大河奔跑在數字時代
——濱州黃河河務局數字孿生黃河建設紀實

文／郭孟媛 郭 森

濱州黃河空中巡查監管交互系統云端頁面

隆冬時節，在位于黃河下游的濱州，無人機在黃河上空自動巡查，攝像頭遍布大河兩岸各個角落，智能電子圍欄隨時提醒著游客注意安全……看似無人值守的濱州黃河兩岸，在291處視頻監控點、26架無人機、29套視頻會商終端系統的助力下，正實現著全角度、立體化、不間斷的全面智慧巡查。

在黃河治理進入數字化時代的進程中，濱州黃河河務局“智慧治河”的藍圖不斷明晰，一條乘“數”而上、“智”繪未來的幸福河畫卷在齊魯大地徐徐鋪展開來。

數字賦能 業務流程再造

“每天早8點，無人機會通過預設航線自動起飛，在80米高度，對河道灘區、主河槽、工程、淤背區等進行全自動智能巡查。”濱開黃河河務局調度員趙帥一邊盯著電腦上的回傳數據一邊向筆者介紹。

2022年以來，濱州黃河河務局與山東大學聯合研發了濱州黃河空中巡查監管交互系統，該系統基于深度學習和智能優化算法，依托無人機，可以實現對違法建筑、違章放牧、垃圾、坑洞、河道冰凌等情況的自動識別和監測。

濱州黃河空中巡查監管交互系統二維尺寸測算

“目前，我們正在使用正射大圖拼接功能，通過圖像算法，飛行完畢后系統就能立即得到河道態勢圖并自動比對，為巡查人員提供有效信息。”趙帥說。隨著輕點鼠標，無人機繪制了河勢水邊線，生成了正射影像圖，通過二維尺寸測量得到了工程的準確面積，呈現出險工壩岸三維立體建模圖，工程的經緯度、長度、高程、面積和體積在該圖中一目了然。“巡查結束后，會通過’智巡‘App完成巡查記錄填報，若發現問題，職工將及時進行現場處理。”趙帥講解道。

從2022年先行先試，到如今先行示范，智慧巡查已經成為濱州黃河人日常巡河用到的常態化手段。

“以往就靠眼睛看，憑經驗估算，現在有了無人機截圖，既能記錄，也方便對比，使工程巡查更科學高效。”趙帥說，“之前徒步巡查一次要半天時間，視線短且受天氣等因素制約。現在，視頻監控一鍵巡河，無人機遠程觀測，半小時就能完成一次巡查。”無人機直接飛抵河道、查勘河勢、拍攝圖片，大幅提高了工程巡查效率，彌補了基層人員人工巡查的短板，也提高了工作效率。

立足數字孿生黃河支撐水利智能業務的需求，濱州黃河河務局按照“需求牽引、應用至上，數字賦能、提升能力”的總要求，將基層段（所）的視頻監控系統、無人機、視頻會商系統融入各項工作，構建了應用指導意見、手冊和立體巡查圖一體化運行的管理體系，不斷實現基層治黃業務流程再造，使濱州治黃工作在數字化、智慧化、精準化中不斷嬗變。

智慧治理 工作模式創新

“滴滴滴——”“王旺莊險工7號壩報警，請抓緊處理。”收到報警，博興黃河河務局王旺莊管理段負責人劉濤和兩名同事立即前往7號壩。劉濤熟練地將繩子纏三圈綁在身上，站在黃河岸邊，向前傾斜著身子，手持探摸桿在河水中上下穿插。他后面的兩名同事緊緊地拉著繩子，以防他跌入河中。“根石情況比我想象得要好一些。”探測完后，劉濤長舒了一口氣說，“水流大的時候，水下情況很復雜，經常有樹枝等纏住探摸桿，岸上的人也容易有危險，要隨時準備應對異常情況。現在有了壩岸安全運行監測預警系統，實現了實時觀測預警，我們一線職工開展工作的風險降低了。”

山東黃河壩岸安全運行監測預警系統配備主溜壩段布控位移、傾角多種傳感器，工作人員在后臺設置位移預警限值后，根石一旦發生位移、走失，預警平臺即可根據位移、走失程度分別生成三級聲光報警。“現在可以對險點、險段進行實時觀測，外加視頻和無人機巡查，基本實現了自動預判預警，我們的工作壓力也減輕了。”劉濤說。

這只是濱州數字孿生黃河建設的一個縮影。經過兩年的建設，智能化設備在濱州黃河兩岸隨處可見。

濱州黃河河務局率先引入電子圍欄技術并推廣建成21套電子圍欄，可在無人值守的情況下自動識別并預警傾倒垃圾、人員越界、違法放牧等行為；水位視頻監控使濱州黃河實現了遠程觀測人工水尺板，讀取水尺水位，比對、校核遙測站數據，也可對遙測站設備進行全方位巡查；智慧探摸桿利用聲吶測距功能，觀測水下根石深度，職工輕輕一點，就可在手機端自動繪制水下根石斷面圖，直觀地反映壩體坡面狀態及根石走失情況，為工程搶險、養護提供第一手資料。

智慧助推治理升級，使黃河治理變“智”理。濱州黃河河務局依托智慧黃河創新平臺，構建起空地結合、人機結合、立體交叉的監管新模式，為防洪搶險插上“智能羽翼”。“目前，濱州黃河河務局各基層管理段（所）基本形成了‘視頻監控+無人機+人工補充’的綜合立體式巡查的新模式，既減輕了基層職工勞動強度，也提升了工作效率。”濱州黃河河務局副局長許惠平介紹。

科技引擎 黃河治理現代化

大流量過境時，黃河水如何在濱州境內河道行洪？不同流量下工程防守重點在哪？又該如何防御？

水位識別智能算法

“惠”防汛平臺進行洪水淹沒模擬

“據預報，7月25日，惠民段黃河過境流量將達到5000立方米每秒左右，并將持續上漲。下面，我們將利用數字孿生平臺對惠民段洪水情況進行研判。”在2023年惠民黃河數字孿生會議現場模擬中，惠民黃河河務局總工程師馬彥磊邊操作鼠標邊介紹，“大家看平臺中無人機拍攝的實景圖片和今年調水調沙時的主溜線，歸仁險工23號、32號以及36—37號壩受到主溜沖刷，再調出2021年和2022年的主溜線可見這幾段壩岸常年靠主溜，需重點防守。再點開數字布防體系，請防辦按照布防要求通知‘三個責任人’重點關注這幾處壩岸并及時在平臺中查看水情、雨情信息。”

據了解，今年惠民黃河河務局自主研發的“惠”防汛平臺集“匯、慧、會、回、繪”于一體，體現了“三個全覆蓋”應用與防汛業務的深度融合，利用數字孿生平臺1:1還原了惠民黃河險工、控導、淤區、灘區等，可以快速精準地獲取距離、面積、坡度、土石方量等數據，為黃河防汛的精細化管理提供了空間數據保障。

"惠”防汛平臺:河勢查勘

除了河勢查勘、主溜線分析、數字布防體系外，該平臺還集成了全景防汛搶險基地培訓、往年水邊線演變等功能，實現了“一個平臺看數據”，為科學決策夯實了信息基礎。

2022年以來，濱州黃河河務局聚焦數字孿生黃河建設總目標，從初步實現“三個全覆蓋”打通市、縣、管理段三級平臺，到初步實現視頻會商、指揮調度一體化集成運用及內部連通，再到濱城黃河河務局、淄博高青黃河河務局等5個縣局間實現黃河左岸、右岸視頻資源在市域、市際的共享；從先行引入電子圍欄，實現人員越界、違法放牧等各類監測工作的預警預報，到成功推廣21套圍欄廣泛使用的先行示范；從初步探索模擬數字化場景，到建設高精度的數字化場景，實現洪水演進全景模擬、智能感知、智慧治理……從建設到應用，從突破到跨越，濱州黃河步履鏗鏘。

"惠”防汛平臺:數字布防體系

“結合濱州黃河實際，我們強化問題導向、目標導向，以系統思維持續推進數字孿生黃河建設，力爭走出一條濱州黃河數字治理的嬗變之路。”濱州黃河河務局黨組書記、局長孫明英表示。