信息化技術在水利水電工程中的應用及發(fā)展

張海東

（鹽城市大套第一抽水站管理所，江蘇鹽城 224500）

0 緒論

隨著我國的經(jīng)濟水平不斷提高，人們對用電用水的需求越來越大，而且每個家庭都必不可少地需要使用自來水等方便快捷的水資源，因此對我國的水利工程的要求越來越高，隨著我國的水利工程方面的發(fā)展，以及大量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市建設中的供水項目增長，水電項目施工中的方面的管理尤其是信息的管理也變得復雜和困難，隨著信息化技術逐漸自動化、智能化的發(fā)展，精準方便的信息化采集系統(tǒng)能夠保障水利水電信息在項目工程中被準確記錄，并且不用耗費太多的時間和人力，極大改變以前人力檢測不便情況，能夠提高項目工程的工作效率和經(jīng)濟效益。

信息化技術是水利水電工程中不可缺少的部分，對于信息化技術在項目中的應用現(xiàn)狀加以研究，可以促進我國水利水電工程的發(fā)展，對于信息化技術未來的發(fā)展進行展望，能夠更好促進我國的水利水電項目中相關的信息化技術創(chuàng)新發(fā)展。

1 水利水電工程施工管理中的信息化技術

信息化技術是在水利水電工程中對相關施工數(shù)據(jù)進行搜集和整理的，將數(shù)據(jù)整合后進行分析比較，能夠讓工程更加順利地進行，讓企業(yè)能夠更好地對項目工程進行管理，因此，對于水利水電工程來說，信息技術可以避免大量的人工搜集以及分類保存等工作，能夠提高信息資源的整合效率以及保證工程內(nèi)部相關資源信息的正確性和完整性，避免出現(xiàn)工程問題，能夠提高工程的工作效率和經(jīng)濟效益[1]。

一個常見的水單站信息管理系統(tǒng)應該具有能夠通過各類監(jiān)控信息的功能，以及分析各類采集數(shù)據(jù)和告警事件、對信息進行篩選匯總分析、對疑似異常信息在系統(tǒng)上進行登記、實現(xiàn)異常的監(jiān)控的采集傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)在設備上報告警數(shù)據(jù)后，能夠實時展示該設備的相關參數(shù)與雨量、發(fā)電量等監(jiān)控數(shù)據(jù)，協(xié)助電站運維人員輔助決策判斷，優(yōu)化電站管理。系統(tǒng)可以從模塊上自上而下劃分為四個部分，分別是感知層、傳輸層、平臺層、應用層。感知層是在用電信息采集系統(tǒng)上加上無效傳感網(wǎng)絡，利用高科技的通信技術，將水電設備接入網(wǎng)絡。傳輸層則是通過網(wǎng)絡信號的傳輸方法，如4G/5G 等網(wǎng)絡通信方式，將數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡傳輸。平臺層是用采前置機為支撐平臺，提供包括基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)在內(nèi)的存儲服務以及平臺需要的微服務。應用層為管理人員提供設備感知規(guī)約適配改造、水電站在線監(jiān)測、能力管理控制策略管理應用體驗。

2 信息化技術在水利水電工程施工管理中實際應用

BIM 技術的全稱是Building Information Modeling（建筑信息模型），BIM 技術的核心是將整個工程中的所有相關信息寫入數(shù)據(jù)庫當中，并通過數(shù)據(jù)庫建立三維建筑模型。通過BIM 技術，不但可以形象地呈現(xiàn)工程中的所有細節(jié)情況，而且還有助于對整體施工方案進行合理規(guī)劃，并對施工過程和各個部件進行模擬測試，減少不必要的浪費和失誤。比如在南水北調(diào)的工程中，由于此工程項目是一個專業(yè)性與實際現(xiàn)場結合非常緊密的項目，工程量大，尤其是一些水電站、水庫等工程設計得非常復雜，因此傳統(tǒng)的設計圖紙很難滿足施工要求，而且容易出錯；長江勘測規(guī)劃設計研究院（簡稱長江設計院）將建筑信息模型BIM 的理念引入其承建的南水北調(diào)中線工程的勘察設計工作中，并且由于AutoCAD Civil 3D 具有良好的標準化、一致性和協(xié)調(diào)性特點，最終確定該軟件為最佳解決案。技術人員可以將施工設計方案中的所有信息輸入Civil 3D 數(shù)據(jù)庫當中，得到三維建筑模型。通過模型可以完整形象地展現(xiàn)建筑物的全貌，并在此基礎上進行進一步的修改和完善。三維建筑模型中的每一個部件的尺寸、材料、性能都可以進行針對性修改，無需像傳統(tǒng)建筑圖紙一樣“牽一發(fā)而動全身”。在現(xiàn)場施工時，施工人員也可以直接參照三維建筑模型進行操作，提高溝通效率和協(xié)作能力。

比如在那棱格勒河水利樞紐工程中[4]，是國家172 項節(jié)水供水重大水利工程之一，BIM 技術應用主要在工程的設計階段以及施工中的“數(shù)字那棱格勒河”中。與傳統(tǒng)建筑圖紙相比，BIM 模型更為形象、直觀，可以直接為現(xiàn)場施工人員提供操作參考，并提高施工人員對工程項目的理解程度，提高管理人員和現(xiàn)場施工人員的溝通效率?，F(xiàn)場人員在施工過程中如果發(fā)現(xiàn)施工方案存在缺陷、或存在理解障礙，也可以直接對管理人員進行反饋，避免多層級匯報產(chǎn)生的信息誤差。

3 信息化技術在水利水電工程施工管理中的使用的優(yōu)點

在水利水電工程中主要可以從以下幾個方面對信息化技術進行使用：

（1）在工程的施工管理中，項目的施工需要較長的時間，因此施工管理的復雜程度非常高，可以通過一些已經(jīng)做好的信息管理軟件，對水利水電工程進行全面管理，使項目在整個工期過程中都能夠實時進行數(shù)據(jù)的管理，保障項目的質(zhì)量，并且能夠保證工程施工順利進行。實際工程中，信息化系統(tǒng)只需要相關的工作人員將工程的相關信息參數(shù)電子化，把數(shù)據(jù)輸入信息化系統(tǒng)軟件中，保證數(shù)據(jù)的準確性以及實時性，這樣就能夠保證項目進程中重要的數(shù)據(jù)不會出錯，隨時可以核查分析，保證工程的質(zhì)量[2]。雖然信息化技術的軟件容易制作，但是由于水利水電工程的多樣性和特殊性，信息系統(tǒng)軟件不能夠通用，而且現(xiàn)在使用的信息化系統(tǒng)智能化不夠，還需要人為地進行實際調(diào)整，操作過程較為復雜。

（2）信息化技術最常見的應用是數(shù)據(jù)的搜集和整合，但是隨著計算機仿真技術的發(fā)展，對于數(shù)據(jù)的采集完成后，現(xiàn)在的信息化技術已經(jīng)能夠完成對數(shù)據(jù)信息進行更進一步的處理，能夠對數(shù)據(jù)信息進行分類和挖掘，讓數(shù)據(jù)在工程中起到更好的作用。比如在水利水電施工技術中，對施工過程中的問題進行預測分析，然后采集實際工程現(xiàn)場的相關信息，利用信息化技術通過實際的數(shù)據(jù)信息對相關的技術方案進行優(yōu)化設計，解決實際的工程中可能遇到的問題，降低施工的出錯率。同時，在解決和處理問題上面可以利用計算機技術進行分析，避免了人工計算的復雜，節(jié)約了時間，能夠更好地對工程施工過程進行管理，保障工程的順利實施。

（3）隨著數(shù)字圖像技術的發(fā)展，信息化技術逐漸能為工程提供三維的圖像分析，這樣能夠保障對于工程項目的實際環(huán)境掌控，水利水電項目對應工程環(huán)境的要求高，傳統(tǒng)的地理環(huán)境需要人為的考察和分析，但是隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，越來越簡單的圖像數(shù)據(jù)能夠被工程人員利用，比如實際現(xiàn)場的地理環(huán)境，未來幾天的天氣狀況，現(xiàn)場環(huán)境的實時三維空間圖像，這些能夠通過相關的技術手段獲取，工程人員利用相關的技術對數(shù)據(jù)進行分析處理，為后續(xù)的工程施工提供參考，能夠提高水利水電工程的工作效率。

4 信息化技術在水利水電工程中未來發(fā)展方向

水利水電工程中對于工程的設計以及相關的工程項目實施是非常復雜的，而信息化技術是需要依托數(shù)據(jù)進行處理的，但是現(xiàn)在的工程項目中相關施工的資料數(shù)據(jù)的信息處理效率極為低下，項目工程中各個部門間缺乏溝通，信息共享缺乏平臺，因此部門之間對于信息的獲取比較滯后，相互之間缺乏了解。缺乏對各部門的整體統(tǒng)籌規(guī)劃，導致部門之間協(xié)調(diào)性差。導致信息獲取過程極為復雜和耗費時間。相關信息化軟件的開發(fā)過程中，沒有創(chuàng)新的技術，導致常用的軟件適用性不夠，使用功能比較單一[2]，維修和擴展的難度高，并且開發(fā)費用還很高。所以信息化技術未來的發(fā)展應該從這幾個方面考慮：

（1）信息獲取技術的多元化發(fā)展，隨著傳感器技術的發(fā)展，以及3D 技術的發(fā)展，希望在未來能夠利于深度學習以及相關的技術，在3D 環(huán)境下進行數(shù)據(jù)處理的多元化發(fā)展。

（2）信息數(shù)據(jù)的實時檢傳輸和共享。隨著5G 的快速發(fā)展，信息的傳輸和檢測更加方便快捷，Internet 和多媒體技術的飛速發(fā)展，大量數(shù)字信息正在淹沒人們的生活，并且其信息資源是以前任何時代都無法比擬的。這深刻地改變了人們的學習和生活方式。由于大量的電子數(shù)據(jù)存儲器和相關電子產(chǎn)品的使用，圖像和視頻數(shù)據(jù)呈幾何增長趨勢。因此數(shù)據(jù)的實時傳輸和共享能夠更好保障水利水電工程的順利施工。

（3）信息數(shù)據(jù)的快速處理。由于現(xiàn)代計算機硬件的發(fā)展和相關電子存儲設備的普及，導致信息數(shù)據(jù)的大量存儲成為可能，對于數(shù)據(jù)的處理也已經(jīng)更加快速，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能技術的應用推廣，在以后的相關研究開發(fā)中，可以利用深度學習的方法，對水利水電的項目進行應用。

（4）實時的數(shù)據(jù)處理。隨著信息的傳輸和檢測更加方便快捷，數(shù)據(jù)的處理性能也有更加高效，因此對于數(shù)據(jù)進行實時性的處理可以很方便地被工程中的后續(xù)工作所使用，更加能提高施工過程中的質(zhì)量水平和效率。

（5）通過創(chuàng)新的開發(fā)和研究相關的水利水電工程的軟件，保證大部分的工程軟件都能夠普遍地被使用。