現代智慧水利系統技術應用與實踐

劉辰光

（烏魯木齊市水利勘測設計院（有限責任公司）二分院，新疆維吾爾自治區石河子 832000）

智慧水利屬于水利建設的一種新型項目形式，對技術要求相對較高，需要引入較多科學技術。綜合分析現代智慧水利項目工程系統技術實踐應用，具有現實意義和價值。

1 系統技術分析

1.1 物聯傳感技術層面

現代智慧水利項目工程中，建設初期需要積極引入傳感裝置，便于后期的物聯網接入，更好地匯入系統平臺。現代智慧水利項目工程系統技術要點在于找準數據精度及傳感裝置相互間的平衡點。

物聯網的傳感終端科學技術內部構成主要包括低成本低精度測量傳感裝置、Zigbee的芯片、低功耗及低成本信息傳輸裝置、太陽能小型電池板等，便于獲取更多監測數據，將監測范圍有效擴大。

1.2 GIS+BIM技術層面

GIS+BIM技術聯合應用是現代智慧水利項目工程系統一大技術特點，信息數據展示需要經GIS系統實現，以點擊形式直接跳轉至現代智慧水利項目工程所在位置。注重BIM三維的可視化功能優勢，協助管理者、技術員更好地熟悉現代智慧水利項目工程周邊環境條件，了解和把握現代智慧水利項目工程整體情況，便于后期實施運行歷史仿真、假設情景虛擬推演、最佳環境展示操作等[1]。

1.3 遙感協同化技術層面

現代智慧水利項目工程科學技術在實踐應用期間，需要借助現代的智慧水利專項系統平臺和無人機實現自動化巡檢遙感，充分利用衛星遙感和水質實測信息數據分析等，結合重點的觀察區，實施無人機所在巡檢范圍高效化自動計算及劃定。完成無人機現場航測后，系統平臺將自動無人機當中GPS信息數據疊加至無人機需要的遙感信息數據中，實施云端的反演算處理后，自動疊加至現有水質的遙感圖中，對部分重點區位相關水質遙感數據信息起到有效完善作用。

1.4 云計算技術層面

云端開展數據信息采集及程序計算分析，發揮云計算功能優勢，實施傳統線下的單臺裝置計算分析工作。自動處理前期信息數據，輕量化處理現有基礎模型，對云端模型的輸入/出接口予以完善，對模型算法進行輕量化處理，借助卷積的神經網各種算法，確保云計算基礎模型計算功能得以高效實現，便于更好地分析及處理智慧水利項目工程數據，更好地輔助項目建設。

2 系統設計及其實踐應用

2.1 總框架層面

此次計劃設定某江擴排項目的智慧水利專項系統，依照1+N平臺框架實施有效設計，構建去中心化水利系統框架，內含感知、傳輸儲存、支撐、應用等子系統。強化核心系統平臺功能，開發以智慧水利專項平臺管理的決策需求為基礎的功能模塊，可覆蓋項目規劃建設整個過程管理。

（1）感知層。

系統信息來源的重要基礎，包括采集水雨情、視頻、遙感、管理、工情、水質等信息數據。可以物聯網大量傳感裝置和攝像頭相關終端，獲取工情信息數據，借助數據將程序中合法接口接入已存在的數據信息庫，便于獲取相對應的信息數據，以PC和個人手機系統終端為基礎完成現場填報，實施管理信息數據采集。以無線網、有線網在以控制交換和加密等系統為基礎，借助專網或者公網傳遞數據信息。存放信息數據如基礎信息、遙感信息、管理信息、水質信息、工情信息、水情信息等。

（2）支撐層。

為應用層功能模塊提供技術輔助，借助數據分析各個組件、GIS平臺、BIM平臺等提供應用模塊所需求信息數據。

（3）應用層。

直接面對著廣大使用者，在底層部分有效采集完相應的數據信息后，借助支撐層完成后續的處理工作，結合不同的應用場景實際需求，將數據及結論提供給相應使用者，完成信息服務[2]。應用層提供的服務以日常管理、應急指揮、水質信息、工情和水情信息、綜合信息等為主。該項目智慧水利的主系統平臺結構，以應用層為核心實施規劃、建管、運維各個系統設計和實踐應用，確保水利項目工程全生命周期均可實現科學監測及智能化管理決策。

2.2 規劃報批層面

現代化智慧水利系統中，規劃報批功能模塊可完成各層面規劃信息的有效采集、多維疊加，為更好地實施報審報批奠定基礎，包括方案BIM、按規BIM、總規BIM等。

（1）總規BIM功能模塊。

將流域范圍內規劃、地質、地理基礎模型融合，促使多源合一、多規合一全信息化數字沙盤形成。GIS影像中，需要構建平面區域規劃，流域級內反映水利系統總體布局。

（2）控規BIM功能模塊。

該項目工程涉及范圍較廣，保護較多子項目，以總規為基礎，合理劃分為大閘控規BIM、各個擴排段的控規BIM、河道的控規BIM、開引水工程的控規BIM等各個次流域的模塊，將其置于平臺總規的BIM模塊構建規劃基礎模型，借助GIS和BIM科學技術，通過GIS科學推演場地規劃和土方利用率，確保占地與清退區塊場地具有靈活度。

（3）方案BIM功能模塊。

有效分析和把控規劃實施各項標準，對項目當中單元工程實施深度性、多方案化的BIM基礎模型構建。借助遺傳算法和神經網絡多種智能化算法，以控規與總規模塊為基礎，對多方案當中規劃屬性和范圍正確性實施自動判斷分析，智能化修正處理錯誤，通過GIS和BIM技術算量優勢，迅速篩選最優規劃實施方案。

2.3 建設管理層面

項目工程建管系統負責系統平臺在建的所有水利項目，經統籌、監管、協調、評價各個層面入手，統一協調、科學分析及高效決策項目投資及設計、建設質量及進度、安全評價，包括整體統籌、智能化監管、高效協調、多維評價等模塊。

（1）整體統籌功能模塊層面。

經合作方式、比選工程方案、篩選最佳模式及合理方案等各個階段和各個區域級別資金的統籌；結合征地、區塊、工序等各層面要求，構建效果最佳的建設方案；做好參建方、業主和所有參與方統籌工作，實施多方比較分析，將、篩選最優參建方資源；以參建方、時序及資金為基礎，借助AI科學技術對最優建設方案實施科學推演。

（2）科學協調功能模塊層面。

系統平臺實時互聯參建各方、業主方、政府方信息數據，智能化分級管理信息，以各級權限范圍為基礎，高效協調及共享信息數據。

（3）智能監管功能模塊層面。

項目工程系統監管規劃設定綜合、資源、技術、設計、進度、投資、質量、系統、采購、合同、QHSE、安全各層面管理模塊，實現QHSE管理模塊需要以云建管系統平臺為基礎，合同和采購層面管理屬于從云建管系統平臺中所移植的功能模塊內容，打通信息數據。

①設計模塊。

歸入現場產品設計報審流程中，經現場監理者、審查者、監管者等審查交流，現場報批產品設計，確保設計文件報審效率得到提升，借助系統平臺全程監控報審實施流程。

②質控功能模塊。

內含功能以評定質量、統計展示信息數據為主，系統平臺內借助移動端順利實施所有分序工作的質量驗評，實時跟蹤質量層面為問題，確保質控效率得以提升。

③進度控制功能模塊。

三維全數據信息模型和工程進度數據信息有效結合，實施多維度數據信息基礎模型構建，預警分析監測進度，將預警結果有效反饋給技術員。此模塊以編錄進度信息、展示圖表、三維展示、對比展示進度、提醒進度事件等為主。

④投資管理功能模塊[3]。

借助單元工程BIM基礎模型當掛載的工程量，由系統平臺將工程量信息統計自動完成，確保節點臺賬、對比投資、結算統計等信息生成，便于各方實施統籌決策及協調工作。

⑤安全監管功能模塊。

以物聯網科學技術為基礎，獲取大量的實時監測數據信息，云計算及AI智能化實施安全隱患的預測及預警。

⑥多維評價功能模塊。

實施評估體系構建，構建供應商，借助大數據信息科學技術，多維動態化評定參建單位，實行優勝劣汰準則，全面提升服務水準。

2.4 系統運維層面

運維系統，它是以GIS、BIM數據信息為基礎，與大數據、云計算、物聯網等技術相結合，對水利數據及突發狀況開展及時分析、有效處理，進行預警和決策。智慧水利項目工程運維系統內設指揮控制、監測、綜合管理等模塊。

（1）綜合管理部分。

該功能日常運行期間，可從整體上高效把握區域內所有信息流，內含文檔文件、體系內部組織結構、數字化子工程全景、內部流域概況等各項功能。

（2）監測體系部分。

實時監測所有設備實際運行情況、工情、災情、水環境、水雨情等，為有效指揮控制功能模塊提供輔助作用[4]。

（3）指揮監測部分。

基于規劃、監測、規劃，建立高度集成、多方聯動、現場指揮專項控制系統，便于滿足水利建設相關部門高效快速完成會議交流、日常工作、突發性事件處理等。基于物聯網的視頻信息，構建智慧水利系統，確保水利項目規劃區域范圍應急實現可視化的指揮監管，以神經網絡、智能算法為基礎，實施災害模擬及輔助決策。

3 結語

綜上所述，現代智慧水利系統技術實踐中，技術員應統籌全局，積極引入各項科學技術，最大化發揮技術優勢，便于更好地完善及優化現代智慧水利項目工程系統，為智慧水利項目高效完工奠定基礎。