需求牽引 應用至上全面打造智慧引漢濟渭工程

陜西省引漢濟渭工程建設有限公司 杜小洲

水利工程具有建設周期長、建設難度大、技術要求高、持續(xù)時間長等特點，尤其是類似陜西省引漢濟渭這樣的長距離調水工程，點多線長面廣，面對復雜地質環(huán)境和諸多艱巨性、挑戰(zhàn)性建設難題，傳統(tǒng)人工管理方式已無法滿足工程高標準建設需要。為此，引漢濟渭工程將數(shù)字化建設與工程建設同步并行，堅持需求牽引和問題導向，從頂層規(guī)劃入手，總體設計、分步實施，利用新一代信息技術和創(chuàng)新科技手段交叉融合，開展智慧水利先行先試工作，取得了較好的實施效果。本文從引漢濟渭工程建設概況、頂層設計智慧引漢濟渭工程、實施數(shù)字化戰(zhàn)略、科技成果轉化與應用創(chuàng)新等四個方面對引漢濟渭工程信息化建設情況進行了論述。

1 引漢濟渭工程概況

引漢濟渭工程是“十三五”期間國務院確定的172項節(jié)水供水重大水利工程之一，是陜西省的“南水北調工程”，是一項具有全局性、基礎性、公益性、戰(zhàn)略性的水利項目。引漢濟渭工程地跨長江黃河兩大流域，施工范圍涉及六個地級市，點多線長面廣，地質環(huán)境復雜，多項施工技術超越現(xiàn)有規(guī)范。特別是總長98.3km、 最大埋深2012m的秦嶺輸水隧洞，是人類首次從底部橫穿世界十大山脈之一的秦嶺屏障。

引漢濟渭工程由一期調水工程、二期和三期輸配水工程組成，見圖1。一期調水工程主要包括黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞；二期和三期輸配水工程由黃池溝配水樞紐、輸水南北干線及相應的支線工程和配套設施組成。工程建成后，可實現(xiàn)多年平均調水15億m3目標，將漢江水輸送到渭河兩岸的西安、咸陽、渭南、楊凌等4個重點城市、11個中小城市、西咸新區(qū)的5個新城以及西安渭北工業(yè)園區(qū)，受益人口達1411萬人，對于優(yōu)化陜西省水資源配置，統(tǒng)籌陜南關中陜北用水，增加渭河、黃河河道水量，改善流域水生態(tài)環(huán)境，推動陜西省實現(xiàn)區(qū)域協(xié)調可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的意義。

圖1 引漢濟渭工程總平面布置圖

在水利部的大力支持下，引漢濟渭一期調水工程正在加緊建設。截至2021年6月，三河口水利樞紐大壩已完成正常蓄水位下閘蓄水；黃金峽水利樞紐已完成二期截流，正在進行全壩段建筑物混凝土施工；全長98.3km的秦嶺輸水隧洞只剩最后1.6km的掘進工作量，全線貫通指日可待。引漢濟渭二期工程被納入國家2020—2022年加快推進的150項重大水利工程項目中。2021年4月2日，工程初步設計報告獲得水利部批復，2021年6月17日正式開工，引漢濟渭二期工程開始邁入全面建設階段。三期輸配水工程，線路總長152.5km，正在開展可研設計工作。

2 高起點頂層設計，多維度謀劃智慧引漢濟渭

引漢濟渭工程建設之初即將數(shù)字化建設與工程建設同步并行，以工程安全、調度安全、水質安全為主線，從施工建設、動態(tài)監(jiān)控、風險分析、精準調度、應急處置、系統(tǒng)安全等多維度，緊貼時代脈搏統(tǒng)籌謀劃智慧引漢濟渭總體建設。

2.1 一期工程建立信息化系統(tǒng)總體框架

在一期工程初步設計階段，業(yè)主方就委托中國水利水電科學研究院編制了《引漢濟渭工程管理調度自動化系統(tǒng)總體框架設計》，從工程建設管理實際需求出發(fā)，按照“總體規(guī)劃、分步實施、統(tǒng)一標準、留足余量”的思路，進行項目總體技術方案設計，指導各個層次的建設內容有序安排。一期工程以調水工程為核心，搭建了應用系統(tǒng)、應用支撐平臺、數(shù)據資源管理中心、云計算中心、信息采集系統(tǒng)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、通信與計算機網絡系統(tǒng)以及保障系統(tǒng)建設與運行的實體環(huán)境、標準規(guī)范、安全體系、管理保障體系。應用系統(tǒng)主要包括綜合服務、智能調水、監(jiān)測預警、視頻會商及應急管理、工程管理、水庫綜合管理等六個模塊。

2.2 二期工程確立智慧引漢濟渭目標

在引漢濟渭二期工程初步設計階段，率先實行信息化初步設計標段單獨招標、專題設計，確保設計的完整性和系統(tǒng)性。以“融合一期、建設二期、兼顧三期”為建設總線，以“統(tǒng)一業(yè)務應用、統(tǒng)一應用支撐平臺、統(tǒng)一數(shù)據存儲維護、統(tǒng)一通信網絡設施、統(tǒng)一信息采集傳輸”為5個統(tǒng)一建設原則，確立七項建設目標：透徹感知的采集監(jiān)控體系、高速互聯(lián)的通信傳輸網絡、集約共享的基礎設施環(huán)境、統(tǒng)一匯聚的數(shù)據資源體系、數(shù)字賦能的支撐服務平臺、工程建管全過程智慧應用、運行高效的安全保障環(huán)境。根據水利部智慧水利總體方案，二期工程數(shù)字化建設將以應用層、支撐層、數(shù)據層、基礎設施層、網絡層、采集與監(jiān)控層，標準規(guī)范體系、安全及運維保障體系的“六橫兩縱”技術架構，見圖2，將引漢濟渭工程數(shù)字化建設推向新的高度。

圖2 智慧引漢濟渭總體架構圖

2.3 三期工程持續(xù)完善智慧賦能應用

三期工程將一以貫之完成七項建設目標，主要建設輸配水工程剩余干線的通信網絡、物聯(lián)感知、視聯(lián)網絡、設施監(jiān)控等，繼續(xù)夯實基礎設施層，完善感知采集與監(jiān)控體系建設。工程將遵循統(tǒng)一調度、兩級管理、三級控制調度模式，利用數(shù)據挖掘、數(shù)據分析、數(shù)據融合、數(shù)據協(xié)調、數(shù)據同化、圖像識別、深度學習等關鍵技術，深度挖掘數(shù)據資源，用數(shù)據資源完善模型迭代、算法優(yōu)化和賦能應用，實現(xiàn)多尺度、多種類、多空間、多時態(tài)、多結構、多來源的涉水數(shù)據深度融合和互聯(lián)互通，開創(chuàng)基于情景分析、態(tài)勢判別的預報預警預演預案耦合系統(tǒng)，形成實時動態(tài)變化的數(shù)字孿生體系，為水資源調度、工程運行管理等提供全空間、全過程、全要素、智能化的決策支持環(huán)境，實現(xiàn)智能化調度運行和智慧化運維保障，全面建成智慧引漢濟渭工程。

3 實施數(shù)字化戰(zhàn)略，引領水利工程建設管理精細化

3.1 吸納高端資源，搭建創(chuàng)新平臺

依托引漢濟渭工程成立的“引漢濟渭院士專家工作站”，2018年被評為“全國模范院士專家工作站”，簽約中國科學院陳祖煜院士進站，聘請中國工程院王浩院士、張建民院士為顧問；設立“博士后創(chuàng)新基地”，與清華大學、中國水科院聯(lián)合招收和培養(yǎng)博士后研究人員，第一位博士后2020年4月已出站；2021年1月獲批國家“博士后科研工作站”；與西北農林科技大學和西安理工大學合作成立校外教學實踐基地。同時，業(yè)主方面向全社會公開招聘高層次人才，成立科學技術研究院、數(shù)據網絡中心、科學技術部、創(chuàng)新工作室，組建混合所有制的陜西智禹信息科技有限公司，以創(chuàng)新的管理機制構建了集研究、推廣科學技術和信息化建設管理、運維保障于一體的人才團隊和工作體系。面對世界級工程難題，我們只有與頂級人才資源和科技資源強強聯(lián)合，構成新技術研發(fā)、推廣、展示的大舞臺，才能取得最后的勝利。

3.2 堅持科技引領，強化創(chuàng)新驅動

依托引漢濟渭工程先后開展的科研課題共計110余項，其中包括“十三五”國家重點研發(fā)計劃專項課題6項、水利部公益性行業(yè)科研專項課題1項、陜西省水利科技計劃項目20項、陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計劃項目1項、陜西省自然科學基礎研究計劃——引漢濟渭聯(lián)合基金項目38項；累計申請專利32項，其中已授權15項，取得軟件著作權11項，出版專著3部，編寫陜西省地方標準5項，其中2項已發(fā)布。參編國家標準2項，牽頭編寫水利行業(yè)標準《全斷面巖石掘進機法水工隧洞工程技術規(guī)范》部分章節(jié)；依托引漢濟渭工程累計發(fā)表論文500余篇。聯(lián)合西安理工大學等單位開展的“大型復雜跨流域調水工程預報調配關鍵技術研究”項目獲2020年大禹水利科學技術獎科技進步二等獎；聯(lián)合大連理工大學等單位完成的“強震區(qū)高拱壩工程微震監(jiān)測與數(shù)值仿真方法”項目獲2020年中國大壩工程學會科技進步二等獎。

3.3 注重實施成效，實現(xiàn)示范引領

引漢濟渭工程信息化建設獲得了較好的實施效果。2019年全國水利工程建設信息化創(chuàng)新示范活動在引漢濟渭工程現(xiàn)場成功舉辦，信息化成果得到全國參會代表、專家的一致好評和業(yè)內的廣泛關注，入選“激浪杯”2019有影響力十大水利工程之一，中國工程院張建民院士給出了“引漢濟渭信息化建設具有示范引領作用”的高度贊譽。“無人駕駛碾壓混凝土筑壩技術研究”成功入選全國智慧水利優(yōu)秀應用案例和典型解決方案以及2020年度水利先進實用技術重點推廣指導目錄。

4 融合創(chuàng)新信息技術，建設數(shù)字引漢濟渭

數(shù)字引漢濟渭以急用先行、即建即用為原則，建設期和運行期同步建設、各有側重。建設期通過BIM+GIS技術對工程建設施工實現(xiàn)全生命周期管理，建設預報預警系統(tǒng)實現(xiàn)洪水預警、地質預報、巖爆預測，“天眼”巡查巡檢實現(xiàn)全工區(qū)無死角監(jiān)控，安全管理系統(tǒng)實現(xiàn)工程安全生產管理，VR、AR技術應用實現(xiàn)現(xiàn)場虛擬化體驗，企業(yè)管理信息化實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和風險管控。

4.1 BIM技術廣泛應用，實現(xiàn)工程建設優(yōu)化和全生命周期管理

4.1.1 三河口水利樞紐智能建造系統(tǒng)

三河口水利樞紐智能建造系統(tǒng)集成一個平臺，見圖3，以及十個子系統(tǒng)，引入BIM技術構建監(jiān)管平臺，可實現(xiàn)模型和業(yè)務數(shù)據之間的聯(lián)動交互；運用自動化監(jiān)測技術、數(shù)值仿真技術實現(xiàn)了大壩建設的智能溫控、碾壓質量、加漿振搗、施工質量、灌漿質量、變形監(jiān)測、車輛人員定位、施工進度、視頻監(jiān)控等信息的實時采集、自動分析、預報預警，實現(xiàn)了施工過程可追溯，為大壩的全生命周期管理奠定基礎。

圖3 三河口水利樞紐智能建造平臺

4.1.2 無人駕駛攤鋪和碾壓技術

研發(fā)“無人駕駛碾壓混凝土智能筑壩技術”，首次成功應用于三河口碾壓混凝土雙曲拱壩施工。該技術通過預先設置碾壓速度、碾壓軌跡、碾壓遍數(shù)等施工參數(shù)，利用傳感器采集作業(yè)數(shù)據，實現(xiàn)混凝土碾壓過程智能控制，有效克服人工駕駛碾壓機作業(yè)碾壓質量不穩(wěn)定等缺點，使碾壓過程程序化、施工質量標準化，避免受人為因素的影響。

2019年10月，三河口大壩取出25.2m長碾壓混凝土芯樣，是國內外已知碾壓混凝土雙曲拱壩之最。經檢測，該芯樣表面光滑密實，骨料分布均勻，無空隙，層間結合良好。此外，研發(fā)的“無人駕駛攤鋪系統(tǒng)”，已在黃金峽碾壓混凝土重力壩施工中成功應用，見圖4。混凝土壩的無人駕駛攤鋪和碾壓首次在黃金峽水利樞紐上實現(xiàn)了聯(lián)合作業(yè)。

圖4 無人駕駛監(jiān)控系統(tǒng)

4.1.3 三維BIM和GIS技術融合

三維BIM和GIS技術融合，為引漢濟渭工程數(shù)字化建設提供基礎保障。該技術通過將標準化的BIM模型有效導入建設管理平臺和運行管理平臺，實現(xiàn)各專業(yè)、全過程的設計協(xié)同管理，在施工組織設計、專業(yè)間構筑物相互碰撞檢查等方面取得了較好的效果，已成功應用于在黃金峽水利樞紐工程建設中，見圖5～圖7。

圖5 地質模型

圖6 構筑物模型

圖7 黃金峽水利樞紐三維BIM+GIS平臺

4.1.4 引漢濟渭秦嶺隧洞BIM智能管理系統(tǒng)

將智能管理系統(tǒng)應用于秦嶺輸水隧洞施工。通過BIM模型建立隧洞風險實時管控系統(tǒng)，見圖8，可直觀地看到斷裂、巖爆、變形等不同類型風險點在隧洞中的分布情況，還原隧洞的地質情況，做到對前方圍巖重點監(jiān)測，提前做好處理預案，從而有效控制施工質量。

圖8 引漢濟渭秦嶺隧洞BIM智能管理平臺

4.1.5 引漢濟渭調度管理中心項目BIM技術應用

引漢濟渭調度管理中心項目建設中全面應用BIM技術，見圖9，對工程結構、場地布置、施工組織、機電安裝等工程進行仿真模擬測算，顯著提升了項目建設效率，縮短了施工工期，降低了建造成本。

圖9 引漢濟渭調度管理中心項目BIM技術應用

4.1.6 二期工程初步設計階段BIM技術應用

引漢濟渭二期工程初步設計階段，采用基于統(tǒng)一的BIM協(xié)同環(huán)境和工作標準，見圖10，實現(xiàn)多專業(yè)模型數(shù)據實時共享、基于傾斜攝影的實景建模、基于參數(shù)化及模板庫的快速設計等多方面全方位組合應用，顯著提高了工作效率，保證了設計質量。今后，BIM技術應用將貫穿于整個一期、二期、三期工程全生命周期的各個階段，助力提升引漢濟渭工程數(shù)字化、智能化水平。

圖10 引漢濟渭二期工程數(shù)字化設計

4.2 建設預報系統(tǒng)，實現(xiàn)超前預警盡早應對

4.2.1 洪水預警預報系統(tǒng)

引漢濟渭三河口水利樞紐和秦嶺輸水隧洞各支洞口地處山谷地帶，施工人員及施工設備極易受暴雨洪水的威脅。研發(fā)基于GIS平臺的水文預報技術，解決了復雜流域水文預報系統(tǒng)的智能化、可視化建模的難題。建立了缺乏水文觀測資料的中小河流施工期洪水預報模型選用及模型參數(shù)確定方法，研發(fā)了施工期洪水預警預報系統(tǒng)，見圖11。2016 年成功預報了 “7·16”子午河洪水，預報洪峰流量 800m3/s，實際堰前最大流量 697m3/s，預見期大于5小時，為壩址施工人員及時撤離提供了準確預報。

圖11 施工期洪水預警預報系統(tǒng)

4.2.2 隧洞綜合超前地質預報

隧洞綜合超前地質預報應用信息化技術手段對掌子面前方地質情況進行綜合分析，采用聚焦測深型電阻率法，實現(xiàn)了掌子面前方30～40m范圍的斷層、溶洞等含水致災構造的三維成像，見圖12；采用三維地震波法，實現(xiàn)了掌子面前方80～100m范圍的斷層、破碎帶的超前探測，見圖13。

圖12 聚焦測深型電阻率三維成像圖

圖13 三維地震波法成像立體圖

2016年5月31日，嶺北硬巖掘進機(TBM)掘進至K51+597.6處遭遇卡機，采用信息化手段進行超前地質預報，準確探明了掌子面前方軟弱破碎帶的空間位置、形態(tài)和規(guī)模，有效指導了脫困方案的設計和實施，使TBM提前21天脫困。

4.2.3 巖爆預報技術深度應用

秦嶺隧洞巖爆等級綜合判定方法和分級標準方面達到國際領先水平。引漢濟渭秦嶺輸水隧洞埋深在1000m以上的洞段長達27km，最大埋深2012m。穿越多個復雜地質單元和構造帶。實測主應力最大值65.5MPa，線性回歸分析最大可達100MPa。自2011年開工至2020年底，已發(fā)生不同等級巖爆2469次，其中強烈?guī)r爆1104次，極強巖爆37次。工程安全風險極高，建設難度極大。為保障工程順利開展，在秦嶺輸水隧洞施工中研究應用微震監(jiān)測技術十分必要。該技術利用巖體在宏觀破壞前產生的許多細小微破裂，通過有效范圍內的多個傳感器接收這些微破裂以彈性能釋放的形式產生的彈性波信息，以反演方法得到巖體微破裂發(fā)生的時刻、位置和性質，基于大量數(shù)據分析推斷巖石宏觀破裂的發(fā)展趨勢，初步實現(xiàn)了12小時巖爆時間預測，見圖14～圖15。

圖14 微震事件云圖

圖15 微震事件

在秦嶺隧洞微震監(jiān)測期間，利用該技術在各工作面共統(tǒng)計巖爆1848次，預警并發(fā)生巖爆1710次，占實際發(fā)生巖爆次數(shù)的92.53%，其中預警等級和區(qū)域與實際巖爆一致的1620次，占87.66%，有效解決了施工人員的心理恐慌問題，為現(xiàn)場作業(yè)提供決策依據。2019年8月4日上午預測到4號洞有巖爆，施工單位已于上午7點收到巖爆預警，提前采取了防護措施，中午12點左右發(fā)生了中等——強烈?guī)r爆，有效地避免了巖爆造成的損失。2020年11月15日，中國水利學會專家組赴嶺南TBM工作面考察時，系統(tǒng)準確預報了一次強烈滯后性巖爆，因此及時對考察時間進行調整，避免了意外事故的發(fā)生。

4.3 “天眼”網絡全覆蓋，實現(xiàn)全天候無死角工區(qū)監(jiān)控

4.3.1 建成320路高清攝像頭視頻系統(tǒng)

工程現(xiàn)場實現(xiàn)了全工區(qū)24小時無死角實時遠程監(jiān)控，對120多路重點監(jiān)控數(shù)據進行定期備份并長期儲存，實現(xiàn)了信息可追溯，同時管理人員可通過手機APP同步操控，隨時隨地察看工地情況。

4.3.2 建立秦嶺長深埋隧洞施工期信息實時傳輸系統(tǒng)

在秦嶺輸水隧洞施工中，從德國、美國引進兩臺TBM由南北雙向對打。目前從嶺北的5號支洞口到掌子面檢查一次需要約5小時，隨著隧洞越來越深，需要的時間會更長。為此，在埋深1000m以上、空間狹窄、高溫、高濕的隧洞里，通過多種通訊手段反復試驗后，最終選定在隧洞中每隔3km安裝中繼器，利用點對點無線接力+專線+電信公網傳輸?shù)姆绞剑O計并定制專業(yè)設備箱，克服了電壓不穩(wěn)、電磁干擾、交叉作業(yè)等因素，成功解決了約14km長的隧洞視頻和音頻傳導問題。建立此系統(tǒng)，可隨時隨地通過手機查看洞內施工情況，顯著提高了工作效率，降低了施工風險。

4.3.3 最長的大對數(shù)通信海纜提供網絡基礎保障

針對秦嶺輸水隧洞距離長、洞內潮濕、地質條件復雜等特點，創(chuàng)新性設計自建了陸地最長的大對數(shù)通信海纜，見圖16，325km的雙鏈路主備式96芯海底光纜通過環(huán)形結構互聯(lián)，形成貫通嶺南、嶺北的調度指揮通信中樞，為運行管理期水源和配水系統(tǒng)的通信提供高質量網絡保障和基礎支撐。

圖16 隧道海纜敷設完成后場景

4.3.4 成立“朱鹮無人機中隊”

工程成立“朱鹮無人機中隊”，配置不同規(guī)格無人機12架，其中與清華大學微電子與納電子學系共同研發(fā)的猛禽EV無人機(太陽能增程尾座式垂起飛翼)，采用柔性高效晶硅太陽能電池技術，賦予猛禽EV太陽能轉化率22.09%的世界領先效率，將高飛行效率的飛翼結構和太陽能增程技術相結合，獲得超長的滯空時間，利用尾座式垂直起降結構突破起降條件的束縛，從而成為無人機信號中繼、無人機空地自組網、大范圍多維數(shù)據采集以及航測巡檢等方面的無人機高效作業(yè)利器。“朱鹮無人機中隊”的主要任務是施工現(xiàn)場、庫區(qū)和輸配水工程管線的智能巡察和數(shù)據采集，不僅可將現(xiàn)場畫面實時傳輸至指揮部，為管理人員決策提供依據，還能實現(xiàn)水樣提取、施工排水情況和料場、渣場、水保情況的監(jiān)測，突發(fā)水體污染事件的跟蹤和防汛搶險、應急救援等任務。

4.3.5 建立嚴格的環(huán)水保監(jiān)測體系

積極踐行“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保理念，嚴格遵守環(huán)境保護“三同時”制度，將工程建管與水源地保護、濕地建設、景觀建設、生態(tài)修復等充分融合，通過全景攝像和在線水質在線監(jiān)測設備、“朱鹮無人機中隊”等，嚴格檢查環(huán)保落實情況，有效保護秦嶺“綠水青山”。

4.4 建成安全管理系統(tǒng)，實現(xiàn)多層次全方位安全保障

4.4.1 引漢濟渭工程安全生產管理系統(tǒng)

根據工程建設特點，研發(fā)引漢濟渭工程安全生產管理系統(tǒng)，見圖17。通過安全生產費、隱患排查、風險管控、安全人員、安全文件、安全培訓等六個管理子模塊，形成完整閉環(huán)管理，進一步加強工程安全生產風險管控，為安全管理的科學決策提供依據。

圖17 引漢濟渭工程安全生產信息管理平臺

4.4.2 隧洞內人員定位系統(tǒng)

建立隧洞內人員定位系統(tǒng)，通過在施工人員安全帽內安裝的識別芯片及隧洞入口的人員信息識別裝置，即時掌握隧洞內施工人員數(shù)量、分布位置，確保緊急情況發(fā)生時能夠及時、準確地實施救援工作。

4.4.3 施工現(xiàn)場人臉識別系統(tǒng)

為解決現(xiàn)場發(fā)生緊急情況時難以確定現(xiàn)場人員信息的關鍵問題，在三河口水利樞紐、黃金峽水利樞紐工區(qū)、兩臺TBM施工的秦嶺輸水隧洞的4號和5號隧洞進口及TBM設備最前端，安裝人臉識別系統(tǒng)。人臉識別系統(tǒng)采用人臉AI智能識別技術，集成人工智能、機器識別、機器學習、模型理論、專家系統(tǒng)、視頻圖等手段，不僅能隨時準確掌握施工現(xiàn)場的人員用于安全管理，而且可以準確統(tǒng)計分析施工現(xiàn)場的人力資源配置情況。

4.4.4 六道應急通信系統(tǒng)

建立六道應急通信系統(tǒng)和工區(qū)應急撤離警示系統(tǒng)。通過固定電話、手機、對講機、無線短波電臺、銥星衛(wèi)星電話、北斗通信手持終端等六道應急通信系統(tǒng)，確保在惡劣天氣情況下指揮系統(tǒng)暢通。在三河口水利樞紐和黃金峽水利樞紐施工現(xiàn)場，建立短信預警系統(tǒng)，可對工地周邊150m范圍內的手機發(fā)送緊急情況的撤離方向和路線的提醒，實現(xiàn)現(xiàn)場發(fā)生危險時確保可以緊急撤離。

4.5 引入VR、AR技術，實現(xiàn)工程虛擬化現(xiàn)場體驗

4.5.1 VR技術應用工程建設管理

引進VR技術應用于工程建設管理。采用VR技術制作三河口救援VR展示片、隧洞TBM施工VR介紹片和三河口水利樞紐庫區(qū)VR漫游片，還可通過無人機掛載VR攝像機進行實時直播，見圖18，實現(xiàn)了與工程的實時交互、協(xié)同管理。

圖18 VR拍攝畫面

4.5.2 AR技術在工程建設管理中成功應用

首次將AR技術成功應用于黃金峽水利樞紐工程建設管理過程中，利用AR實景識別定位技術，將虛擬仿真大壩模型與現(xiàn)實場景疊加，在設備終端上展現(xiàn)黃金峽水利樞紐建成后的壯觀景象，見圖19。

圖19 虛擬仿真大壩模型與現(xiàn)實場景疊加效果

4.5.3 VR、AR移動在線直播等技術實現(xiàn)遠程會診應用

通過VR、AR移動在線直播等技術，與專家遠程連線進行工程管理遠程會診，以第一視角觀察現(xiàn)場情況，了解問題所在，指導相關人員緊急處置現(xiàn)場問題，有效縮短問題處置時間，減少信息的傳達誤差，大幅提升問題的處理效率。在嶺北TBM掘進中遭遇有害氣體時，利用該技術及時查明原因，采取有效措施，為復雜地質下引漢濟渭秦嶺輸水隧洞工程建設提供了技術保障。

4.6 推進管理信息化，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置效率提升

利用信息化手段集成和整合企業(yè)的信息流、資金流、工作流，實現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置。目前已建成了涵蓋人員考勤、在線辦公、視頻會商、計量支付、財務共享等多個方面的信息化管理板塊。

4.6.1 加強信息流管控

建立了引漢濟渭施工期建設和公司數(shù)字化管理的基礎大數(shù)據系統(tǒng)，以數(shù)據采集、數(shù)據傳輸、數(shù)據存儲和管理為基礎，采集工程監(jiān)控、工程安全、水質監(jiān)測、水情監(jiān)測等基本數(shù)據及辦公信息，為綜合調度決策會商和網上辦公提供信息服務。

4.6.2 加強資金流管控

計量支付審批系統(tǒng)通過合同計量、審批、支付的網絡化管理，解決了工程參建單位多，資金結算周期長的問題，與財務共享系統(tǒng)，OA系統(tǒng)，合同、資產管理系統(tǒng)等協(xié)同管理，可實現(xiàn)業(yè)務前端數(shù)據一次性抓取、全過程自動流轉、流程風險自動控制、管理標準自動校驗，使施工結算、付款、發(fā)票三者間信息聯(lián)動，讓資金管理更加簡潔高效。

4.6.3 加強工作流管控

建立集成辦公管理系統(tǒng)，通過統(tǒng)一用戶登錄、流程集合、數(shù)據整合，增強部門間協(xié)作和資源共享，打破傳統(tǒng)管理模式下的孤島效應。建立參建單位面部識別考勤系統(tǒng)，解決現(xiàn)場管理人員與投標約定人員不一致的難題，維護了合同的嚴肅性。建立引漢濟渭參建單位誠信管理平臺，通過對參建單位履約行為的準確、及時、客觀的公示管理，為公司后期招標、投標，評獎、評優(yōu)等提供重要依據。

5 面向未來，構建智慧調度運行體系

面對引漢濟渭工程建設與運行管理的復雜性、艱巨性、挑戰(zhàn)性需求，尤其是針對工程類型多樣、水力邊界復雜、關中無調蓄庫等特點，引漢濟渭運行期建設將結合面向未來的“四水源聯(lián)合調度”復雜需求，立足于工程全生命周期管理，以“數(shù)字調蓄庫”為核心，基于大數(shù)據分析、預測預報、水資源優(yōu)化調配、機器學習、知識圖譜等技術，構建易擴展的、智能化的“四水源聯(lián)合智能調度體系”，實現(xiàn)“預測預報-優(yōu)化調度-過程仿真-智能修正-知識圖譜”一體化，提高工程智慧化水平，完全發(fā)揮工程效益。

引漢濟渭二期工程將建設透徹感知的采集監(jiān)控體系，實時感知工程水文、水質、安全、生態(tài)、運行控制、建設管理等信息，為工程運行監(jiān)視監(jiān)控、建設管理、科學調度、風險分析、運行維護提供豐富的數(shù)據信息；建設高速互聯(lián)的通信傳輸網絡，建設匯聚總調中心、備調中心、分中心、管理站、現(xiàn)地站各級節(jié)點的萬兆光纖通信網絡，滿足引漢濟渭二期工程信息化運行調度與管理需要；建設集約共享的基礎設施環(huán)境，為工程建設管理、調度控制、運行維護等業(yè)務提供安全、高效的基礎設施環(huán)境支撐，保障工程日常調度與應急會商業(yè)務實施；建設工程建管全過程智慧應用，實現(xiàn)工程建設智能管控、工程安全智能監(jiān)控、智能化數(shù)字調蓄庫、工程運維智能管控4大主題應用，形成覆蓋工程全生命周期的“監(jiān)測預警、風險評價、優(yōu)化調度、會商決策、應急處置、效益評價”六位一體的工程智能管控體系；打造統(tǒng)一匯聚的數(shù)據資源體系，通過對數(shù)據資源的治理形成高質量數(shù)據資源池，實現(xiàn)工程所需數(shù)據的統(tǒng)一匯集、治理、存儲、管控與應用，形成異構多源的數(shù)據資源體系，為各業(yè)務應用提供數(shù)據支撐，提高信息資源共享水平；建設動態(tài)賦能的支撐服務平臺，構建區(qū)塊鏈、工程一張圖服務、BIM+GIS平臺為核心的應用服務體系及各類水利專業(yè)模型算法服務，通過各類服務的統(tǒng)一管控與資源服務體系的統(tǒng)一監(jiān)管，形成統(tǒng)一賦能的支撐服務平臺；建立運行高效的安全保障環(huán)境，建設總調中心與備調中心，2處分中心機房與7處管理站機房，為工程建設管理、調度控制、運行維護等業(yè)務提供安全、高效的基礎設施環(huán)境支撐，保障工程日常調度與應急會商業(yè)務實施。

6 結 語

為全面實現(xiàn)引漢濟渭工程全生命周期管理，構建穩(wěn)定可靠的水安全、豐潤均衡的水資源、健康優(yōu)美的水環(huán)境、功能健全的水生態(tài)、特色鮮明的水文化、科學嚴格的水管理，我們將持續(xù)以“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”為基本原則，以基于數(shù)字孿生的“數(shù)字調蓄”為統(tǒng)領，以“一云一池兩平臺”為基礎，以“工程安全、調度安全、水質安全”和創(chuàng)新示范智慧水利“四預”(預報、預警、預演、預案)，綜合運用計算機技術、通信技術、自動控制技術、大數(shù)據、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能、數(shù)字孿生、BIM+GIS、AR、VR、無人機飛檢飛視等技術及現(xiàn)代管理學理論、水力學理論和其他學科的優(yōu)秀前沿成果，傾力打造引漢濟渭“智慧大腦”，實現(xiàn)工程智慧化建設，智慧化運行，智慧化管理，為智慧水利貢獻引漢濟渭方案。