智慧水利關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張 臻，高 正，張 鵬，李淑祎，曹迪凡

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

1 問(wèn)題的提出

隨著2015年國(guó)務(wù)院《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》的頒布，推動(dòng)大數(shù)據(jù)技術(shù)與最新IT信息技術(shù)深度融合，細(xì)化大數(shù)據(jù)技術(shù)在各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)的創(chuàng)新，成為水利行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。而“智慧水利”則是水利信息化發(fā)展的更高級(jí)階段，從信息化水利到智慧水利，不僅是技術(shù)的進(jìn)步，更重要的是水文化的超越。正確認(rèn)識(shí)信息化水利與智慧水利的關(guān)系，有助于透過(guò)表象而理性、科學(xué)地把握水利科技發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，從而推動(dòng)水利智慧化發(fā)展。

目前，基于數(shù)字化、信息化水利的成果，在國(guó)內(nèi)某些大型項(xiàng)目和新區(qū)水利建設(shè)中已經(jīng)運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，探索智慧化水利的可行性。部分學(xué)者也將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)與傳統(tǒng)水利工程結(jié)合，研究水利工程的多維度跨越[1-4]。高英[5]提出“BIM+”智慧水利技術(shù)，主要針對(duì)設(shè)計(jì)方面聯(lián)合互聯(lián)網(wǎng)思維實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新；陳鳳[6]等人提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建智慧水利系統(tǒng)的基本思路；邊馥苓[7]對(duì)數(shù)字工程的原理與方法進(jìn)行深入研究；王志堅(jiān)[8]針對(duì)智慧化發(fā)展提出水利、數(shù)字、業(yè)務(wù)三和諧的系統(tǒng)構(gòu)架。本文在結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上，依據(jù)靈江擴(kuò)排工程實(shí)例中所應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)和水利智慧化內(nèi)涵，對(duì)智慧水利系統(tǒng)框架進(jìn)行設(shè)計(jì)和探討。

2 智慧水利

2.1 智慧水利概念

智慧水利是智慧地球的思想與技術(shù)應(yīng)用于水利行業(yè)的結(jié)果。它基于數(shù)字信息化水利成果，并利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，泛在、自動(dòng)、實(shí)時(shí)地感知水資源、水環(huán)境、水過(guò)程及各種水利工程的各關(guān)鍵要素、關(guān)鍵點(diǎn)、關(guān)鍵位置和關(guān)鍵環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)；通過(guò)信息通信網(wǎng)絡(luò)傳送到在線的數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和云存儲(chǔ)中；在虛擬水空間，利用云計(jì)算、知識(shí)挖掘、自然計(jì)算等智能計(jì)算技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、建模和推演。并針對(duì)突發(fā)事件、自然災(zāi)害等做出科學(xué)優(yōu)化的判斷和決策，并反饋給人或設(shè)備，采取相應(yīng)的措施和行動(dòng)有效地解決水利科技和水利行業(yè)的各種問(wèn)題，提高水資源的利用率、水利工程的效果和效益以及工作效率，有效保護(hù)水資源與水環(huán)境，防災(zāi)減災(zāi)，實(shí)現(xiàn)人水和諧。具體體現(xiàn)為:“物聯(lián)感知”“互聯(lián)互通”“科學(xué)決策”“智慧管理”。

2.2 從水利信息化到水利智慧化

從水利信息化到水利智慧化，不僅僅是技術(shù)的進(jìn)步，更是諸多理念、要素的跨越和拓展。

（1）靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的跨越。信息化水利是以靜態(tài)管理存在的問(wèn)題，現(xiàn)在可以通過(guò)包括遙感在內(nèi)的傳感網(wǎng)解決，因?yàn)閭鞲芯W(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)、實(shí)時(shí)更新。

（2）從三維到多維的跨越。信息化水利所構(gòu)建的虛擬水空間是準(zhǔn)靜態(tài)的三維空間；而智慧水利的信息是隨時(shí)間自動(dòng)更新的，因而智慧虛擬水空間是空間三維加時(shí)間維的四維動(dòng)態(tài)空間。

（3）從產(chǎn)品到服務(wù)的跨越。信息化水利所生產(chǎn)的產(chǎn)品是向特定目標(biāo)用戶提供的，相互之間的連接、信息共享和功能互操作很薄弱，基本處于孤島狀態(tài)。而智慧水利是基于網(wǎng)絡(luò)、云端等分布式計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，不再表現(xiàn)為特定中心化的信息系統(tǒng)，而是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的扁平結(jié)構(gòu)，擁有部分去中心化的功能作用。

2.3 智慧水利層級(jí)

智慧水利的構(gòu)建層級(jí)，首先以BIM+GIS為信息基數(shù)，建立起三維空間模型和時(shí)空信息的有機(jī)孿生體信息模型；其次基于水利大數(shù)據(jù)庫(kù)，以智能算法、AI技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)水利問(wèn)題的實(shí)時(shí)智能決策；最終通過(guò)終端物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)整合，匯集規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維全周期數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)、深度化的智慧管理。

3 關(guān)鍵技術(shù)

依托靈江擴(kuò)排工程[中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院（以下簡(jiǎn)稱“華東院”）設(shè)計(jì)]，提出智慧水利系統(tǒng)從底層數(shù)據(jù)建立到物聯(lián)互通、輔助決策、智慧運(yùn)營(yíng)管理各階段所需關(guān)鍵技術(shù)主要為:BIM+GIS技術(shù)、低成本物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、無(wú)人機(jī)+衛(wèi)星遙感技術(shù)、云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

目前，在靈江工程實(shí)際運(yùn)用中，已經(jīng)在大閘部分模型建立中充分運(yùn)用“BIM+GIS”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維BIM+傾斜攝影宏觀模型搭建，并且已在阮家洋分洪洞施工過(guò)程中埋設(shè)相關(guān)低成本物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備；同時(shí)計(jì)劃在未來(lái)運(yùn)行管理中接入遙感信息，依托物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及云計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工程的智能決策和運(yùn)維。

3.1 “BIM+GIS”技術(shù)

傳統(tǒng)二維GIS地圖缺少對(duì)局部工程的細(xì)節(jié)展示，僅有工程的BIM模型則難以從宏觀層面把握實(shí)際情況。因此將BIM與GIS技術(shù)的有機(jī)結(jié)合進(jìn)行運(yùn)用是本方案實(shí)施的一大特征。宏觀層面的信息展示上借助GIS系統(tǒng)完成，通過(guò)點(diǎn)擊等方式可以直接跳轉(zhuǎn)到工程實(shí)際位置。充分利用BIM的三維可視化優(yōu)勢(shì)幫助管理者快速熟悉環(huán)境，了解當(dāng)前狀態(tài)的系統(tǒng)全貌，是仿真運(yùn)行歷史以及虛擬推演假設(shè)情景的最佳展示環(huán)境。靈江擴(kuò)排工程實(shí)際模型搭建成果見圖1。

圖 1 靈江擴(kuò)排工程“BIM+GIS”模型圖

本部分技術(shù)的核心難點(diǎn)在于將BIM模型輕量化以及確認(rèn)需要保留的信息類別。對(duì)于工程設(shè)計(jì)人員BIM模型更多地關(guān)注實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題，但是對(duì)“智慧水利”系統(tǒng)，許多設(shè)計(jì)信息在運(yùn)維管理中并不需要，隱藏即可。因此需要通過(guò)對(duì)甲方管理需求的充分調(diào)查對(duì)接以確認(rèn)BIM模型輕量化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并發(fā)布相關(guān)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)文件以方便設(shè)計(jì)方執(zhí)行?！癇IM+GIS”技術(shù)示意見圖2。

圖 2 “BIM+GIS”技術(shù)示意圖

3.2 低成本物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)

目前許多精密測(cè)量用的傳感器終端的價(jià)格比較高，因此傳統(tǒng)的水利監(jiān)測(cè)也往往局限于“少而精”的布局體系。但要讓平臺(tái)發(fā)揮作用需要更大量的數(shù)據(jù)，有必要研發(fā)低成本、便于布設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器終端。靈江項(xiàng)目在阮家洋分洪洞先行段施工階段充分利用各種傳感器，并為后期接入物聯(lián)網(wǎng)，匯入系統(tǒng)平臺(tái)做準(zhǔn)備。低成本物聯(lián)傳感器布設(shè)見圖3。

圖 3 低成本物聯(lián)傳感器布設(shè)圖

本部分技術(shù)要點(diǎn)在于找到數(shù)據(jù)精度與傳感器成本之間的平衡。事實(shí)上，在一般水利測(cè)量中，以水位為代表的物理量測(cè)量其精度要求并未高到需要使用激光測(cè)量?jī)x的程度。因此物聯(lián)網(wǎng)傳感終端的技術(shù)構(gòu)成應(yīng)以低精度低成本測(cè)量傳感器為主，搭配以Zigbee芯片為代表的低成本低功耗信息傳輸設(shè)備以及小型太陽(yáng)能電池板為代表的可持續(xù)供電裝置，充分降低布設(shè)成本，以大量獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍。

3.3 “無(wú)人機(jī)+衛(wèi)星遙感”的遙感協(xié)同技術(shù)

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的日益普及，一般的無(wú)人機(jī)巡檢漸已成常態(tài)。但隨著遙感儀器（如高光譜儀）的體積日益減小，機(jī)載遙感與衛(wèi)星遙感協(xié)同也漸成為可能。相比傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感受到云層、拍攝時(shí)間、拍攝精度等條件的限制，機(jī)載遙感的靈活性將為其在近地層觀測(cè)中獲得一席之地[9]?！盁o(wú)人機(jī)+衛(wèi)星遙感”的遙感協(xié)同技術(shù)示意見圖4。

圖4 “無(wú)人機(jī)+衛(wèi)星遙感”的遙感協(xié)同技術(shù)示意圖

本部分技術(shù)難點(diǎn)在于無(wú)人機(jī)與衛(wèi)星遙感之間的協(xié)同配合機(jī)制。為了高度實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)巡檢遙感的自動(dòng)化，需要由平臺(tái)依據(jù)對(duì)衛(wèi)星遙感、水質(zhì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析得到的重點(diǎn)觀察區(qū)域來(lái)計(jì)算無(wú)人機(jī)巡檢范圍的自動(dòng)劃定。同時(shí)，在無(wú)人機(jī)航測(cè)完成后，由平臺(tái)自動(dòng)將無(wú)人機(jī)的GPS數(shù)據(jù)疊加到無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)中，經(jīng)云端反演計(jì)算后，自動(dòng)疊加到已有水質(zhì)遙感圖中，完善重點(diǎn)區(qū)位的水質(zhì)遙感信息。

3.4 基于云計(jì)算的模擬技術(shù)

當(dāng)前分布式模型等應(yīng)用廣泛的模型大多缺少對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的響應(yīng)，有的因?yàn)樗惴ㄔ驅(qū)е掠?jì)算耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，計(jì)算結(jié)果缺少時(shí)效性。這種方式下的模型計(jì)算難以為信息平臺(tái)快速方便地提供數(shù)據(jù)。

為解決這一問(wèn)題，需要將所獲取的大量數(shù)據(jù)與計(jì)算程序均在云端進(jìn)行，充分利用云計(jì)算的算力去完成傳統(tǒng)線下單臺(tái)計(jì)算機(jī)完成的工作。該部分技術(shù)難點(diǎn)在于將前期數(shù)據(jù)處理工作自動(dòng)化，并將已有模型輕量化:通過(guò)完善云端模型輸入輸出接口、輕量化已有模型算法或進(jìn)一步利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法替代已有算法等，實(shí)現(xiàn)基于云計(jì)算的模型計(jì)算功能。

4 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

本次計(jì)劃設(shè)計(jì)的靈江擴(kuò)排項(xiàng)目智慧水利系統(tǒng)，將按照1+N的平臺(tái)框架打造，建立一個(gè)部分去中心化的水利構(gòu)架系統(tǒng)。主要分為感知層、傳輸儲(chǔ)存層、支撐層以及應(yīng)用層。強(qiáng)化核心平臺(tái)功能，開發(fā)基于智慧水利平臺(tái)管理決策需求的強(qiáng)相關(guān)功能模塊，覆蓋靈江擴(kuò)排工程規(guī)劃建設(shè)全過(guò)程管理。

感知層:所有信息的來(lái)源與基礎(chǔ)，主要包含水雨情信息、水質(zhì)信息、工情信息、管理信息、遙感信息、視頻信息等的采集。本層既能依托大量物聯(lián)網(wǎng)傳感器以及攝像頭等終端從現(xiàn)實(shí)中獲取水情工情等數(shù)據(jù)，又能利用數(shù)據(jù)提取程序從合法接口接入其他已存在的數(shù)據(jù)庫(kù)（如氣象局氣象數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)庫(kù)等）以獲取對(duì)應(yīng)信息，還可以基于PC與個(gè)人手機(jī)終端填報(bào)、采集相關(guān)管理信息。通過(guò)這3種途徑完成感知層任務(wù)。

傳輸儲(chǔ)存層:主要依靠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)在程控交換系統(tǒng)、加密系統(tǒng)的輔助下，依托公網(wǎng)或者專網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。同時(shí)存放所有數(shù)據(jù)，主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)（儲(chǔ)存如三維地形數(shù)據(jù)、基本水系數(shù)據(jù)等地理信息基本數(shù)據(jù)）、水情數(shù)據(jù)庫(kù)、工情數(shù)據(jù)庫(kù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、管理數(shù)據(jù)庫(kù)（存放如河湖長(zhǎng)制管理的相關(guān)資料）、遙感數(shù)據(jù)庫(kù)（存放用于遙感分析的影像）等。

支撐層:為應(yīng)用層提供技術(shù)支撐的部分，通過(guò)BIM平臺(tái)（主要提供工程建筑物幾何與屬性信息）、GIS平臺(tái)（主要提供宏觀地理信息）、數(shù)模分析組件（主要為基于云計(jì)算的水文水質(zhì)計(jì)算模型以及未來(lái)依靠AI開發(fā)的決策輔助程序）、遙感分析組件（主要提供對(duì)遙感數(shù)據(jù)的反演計(jì)算功能）等提供應(yīng)用層所需的各類信息。

應(yīng)用層:直接面對(duì)用戶的部分。底層收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)支撐層相關(guān)應(yīng)用的處理后，將數(shù)據(jù)與結(jié)論根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需要提供給用戶，完成信息服務(wù)。應(yīng)用層提供綜合信息、水情信息、工情信息、水質(zhì)信息、應(yīng)急指揮、日常管理等服務(wù)。靈江智慧水利系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架見圖5。

圖5 靈江智慧水利系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架圖

圍繞靈江智慧水利主平臺(tái)構(gòu)架，在應(yīng)用層重點(diǎn)打造規(guī)劃系統(tǒng)、建管系統(tǒng)及運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水利工程全生命周期監(jiān)測(cè)與管理、科學(xué)與智能決策。

4.1 規(guī)劃報(bào)批系統(tǒng)

規(guī)劃報(bào)批系統(tǒng)能夠匯集各類規(guī)劃信息，實(shí)現(xiàn)多維疊加，為報(bào)審報(bào)批提供支撐。主要分為總規(guī)BIM模塊、控規(guī)BIM模塊和方案BIM模塊。

總規(guī)BIM模塊:建立流域規(guī)劃范圍內(nèi)的規(guī)劃、地理、地質(zhì)3大基礎(chǔ)模型，形成“多規(guī)合一”“多源合一”的全信息數(shù)字沙盤，真正實(shí)現(xiàn)“一張藍(lán)圖干到底”。在GIS影像上建立平面區(qū)塊規(guī)劃，在流域級(jí)范圍上反映水利系統(tǒng)的布局。靈江總規(guī)BIM模塊“多源合一”數(shù)字沙盤見圖6。

圖6 靈江總規(guī)BIM模塊“多源合一”數(shù)字沙盤圖

控規(guī)BIM模塊:靈江項(xiàng)目涉及范圍廣，工程子項(xiàng)多，在總規(guī)基礎(chǔ)上將其分解為引水工程控規(guī)BIM模塊、義城港河道控規(guī)BIM模塊、各擴(kuò)排段控規(guī)BIM模塊、大閘部分控規(guī)BIM模塊等次流域級(jí)模塊直接在平面總規(guī)BIM模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃模型建立，并依靠BIM+GIS技術(shù)，由GIS推演場(chǎng)地規(guī)劃及工程土方利用效率，使得區(qū)塊場(chǎng)地的占用和清退靈活多變?？匾?guī)對(duì)象擁有近似形狀模型，具有關(guān)鍵輪廓控制尺寸，包含其最大尺寸和最大活動(dòng)范圍，區(qū)塊控制性屬性賦予。

方案BIM模塊:針對(duì)控制性規(guī)劃要求，具體對(duì)項(xiàng)目中的單元工程進(jìn)行多方案、更深程度的BIM模型建立。同時(shí)，依靠神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等智能算法，在總規(guī)和控規(guī)模塊的基礎(chǔ)上，自動(dòng)判斷多方案中范圍及規(guī)劃屬性的正確性，并針對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行智能修正，由BIM+GIS技術(shù)的算量?jī)?yōu)勢(shì)快速篩選出規(guī)劃最優(yōu)方案。

4.2 建設(shè)管理系統(tǒng)

靈江擴(kuò)排項(xiàng)目建管系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理平臺(tái)上所有在建水利項(xiàng)目，通過(guò)統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)、監(jiān)管、評(píng)價(jià)4個(gè)方面全方位對(duì)項(xiàng)目投資、設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、安全評(píng)價(jià)等進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、高效分析、支撐決策。由整體統(tǒng)籌板塊、科學(xué)協(xié)調(diào)板塊、智能監(jiān)管板塊及多維評(píng)價(jià)板塊組成。

整體統(tǒng)籌板塊:①通過(guò)合作方式、工程方案比選，尋找合理方案和最佳模式進(jìn)行各階段、各區(qū)域級(jí)別的資金統(tǒng)籌；②依據(jù)區(qū)塊要求、征地要求及施工工序要求等，建立擁有最佳效果的建設(shè)時(shí)序方案；③統(tǒng)籌業(yè)主及各合作方、參建方，多方對(duì)比，尋找最佳的參建單位資源。

基于上述資金、時(shí)序、參建方等方面，通過(guò)AI技術(shù)智能推演最佳建設(shè)方案。

科學(xué)協(xié)調(diào)板塊:通過(guò)平臺(tái)將政府部門、業(yè)主單位及參建各方的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)互聯(lián)，并對(duì)信息實(shí)行智能分級(jí)管理制度，在保證各級(jí)權(quán)限的前提下，最大程度地做到協(xié)調(diào)調(diào)度和信息共享的高效性，盡可能地避免由于各方組織不科學(xué)而出現(xiàn)的資源利用率低下問(wèn)題。

智能監(jiān)管板塊:靈江項(xiàng)目系統(tǒng)監(jiān)管板塊規(guī)劃設(shè)置人力資源管理、綜合管理、設(shè)計(jì)管理、技術(shù)管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、投資管理、安全管理、QHSE管理、合同管理、采購(gòu)管理、系統(tǒng)管理等14個(gè)模塊，其中QHSE管理在華東院云建管平臺(tái)基礎(chǔ)上修改實(shí)現(xiàn)，合同管理與采購(gòu)管理移植華東院云建管平臺(tái)模塊內(nèi)容，數(shù)據(jù)信息打通。下面重點(diǎn)針對(duì)板塊中設(shè)計(jì)管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、投資管理及安全管理模塊5個(gè)方面進(jìn)行闡述。

（1）設(shè)計(jì)管理模塊，納入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品報(bào)審流程，通過(guò)監(jiān)理方現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、監(jiān)理專業(yè)審查人、建管局等多方流轉(zhuǎn)審查，最終完成設(shè)計(jì)產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)報(bào)批，提高設(shè)計(jì)文件報(bào)審效率。并通過(guò)平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)報(bào)審流程全程監(jiān)控。

（2）質(zhì)量管理模塊，具有單元工程質(zhì)量評(píng)定、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)展示分析等功能，并在平臺(tái)系統(tǒng)中，通過(guò)移動(dòng)端現(xiàn)場(chǎng)完成各分序工作質(zhì)量驗(yàn)評(píng)，對(duì)質(zhì)量問(wèn)題實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)負(fù)責(zé)參建的人員第一時(shí)間進(jìn)行質(zhì)量落實(shí)提醒，提高質(zhì)量管理效率、保證質(zhì)量管理透明度。

（3）進(jìn)度管理模塊，將三維全信息模型與工程進(jìn)度信息結(jié)合，創(chuàng)建多維度信息模型，針對(duì)實(shí)際監(jiān)測(cè)進(jìn)度進(jìn)行預(yù)警，并將預(yù)警結(jié)果直接反饋相關(guān)人員。模塊主要功能包括:工程進(jìn)度信息的編錄、圖表展示、三維展示、進(jìn)度對(duì)比展示、進(jìn)度事件提醒等。

（4）投資管理模塊，依靠在單元工程的BIM模型中掛載工程量，由平臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)完成工程量統(tǒng)計(jì)，并生成節(jié)點(diǎn)臺(tái)賬、投資對(duì)比、結(jié)算統(tǒng)計(jì)信息供各方統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)、決策。

（5）安全管理模塊，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取大量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)云計(jì)算和AI智能輔助預(yù)測(cè)預(yù)警安全隱患。

多維評(píng)價(jià)板塊:創(chuàng)建評(píng)估體系，建立供應(yīng)商庫(kù)，利用大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)對(duì)參建單位進(jìn)行多維動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，優(yōu)勝劣汰，不斷提高全方位服務(wù)水平。評(píng)估體系本著公平、公正、公開原則，對(duì)參建方規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)投資、監(jiān)理咨詢、建筑施工各階段進(jìn)行智能評(píng)分。

4.3 運(yùn)維系統(tǒng)

運(yùn)維系統(tǒng)基于BIM+GIS底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，及時(shí)分析處理水利數(shù)據(jù)、突發(fā)情況，并及時(shí)做出預(yù)警及決策建議，是水利工程從產(chǎn)品到綜合服務(wù)跨越的基石。本次靈江擴(kuò)排項(xiàng)目運(yùn)維系統(tǒng)，參照華東院深圳前海智慧城市成功案例，由綜合管理模塊、監(jiān)測(cè)體系模塊、指揮控制模塊構(gòu)成。

（1）綜合管理模塊:本模塊在日常正常運(yùn)行情況下，為應(yīng)對(duì)各部門快速、整體把握區(qū)域范圍內(nèi)信息流而設(shè)計(jì)建立，包含研究區(qū)域內(nèi)流域概況、數(shù)字孿生工程全景、體系組織構(gòu)架、文檔文件綜合管理等功能。

（2）監(jiān)測(cè)體系模塊:包含水雨情、水環(huán)境、各類工情、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行工作情況、災(zāi)情等的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為指揮控制模塊系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

（3）指揮控制模塊:以規(guī)劃、建管及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為依托，構(gòu)建一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)指揮、多方聯(lián)動(dòng)、高度集成的指揮控制系統(tǒng)。本模塊主要為了更好地滿足水利部門快速高效地完成日常工作、會(huì)議交流和處置突發(fā)公共事件，以物聯(lián)網(wǎng)視頻信息為基礎(chǔ)建立智慧調(diào)度系統(tǒng)（包括大屏模塊、桌面模塊和移動(dòng)端模塊），實(shí)現(xiàn)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急可視化指揮，并且通過(guò)智能算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行災(zāi)害模擬和輔助決策。深圳前海智慧城市運(yùn)維智慧系統(tǒng)見圖7。

圖7 深圳前海智慧城市運(yùn)維智慧系統(tǒng)圖

5 結(jié) 語(yǔ)

智慧水利是一個(gè)龐大的綜合體系，它實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)水利工程從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從三維到多維、從產(chǎn)品到服務(wù)、從正確科學(xué)到智能科學(xué)的跨越。本文結(jié)合華東院靈江擴(kuò)排工程實(shí)際，對(duì)智慧水利概念、層級(jí)、以及智慧化在水利行業(yè)的價(jià)值體現(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析；深入探討靈江擴(kuò)排項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中，已經(jīng)運(yùn)用和計(jì)劃運(yùn)用的BIM+GIS、無(wú)人機(jī)+衛(wèi)星遙感、云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)等智慧水利關(guān)鍵技術(shù)，并針對(duì)相關(guān)技術(shù)提出優(yōu)化方案；同時(shí)提出靈江擴(kuò)排項(xiàng)目智慧水利系統(tǒng)1+N系統(tǒng)框架，結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)框架的內(nèi)容及具體業(yè)務(wù)技術(shù)需求做出詳盡的構(gòu)建，分析智慧化在水利行業(yè)的價(jià)值體現(xiàn)，為智慧化在水利行業(yè)的進(jìn)一步推進(jìn)發(fā)展提供研究資源和支撐。