智慧水利在水利工程中的应用

智慧水利在水利工程中的应用

Summary：“十四五”时期是开启全面建设社会主义现代化国家新征程的第一个五年，对水利工程建设管理调度精细化提出了更高要求。本文通过文献综述，结合工程实践，简述了智慧水利对当前水利工程发展具有重要作用，总结了目前智慧水利在水利工程中的应用，包括物联网、大数据、移动遥感、GPS、RTK等技术，以期对智慧水利发展有借鉴作用。Keys：智慧水利；水利工程；信息化技术：TV51 文献标志码：A 我国地域辽阔，水资源丰富，水利工程众多，类型多样，较为复杂。在当前时代发展背景下，科技进步、经济迅速发展。我国也进入到十四五这一新时期，在2021年全国水利工作会议上，提出了“坚持‘节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力’的治水思路，深入践行‘水利工程补短板、水利行业强监管’的水利改革发展总基调，精细调度水利工程安全运行”等更高的要求。而精细建设和管理水利工程的关键就是智慧水利建设和应用。智慧水利是运用物联网、大数据、云计算、遥感、人工智能等现代信息化技术，促进工程建设、运行管理、水利规划的智能化，为经济社会高质量发展提供坚实的水利支撑和保障，具有“自动化、交互性、智能化”的特点[1]。本文简述了智慧水利的重要性，总结了目前智慧水利在水利工程中的应用，以期对智慧水利发展有借鉴作用。1.智慧水利重要性目前，不管是在生活还是工作领域中，信息化技术均得到了普遍应用，极大地方便了人们生活和工作，促进工作方式朝着自动化方向发展。信息化普遍应用是当前社会发展必然趋势，信息化的集合形成了智慧化。在水利水电工程建设管理工作中，引入智慧化是必然趋势，其主要原因包括：（1）水利水电建设项目工程程序复杂，需要管理内容较多。如单纯依靠人力管理，工作强度大，可能会出现失误；（2）水利水电工程难度大、工作复杂、专业系数相对较高，智慧化技术能够快速有效地处理其中的专业化问题，从而提高工作效率；（3）传统的管理模式已经难以适应现阶段水利水电工程建设管理工作，随着社会科技发展，管理工作需更高层次技术支持。2.智慧水利在水利工程中具体应用2.1物联网技术水利工程是重大民生工程，工程质量关乎国计民生。目前，水利工程检测行业存在标准不统一、检测过程不透明、施工监理检测单位协同性差等问题。物联网在水利工程质量检测和监管中的应用对解决上述问题尤为关键，它能及时发现问题并实现实时动态监测等功能[2]。其技术包括：无线传感器网络技术、射频识别技术、云计算技术等[2]。目前，专业传感器技术已发展成熟。物联网技术可应用于水库、堤防、水闸等水利工程监测。在检测过程中，已形成了部分检测信息化系统[3-4]，能够实现砼类、金属类、机械类、岩土类检测[5]。因系统具有统一顶层设计，提供标准化、集中化、智能化服务。所有过程均在网络进行，极大提高了检测效率。结合当前区块链技术[6]，能做到数据可回溯，防止其他因素干扰检测结果，保障了检测客观准确性。同时，检测结果实时更新，利用大数据进行分析挖掘，能有效预测工程质量。2.2大数据技术水利工程管理工作中相对复杂环节为工程数据总结，水利工程包含施工环节多、建设时间跨度长、运行环境复杂，在数据管理过程中难以做到精细化，施工效率不够高。在发展过程中，使用大数据技术将水利工程数据进行融合、快速处理、智能分析，将有价值结果通过可视化形式提供给项目相关负责人，以便能为施工提供科学决策，提高精细化管理水平。同时，管理人员利用信息化技术将数据库整理成对象型数据库，这样就可以保证工程数据在收纳时就被自动分类，保证工作人员在后期调取数据时可以直接找到相关信息。大数据技术在水利工程规律解析、态势研判等方面具有重要的应用价值[7]。我国现有水库数量为世界第一，但在管理方面还存在一定欠缺，溃坝、病险偶有发生。大数据对大坝、水闸、水电机组、水轮机组等水工建筑物风险规律研究具有重要意义，能提高大坝安全性，避免显著存在风险。为水工建筑物提供安全评价。对比水工建筑物历史数据和实时数据来体现故障预警、状态分析等功能，为检修、决策等作出参考依据。2.3移动遥感技术遥感技术为通过卫星接收来自地球表面电磁波信息，然后进行传输和处理，从而实现对各种地面信息的监测[8]。目前，遥感技术已广泛应用于虫害预测[9]、产量估算[10]等各个方面，并取得了良好的效果。在水利工程管理中利用遥感技术可以提高水利管理质量和效率。除遥感技术，GIS系统在水利工程中也应用广泛。遥感技术（RS）与GIS相结合应用能够给防灾抗灾工作提供有效指导。此外，在水土流失等方面应用遥感技术能够有效监测相关地区腐蚀因子及空间分布等情况，进而分析出侵蚀分布规律及类型。2.4GPS技术因水利工程涉及建设范围较大，相关信息处理与整理工作就成为阻碍管理人员工作有效进行主要问题。为保证信息数据采集合理，有关部门在水利工程建设过程中就可利用GPS技术来解决以上问题，因GPS技术可以通过互联网将水利工程建设相关信息进行整理，在工作中就可更加准确地采集详细信息[11]。GPS技术在水利工程施工管理工作中应用优势主要表现为以下几点。一是GPS技术不会受到天气情况影响；二是GPS技术可以有效提高数据采集的准确性；三是GPS技术具备极强的自动化数据测量功能，若是在数据采集过程中遇到了突发问题，GPS技术就会在数据采集过程中做出自动化应急处理。四是在工程施工管理过程中简化监测过程，只需要布设规范监测点就可以准确监测信息[2]。2.5RTK技术RTK技术指导实时动态测量，是一种比较新型的GPS测量方法，以往测量方法大多需在测量完成后才能得到厘米级精度，而RTK技术实时反馈性强，能在测量过程中得到厘米级测量精度，它极大提高了室外工作效率[12]。跟传统GPS技术相比，RTK技术优势明显。RTK以载波相位观测值实时动态定位技术为基础，能够实时提供监测点的三维定位结果。在水利管理中应用RTK技术可将观测值和测站坐标信息同时传送给流动站点，然后对接收到的数据进行处理，最后进行定位，极大提高室外测量效率。3.结束语智慧化是时代发展的必然趋势，其已成为人们日常生活工作中不可缺失的一部分。智慧水利在水利水电工程中的应用能够极大地提高工作效率。本文分析了智慧水利的重要性，同时总结了其技术组成部分，是水利现代化的具体体现。但本文在人工智能在水利方面的应用研究还未涉及，对区块链在水利方面的应用阐述还不够深入，期望在后期研究中有所加强。Reference：[1]张建云,刘九夫,金君良.关于智慧水利的认识与思考[J].水利水运工程学报,2019(06):1-7.[2]许建平,陆赵锋,陈伯进.物联网在水利信息化中的应用——评《水利信息监测及水利信息化》[J].灌溉排水学报,2020,39(09):149-150.[3]李艳丽,张晔,赵礼,等.水利工程质量智慧检测管理系统建设——以浙江省为例[J].科技管理研究,2020,40(16):225-230.[4]李梦奇.治黄信息化建设定量评价及发展建议[J].人民黄河,2020,42(12):151-155,168.[5]王国强.建立水利水电工程移民信息化标准体系的探讨[J].水力发电,2020,46(03):9-12.[6]胡晶,陈祖煜,王玉杰,等.基于区块链的水利工程施工管理平台架构[J].水力发电学报,2020,39(11):40-48.[7]蒋云钟,冶运涛,赵红莉,等.水利大数据研究现状与展望[J].水力发电学报,2020,39(10):1-32.[8]高磊,黄华东,谈震,等.基于GIS网格化的河长制信息资源模型[J].水资源保护,2019,35(05):66-69.[9]张云慧,程登发.突发性暴发性害虫监测预警研究进展[J].植物保护,2013,39(05):55-61.[10]曾奥丽,张红艳,冷伟,等.卫星遥感技术在冬小麦种