机械自动化技术在水利水电工程管理中的应用

水电是清洁可再生能源的重要来源，而有效的水利水电工程管理直接关系到能源的稳定供应，能够确保工程建设和运行的高效性、可靠性和安全性，对国家和地区的發展至关重要。当前，随着全球对可持续发展和清洁能源的需求不断增加，水利水电工程规模也在不断扩大，工程管理更加复杂。在此背景下，机械自动化技术的重要性逐渐展现。机械自动化技术与现代管理理念的有机结合可以促进水利水电工程管理的全面和持续提升。王玉梅著、吉林科学技术出版社出版的《水利水电工程管理与电气自动化研究》一书，对水利水电工程管理的各个关键环节及电气自动化技术的应用进行了系统分析和深入探讨。书中首先着重分析了水利水电工程管理理论、合同管理和施工管理中的问题与解决方案，并强调了质量管理和信息系统构建的重要性；其次，深入探讨了机电技术、设备维护与运行异常处理，以及现代电气自动化的创新研究和技术应用；最后，通过对智慧数据平台、ＢＩＭ 技术的应用分析，展示了如何利用智能化技术提升水利水电工程管理效率以及未来发展的方向。整体而言，该书内容细致全面，对于推动水利水电工程管理的科学化、智能化发展具有重要意义，为行业发展提供了理论支撑和实践指导。

水利水电工程管理是指对水利水电工程进行规划、设计、建设、运行和维护的全过程管理，涵盖了从工程规划阶段到工程施工、投产及后续运行维护等各个阶段的管理工作。水利水电工程具有多个显著特征，这些特征决定了其在基础设施领域的独特性和复杂性。其一，水利水电工程项目规模通常较为庞大且复杂，涉及水利、水电等领域，需要考虑地理环境、水资源、能源和生态环境等多方面因素，因此这些项目的建设和运营需要严格遵循相关专业标准和法规；其二，水利水电工程往往具有长周期性，从规划、设计到建设和运营，整个周期可能需要数年甚至数十年，这意味着在整个生命周期内需要长期的规划、投资和管理，同时要考虑各种外部环境因素的影响，包括气候变化、水资源供给等；其三，水利水电工程涉及多方利益相关者和复杂利益格局，除了工程建设者和运营者，还牵涉政府部门、环保组织、当地社区等多个利益相关者，这些利益相关者可能对工程有着不同的期望和利益诉求，需要管理者协调各方利益，与各方保持沟通和合作，以确保工程建设的顺利进行和可持续发展；其四，水利水电工程建设可能对当地生态环境、水资源和生物多样性产生重大影响，管理者需要注重生态保护，采取可持续发展的措施，以确保工程建设对环境的损害最小，并尽可能回馈当地社区。由此可见，水利水电工程管理是一个综合性和复杂性强、具有挑战性的领域，需要管理者具备全面的专业知识、跨领域的沟通能力和灵活的应变能力。面对如此复杂的挑战，机械自动化技术的应用成为解决水利水电工程管理中诸多问题的有效途径。

第一，水利水电工程施工阶段需要大量的物资、设备和人力资源，而机械自动化技术的应用极大地提高了施工效率和质量。在施工现场，自动化设备和机器人能够承担一系列繁重、危险或重复性高的任务，例如挖掘、搬运、装配等，既能减轻工人的负担，又能提高工作效率。并且，这些机器能够按照预设的程序和算法执行任务，保证了操作的一致性和准确性，减少了人为因素带来的错误。同时，自动化技术在施工过程中还能够实现持续作业，无须停歇，从而能够显著提高工程的施工速度和整体进度。总之，这种高效率的施工方式不仅可以缩短工期，而且可以降低人力成本，使得工程能够快速进入运营阶段。此外，在施工阶段，机械自动化技术能够通过传感器和监控设备等实现对施工现场的实时监测和管理，可以显著提高施工质量和安全性。机械自动化技术可以通过传感器监测施工现场的各项参数，包括地层稳定性、水位变化、施工机械运行状态等关键数据。例如，针对地层稳定性，传感器可以实时监测地层的压力、位移和变形等指标，及时发现不稳定因素。在监测过程中，传感器采集到的大量数据会被送入自动化系统，而系统可以对这些数据进行实时处理和分析，生成清晰的数据报告和图表，为工程管理者提供直观的数据展示和分析结果，这使得工程管理者能够随时掌握施工现场的状况，及时发现潜在问题。更重要的是，机械自动化技术通过数据的采集和分析，能够帮助工程管理者及时调整施工方案、预防潜在风险。具体来说，一旦系统监测到异常情况，比如地层不稳定、水位剧烈波动等，系统会立即发出警报或提示，使管理者能够及时采取措施，调整施工方案或暂停施工，避免可能的风险发生，确保施工质量和安全。

第二，水利水电工程运行管理涵盖设备运行、监测、维护和保养等环节，而机械自动化技术可以通过传感器和自动控制系统实现对设备的实时监测、智能化管理和预防性维护。一方面，通过各类传感器监测设备的运行参数，例如水位、水流速度、水质等，自动控制系统能够及时采集、传输并分析这些数据，帮助管理人员实时了解设备的运行状况，及时发现潜在问题，防止可能发生的故障和事故；另一方面，通过对大量数据的分析，自动化系统可以预测设备可能出现的故障或问题，并提前采取维护措施。这种维护方式能够有效降低设备的突发故障风险，延长设备的使用寿命，同时也减少了维护成本和停机时间。此外，机械自动化技术还实现了设备的智能化管理。自动化系统不仅能够自动控制设备运行，还能根据实时数据和预设参数进行智能调整和优化。例如，在水电站运行中，自动控制系统能够根据水流情况自动调节水闸的开合，保持水流的稳定。在工程运行维护管理过程中，机械自动化技术可以为运维人员提供数据支持和决策依据。通过自动化系统的数据分析和报告，运维人员能够更清晰地了解设备的运行情况，科学地制订维护计划和优化措施，以提高设备的运行效率和稳定性。

第三，在水利水电工程管理中，机械自动化技术的应用促进了环保理念在工程管理中的落实。在环境保护方面，机械自动化技术能够实现对资源的有效利用，减少对环境的不利影响。通过智能控制系统优化调节，机械自动化技术能够实现对水利水电设施运行的精准控制，最大限度地减少资源浪费和能源消耗。同时，机械自动化技术有助于降低工程对周边环境的影响，从而更好地保护生态系统的稳定性。智能传感器可以监测环境因素，例如空气质量、水质、土壤状况等，使管理者可以实时了解工程对周围环境的影响，及时发现可能出现的环境问题，比如水质变化、土壤污染等，从而快速做出响应，采取相应的环保措施，以降低工程对周边环境的不利影响。

在水利水电工程管理中引入机械自动化技术已成为提升效率、优化运行的重要策略之一。每项水利水电工程涉及的环境、地理条件以及技术需求各不相同，因此机械自动化技术在水利水电工程管理过程中的应用需要充分考虑工程的特殊性和复杂性，以及技术本身的适用性。

首先，在面对不同水利水电工程项目时，管理者需根据各个项目的独特性进行个性化甄别和调整。每个水利水电工程项目都具有独特的地理、气候条件和工程要求，正确认识并了解这种独特性是确保机械自动化技术在项目中顺利运用的重要前提。一方面，地理位置、气候条件、地形地貌等因素会影响机械自动化技术的实际运用效果，因此管理人员需要了解水利水电工程项目的环境特征，及时调整技术以适应当地环境，提升机械自动化技术的应用效果；另一方面，针对工程要求进行定制化调整也十分重要，水利水电项目的要求因其功能、规模或特殊工艺等有所不同，例如一个大型水坝与一个小型水电站可能具有完全不同的自动化需求，因此管理人员必须根据各个工程的实际要求调整机械自动化技术，以提高技术在项目中的适用性和实用性。

其次，在将机械自动化技术引入水利水电工程项目前，管理者必须进行详细的外部和内部状况考察。外部状况考察是对项目所处环境进行全面了解，包括但不限于地理特征、气候条件、自然灾害风险等。例如，某些工程可能位于地质构造复杂的地区，对于设备的抗震性和稳定性要求更高；而在气候多变地区，需要考虑设备的耐高温、低温性能。了解这些外部环境条件对于调整机械自动化技术至关重要，有助于确保技术的稳定性和适应性。内部状况考察是针对工程内部运行情况的深入了解，涉及工程的具体运行方式、设备配置、工艺流程等内部因素。通过深入了解工程内部情况，管理者能够更准确地把握机械自动化技术的适用范围。例如，在工艺流程中确定何处需要自动化控制，或者哪些设备需要自动化监测等。总之，充分的调研不仅是为了确保机械自动化技术与水利水电工程的契合，更是为了保证技术的实际应用效果和工程长期稳定运行，只有基于对工程内部外部状况充分了解，才能制定出合适的自动化设置方案，从而更好地保障水利水电工程的稳健运行与高效管理。

最后，水利水电工程项目通常由多个子项目组成，而这些子项目之间往往存在密切关联。因此，在引入机械自动化技术时，管理者必须充分考虑这些子项目之间的关联，以确保机械自动化技术能够有效服务于整体工程的需求和运行。其一，水利水电工程的各个子项目往往相互依存。例如，大坝、水库、发电站等子项目之间存在紧密的工程联系，彼此之间的运行和工作都相互影响。因此，在机械自动化技术的应用过程中，需要考虑这些子项目之间的相互关系，确保自动化技术的应用不会干扰其他子项目的正常运行。其二，各个子项目之间的数据共享和信息传递也是至关重要的。在水利水电工程中，不同子项目产生的数据和信息可能会相互关联、相互影响，例如水库水位数据可能会影响到发电站的发电计划。因此，管理者应当促进子项目之间的信息共享和数据交流，以实现更高效的协同工作，提高整体工程的运行效率。其三，对于机械自动化技术的设置也要考虑各个子项目的协调性。合理的自动化技术设置不仅要满足单个子项目的需求，更要考虑不同子项目之间的衔接和协调，例如自动化监控系统应能够同时覆盖所有关键子项目，可以保证监测和控制的全面性。

综上所述，机械自动化技术在水利水电工程管理中的广泛应用，为工程领域带来了变革，这一技术的引入不仅可以使工程管理更加高效、精准，更可以为工程的运行和维护提供更多便利。机械自动化技术的应用不仅提升了水利水电工程的效率，也有效降低了運行成本，并且对于工程安全和可持续性的提升起到了关键作用。未来，随着技术的不断进步和工程管理需求的不断变化，专业人员需要持续不断地对机械自动化技术进行创新和调整，以适应不同的工程环境和需求。

基金项目：２０２４ 年甘肃省水利科学实验研究及技术推广项目（２４ＧＳＬＫ０２２）

作者简介：郝相永（１９６８—），男，甘肃白银人，甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心高级工程师，研究方向为水利水电工程机电运行管理