网络且下泄流量站点较近的电站，采用光纤或有线宽带网络进行数据传输，保证数据传输的高速与稳定；对于安装点较远、无法布线的场合，选用 GPRS 或 4G 无线通信方式，通过无线信号将数据和视频图像传输至服务器；而对于无网络信号的偏远地区，采用北斗短报文通信方式，通过北斗接收机实现数据的转发。

四、软件平台建设要点（一）数据管理系统

开发数据接收与处理模块，实时接收遥测终端机发送的水位、流量、视频等数据，快速解析并存储至数据库。该系统具备数据备份与恢复功能，确保数据的安全性与完整性，同时为历史数据查询与分析提供支持。

（二）监控界面设计

构建直观友好的监控界面，以 GIS 地图为基础，实时展示各电站的位置及运行状态。界面设置实时数据显示区，动态呈现水位、流量、设备状态等信息；配备历史数据查询模块，支持按时间、站点等条件查询历史数据，并以报表、曲线等形式展示，方便运维人员分析电站运行趋势。

（三）智能预警功能

设置多级预警机制，根据水位、流量等参数的阈值，自动触发不同级别的预警信号。当监测数据超过设定阈值时，系统通过短信、弹窗等方式向相关人员发出预警，同时记录预警信息，为故障排查与处理提供依据。

小型水电站自动化无人值守改造是适应能源发展趋势的必然选择，通过先进技术的应用，实现电站的智能化管理，为小型水电站的可持续发展提供有力支撑。在改造过程中，需结合电站实际情况，科学设计方案，严格把控实施过程，确保改造效果达到预期目标。