现代智慧水利系统技术应用与实践

刘辰光

（乌鲁木齐市水利勘测设计院（有限责任公司）二分院，新疆维吾尔自治区石河子 832000）

智慧水利属于水利建设的一种新型项目形式，对技术要求相对较高，需要引入较多科学技术。综合分析现代智慧水利项目工程系统技术实践应用，具有现实意义和价值。

1 系统技术分析

1.1 物联传感技术层面

现代智慧水利项目工程中，建设初期需要积极引入传感装置，便于后期的物联网接入，更好地汇入系统平台。现代智慧水利项目工程系统技术要点在于找准数据精度及传感装置相互间的平衡点。

物联网的传感终端科学技术内部构成主要包括低成本低精度测量传感装置、Zigbee的芯片、低功耗及低成本信息传输装置、太阳能小型电池板等，便于获取更多监测数据，将监测范围有效扩大。

1.2 GIS+BIM技术层面

GIS+BIM技术联合应用是现代智慧水利项目工程系统一大技术特点，信息数据展示需要经GIS系统实现，以点击形式直接跳转至现代智慧水利项目工程所在位置。注重BIM三维的可视化功能优势，协助管理者、技术员更好地熟悉现代智慧水利项目工程周边环境条件，了解和把握现代智慧水利项目工程整体情况，便于后期实施运行历史仿真、假设情景虚拟推演、最佳环境展示操作等[1]。

1.3 遥感协同化技术层面

现代智慧水利项目工程科学技术在实践应用期间，需要借助现代的智慧水利专项系统平台和无人机实现自动化巡检遥感，充分利用卫星遥感和水质实测信息数据分析等，结合重点的观察区，实施无人机所在巡检范围高效化自动计算及划定。完成无人机现场航测后，系统平台将自动无人机当中GPS信息数据叠加至无人机需要的遥感信息数据中，实施云端的反演算处理后，自动叠加至现有水质的遥感图中，对部分重点区位相关水质遥感数据信息起到有效完善作用。

1.4 云计算技术层面

云端开展数据信息采集及程序计算分析，发挥云计算功能优势，实施传统线下的单台装置计算分析工作。自动处理前期信息数据，轻量化处理现有基础模型，对云端模型的输入/出接口予以完善，对模型算法进行轻量化处理，借助卷积的神经网各种算法，确保云计算基础模型计算功能得以高效实现，便于更好地分析及处理智慧水利项目工程数据，更好地辅助项目建设。

2 系统设计及其实践应用

2.1 总框架层面

此次计划设定某江扩排项目的智慧水利专项系统，依照1+N平台框架实施有效设计，构建去中心化水利系统框架，内含感知、传输储存、支撑、应用等子系统。强化核心系统平台功能，开发以智慧水利专项平台管理的决策需求为基础的功能模块，可覆盖项目规划建设整个过程管理。

（1）感知层。

系统信息来源的重要基础，包括采集水雨情、视频、遥感、管理、工情、水质等信息数据。可以物联网大量传感装置和摄像头相关终端，获取工情信息数据，借助数据将程序中合法接口接入已存在的数据信息库，便于获取相对应的信息数据，以PC和个人手机系统终端为基础完成现场填报，实施管理信息数据采集。以无线网、有线网在以控制交换和加密等系统为基础，借助专网或者公网传递数据信息。存放信息数据如基础信息、遥感信息、管理信息、水质信息、工情信息、水情信息等。

（2）支撑层。

为应用层功能模块提供技术辅助，借助数据分析各个组件、GIS平台、BIM平台等提供应用模块所需求信息数据。

（3）应用层。

直接面对着广大使用者，在底层部分有效采集完相应的数据信息后，借助支撑层完成后续的处理工作，结合不同的应用场景实际需求，将数据及结论提供给相应使用者，完成信息服务[2]。应用层提供的服务以日常管理、应急指挥、水质信息、工情和水情信息、综合信息等为主。该项目智慧水利的主系统平台结构，以应用层为核心实施规划、建管、运维各个系统设计和实践应用，确保水利项目工程全生命周期均可实现科学监测及智能化管理决策。

2.2 规划报批层面

现代化智慧水利系统中，规划报批功能模块可完成各层面规划信息的有效采集、多维叠加，为更好地实施报审报批奠定基础，包括方案BIM、按规BIM、总规BIM等。

（1）总规BIM功能模块。

将流域范围内规划、地质、地理基础模型融合，促使多源合一、多规合一全信息化数字沙盘形成。GIS影像中，需要构建平面区域规划，流域级内反映水利系统总体布局。

（2）控规BIM功能模块。

该项目工程涉及范围较广，保护较多子项目，以总规为基础，合理划分为大闸控规BIM、各个扩排段的控规BIM、河道的控规BIM、开引水工程的控规BIM等各个次流域的模块，将其置于平台总规的BIM模块构建规划基础模型，借助GIS和BIM科学技术，通过GIS科学推演场地规划和土方利用率，确保占地与清退区块场地具有灵活度。

（3）方案BIM功能模块。

有效分析和把控规划实施各项标准，对项目当中单元工程实施深度性、多方案化的BIM基础模型构建。借助遗传算法和神经网络多种智能化算法，以控规与总规模块为基础，对多方案当中规划属性和范围正确性实施自动判断分析，智能化修正处理错误，通过GIS和BIM技术算量优势，迅速筛选最优规划实施方案。

2.3 建设管理层面

项目工程建管系统负责系统平台在建的所有水利项目，经统筹、监管、协调、评价各个层面入手，统一协调、科学分析及高效决策项目投资及设计、建设质量及进度、安全评价，包括整体统筹、智能化监管、高效协调、多维评价等模块。

（1）整体统筹功能模块层面。

经合作方式、比选工程方案、筛选最佳模式及合理方案等各个阶段和各个区域级别资金的统筹；结合征地、区块、工序等各层面要求，构建效果最佳的建设方案；做好参建方、业主和所有参与方统筹工作，实施多方比较分析，将、筛选最优参建方资源；以参建方、时序及资金为基础，借助AI科学技术对最优建设方案实施科学推演。

（2）科学协调功能模块层面。

系统平台实时互联参建各方、业主方、政府方信息数据，智能化分级管理信息，以各级权限范围为基础，高效协调及共享信息数据。

（3）智能监管功能模块层面。

项目工程系统监管规划设定综合、资源、技术、设计、进度、投资、质量、系统、采购、合同、QHSE、安全各层面管理模块，实现QHSE管理模块需要以云建管系统平台为基础，合同和采购层面管理属于从云建管系统平台中所移植的功能模块内容，打通信息数据。

①设计模块。

归入现场产品设计报审流程中，经现场监理者、审查者、监管者等审查交流，现场报批产品设计，确保设计文件报审效率得到提升，借助系统平台全程监控报审实施流程。

②质控功能模块。

内含功能以评定质量、统计展示信息数据为主，系统平台内借助移动端顺利实施所有分序工作的质量验评，实时跟踪质量层面为问题，确保质控效率得以提升。

③进度控制功能模块。

三维全数据信息模型和工程进度数据信息有效结合，实施多维度数据信息基础模型构建，预警分析监测进度，将预警结果有效反馈给技术员。此模块以编录进度信息、展示图表、三维展示、对比展示进度、提醒进度事件等为主。

④投资管理功能模块[3]。

借助单元工程BIM基础模型当挂载的工程量，由系统平台将工程量信息统计自动完成，确保节点台账、对比投资、结算统计等信息生成，便于各方实施统筹决策及协调工作。

⑤安全监管功能模块。

以物联网科学技术为基础，获取大量的实时监测数据信息，云计算及AI智能化实施安全隐患的预测及预警。

⑥多维评价功能模块。

实施评估体系构建，构建供应商，借助大数据信息科学技术，多维动态化评定参建单位，实行优胜劣汰准则，全面提升服务水准。

2.4 系统运维层面

运维系统，它是以GIS、BIM数据信息为基础，与大数据、云计算、物联网等技术相结合，对水利数据及突发状况开展及时分析、有效处理，进行预警和决策。智慧水利项目工程运维系统内设指挥控制、监测、综合管理等模块。

（1）综合管理部分。

该功能日常运行期间，可从整体上高效把握区域内所有信息流，内含文档文件、体系内部组织结构、数字化子工程全景、内部流域概况等各项功能。

（2）监测体系部分。

实时监测所有设备实际运行情况、工情、灾情、水环境、水雨情等，为有效指挥控制功能模块提供辅助作用[4]。

（3）指挥监测部分。

基于规划、监测、规划，建立高度集成、多方联动、现场指挥专项控制系统，便于满足水利建设相关部门高效快速完成会议交流、日常工作、突发性事件处理等。基于物联网的视频信息，构建智慧水利系统，确保水利项目规划区域范围应急实现可视化的指挥监管，以神经网络、智能算法为基础，实施灾害模拟及辅助决策。

3 结语

综上所述，现代智慧水利系统技术实践中，技术员应统筹全局，积极引入各项科学技术，最大化发挥技术优势，便于更好地完善及优化现代智慧水利项目工程系统，为智慧水利项目高效完工奠定基础。