摘要：案例针对风电场巡检作业场景分散、管理效率低、安全隐患难追溯等痛点，研发了一套基于北斗定位 导航、物联网、GIS及人工智能技术的可视化智能巡检系统。系统整合智能安全帽、移动终端、气体检测 装置等硬件设备，构建“端-边-云”协同架构，实现巡检全流程数字化闭环管理，
申 报 单 位 ： 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
联合申报单位：
主要完成人：王恩民、魏昂昂、葛戈、李宁、王福乾、徐鹏
一、案例简介
案例针对风电场巡检作业场景分散、管理效率低、安全隐患难追溯等痛点，研发了一套基于北斗定位 导航、物联网、GIS及人工智能技术的可视化智能巡检系统。系统整合智能安全帽、移动终端、气体检测 装置等硬件设备，构建“端-边-云”协同架构，实现巡检全流程数字化闭环管理，技术难度与创新性显著。
系统覆盖任务派发、实时定位、隐患识别、应急响应等核心业务，提供三大服务模块：1.智能终端协 同：通过智能安全帽、电子锁等设备实时采集人员位置、作业影像及环境数据，支持4G/WIFI双模传输， 确保复杂环境下的数据稳定回传。2.可视化管控平台：基于GIS地图动态展示巡检轨迹、电子围栏及设备 状态，结合北斗定位(误差≤5米)实现人员精准监控，支持轨迹回放、滞留预警等功能。3.AI决策与闭 环管理：内嵌深度学习算法，自动识别未佩戴安全帽、越界等违规行为，隐患发现后系统自动派发工单并 闭环验证，整改效率提升70%。 其中涉及多个技术难点突破：1.多技术深度融合：攻克北斗定位与GIS 空间数据实时同步、多终端异构协议互通、海量巡检数据高并发处理等技术难点，系统支持千台终端同时 在线。2.AI算法精准适配：针对风电场景定制开发行为识别模型，在强风、低光照等复杂环境下仍保持95% 以上识别准确率。3.全流程国产化适配：采用国产操作系统及自主可控的物联网协议，通过GB/T14394等 8项国家标准认证，获发明专利1项、软著1项。
二、技术方案
本系统采用创新的"端-边-云"三层协同架构，构建了完整的智能化巡检技术体系。终端层集成智能安 全帽、电子锁、气体检测仪等多种智能设备，其中智能安全帽集成了北斗定位模块、高清摄像头和SOS紧 急呼叫功能，通过4G/WIFI双模通信实现实时数据采集和传输。边缘层部署高性能本地服务器，配备强大 的数据处理能力，可完成数据预处理、本地分析和GIS地图实时渲染等功能。云端采用分布式架构设计， 基于Hadoop和Spark技术框架，能够高效处理海量巡检数据，同时集成AI中台实现智能分析和决策支持。
系统深度融合北斗高精度定位技术与GIS地理信息系统，定位精度达到5米以内，可实现人员实时轨 迹追踪、电子围栏预警和空间化管理。通过自主研发的物联网关设备，支持Modbus、MQTT等多种工业 协议转换，实现各类终端设备的互联互通。在人工智能方面，系统集成了YOLOv5、ResNet等先进算法模 型，针对风电场特殊环境进行优化训练，在强风、低照度等复杂条件下仍能保持95%以上的识别准确率。 同时建立了完善的隐患闭环管理机制，从发现、派单到整改验证形成完整流程。
系统部署方案充分考虑不同规模风电场的实际需求，提供灵活的配置选择。对于50台风机以下的小 型场站，采用轻量化边缘服务器搭配公有云的混合架构，大幅降低初期投入成本。对于200台风机以上的 大型场站，则部署分布式边缘计算集群，结合私有云数据中心，通过5G专网和SD-WAN软件定义广域网 技术确保通信可靠性。在网络设计上，采用4G与光纤双链路备份机制，即使在极端天气条件下也能保障 数据传输不中断。系统还支持模块化扩展，可根据实际需求逐步增加智能终端数量和完善功能模块。
系统建立了全方位的运维管理机制，包括日常监控、故障处理和数据分析三个维度。通过智能监控大 屏可实时掌握全网设备状态、报警统计及任务进度情况。采用三级故障响应机制：一级处理终端设备故障， 二级应对服务器异常，三级解决重大系统问题，确保业务连续性。在数据管理方面，实施分级存储策略， 热数据采用高速SSD存储，冷数据归档至对象存储，同时建立异地容灾备份系统，数据保留周期长达3 年以上。运维过程实现高度自动化，系统可定期自检并生成运维报告，大幅降低人工维护成本。
三、创新亮点
山东济南新泰风电场地域广阔、设备分散、人工巡检效率低、安全隐患多等行业痛点，本项目深度融 合北斗定位导航、物联网、GIS及人工智能技术，构建了全流程可视化智能巡检体系。通过智能安全帽、 移动终端等设备，实时采集人员定位、作业影像及环境数据，解决了传统巡检中“人员到位难、数据真实性低、隐患闭环滞后”等难题，实现了风电场的数字化、精细化管理。
1、北斗定位导航深度集成
1)人员动态监控：基于北斗定位的实时轨迹跟踪与电子围栏技术，触发越界、超员、滞留预警，保 障高风险区域作业安全。
2)应急联动响应：设备内置SOS一键报警功能，触发后通过北斗定位快速锁定人员位置，联动视频 通话实施救援，应急响应时间缩短至2分钟内。
3)数据融合分析：北斗定位数据与巡检任务、设备状态联动，形成多维数据分析报表，为风电场运 维决策提供精准支撑。
2、多源数据驱动的智能决策体系
1)北斗高精度定位与GIS可视化：集成北斗(GPS)定位技术，实现人员位置误差≤5米，结合GIS地图动态展示巡检轨迹、电子围栏及密闭空间管理。通过轨迹回放、滞留预警等功能，确保巡检全覆盖、 无死角。
2)物联网终端协同与实时闭环：智能安全帽、电子锁、气体检测装置等多终端互联，实时上传数据 至云端。隐患识别后，系统自动派发整改任务，并通过拍照对比实现闭环验证，响应效率提升70%。
3)AI智能监管与自动决策：内嵌深度学习算法，实现人脸识别、在离岗检测、不规范行为预警(如 未佩戴安全帽)。结合历史数据自动生成巡检任务清单，优化资源调度，降低人工干预率
来源：筑梦北斗领航前行
