智慧水利在水利工程中的應(yīng)用

Summary：“十四五”時(shí)期是開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程的第一個(gè)五年，對水利工程建設(shè)管理調(diào)度精細(xì)化提出了更高要求。本文通過文獻(xiàn)綜述，結(jié)合工程實(shí)踐，簡述了智慧水利對當(dāng)前水利工程發(fā)展具有重要作用，總結(jié)了目前智慧水利在水利工程中的應(yīng)用，包括物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動遙感、GPS、RTK等技術(shù)，以期對智慧水利發(fā)展有借鑒作用。Keys：智慧水利；水利工程；信息化技術(shù)：TV51?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?我國地域遼闊，水資源豐富，水利工程眾多，類型多樣，較為復(fù)雜。在當(dāng)前時(shí)代發(fā)展背景下，科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展。我國也進(jìn)入到十四五這一新時(shí)期，在2021年全國水利工作會議上，提出了“堅(jiān)持‘節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力’的治水思路，深入踐行‘水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管’的水利改革發(fā)展總基調(diào)，精細(xì)調(diào)度水利工程安全運(yùn)行”等更高的要求。而精細(xì)建設(shè)和管理水利工程的關(guān)鍵就是智慧水利建設(shè)和應(yīng)用。智慧水利是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、遙感、人工智能等現(xiàn)代信息化技術(shù)，促進(jìn)工程建設(shè)、運(yùn)行管理、水利規(guī)劃的智能化，為經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的水利支撐和保障，具有“自動化、交互性、智能化”的特點(diǎn)[1]。本文簡述了智慧水利的重要性，總結(jié)了目前智慧水利在水利工程中的應(yīng)用，以期對智慧水利發(fā)展有借鑒作用。1.智慧水利重要性目前，不管是在生活還是工作領(lǐng)域中，信息化技術(shù)均得到了普遍應(yīng)用，極大地方便了人們生活和工作，促進(jìn)工作方式朝著自動化方向發(fā)展。信息化普遍應(yīng)用是當(dāng)前社會發(fā)展必然趨勢，信息化的集合形成了智慧化。在水利水電工程建設(shè)管理工作中，引入智慧化是必然趨勢，其主要原因包括：（1）水利水電建設(shè)項(xiàng)目工程程序復(fù)雜，需要管理內(nèi)容較多。如單純依靠人力管理，工作強(qiáng)度大，可能會出現(xiàn)失誤；（2）水利水電工程難度大、工作復(fù)雜、專業(yè)系數(shù)相對較高，智慧化技術(shù)能夠快速有效地處理其中的專業(yè)化問題，從而提高工作效率；（3）傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)階段水利水電工程建設(shè)管理工作，隨著社會科技發(fā)展，管理工作需更高層次技術(shù)支持。2.智慧水利在水利工程中具體應(yīng)用2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水利工程是重大民生工程，工程質(zhì)量關(guān)乎國計(jì)民生。目前，水利工程檢測行業(yè)存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、檢測過程不透明、施工監(jiān)理檢測單位協(xié)同性差等問題。物聯(lián)網(wǎng)在水利工程質(zhì)量檢測和監(jiān)管中的應(yīng)用對解決上述問題尤為關(guān)鍵，它能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測等功能[2]。其技術(shù)包括：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻識別技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等[2]。目前，專業(yè)傳感器技術(shù)已發(fā)展成熟。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用于水庫、堤防、水閘等水利工程監(jiān)測。在檢測過程中，已形成了部分檢測信息化系統(tǒng)[3-4]，能夠?qū)崿F(xiàn)砼類、金屬類、機(jī)械類、巖土類檢測[5]。因系統(tǒng)具有統(tǒng)一頂層設(shè)計(jì)，提供標(biāo)準(zhǔn)化、集中化、智能化服務(wù)。所有過程均在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，極大提高了檢測效率。結(jié)合當(dāng)前區(qū)塊鏈技術(shù)[6]，能做到數(shù)據(jù)可回溯，防止其他因素干擾檢測結(jié)果，保障了檢測客觀準(zhǔn)確性。同時(shí)，檢測結(jié)果實(shí)時(shí)更新，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，能有效預(yù)測工程質(zhì)量。2.2大數(shù)據(jù)技術(shù)水利工程管理工作中相對復(fù)雜環(huán)節(jié)為工程數(shù)據(jù)總結(jié)，水利工程包含施工環(huán)節(jié)多、建設(shè)時(shí)間跨度長、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，在數(shù)據(jù)管理過程中難以做到精細(xì)化，施工效率不夠高。在發(fā)展過程中，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)將水利工程數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、快速處理、智能分析，將有價(jià)值結(jié)果通過可視化形式提供給項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人，以便能為施工提供科學(xué)決策，提高精細(xì)化管理水平。同時(shí)，管理人員利用信息化技術(shù)將數(shù)據(jù)庫整理成對象型數(shù)據(jù)庫，這樣就可以保證工程數(shù)據(jù)在收納時(shí)就被自動分類，保證工作人員在后期調(diào)取數(shù)據(jù)時(shí)可以直接找到相關(guān)信息。大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利工程規(guī)律解析、態(tài)勢研判等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值[7]。我國現(xiàn)有水庫數(shù)量為世界第一，但在管理方面還存在一定欠缺，潰壩、病險(xiǎn)偶有發(fā)生。大數(shù)據(jù)對大壩、水閘、水電機(jī)組、水輪機(jī)組等水工建筑物風(fēng)險(xiǎn)規(guī)律研究具有重要意義，能提高大壩安全性，避免顯著存在風(fēng)險(xiǎn)。為水工建筑物提供安全評價(jià)。對比水工建筑物歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來體現(xiàn)故障預(yù)警、狀態(tài)分析等功能，為檢修、決策等作出參考依據(jù)。2.3移動遙感技術(shù)遙感技術(shù)為通過衛(wèi)星接收來自地球表面電磁波信息，然后進(jìn)行傳輸和處理，從而實(shí)現(xiàn)對各種地面信息的監(jiān)測[8]。目前，遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于蟲害預(yù)測[9]、產(chǎn)量估算[10]等各個(gè)方面，并取得了良好的效果。在水利工程管理中利用遙感技術(shù)可以提高水利管理質(zhì)量和效率。除遙感技術(shù)，GIS系統(tǒng)在水利工程中也應(yīng)用廣泛。遙感技術(shù)（RS）與GIS相結(jié)合應(yīng)用能夠給防災(zāi)抗災(zāi)工作提供有效指導(dǎo)。此外，在水土流失等方面應(yīng)用遙感技術(shù)能夠有效監(jiān)測相關(guān)地區(qū)腐蝕因子及空間分布等情況，進(jìn)而分析出侵蝕分布規(guī)律及類型。2.4GPS技術(shù)因水利工程涉及建設(shè)范圍較大，相關(guān)信息處理與整理工作就成為阻礙管理人員工作有效進(jìn)行主要問題。為保證信息數(shù)據(jù)采集合理，有關(guān)部門在水利工程建設(shè)過程中就可利用GPS技術(shù)來解決以上問題，因GPS技術(shù)可以通過互聯(lián)網(wǎng)將水利工程建設(shè)相關(guān)信息進(jìn)行整理，在工作中就可更加準(zhǔn)確地采集詳細(xì)信息[11]。GPS技術(shù)在水利工程施工管理工作中應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。一是GPS技術(shù)不會受到天氣情況影響；二是GPS技術(shù)可以有效提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性；三是GPS技術(shù)具備極強(qiáng)的自動化數(shù)據(jù)測量功能，若是在數(shù)據(jù)采集過程中遇到了突發(fā)問題，GPS技術(shù)就會在數(shù)據(jù)采集過程中做出自動化應(yīng)急處理。四是在工程施工管理過程中簡化監(jiān)測過程，只需要布設(shè)規(guī)范監(jiān)測點(diǎn)就可以準(zhǔn)確監(jiān)測信息[2]。2.5RTK技術(shù)RTK技術(shù)指導(dǎo)實(shí)時(shí)動態(tài)測量，是一種比較新型的GPS測量方法，以往測量方法大多需在測量完成后才能得到厘米級精度，而RTK技術(shù)實(shí)時(shí)反饋性強(qiáng)，能在測量過程中得到厘米級測量精度，它極大提高了室外工作效率[12]。跟傳統(tǒng)GPS技術(shù)相比，RTK技術(shù)優(yōu)勢明顯。RTK以載波相位觀測值實(shí)時(shí)動態(tài)定位技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠?qū)崟r(shí)提供監(jiān)測點(diǎn)的三維定位結(jié)果。在水利管理中應(yīng)用RTK技術(shù)可將觀測值和測站坐標(biāo)信息同時(shí)傳送給流動站點(diǎn)，然后對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后進(jìn)行定位，極大提高室外測量效率。3.結(jié)束語智慧化是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢，其已成為人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦胁豢扇笔У囊徊糠?。智慧水利在水利水電工程中的?yīng)用能夠極大地提高工作效率。本文分析了智慧水利的重要性，同時(shí)總結(jié)了其技術(shù)組成部分，是水利現(xiàn)代化的具體體現(xiàn)。但本文在人工智能在水利方面的應(yīng)用研究還未涉及，對區(qū)塊鏈在水利方面的應(yīng)用闡述還不夠深入，期望在后期研究中有所加強(qiáng)。Reference：[1]張建云,劉九夫,金君良.關(guān)于智慧水利的認(rèn)識與思考[J].水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào),2019(06):1-7.[2]許建平,陸趙鋒,陳伯進(jìn).物聯(lián)網(wǎng)在水利信息化中的應(yīng)用——評《水利信息監(jiān)測及水利信息化》[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2020,39(09):149-150.[3]李艷麗,張曄,趙禮,等.水利工程質(zhì)量智慧檢測管理系統(tǒng)建設(shè)——以浙江省為例[J].科技管理研究,2020,40(16):225-230.[4]李夢奇.治黃信息化建設(shè)定量評價(jià)及發(fā)展建議[J].人民黃河,2020,42(12):151-155,168.[5]王國強(qiáng).建立水利水電工程移民信息化標(biāo)準(zhǔn)體系的探討[J].水力發(fā)電,2020,46(03):9-1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