淺談人工智能在水利工程管理中的應用

張志豪 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司

人工智能技術在各個領域都有廣泛應用，是基于多種傳感技術的進步，以多媒體技術為載體，在無人操作的情況下也可以實現更快捷、高效、準確的管理操控，在水利工程管理中也大量應用了人工智能技術來提高管理效率。水利工程管理是保障工程質量和工程運行的重要手段，將人工智能技術引入水利工程管理，能夠實現人力物力資源的高效配置，改善水利工程的運行效益，促進水利工程建設更加智能化、現代化。

一、水利工程管理現狀

水利工程是關系著國計民生的國家基礎設施，也是推動社會發展的重要建設項目，當前的水利工程對于工程質量十分看重，但是在水利工程的管理上卻略顯不足，無論是工程建設過程中的管理還是建成后的運行管理，管理人員的專業素質水平對水利工程管理效率影響極大，如果管理人員不夠專業，在工程中就極易埋藏隱患，造成安全風險，如此既難以保證實力工程的管理效率和水平，對水利工程長遠發展也是十分不利的。要想有效降低工程安全風險，提高管理效率，從而創造更多的效益，在水利工程管理中引入人工智能勢在必行。人工智能可以將先進的科學技術結合水利工程管理特點進行有針對性的應用設計，對水利工程運行狀態實時監控，通過數據分析對潛在風險進行預測，分析事件發生概率并作出對應預警，給維修管理人員以提示及時處理，人工智能管理更加全面、準確、及時，比人工管理更高效。

二、水利工程管理中的主要人工智能技術

（一）智能感知技術

通過信息傳感設備和系統，對水利工程的設備運行實時監測、采集、分析各類數據，比如防洪、供水、航運等，可以在水利工程的各類設備上裝備射頻標簽，借助于射頻識別技術，系統可以自動識別獲取其特征數據和監測信息，然后通過無線傳感器網絡將監測到的信息發送至用戶端，實現物理流域、計算流域、人類社會的三元溝通。

（二）三維3S技術

3S技術是將地理信息系統、遙感和全球衛星定位相融合起來的技術，在水利工程管理系統中還加入了三維分析與可視化技術，可實時反映水利工程的空間信息與環境信息，更準確，更可靠，為防洪抗汛、水土保持、水質監測、水資源優化配置等工作做出科學決策而提供更全面的數據支持。

（三）云計算與云存儲技術

云計算應用于水利工程管理可以模擬水資源調度、預測氣候的變化和發展趨勢，通過云計算，將流域內模擬程序先進行拆分，化整為零進行計算，然后再將這些被拆分的子程序的計算數據匯總后將處理結果傳回給用戶，如此就可以實現流域內的高精度的三維模擬。通過云存儲技術，流域內的模擬數據、計算數據、歷史數據、實時數據等所有的相關信息都可以上傳至云端，并且數據信息的調取使用將不再受時間、空間的限制，數據的使用效率提升，使用效益也得以擴展。

（四）物聯網技術

物聯網技術在水利工程中的主要應用就是將感應器嵌入和裝備到水質監測斷面、水傳輸系統、大壩、水文測站等各種設施中，通過互聯網連接起來，將“實體的物”和“虛擬的物”實現無縫整合。

三、人工智能技術在水利工程管理中的應用

（一）智能控制環節

人工智能技術對于水利工程管理水平的提高具有十分重要的推動作用，可以說是水利工程管理中控制環節的改造升級，提高了控制管理的可靠性，主要應用有以下幾個方面：首先人工智能技術搜集原始數據進行分析處理，篩選數據信息進行分類保存，以便于后期系統對數據的讀取和利用；其次控制界面要顯示為人機交互界面以提高可操作性，便于管理人員隨時查看信息，并在界面中將水壓、水流等相關信息數據存儲進系統中，在系統中設置相應的檢修程序，保障數據存儲的完整性和安全性；最后在系統中還要加入監控和預警模塊，實時監測保證能夠及時發現故障和險情，并能夠通過設備向管理人員發出警報，聲音、燈光、屏幕顯示等信號信息，及時將信息傳遞出來，有利于應急處理。

（二）模擬工程運行及預測

水利工程的管理需要對水利運行進行動態的模擬和未來預測，而人工智能的引入正好能夠滿足水利工程管理的這個要求，使得水利工程管理工作更具前瞻性和預設性，也能幫助管理人員進行后期的科學管理規劃，降低了管理難度，使得水利工程管理成本能夠有效得到控制。人工智能技術可以模擬人的神經網絡，從而使水利動態模擬更加精確，以人工神經網絡為依托的動態模擬，可以對相關區域內的水文資料、影響因素等信息進行統籌管理并合理分析，從而形成動態仿真圖，并根據仿真圖確定仿真參數然后將其輸入系統，結合水利運行進行預測運算，對設備的狀態轉換成數據輸出，有利于對整個水利運行動態的全面掌控。

（三）合理應用遺傳算法進行測試

數字模型在水利工程的實際管理工作中應用比較廣泛，而且模型種類多樣，不同的數字模型具有不同的算法和使用方式，實際應用起來十分煩瑣，但是通過遺傳算法，就可以將不同的數字模型進行優化，使用起來會更加便捷，提供更高效的技術支持。技術人員可以通過具體參數設置讓遺傳算法更加契合不同的管理環節，但是要保證算法的通用框架持續標準化處理，運用算法時要完全覆蓋計算內容，不可遺漏，以確保算法的準確性和可操作性。此外遺傳算法還可以與地理信息系統相結合，實時監控水利運行狀態，為提升水利工程智能化管理水平奠定發展基礎。

未來水利工程管理中的人工智能技術也會融入更多的大數據、云計算的技術加持，實現更多的管理功能，讓水利工程管理工作更具預見性，并且水利數據信息還會應用到其他的管理部門，作為決策依據，逐漸形成多部門的聯動機制，建立現代化的水利治理體系，共同提高管理能力。