信息化時(shí)代背景下水利水電施工技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

楊冰

摘要：縱觀人類發(fā)展史，從原始社會的依河而居，到農(nóng)業(yè)社會的開拓農(nóng)田、治水利民，再到現(xiàn)代社會的高峽出平湖、征服江河，都在圍繞“水”這個(gè)主題地而變化發(fā)展，因此，從一定程度上講，人類社會文明進(jìn)步的過程，也是人類征服與充分利用大自然水資源的過程。在這個(gè)過程中，人類從認(rèn)知自然現(xiàn)象，到科學(xué)發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，進(jìn)而衍生與推動技術(shù)革命，進(jìn)而形成一種無形的生產(chǎn)力，促進(jìn)人類社會在近三百年呈指數(shù)狀的高速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：信息化時(shí)代;水利水電;施工技術(shù);發(fā)展機(jī)遇;挑戰(zhàn)

1如何理解信息化時(shí)代

信息化是繼機(jī)械化、電氣化之后的再次技術(shù)革命，信息化時(shí)代是人類發(fā)展史全新的階段。在信息化時(shí)代，依托高速無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、智能制造、大數(shù)據(jù)、虛擬仿真技術(shù)等，綜合融入并轉(zhuǎn)化成新的社會生產(chǎn)力，以指數(shù)增長的速度顛覆改變?nèi)祟惿娴纳娣绞剑矠槿祟愇磥硎澜鐜砹藷o限想象與無限可能。信息化時(shí)代，擁有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)。

（1）高速互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其是5G技術(shù)，給萬物聯(lián)網(wǎng)帶來全新機(jī)遇，巨量信息的高速、低延遲傳輸成為常態(tài)。

（2）AI技術(shù)，結(jié)合設(shè)備智能制造技術(shù)，將對傳統(tǒng)勞動密集型、數(shù)據(jù)分析型的領(lǐng)域帶來沖擊，伴隨而來的將是大量勞動力的釋放與轉(zhuǎn)型。

（3）VR技術(shù)，給人類帶來全新的視覺體驗(yàn)，人類對未知事物的認(rèn)知，從圖紙、模型與計(jì)算機(jī)仿真，向身臨其境的全新虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展。

（4）大數(shù)據(jù)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的高速發(fā)展，人類生活環(huán)境的各種組成元素都將以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)，對未來的分析與決策，也因此變得智能化。

（5）BIM技術(shù)，將建筑3D模型帶入向信息化時(shí)代邁，并以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)在工程技術(shù)人員面前。

2信息化時(shí)代給水利水電施工技術(shù)帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

2.1 BIM技術(shù)對水利水電工程施工管理技術(shù)的影響

BIM技術(shù)，在建筑領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展起來，并在中國全面進(jìn)入應(yīng)用階段，而在水利水電領(lǐng)域，BIM技術(shù)尚處于試驗(yàn)與試用階段。雖然BIM技術(shù)在水利水電領(lǐng)域尚未普及，但可以確定的是它代表著未來的發(fā)展方向，不久的將來，BIM技術(shù)也在水利水電全生命周期的管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。BIM技術(shù)的特點(diǎn)是，以3D建筑模型為基礎(chǔ)，在建立模型與族庫的過程中賦予龐大的信息數(shù)據(jù)（時(shí)間、空間、附加信息等），結(jié)合進(jìn)度控制管理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、VR技術(shù)等，給工程策劃、建設(shè)管理、后期運(yùn)維等階段帶來前所未有的變革與沖擊。在水利水電施工領(lǐng)域，BIM技術(shù)將帶來的全新的機(jī)遇，我們可以設(shè)想在以下兩個(gè)方面。

（1）利用BIM、VR、GIS與進(jìn)度控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)4D施工仿真模擬技術(shù)，如果在把工程量、工程成本與造價(jià)信息賦予BIM族庫中，那么我們還可以實(shí)現(xiàn)水利水電5D施工控制，在工程沒有實(shí)施之前，我們就可以憑借這些強(qiáng)大的技術(shù)，預(yù)演模擬所有施工方案，為我們動態(tài)分析與控制未來施工階段提供強(qiáng)力支撐。

（2）利用BIM、數(shù)據(jù)庫與KKS編碼技術(shù)，將水利水電工程的施工構(gòu)件、機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、備品備件等系統(tǒng)編碼，賦予獨(dú)特的“身份號碼”，形成水利水電工程的“大數(shù)據(jù)”，再通過互聯(lián)網(wǎng)與移動通信技術(shù)，對構(gòu)成工程龐大數(shù)據(jù)的構(gòu)件與設(shè)備等，開展過程生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、安裝、監(jiān)測等立體全方面信息化管理，實(shí)現(xiàn)真正的“數(shù)字化水利水電施工工地”，為后文提到的無人化施工和3D大壩打印等前沿技術(shù)的誕生提供數(shù)字模型支撐。

2.2 AI技術(shù)對無人化施工技術(shù)的影響

伴隨著AI技術(shù)的發(fā)展，人工智能也開展從互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析，也逐漸向其他領(lǐng)域擴(kuò)散，例如金融投資分析領(lǐng)域、傳統(tǒng)工業(yè)與制造業(yè)領(lǐng)域等。AI技術(shù)的本質(zhì)，就是讓智能計(jì)算機(jī)逐漸代替人類的常規(guī)與重新性的工作，解放傳統(tǒng)領(lǐng)域的勞動力投入，逼迫勞動力向其他領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。在水利水電施工領(lǐng)域，雖然我們已經(jīng)進(jìn)入了機(jī)械化的時(shí)代，但是所有的機(jī)械設(shè)備依然需要人來操作，部分施工領(lǐng)域仍需要大量密集勞動力參與，例如鋼筋混凝土工程施工，施工質(zhì)量合格率的高低依然受作業(yè)人員技能水平的影響，人在參與的工程建設(shè)的過程中，依然存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，從人類發(fā)展與進(jìn)步的角度來看，AI技術(shù)進(jìn)入水利水電施工領(lǐng)域是必然的趨勢。

在現(xiàn)階段，中國的一些大型水利水電施工企業(yè)，開始研究并試驗(yàn)無人化施工技術(shù)，例如將以AI技術(shù)、GIS技術(shù)與智能控制技術(shù)結(jié)合應(yīng)用到施工機(jī)械設(shè)備上，根據(jù)大壩3D模型、建筑材料類型、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備行走軌跡等信息，實(shí)現(xiàn)土石壩的無人攤鋪、無人碾壓，逐漸顛覆原有的大壩填筑施工技術(shù)。我們可以設(shè)想，在不久的將來，水利水電施工領(lǐng)域出現(xiàn)更多的無人化施工技術(shù)，例如：發(fā)明一種設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鋼筋的加工安裝無人化，根據(jù)圖紙尺寸，精準(zhǔn)定位安裝鋼筋;或者，發(fā)明一種混凝土入倉與振搗形成智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無人智能操控，確保混凝土澆筑與振搗質(zhì)量。除此之外，伴隨著世界各大汽車公司在無人駕駛技術(shù)的研發(fā)，將來水利水電施工運(yùn)輸車輛也可以實(shí)現(xiàn)全部無人駕駛，或許我們將來會看到無人導(dǎo)截流施工的場景。

2.3 3D打印技術(shù)顛覆現(xiàn)有水利水電施工技術(shù)的可能性

3D打印技術(shù)，給工業(yè)制造領(lǐng)域帶來很大的沖擊，尤其是小型、異形部件的加工，只要將3D模型錄入計(jì)算機(jī)，那么計(jì)算機(jī)給3D打印機(jī)發(fā)布命令，利用可操控的材料進(jìn)行精準(zhǔn)鑄造與雕刻。既然3D打印技術(shù)是工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的方向，那么我們也可以試想下3D打印技術(shù)在水利水電施工領(lǐng)域的發(fā)展空間。我們在上文中已提到了BIM技術(shù)，BIM技術(shù)已為我們提供了詳盡的工程3D模型，那么如果我們想象力更大些，發(fā)明一種大型的3D打印機(jī)，計(jì)算機(jī)為其提供水利水電模型，在有可靠建筑材料的情況下，我們或許可以將大壩給打印出來。如果真的可以實(shí)現(xiàn)，那么3D打印技術(shù)給水利水電施工領(lǐng)域乃至整個(gè)建筑施工領(lǐng)域帶來的沖擊，比無人化設(shè)備操控技術(shù)更加具有革命意義。人類建造一個(gè)龐大工程的效率將會大大提高，社會發(fā)展與人類改造大自然的速度將高速提升。

2.4信息化時(shí)代對建筑材料科學(xué)革命的反向促進(jìn)作用

上文提到，建筑材料科學(xué)是決定水利水電施工極限水平的關(guān)鍵因素，如果BIM技術(shù)、AI技術(shù)、3D打印技術(shù)等全面進(jìn)入水利水電施工領(lǐng)域，那么信息化技術(shù)高速發(fā)展與建筑材料的落后狀態(tài)，就成為影響水利水電施工技術(shù)發(fā)展主要矛盾。解決好這個(gè)矛盾，將是我們廣大科研人員與工程師們的努力方向。在解決這個(gè)主要矛盾的過程中，務(wù)必會反向促進(jìn)建筑材料科學(xué)的二次革命。例如，3D打印技術(shù)，對材料的要求很高，既要確保為3D打印設(shè)備供應(yīng)材料連續(xù)性，又要實(shí)現(xiàn)筑壩材料性能的單一性。現(xiàn)階段，筑壩的主要建筑材料為混凝土、鋼筋、黏土、石料等，不同材料分布的部位不同，各材料加工、生產(chǎn)、施工的工藝煩瑣，為此，研發(fā)滿足3D打印技術(shù)的新筑壩材料成為關(guān)鍵，這些材料既要有很好的力學(xué)性能，又要有較高的生產(chǎn)便利性，建筑材料科學(xué)可能進(jìn)入二次技術(shù)革命階段。

3結(jié)語

信息化時(shí)代，不僅影響人類現(xiàn)代的生活方式，而且也在逐漸給傳統(tǒng)水利水電建設(shè)施工領(lǐng)域帶來強(qiáng)大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。作為水利水電領(lǐng)域工程技術(shù)人員，我們應(yīng)當(dāng)去正視與迎接這個(gè)時(shí)代的到來，并主動將眾多信息化技術(shù)帶入傳統(tǒng)的水利水電領(lǐng)域，通過一系列科學(xué)研究與實(shí)踐，解決信息化與傳統(tǒng)施工技術(shù)之間存在的矛盾，改變水利水電傳統(tǒng)施工技術(shù)，提升社會生產(chǎn)力水平。

參考文獻(xiàn)

[1]臧猛強(qiáng).信息化技術(shù)在水利水電工程施工管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].智能城市，2018，4（12）：141-142.

[2]徐杰.信息化技術(shù)在水利水電工程施工管理中的應(yīng)用及發(fā)展[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017，（32）：78.

[3]雙學(xué)珍，張智涌.信息化技術(shù)在水利水電工程施工管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].科技展望，2014，（19）：8.