智慧水利關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究綜述

何力　孫瑞楨

摘? 要： 隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)時代應(yīng)運而生，而水利的傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)不適合當(dāng)前水利發(fā)展的需要。本文對智慧水利關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研 究進行探討。

關(guān)鍵詞： 智慧水利;關(guān)鍵技術(shù);應(yīng)用效果

1 系統(tǒng)技術(shù)分析

1.1? 物聯(lián)傳感技術(shù)層面

現(xiàn)代智慧水利項目工程中，建設(shè)初期需要積極引入傳感裝置，便于后 期的物聯(lián)網(wǎng)接入，更好地匯入系統(tǒng)平臺。現(xiàn)代智慧水利項目工程系統(tǒng)技術(shù) 要點在于找準(zhǔn)數(shù)據(jù)精度及傳感裝置相互間的平衡點。物聯(lián)網(wǎng)的傳感終端科 學(xué)技術(shù)內(nèi)部構(gòu)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(jiān)測數(shù) 據(jù)，將監(jiān)測范圍有效擴大。

1.2? GIS+BIM技術(shù)層面

GIS+BIM技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用是現(xiàn)代智慧水利項目工程系統(tǒng)一大技術(shù)特點， 信息數(shù)據(jù)展示需要經(jīng)GIS系統(tǒng)實現(xiàn)，以點擊形式直接跳轉(zhuǎn)至現(xiàn)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(yōu)勢，協(xié)助管理者、技術(shù) 員更好地熟悉現(xiàn)代智慧水利項目工程周邊環(huán)境條件，了解和把握現(xiàn)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(shè)情景虛擬推 演、最佳環(huán)境展示操作等。

1.3? 遙感協(xié)同化技術(shù)層面

現(xiàn)代智慧水利項目工程科學(xué)技術(shù)在實踐應(yīng)用期間，需要借助現(xiàn)代的智 慧水利專項系統(tǒng)平臺和無人機實現(xiàn)自動化巡檢遙感，充分利用衛(wèi)星遙感和 水質(zhì)實測信息數(shù)據(jù)分析等，結(jié)合重點的觀察區(qū)，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(xiàn)場航測后，系統(tǒng)平臺將自動無人機 當(dāng)中GPS信息數(shù)據(jù)疊加至無人機需要的遙感信息數(shù)據(jù)中，實施云端的反演 算處理后，自動疊加至現(xiàn)有水質(zhì)的遙感圖中，對部分重點區(qū)位相關(guān)水質(zhì)遙 感數(shù)據(jù)信息起到有效完善作用。

1.4? 云計算技術(shù)層面

云端開展數(shù)據(jù)信息采集及程序計算分析，發(fā)揮云計算功能優(yōu)勢，實施 傳統(tǒng)線下的單臺裝置計算分析工作。自動處理前期信息數(shù)據(jù)，輕量化處理 現(xiàn)有基礎(chǔ)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(jīng)網(wǎng)各種算法，確保云計算基礎(chǔ)模型計算功能得 以高效實現(xiàn)，便于更好地分析及處理智慧水利項目工程數(shù)據(jù)，更好地輔助 項目建設(shè)。

2系統(tǒng)設(shè)計及其實踐應(yīng)用

2.1總框架層面

（ 1 ）感知層。系統(tǒng)信息來源的重要基礎(chǔ)，包括采集水雨情、視頻、 遙感、管理、工情、水質(zhì)等信息數(shù)據(jù)。可以物聯(lián)網(wǎng)大量傳感裝置和攝像頭 相關(guān)終端，獲取工情信息數(shù)據(jù)，借助數(shù)據(jù)將程序中合法接口接入已存在的 數(shù)據(jù)信息庫，便于獲取相對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，以PC和個人手機系統(tǒng)終端為基 礎(chǔ)完成現(xiàn)場填報，實施管理信息數(shù)據(jù)采集。以無線網(wǎng)、有線網(wǎng)在以控制交 換和加密等系統(tǒng)為基礎(chǔ)，借助專網(wǎng)或者公網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)信息。存放信息數(shù)據(jù) 如基礎(chǔ)信息、遙感信息、管理信息、水質(zhì)信息、工情信息、水情信息等。 （ 2 ）支撐層。為應(yīng)用層功能模塊提供技術(shù)輔助，借助數(shù)據(jù)分析各個組 件、 GIS平臺、 BIM平臺等提供應(yīng)用模塊所需求信息數(shù)據(jù)。（ 3 ）應(yīng)用層。 直接面對著廣大使用者，在底層部分有效采集完相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息后，借助 支撐層完成后續(xù)的處理工作，結(jié)合不同的應(yīng)用場景實際需求，將數(shù)據(jù)及結(jié) 論提供給相應(yīng)使用者，完成信息服務(wù)。應(yīng)用層提供的服務(wù)以日常管理、應(yīng) 急指揮、水質(zhì)信息、工情和水情信息、綜合信息等為主。

2.2? 規(guī)劃報批層面

（ 1 ）總規(guī)BIM功能模塊。將流域范圍內(nèi)規(guī)劃、地質(zhì)、地理基礎(chǔ)模型融 合，促使多源合一、多規(guī)合一全信息化數(shù)字沙盤形成。 GIS影像中，需要 構(gòu)建平面區(qū)域規(guī)劃，流域級內(nèi)反映水利系統(tǒng)總體布局。（ 2 ）控規(guī)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(guī)為基礎(chǔ)，合理 劃分為大閘控規(guī)BIM、各個擴排段的控規(guī)BIM、河道的控規(guī)BIM、開引水工 程的控規(guī)BIM等各個次流域的模塊，將其置于平臺總規(guī)的BIM模塊構(gòu)建規(guī)劃基礎(chǔ)模型，借助GIS和BIM科學(xué)技術(shù)，通過GIS科學(xué)推演場地規(guī)劃和土方利 用率，確保占地與清退區(qū)塊場地具有靈活度。（ 3 ）方案BIM功能模塊。有 效分析和把控規(guī)劃實施各項標(biāo)準(zhǔn)，對項目當(dāng)中單元工程實施深度性、多方 案化的BIM基礎(chǔ)模型構(gòu)建。借助遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多種智能化算法，以 控規(guī)與總規(guī)模塊為基礎(chǔ)，對多方案當(dāng)中規(guī)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(shù)算量優(yōu)勢， 迅速篩選最 優(yōu)規(guī)劃實施方案。

2.3? 建設(shè)管理層面

（ 1 ）整體統(tǒng)籌功能模塊層面。經(jīng)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(qū)域級別資金的統(tǒng)籌;結(jié)合征地、 區(qū)塊、工序等各層面要求，構(gòu)建效果最佳的建設(shè)方案;做好參建方、業(yè)主 和所有參與方統(tǒng)籌工作，實施多方比較分析，將、篩選最優(yōu)參建方資源; 以參建方、時序及資金為基礎(chǔ)，借助AI科學(xué)技術(shù)對最優(yōu)建設(shè)方案實施科學(xué) 推演。（ 2 ）科學(xué)協(xié)調(diào)功能模塊層面。系統(tǒng)平臺實時互聯(lián)參建各方、業(yè)主 方、政府方信息數(shù)據(jù)，智能化分級管理信息，以各級權(quán)限范圍為基礎(chǔ)，高 效協(xié)調(diào)及共享信息數(shù)據(jù)。（ 3 ）智能監(jiān)管功能模塊層面。項目工程系統(tǒng)監(jiān) 管規(guī)劃設(shè)定綜合、資源、技術(shù)、設(shè)計、進度、投資、質(zhì)量、系統(tǒng)、采購、 合同、 QHSE、安全各層面管理模塊，實現(xiàn)QHSE管理模塊需要以云建管系 統(tǒng)平臺為基礎(chǔ)，合同和采購層面管理屬于從云建管系統(tǒng)平臺中所移植的功 能模塊內(nèi)容，打通信息數(shù)據(jù)。①設(shè)計模塊。歸入現(xiàn)場產(chǎn)品設(shè)計報審流程 中，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理者、審查者、監(jiān)管者等審查交流，現(xiàn)場報批產(chǎn)品設(shè)計，確 保設(shè)計文件報審效率得到提升，借助系統(tǒng)平臺全程監(jiān)控報審實施流程。② 質(zhì)控功能模塊。內(nèi)含功能以評定質(zhì)量、統(tǒng)計展示信息數(shù)據(jù)為主，系統(tǒng)平臺 內(nèi)借助移動端順利實施所有分序工作的質(zhì)量驗評，實時跟蹤質(zhì)量層面為問 題，確保質(zhì)控效率得以提升。③進度控制功能模塊。三維全數(shù)據(jù)信息模型 和工程進度數(shù)據(jù)信息有效結(jié)合，實施多維度數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)模型構(gòu)建，預(yù)警 分析監(jiān)測進度，將預(yù)警結(jié)果有效反饋給技術(shù)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。借助單元工程BIM基礎(chǔ)模型當(dāng)掛載的工程量，由系統(tǒng)平臺將 工程量信息統(tǒng)計自動完成，確保節(jié)點臺賬、對比投資、結(jié)算統(tǒng)計等信息生 成，便于各方實施統(tǒng)籌決策及協(xié)調(diào)工作。⑤多維評價功能模塊。實施評估 體系構(gòu)建，構(gòu)建供應(yīng)商，借助大數(shù)據(jù)信息科學(xué)技術(shù)，多維動態(tài)化評定參建 單位，實行優(yōu)勝劣汰準(zhǔn)則，全面提升服務(wù)水準(zhǔn)。

2.4? 系統(tǒng)運維層面

（ 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(qū)域 內(nèi)所有信息流，內(nèi)含文檔文件、體系內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、數(shù)字化子工程全景、 內(nèi)部流域概況等各項功能。（ 2 ）監(jiān)測體系部分。實時監(jiān)測所有設(shè)備實際 運行情況、工情、災(zāi)情、水環(huán)境、水雨情等，為有效指揮控制功能模塊提 供輔助作用。（ 3 ）指揮監(jiān)測部分。基于規(guī)劃、監(jiān)測、規(guī)劃，建立高度集 成、多方聯(lián)動、現(xiàn)場指揮專項控制系統(tǒng)，便于滿足水利建設(shè)相關(guān)部門高效 快速完成會議交流、日常工作、突發(fā)性事件處理等。基于物聯(lián)網(wǎng)的視頻信 息，構(gòu)建智慧水利系統(tǒng)，確保水利項目規(guī)劃區(qū)域范圍應(yīng)急實現(xiàn)可視化的指 揮監(jiān)管，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能算法為基礎(chǔ)，實施災(zāi)害模擬及輔助決策。

3 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)技術(shù)實踐中，技術(shù)員應(yīng)統(tǒng)籌全局，積極 引入各項科學(xué)技術(shù)，最大化發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，便于更好地完善及優(yōu)化現(xiàn)代智 慧水利項目工程系統(tǒng)，為智慧水利項目高效完工奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]郭劍橋， 田甜，張坤林.基于新技術(shù)的長江大保護智慧水務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用[J].綠色 科技，2020，27（14）：699-700.

[2]弓勛.城市智慧水務(wù)建設(shè)存在的問題及改進措施[J].住宅與房地產(chǎn)，2020， 21（30）：216-217.

1037501705220