信息化技术在水利水电工程中的应用及发展

张海东

（盐城市大套第一抽水站管理所，江苏盐城 224500）

0 绪论

随着我国的经济水平不断提高，人们对用电用水的需求越来越大，而且每个家庭都必不可少地需要使用自来水等方便快捷的水资源，因此对我国的水利工程的要求越来越高，随着我国的水利工程方面的发展，以及大量的农业生产和城市建设中的供水项目增长，水电项目施工中的方面的管理尤其是信息的管理也变得复杂和困难，随着信息化技术逐渐自动化、智能化的发展，精准方便的信息化采集系统能够保障水利水电信息在项目工程中被准确记录，并且不用耗费太多的时间和人力，极大改变以前人力检测不便情况，能够提高项目工程的工作效率和经济效益。

信息化技术是水利水电工程中不可缺少的部分，对于信息化技术在项目中的应用现状加以研究，可以促进我国水利水电工程的发展，对于信息化技术未来的发展进行展望，能够更好促进我国的水利水电项目中相关的信息化技术创新发展。

1 水利水电工程施工管理中的信息化技术

信息化技术是在水利水电工程中对相关施工数据进行搜集和整理的，将数据整合后进行分析比较，能够让工程更加顺利地进行，让企业能够更好地对项目工程进行管理，因此，对于水利水电工程来说，信息技术可以避免大量的人工搜集以及分类保存等工作，能够提高信息资源的整合效率以及保证工程内部相关资源信息的正确性和完整性，避免出现工程问题，能够提高工程的工作效率和经济效益[1]。

一个常见的水单站信息管理系统应该具有能够通过各类监控信息的功能，以及分析各类采集数据和告警事件、对信息进行筛选汇总分析、对疑似异常信息在系统上进行登记、实现异常的监控的采集传输系统，系统在设备上报告警数据后，能够实时展示该设备的相关参数与雨量、发电量等监控数据，协助电站运维人员辅助决策判断，优化电站管理。系统可以从模块上自上而下划分为四个部分，分别是感知层、传输层、平台层、应用层。感知层是在用电信息采集系统上加上无效传感网络，利用高科技的通信技术，将水电设备接入网络。传输层则是通过网络信号的传输方法，如4G/5G 等网络通信方式，将数据进行网络传输。平台层是用采前置机为支撑平台，提供包括基础数据、业务数据等数据在内的存储服务以及平台需要的微服务。应用层为管理人员提供设备感知规约适配改造、水电站在线监测、能力管理控制策略管理应用体验。

2 信息化技术在水利水电工程施工管理中实际应用

BIM 技术的全称是Building Information Modeling（建筑信息模型），BIM 技术的核心是将整个工程中的所有相关信息写入数据库当中，并通过数据库建立三维建筑模型。通过BIM 技术，不但可以形象地呈现工程中的所有细节情况，而且还有助于对整体施工方案进行合理规划，并对施工过程和各个部件进行模拟测试，减少不必要的浪费和失误。比如在南水北调的工程中，由于此工程项目是一个专业性与实际现场结合非常紧密的项目，工程量大，尤其是一些水电站、水库等工程设计得非常复杂，因此传统的设计图纸很难满足施工要求，而且容易出错；长江勘测规划设计研究院（简称长江设计院）将建筑信息模型BIM 的理念引入其承建的南水北调中线工程的勘察设计工作中，并且由于AutoCAD Civil 3D 具有良好的标准化、一致性和协调性特点，最终确定该软件为最佳解决案。技术人员可以将施工设计方案中的所有信息输入Civil 3D 数据库当中，得到三维建筑模型。通过模型可以完整形象地展现建筑物的全貌，并在此基础上进行进一步的修改和完善。三维建筑模型中的每一个部件的尺寸、材料、性能都可以进行针对性修改，无需像传统建筑图纸一样“牵一发而动全身”。在现场施工时，施工人员也可以直接参照三维建筑模型进行操作，提高沟通效率和协作能力。

比如在那棱格勒河水利枢纽工程中[4]，是国家172 项节水供水重大水利工程之一，BIM 技术应用主要在工程的设计阶段以及施工中的“数字那棱格勒河”中。与传统建筑图纸相比，BIM 模型更为形象、直观，可以直接为现场施工人员提供操作参考，并提高施工人员对工程项目的理解程度，提高管理人员和现场施工人员的沟通效率。现场人员在施工过程中如果发现施工方案存在缺陷、或存在理解障碍，也可以直接对管理人员进行反馈，避免多层级汇报产生的信息误差。

3 信息化技术在水利水电工程施工管理中的使用的优点

在水利水电工程中主要可以从以下几个方面对信息化技术进行使用：

（1）在工程的施工管理中，项目的施工需要较长的时间，因此施工管理的复杂程度非常高，可以通过一些已经做好的信息管理软件，对水利水电工程进行全面管理，使项目在整个工期过程中都能够实时进行数据的管理，保障项目的质量，并且能够保证工程施工顺利进行。实际工程中，信息化系统只需要相关的工作人员将工程的相关信息参数电子化，把数据输入信息化系统软件中，保证数据的准确性以及实时性，这样就能够保证项目进程中重要的数据不会出错，随时可以核查分析，保证工程的质量[2]。虽然信息化技术的软件容易制作，但是由于水利水电工程的多样性和特殊性，信息系统软件不能够通用，而且现在使用的信息化系统智能化不够，还需要人为地进行实际调整，操作过程较为复杂。

（2）信息化技术最常见的应用是数据的搜集和整合，但是随着计算机仿真技术的发展，对于数据的采集完成后，现在的信息化技术已经能够完成对数据信息进行更进一步的处理，能够对数据信息进行分类和挖掘，让数据在工程中起到更好的作用。比如在水利水电施工技术中，对施工过程中的问题进行预测分析，然后采集实际工程现场的相关信息，利用信息化技术通过实际的数据信息对相关的技术方案进行优化设计，解决实际的工程中可能遇到的问题，降低施工的出错率。同时，在解决和处理问题上面可以利用计算机技术进行分析，避免了人工计算的复杂，节约了时间，能够更好地对工程施工过程进行管理，保障工程的顺利实施。

（3）随着数字图像技术的发展，信息化技术逐渐能为工程提供三维的图像分析，这样能够保障对于工程项目的实际环境掌控，水利水电项目对应工程环境的要求高，传统的地理环境需要人为的考察和分析，但是随着现代科技的发展，越来越简单的图像数据能够被工程人员利用，比如实际现场的地理环境，未来几天的天气状况，现场环境的实时三维空间图像，这些能够通过相关的技术手段获取，工程人员利用相关的技术对数据进行分析处理，为后续的工程施工提供参考，能够提高水利水电工程的工作效率。

4 信息化技术在水利水电工程中未来发展方向

水利水电工程中对于工程的设计以及相关的工程项目实施是非常复杂的，而信息化技术是需要依托数据进行处理的，但是现在的工程项目中相关施工的资料数据的信息处理效率极为低下，项目工程中各个部门间缺乏沟通，信息共享缺乏平台，因此部门之间对于信息的获取比较滞后，相互之间缺乏了解。缺乏对各部门的整体统筹规划，导致部门之间协调性差。导致信息获取过程极为复杂和耗费时间。相关信息化软件的开发过程中，没有创新的技术，导致常用的软件适用性不够，使用功能比较单一[2]，维修和扩展的难度高，并且开发费用还很高。所以信息化技术未来的发展应该从这几个方面考虑：

（1）信息获取技术的多元化发展，随着传感器技术的发展，以及3D 技术的发展，希望在未来能够利于深度学习以及相关的技术，在3D 环境下进行数据处理的多元化发展。

（2）信息数据的实时检传输和共享。随着5G 的快速发展，信息的传输和检测更加方便快捷，Internet 和多媒体技术的飞速发展，大量数字信息正在淹没人们的生活，并且其信息资源是以前任何时代都无法比拟的。这深刻地改变了人们的学习和生活方式。由于大量的电子数据存储器和相关电子产品的使用，图像和视频数据呈几何增长趋势。因此数据的实时传输和共享能够更好保障水利水电工程的顺利施工。

（3）信息数据的快速处理。由于现代计算机硬件的发展和相关电子存储设备的普及，导致信息数据的大量存储成为可能，对于数据的处理也已经更加快速，随着神经网络等人工智能技术的应用推广，在以后的相关研究开发中，可以利用深度学习的方法，对水利水电的项目进行应用。

（4）实时的数据处理。随着信息的传输和检测更加方便快捷，数据的处理性能也有更加高效，因此对于数据进行实时性的处理可以很方便地被工程中的后续工作所使用，更加能提高施工过程中的质量水平和效率。

（5）通过创新的开发和研究相关的水利水电工程的软件，保证大部分的工程软件都能够普遍地被使用。