基于可重構(gòu)智能表面

（RIS）天線(xiàn)的相控陣無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)及其在新型電力系統(tǒng)的應(yīng)用李治廣州–2025.0901

背景介紹02

RIS相控陣無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)

03

輸電線(xiàn)路設(shè)備無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)目錄CONTENTS01

背景介紹PART背景介紹國(guó)家能源局組織發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》中指出新型電力系統(tǒng)應(yīng)具備安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合四大重要特征，其中智慧融合是基礎(chǔ)保障；《藍(lán)皮書(shū)》提出，按照黨中央提出的新時(shí)代“兩步走”戰(zhàn)略安排，錨定“3060”戰(zhàn)略目標(biāo)至2060年完成電力系統(tǒng)智慧化運(yùn)行體系建設(shè)。共性需求——

先進(jìn)可靠的無(wú)線(xiàn)通信需求

海量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備供電需求 背景介紹——典型應(yīng)用場(chǎng)景的共性需求新能源場(chǎng)站通信覆蓋輸電線(xiàn)路無(wú)人區(qū)通信覆蓋無(wú)人機(jī)巡飛、機(jī)巢信號(hào)覆蓋變電站W(wǎng)API覆蓋電力應(yīng)急保障變電站盲調(diào)02

RIS相控陣無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)PART

距離遠(yuǎn)、速率高

固定點(diǎn)覆蓋

天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)要求高定向天線(xiàn)

移動(dòng)覆蓋

距離近、速率低全向天線(xiàn)無(wú)法對(duì)信號(hào)可調(diào)可控調(diào)試、運(yùn)維成本高抗災(zāi)性差傳輸距離/帶寬的限制 現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的局限相控陣：

目前最先進(jìn)的天線(xiàn)技術(shù)之一，在軍用領(lǐng)域已經(jīng)有了非常成熟的應(yīng)用，

其強(qiáng)大的相位控制能力使其成為天線(xiàn)的

代表，例如巡洋艦、盾艦、預(yù)警機(jī)、預(yù)

警雷達(dá)等等無(wú)不以相控陣的應(yīng)用為主。

成熟的雷達(dá)波束掃描機(jī)制

控制陣列單元的相角

快速波束轉(zhuǎn)向控制能力

高可靠性

低側(cè)瓣隱身性

復(fù)雜性

高能耗

大尺寸

相控陣技術(shù) 無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳播反射/透射/雙向輻射等傳播特性 電磁場(chǎng)靈活調(diào)控，相位/幅度/極化/頻率主動(dòng)調(diào)控

突破無(wú)線(xiàn)信道不可控特性 低成本、低功耗，廣闊的應(yīng)用前景RIS：可重構(gòu)智能表面（ReconfigurableIntelligent

Surface）相控陣機(jī)制

：廣泛應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域的電磁波波束掃描機(jī)制，能量聚集、指向性好新一代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)相控陣機(jī)制 基于RIS天線(xiàn)的相控陣無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)RIS天線(xiàn)?6G通信的推薦無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)?由可重構(gòu)單元組成陣列?

基于界面電磁學(xué)原理?

通過(guò)對(duì)陣列單元狀態(tài)的控制完成對(duì)電磁波束的控制及無(wú)線(xiàn)信道的智能重構(gòu)?

無(wú)線(xiàn)通信天線(xiàn)“材料化”?

清華大學(xué)成果，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)什么是可重構(gòu)智能表面（Recon?gurableIntelligent

Surface

，

RIS）目前全球唯一的全頻段

RIS硬件制造機(jī)構(gòu)，為全球50%以上開(kāi)展RIS研究的廠(chǎng)院所提供全頻段硬件方案與服務(wù)！

可重構(gòu)智能表面（RIS）6G：

RIS相控上移，基于RIS的

電磁場(chǎng)相控5G：

Massive

MIMO相控下移，基于射頻器件的電路相控×

成本高×

能耗高×

64單元，擴(kuò)展困難

成本低

能耗低

256~1024++大規(guī)模陣列120°RIS電磁場(chǎng)調(diào)控：相控機(jī)理的顛覆性創(chuàng)新φφφφφφ相控網(wǎng)絡(luò)核心相位調(diào)控

相控機(jī)理50萬(wàn)次/秒功分網(wǎng)絡(luò)天線(xiàn)陣列網(wǎng)/光口目標(biāo)端全自動(dòng)：秒級(jí)一鍵自動(dòng)建鏈

，信號(hào)自動(dòng)搜索和跟蹤低功耗：

<20W

，市電、太陽(yáng)能、車(chē)載/機(jī)載/便攜式UPS均可供電強(qiáng)防護(hù)：IP67級(jí)防塵防水防鹽腐

，適配-40

~+85℃嚴(yán)苛環(huán)境動(dòng)中通：

微秒級(jí)高速電子掃描陣列波束

，精準(zhǔn)信號(hào)隨指而動(dòng)

，支持機(jī)動(dòng)目標(biāo)端，

固定/機(jī)動(dòng)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)線(xiàn)/面等全場(chǎng)景遠(yuǎn)距離：

＞50km超遠(yuǎn)距離覆蓋大帶寬：~Gbps峰值速率

，上下行帶寬自動(dòng)配置

通信系統(tǒng)架構(gòu)和性能特點(diǎn)控制設(shè)備業(yè)務(wù)中控平臺(tái)

核心網(wǎng)/專(zhuān)網(wǎng)感知設(shè)備視頻設(shè)備運(yùn)維設(shè)備RIS相控陣通信基站RIS相控陣網(wǎng)/光口網(wǎng)口@ RIS相控陣通信系統(tǒng)的產(chǎn)品構(gòu)成AP+WAPI陣雙頻覆蓋2.4G/5.8G2km2@100M動(dòng)/靜中通目標(biāo)端10km/15km

@50MMINI陣10km@100M寬波束2.8kg15W28*16.5*6.5cm7.5kg20W43*45*6cm2kg10W25*25*8cm4.5kg18W39*28*5cm?

多頻段?

WAPI加密RIS主陣50km@20M?

寬波束?

高性?xún)r(jià)比?

全向性?

便攜性?

遠(yuǎn)距離?

大帶寬七、知識(shí)產(chǎn)權(quán)與獎(jiǎng)項(xiàng)電子學(xué)會(huì)成果鑒定：

“國(guó)際首創(chuàng)”第四屆綻放杯全國(guó)總決賽三等獎(jiǎng)第五屆綻放杯5G增強(qiáng)賽一等獎(jiǎng)全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)日內(nèi)瓦發(fā)明展覽會(huì)“金”獎(jiǎng)中國(guó)發(fā)明展覽會(huì)“金”獎(jiǎng)

全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)l(xiāng)

2018年，完成云南省楚雄、迪

慶兩地試點(diǎn)驗(yàn)證l

已與四川、云南等16個(gè)省市地州

電網(wǎng)合作開(kāi)展l

實(shí)現(xiàn)盲區(qū)輸電鐵塔網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋l

實(shí)現(xiàn)中控平臺(tái)遠(yuǎn)程管理l

實(shí)現(xiàn)盲區(qū)高清監(jiān)控視頻回傳l

實(shí)現(xiàn)桿塔、輸電線(xiàn)及周邊環(huán)境巡檢l

實(shí)現(xiàn)VPN卡內(nèi)網(wǎng)信號(hào)回傳應(yīng)用場(chǎng)景——輸電線(xiàn)路補(bǔ)盲無(wú)信號(hào)區(qū)輸電線(xiàn)路通信覆蓋RIS相控陣基站建設(shè)成效定制合作l

網(wǎng)絡(luò)信號(hào)補(bǔ)盲l

內(nèi)置RTK

NTPIP服務(wù)器（可選）l

實(shí)現(xiàn)本地RTK信號(hào)覆蓋

厘米級(jí)差分定位l

高速率l

高精度l

超遠(yuǎn)距l(xiāng)

8秒自動(dòng)建鏈

應(yīng)用場(chǎng)景——無(wú)人機(jī)自主巡檢無(wú)人機(jī)自主巡檢RTK信號(hào)覆蓋l物理隔離l秒級(jí)建鏈l大帶寬l全抗災(zāi)l易安裝l

先進(jìn)性l通用性應(yīng)用場(chǎng)景——變電站調(diào)度通信變電站盲調(diào)無(wú)線(xiàn)通信專(zhuān)網(wǎng)搭建落地案例臺(tái)風(fēng)

山火覆冰

洪水無(wú)法大范圍信號(hào)覆蓋

校準(zhǔn)復(fù)雜校準(zhǔn)復(fù)雜帶寬受限帶寬受限山地受限易受角度影響新型電力系統(tǒng)應(yīng)急需求：l

易部署l

響應(yīng)迅速l

支持全過(guò)程可視化以及實(shí)時(shí)指揮調(diào)度 應(yīng)用場(chǎng)景——應(yīng)急通信通用解決方案新的技術(shù)選擇-RIS相控陣無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)現(xiàn)有應(yīng)急通信方式l運(yùn)營(yíng)商基站少且網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差l光纖網(wǎng)絡(luò)故障多l(xiāng)4G無(wú)線(xiàn)覆蓋帶寬不夠

應(yīng)用場(chǎng)景——新能源場(chǎng)站無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋RIS相控陣技術(shù)解決方案光纖通信方案4G通信方案RIS相控陣組網(wǎng)方案優(yōu)點(diǎn)高帶寬低信號(hào)損耗

免受電磁干擾覆蓋范圍大支持移動(dòng)性長(zhǎng)距離、大帶寬

機(jī)動(dòng)性?xún)?yōu)異覆蓋角度廣施工簡(jiǎn)便缺點(diǎn)物理脆弱施工周期長(zhǎng)

后期維護(hù)復(fù)雜能耗高施工周期長(zhǎng)帶寬受限要求通視成本分析初始安裝成本高

維護(hù)成本較高初始成本高維護(hù)成本高初始成本低維護(hù)成本低抗災(zāi)性不具有抗災(zāi)性小型地震無(wú)影響抗抖動(dòng)、顛簸、

地震

應(yīng)用場(chǎng)景——新能源場(chǎng)站無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋與已有技術(shù)方案對(duì)比

應(yīng)用場(chǎng)景——新能源場(chǎng)站無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋

應(yīng)用場(chǎng)景——新能源場(chǎng)站無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋

海量攝像頭接入?實(shí)現(xiàn)光伏場(chǎng)站監(jiān)控、紅外、防入侵等多

路攝像頭實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

回傳智能化運(yùn)維支撐?實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)巡檢、無(wú)人機(jī)清洗、消防、安防、運(yùn)維等設(shè)備

的智能化運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋?光伏場(chǎng)站網(wǎng)絡(luò)信號(hào)

全覆蓋，為巡檢人

員提供信號(hào)支撐，

保障人身安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳無(wú)人機(jī)自主巡檢無(wú)人機(jī)清洗?

壩區(qū)及沿岸無(wú)線(xiàn)寬帶通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)用?

機(jī)動(dòng)巡檢無(wú)人機(jī)、船艇及單兵背包的遠(yuǎn)距覆蓋?

災(zāi)備無(wú)線(xiàn)通信，太陽(yáng)能自供電，抗震自適應(yīng)波束精準(zhǔn)維持?

獲2022年綻放杯5G應(yīng)用大賽5G增強(qiáng)技術(shù)專(zhuān)題全國(guó)賽一等獎(jiǎng)

應(yīng)用場(chǎng)景——水電站通信專(zhuān)網(wǎng)解決方案2022年綻放杯5G增強(qiáng)全國(guó)賽一等獎(jiǎng)案例03

輸電線(xiàn)路設(shè)備無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)PART?目前我國(guó)架空線(xiàn)路長(zhǎng)度超160萬(wàn)公里，

輸電塔數(shù)量超過(guò)350萬(wàn)座，線(xiàn)路監(jiān)測(cè)需求量巨大?輸電線(xiàn)路的智能監(jiān)測(cè)需求日益攀升，監(jiān)測(cè)設(shè)備種類(lèi)、數(shù)量快速增長(zhǎng)?

設(shè)備供能逐漸成為運(yùn)維痛點(diǎn)存在問(wèn)題:1、維護(hù)頻繁2、難以實(shí)現(xiàn)不間斷供電3、無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨絕緣距離4、易受環(huán)境天氣影響現(xiàn)有供能方式主要為太陽(yáng)能+電池組

輸電線(xiàn)路設(shè)備供電問(wèn)題在線(xiàn)監(jiān)測(cè)

線(xiàn)監(jiān)測(cè)

供電絕緣子污穢在線(xiàn)監(jiān)測(cè)桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)線(xiàn)路覆冰在線(xiàn)監(jiān)測(cè)舞動(dòng)與風(fēng)偏無(wú)人機(jī)巡檢雷擊定位在技術(shù)難點(diǎn)>

1、以復(fù)合絕緣材料(硅橡膠)

為絕緣封裝基底,質(zhì)地柔軟易形變,

影響線(xiàn)圈系統(tǒng)結(jié)構(gòu),

降低傳輸效率>2、線(xiàn)圈類(lèi)型:

PCB線(xiàn)圈,占位空

間大,渦流損耗大,傳輸效率低。B在保障無(wú)線(xiàn)傳能能力的同時(shí)滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度多級(jí)中繼磁諧振耦合無(wú)線(xiàn)功率傳輸新型硬質(zhì)絕緣材

料一體化封裝

創(chuàng)新解決方案接收端：

在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備硬質(zhì)復(fù)合絕緣外層+內(nèi)層中繼線(xiàn)圈模塊發(fā)射端：連接線(xiàn)路取能CT模塊

取能CT

輸電導(dǎo)線(xiàn) 多中級(jí)無(wú)線(xiàn)傳能技術(shù)方案：傳輸距離更遠(yuǎn)，“米級(jí)”； 絕緣化一體封裝：滿(mǎn)足輸電線(xiàn)路高壓絕緣要求； 硬質(zhì)復(fù)合絕緣材料：絕緣封裝強(qiáng)度高，不易變形；線(xiàn)圈串形變量小、不位移，保證傳輸效率的穩(wěn)定；優(yōu)異的耐候性能，提升系統(tǒng)整體使用壽命；

性能：輸出功率大于30w

，可實(shí)現(xiàn)

24小時(shí)不間斷供電。 基于多級(jí)磁諧振耦合的無(wú)線(xiàn)供電系統(tǒng)模塊連接桿塔端

應(yīng)用場(chǎng)景替代太陽(yáng)能板+大電池組供電

持續(xù)、可靠的塔上設(shè)備能源供給，不再“靠天吃飯”

大幅降低現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)頻次，

極大節(jié)約運(yùn)維成本

輸出功率＞

30W巡檢無(wú)人機(jī)塔上充電

機(jī)不歸“巢”

，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離無(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢

提高巡檢效率，

降低運(yùn)維難度；

輸出功率100W無(wú)人機(jī)充電站無(wú)人機(jī)充電站

產(chǎn)品研發(fā)

適用電壓等級(jí)：

110kV

絕緣性能：