智慧水利關鍵技術與應用研究綜述

何力　孫瑞楨

摘? 要： 隨著經濟社會的不斷發展，互聯網時代應運而生，而水利的傳統技術已經不適合當前水利發展的需要。本文對智慧水利關鍵技術與應用研 究進行探討。

關鍵詞： 智慧水利;關鍵技術;應用效果

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?，F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。

1.3? 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

（ 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?？梢晕锫摼W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。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。

2.2? 規劃報批層面

（ 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

（ 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。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

（ 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。（ 3 ）指揮監測部分?；谝巹?、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?；谖锫摼W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 結束語

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。

參考文獻：

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