基于北斗系统的输电线路地质灾害监测预警系统建设及应用

段亚龙

（上海司南卫星导航技术股份有限公司，上海200000）

1 引言

为能够有效推进电网运检自动化、智能化发展，自2010年起，国家电网公司逐步推进基于国产北斗系统研发出的输电线路地质灾害监测预警系统，进而改变国家电网对于GPS定位系统的依赖，同时推进电网运检工作实现信息化发展。

2 系统架构

2.1 系统应用架构

基于北斗系统的输电线路地质灾害监测预警系统集地质灾害监测、预警、权限管理等功能于一体，并且可以同智能管控平台达成数据交互，管理人员和巡检人员可以通过平台之间查询各区域电网运行数据，从而判断电网运行状态的同时，也可以为后续电网防灾减灾工作提供数据支持。

系统主要由站点子系统、通信准系统、用户子系统以及数据中心4 部分组成，其中站点子系统又可以分为北斗监测站和北斗地基增强系统。北斗监测站多设置在需要监测的杆塔周围，在实际检测过程中会结合北斗系统的高精度位移监测技术，实时采集需要监测杆塔的站点位置数据，并通过加密通道将采集数据实时上传到系统数据库，由数据库进行数据处理和存储，同时数据还会同步到电网公司总部的主站系统中，为后续电网防灾减灾以及系统优化提供的数据支持[1]。

2.2 系统功能框架

2.2.1 基础设施

站点基础设施作为系统正常运行的基础保障内容，其内部设置有宽频带双频GNSS 测量天线，进而有效保障站点信号接收效果的同时，还能够避免出现多路径效应等信号干扰问题。在实际运行过程中，站点设备会不断地对测杆塔周边的地质、 气候环境进行信息采集， 数据信息会实时传递给接收机，由接收机内部的加密芯片对数据信息进行加密后，最后通过APN 无线通信或是北斗系统中的短报文通信方式将数据信息实时发送给后台系统。另外，北斗地基增强系统中的基准站会实时接收卫星导航信号，通过卫星、移动通信等方式将定位信号发送给应用终端设备，实现系统的实时定位服务效果。

2.2.2 核心模块

系统的核心模块主体为北斗高精度解算模块，其采用了最小二乘法、扩展卡尔曼滤波解算模型等技术，可以对前端所传递的数据信息进行快速预处理，获取到接收机钟差和伪距单点定位等内容。在完成同步周跳和修复后，核心模块会通过计算互动的方式来解坐标、估算对流层参数，进而合理选择模糊固定算法对基线进行解算，获取到可以满足系统实际要求的高精度定位系统[2]。另外，核心模块中的北斗站点网关会对站点数据接入实行统一管理，在管理过程中，核心模块会基于解算引起和解算调度综合保障系统为系统提供API 接口高效访问通道，进而实现系统与其他应用之间的数据的交互及统一管理。

2.2.3 评估决策

系统综合使用了人工智能技术、大数据技术等先进信息技术，促使系统可以根据杆塔周围的地质灾害类型以及监测数据信息，分析判断杆塔周边区域未来的地质形变发展趋势，并在系统平台上进行直观立体展示，同时发出相应的灾害预警信息，工作人员采取相应的应对措施为用户分发通知工单，能为工作人员提供精准的导航信息，最重要的是为线路检修评估决策提供更为精准有效的信息依据。

3 系统建设方案

3.1 勘探选点

勘探选点作为系统实际建设的重要前提基础，其会直接影响系统与北斗系统之间的数据交互效果。在实际建设过程中，不同的建设环境中电磁干扰情况也不尽相同，若是所选择的环境中电磁干扰强度较大，势必会影响站点数据的传输效果。对此，工作人员必须要在站点建设前，做好站点勘探选点工作。具体来说就是在勘探选点过程中，工作人员需要分析现场是否存在遮挡物情况，然后通过频谱仪对初选点进行电磁环境测试，确定区域范围内电磁干扰强度是否符合要求；最后工作人员还需要在专业地质人员的帮助下，重点分析区域内易发生地质灾害的地域，并对卫星信号进行测试，综合初选点是否满足站点建设技术要求。

3.2 站点设计及建设

基于前期勘探数据，工作人员需要先对站点前端设备与后台软硬件设备进行优化升级，确保设备能够在选点发挥出最大功效；其次，工作人员需要对站点系统进行整体优化升级，并测试站点各项功能是否符合设计标准[3]；最后，工作人员需要进行站点的基础建设与部件设备安装，并对设备箱内部的设备进行实际运行调试，配置网络传输通道和端口，并将监测站中的设备数据进行上传。

3.3 运行维护

站点在完成建设后，其每日均会定时将站点数据传递给主站，若是某日站点出现异常数据、数据丢包、数据中断等情况，监测站将会及时发出故障预警信息，相关检修人员对监测站进行检修维护。若是监测站处于正常运行状态，其数据信息会在发送到主站后，通过核心模块解算后形成形变和形变量曲线图，供后续参考使用。

4 系统应用情况

自2016 年以来，国家电网公司就基于北斗系统输电线路地质灾害监测预警系统进行了相应的建设试点测试，最终确定此系统可以有效监测、预警地质灾害形变情况，且实际动态监测精度可以达到厘米级，静态监测精度可以达到毫米级，有效实现了试点区域地质灾害监测预警效果，绘制出试点区域地质灾害形变曲线和形变量曲线，为后续电网防灾减灾以及系统优化提供重要的数据支持。

5 结语

综上所述，基于北斗系统的输电线路地质灾害监测预警系统良好地继承了北斗系统的诸多优点，不仅为输电线路周边区域地质灾害的监测和预警工作提供了全新的解决途径，也为电网信息化建设提供了重要的技术支持。但相关研究仍然处于初级阶段，相同技术存在一定缺陷，所以此系统仅在小部分区域进行使用，想要进行大范围普及，还需要不断完善和升级。