發(fā)揮多學(xué)科交叉融合優(yōu)勢攻克水務(wù)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)難題——記2020年產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎個人趙喜萍

◎ 本刊記者 韓 羽

趙喜萍，博士、二級教授、博導(dǎo)，新世紀(jì)百千萬人才國家級人選，國家級學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，享受國務(wù)院特殊津貼專家，全國五一勞動獎?wù)芦@得者，國家重點(diǎn)工程建設(shè)一等功，三晉英才高端領(lǐng)軍人才，山西省十大杰出女知識分子,并連續(xù)十年獲省先進(jìn)工作者，1997年7年至2001年7月任山西省引黃工程管理局調(diào)度中心主任、總調(diào)度, 高工，2003年至2019年任山西省黃河萬家寨水務(wù)集團(tuán)有限公司副總工、教授級高工，2019年7月至今任太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院長、水利水電科學(xué)研究院院長、二級教授，其主要研究領(lǐng)域?yàn)橹腔鬯芾?、在線仿真預(yù)測、流域水資源調(diào)配等研究與應(yīng)用，主持或參與承擔(dān)包括國家計農(nóng)經(jīng)[1993]250號“山西省萬家寨引黃入晉工程全線自動化系統(tǒng) ”、國家發(fā)改農(nóng)經(jīng)[2008]2531號“山西省萬家寨引黃入晉二期擴(kuò)機(jī)全系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行一體化平臺 ”、十一五國家水污染治理專項(xiàng)2012ZX07205-005“水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)控與應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)研究與運(yùn)行示范”、十二五國家科技支撐計劃課題2013BAB05B01“基于物聯(lián)網(wǎng)的流域信息獲取技術(shù)研究”、國家863計劃信息技術(shù)領(lǐng)域智慧城市（二期）重點(diǎn)項(xiàng)目2013AA01A600、十三五重點(diǎn)研發(fā)計劃課題2017YFC0405900“流域水資源多目標(biāo)調(diào)度集成平臺及示范”、山西省水投集團(tuán)委托項(xiàng)目2019SXSL0004“山西智慧水務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”等課題，曾獲山西省科技進(jìn)步一等獎2項(xiàng)、國防科工委科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，產(chǎn)學(xué)研合作成果二等獎1項(xiàng)，國家重點(diǎn)工程建設(shè)一等功1次，全國五一勞動獎?wù)隆鴦?wù)院政府特殊津貼、新世紀(jì)國家級學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人、新世紀(jì)百千萬工程國家級人才、山西省十大杰出女知識分子等榮譽(yù)，主持完成軟件著作權(quán)8個，出版專著《自動控制和水力學(xué)仿真在引黃工程中的科研與實(shí)踐》1部，合著《智慧水利工程案例庫建設(shè)及教學(xué)實(shí)踐》和《水庫信息化工程新技術(shù)研究與實(shí)踐》2部，發(fā)表論文25篇，編寫調(diào)度運(yùn)行規(guī)程10部，撰寫技術(shù)報告24篇，兼任中國水利水電學(xué)會常務(wù)理事、山西省委直接聯(lián)系的高級專家、山西世界經(jīng)濟(jì)學(xué)會會長、中國智慧城鄉(xiāng)課題組組長、青海學(xué)者高評委、節(jié)水新技術(shù)與長距離調(diào)水工程安全高效運(yùn)行協(xié)同創(chuàng)新中心副理事長、中水三立有限公司技術(shù)顧問和院士工作站特聘教授、山西智慧城鄉(xiāng)信息技術(shù)有限公司首席專家等職務(wù)。

趙喜萍所在的太原理工大學(xué)是國家“雙一流”重點(diǎn)建設(shè)高校，國家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)。太原理工大學(xué)堅持“求實(shí)創(chuàng)新”的理念，積極開展產(chǎn)學(xué)研合作，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展作貢獻(xiàn)。學(xué)校參與的產(chǎn)學(xué)研合作形式靈活多樣，主要有：與地方政府共建異地研究院，與企業(yè)合作建設(shè)聯(lián)合研究中心、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，科研成果許可、轉(zhuǎn)讓，技術(shù)入股等，接受企業(yè)委托技術(shù)開發(fā)等。學(xué)校十分重視科研平臺的建設(shè)，現(xiàn)有國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地1個，教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4個，山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室13個；教育部工程技術(shù)研究中心1個，山西省工程技術(shù)研究中心14個；國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室2個，國家地方聯(lián)合研究中心2個；國家國際科技合作基地1個，山西省國際科技合作基地2個。學(xué)校學(xué)科門類齊全，科研力量雄厚，具有組織水力學(xué)領(lǐng)域多學(xué)科交叉科學(xué)研究與技術(shù)研發(fā)的綜合優(yōu)勢，引進(jìn)達(dá)到國際先進(jìn)水平的水力學(xué)仿真和信息化研究的專家團(tuán)隊。多年來，太原理工大學(xué)不斷完善科研和成果轉(zhuǎn)化制度，為推動產(chǎn)學(xué)研合作提供了穩(wěn)定的機(jī)制保障。學(xué)校充分聽取企業(yè)對辦學(xué)理念、辦學(xué)規(guī)模、發(fā)展規(guī)劃等的意見建議，企業(yè)就人才培養(yǎng)、科學(xué)研究方面的需求及時與學(xué)校交換意見，產(chǎn)學(xué)研合作成效顯著。近年來，太原理工大學(xué)每年的科研經(jīng)費(fèi)大約在5億元左右，其中約2/3為來自于企業(yè)的合作科研經(jīng)費(fèi)。太原理工大學(xué)在科技項(xiàng)目及團(tuán)隊、科技經(jīng)費(fèi)、科技基地、四技經(jīng)費(fèi)、科技成果轉(zhuǎn)化及科技項(xiàng)目驗(yàn)收鑒定、專利情況、科技成果獲獎等七項(xiàng)指標(biāo)中每年均位列前茅，而且多數(shù)指標(biāo)居全省高校第一。

為促進(jìn)基礎(chǔ)研究、教學(xué)科研及其產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展融合，趙喜萍及其團(tuán)隊高度重視產(chǎn)學(xué)研合作，充分發(fā)揮在水利、信息、自動化、計算機(jī)等多學(xué)科交叉融合優(yōu)勢，2019年7月以來先后與丹麥水利研究院、英國思克萊德大學(xué)、美國南卡羅來納大學(xué)、中國水利水電科學(xué)研究院、清華大學(xué)、河海大學(xué)、武漢大學(xué)、航天云網(wǎng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司、丹華水利環(huán)境技術(shù)有限公司、中水三立數(shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司、山西省黃河萬家寨水務(wù)集團(tuán)和山西云時代技術(shù)有限公司等國內(nèi)外重要科研機(jī)構(gòu)和高新技術(shù)企業(yè)開展交流與合作，目前已完成或正在推進(jìn)的產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目達(dá)10余項(xiàng)1600余萬元，其中包括太原理工大學(xué)與山西省黃河萬家寨水務(wù)集團(tuán)的校企合共建山西省智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)研究院有限公司1000萬元；與山西云時代技術(shù)有限公司“智慧水務(wù)大數(shù)據(jù)”產(chǎn)學(xué)研合作300萬元；與永定河流域投資有限公司“水環(huán)境治理”產(chǎn)學(xué)研合作75萬；與臨汾市安澤縣沁河流域“水環(huán)境和水生態(tài)”項(xiàng)目50萬元；綠州一號菌草合作研發(fā)100萬元等。

在產(chǎn)學(xué)研合作中，趙喜萍發(fā)揮了重要作用：

在“大型水利工程無人值班少人值守關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用。該項(xiàng)目研究對象是一個跨流域、大流量、高揚(yáng)程、長管道、泵站間串聯(lián)、泵站內(nèi)機(jī)組并聯(lián)、梯級泵站與封閉式輸水隧洞相連接、調(diào)蓄能力極為有限的大型引水工程。項(xiàng)目研究目標(biāo)是保證工程安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以解決太原、大同、朔州、平魯、忻州、桑干河、汾河等地工農(nóng)業(yè)缺水和生態(tài)供水危機(jī)。項(xiàng)目經(jīng)近15年的研究和實(shí)踐，攻克了國際控制領(lǐng)域、水力學(xué)、在線仿真、信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)決策分析、水力測量領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵技術(shù)難題。主要科技創(chuàng)新：

⑴首創(chuàng)梯級泵站及長距離引水工程全系統(tǒng)水力學(xué)在線仿真系統(tǒng)模型，完成了452公里引水線路水力學(xué)在線仿真計算；首次實(shí)現(xiàn)了水力學(xué)計算和仿真調(diào)度決策系統(tǒng)跨學(xué)科研究并無縫集成；首創(chuàng)“在線仿真結(jié)果直接參與工程實(shí)時控制”的運(yùn)行調(diào)度新模式；首次采用“水位+小流量”作為邊界條件參與精確控制，完成了數(shù)學(xué)建模和模型校驗(yàn)，提出了復(fù)雜泵站運(yùn)行調(diào)度的建模方案及優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行新策略；首創(chuàng)全系統(tǒng)多種工況下的非恒定流水力計算模型及串聯(lián)泵站間的水力過渡過程計算在線分析模型，解決了明渠非恒定流水力特性的仿真計算等技術(shù)難題。

⑵首次研制成功國家重點(diǎn)新產(chǎn)品壓力式數(shù)字物位傳感器和感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器并成功地應(yīng)用于水利工程中，解決了“特長全封閉隧道的水位監(jiān)測”重大難題；首創(chuàng)基于計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的渠道測流關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合研制完成的水下機(jī)器人、無人機(jī)、無人船等遙感監(jiān)測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了人工智能數(shù)據(jù)的實(shí)時采集。

⑶首創(chuàng)以“河長”為主體“河長辦”為核心的管理考核模式，提出了“河長積分制”，實(shí)現(xiàn)了量化考核辦法創(chuàng)新；首創(chuàng)“無人值班，少人值守”的輸水泵站運(yùn)行管理模式。經(jīng)鑒定，技術(shù)水平達(dá)國際領(lǐng)先水平。累計調(diào)水約32億立方米，新增利潤35.2億元，節(jié)約運(yùn)行成本超4.5億元，受水區(qū)人口達(dá)934.48萬人，生態(tài)供水覆蓋山西省北部等地，經(jīng)濟(jì)、社會及環(huán)境效益顯著。2003年，首創(chuàng)中國梯級引水工程“無人值班，少人值守”的現(xiàn)代化運(yùn)行管理模式。項(xiàng)目成果已在國內(nèi)外多家水利工程中得以應(yīng)用，核心技術(shù)在工程應(yīng)用中創(chuàng)造了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，該項(xiàng)目的核心技術(shù)和創(chuàng)新產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，并廣泛應(yīng)用到了山西省大水網(wǎng)建設(shè)、山西省引黃工程、南水北調(diào)東線、中線工程等國內(nèi)10余省份的多個大型水利工程中，大幅度降低了成本，顯著提高了工程效率，實(shí)現(xiàn)了科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。

項(xiàng)目建設(shè)期間，趙喜萍先后擔(dān)任山西省引黃工程總公司，機(jī)電自動化國際項(xiàng)目經(jīng)理、引黃工程總調(diào)度，調(diào)度中心主任、書記/高工等職務(wù)，創(chuàng)建了國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“山西省萬家寨引黃工程中心實(shí)驗(yàn)室”，培養(yǎng)科研人員200多人。創(chuàng)建了山西省萬家寨引黃工程全線自動化控制中心，培養(yǎng)運(yùn)行人員1200多名。

該成果獲國家科技發(fā)明二等獎1項(xiàng)，省部級科技進(jìn)步一等獎2項(xiàng)、中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎二等獎或山西省科技進(jìn)步二等獎和技術(shù)發(fā)明二等獎9項(xiàng)，授權(quán)與項(xiàng)目相關(guān)的發(fā)明專利20項(xiàng)，軟件著作權(quán)82個，發(fā)表SCI、EI論文25篇，出版專著2部，合著4部，調(diào)度運(yùn)行規(guī)程10部，技術(shù)報告42篇，制定標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)。

在“中國智慧城鄉(xiāng)頂層設(shè)計3343建設(shè)體系研究與應(yīng)用”項(xiàng)目中發(fā)揮積極作用。為充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對城鄉(xiāng)行政、民生、農(nóng)業(yè)、旅游等需求的智能響應(yīng)，引領(lǐng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時代發(fā)展潮頭，中國智慧城鄉(xiāng)按照3個目標(biāo)“興業(yè)、惠民、優(yōu)政”，3個原則是“對面向未來、面向問題、面向城鄉(xiāng)”，4步規(guī)劃是“戰(zhàn)略規(guī)劃、頂層設(shè)計、行動計劃、板塊設(shè)計”，3大問題“建設(shè)、推進(jìn)、保障”進(jìn)一步研究和推進(jìn)。2013年首選山西省了具有相對代表性的農(nóng)業(yè)和文化旅游縣作為該項(xiàng)目建設(shè)的示范縣。2014年，引進(jìn)社會資本3000多萬，首期完成 “智慧政務(wù)”“智慧民生”“智慧農(nóng)業(yè)”三大運(yùn)營平臺示范建設(shè)，目前正開展“農(nóng)村智慧水環(huán)境處理、智慧醫(yī)療、智慧社區(qū)、智慧安監(jiān)、智慧旅游、智慧農(nóng)電商、智慧黨務(wù)、智慧園區(qū)、智慧教育、智慧人社、人工智能和大數(shù)據(jù)應(yīng)用云平臺”的研發(fā)和應(yīng)用。

趙喜萍還擔(dān)任中國智慧城鄉(xiāng)課題組組長、三晉文化傳播大使，創(chuàng)建了中國智慧城鄉(xiāng)平臺、互聯(lián)網(wǎng)+中國元素平臺。

項(xiàng)目完成的成果包括：智慧城鄉(xiāng)數(shù)字云平臺、智慧城鄉(xiāng)服務(wù)大廳、政府管理指揮中心、民生服務(wù)呼叫中心、智慧城鄉(xiāng)運(yùn)營管理中心、政務(wù)綜合業(yè)務(wù)平臺、智慧民生服務(wù)應(yīng)用平臺、智慧農(nóng)業(yè)運(yùn)營服務(wù)平臺等。

軟件開發(fā)完成：AnyCMS內(nèi)容管理&發(fā)布系統(tǒng)、行政審批管理系統(tǒng)、生產(chǎn)溯源管理系統(tǒng)、電子監(jiān)察系統(tǒng)、城略移動應(yīng)用平臺系統(tǒng)、網(wǎng)站群管理系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)。

產(chǎn)學(xué)研合作成果：浪潮服務(wù)器、VMWARE虛擬化完成縣級云數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)建立和規(guī)模規(guī)劃；JAVA、西安博達(dá)完成縣級門戶、信息互通的縣級建設(shè)；Oracle數(shù)據(jù)庫、IBM數(shù)據(jù)挖掘完成縣級政務(wù)民生大據(jù)的基礎(chǔ)規(guī)劃；益可達(dá)智能軌道控制、蘇州路森道路交通有限公司完成農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、可溯源的基礎(chǔ)模型。

項(xiàng)目在山西省運(yùn)城市、陽泉市、太原市、大同市四個地市縣城、工業(yè)園區(qū)作示范，圍繞智慧生活、經(jīng)濟(jì)、政務(wù)和農(nóng)業(yè)試點(diǎn)示范開展了大量工作，取得了積極的成效，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會效益顯著提高。

關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)：（1）解決O2O方案難以落地的問題，針對不同區(qū)域，分別安排社區(qū)運(yùn)營人員，為平臺收集數(shù)據(jù)，對外反饋數(shù)據(jù)；（2）為群眾與政府搭建信息橋梁，群眾通過移動智能終端軟件可以向平臺提交訴求，運(yùn)維人員通過后臺為群眾解答問題。政府部門可通過平臺向群眾傳達(dá)最新政策信息；從此實(shí)現(xiàn)了信息的互通，將民政關(guān)系聯(lián)系的更為緊密；（3）當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)信息上網(wǎng)，對于當(dāng)?shù)剌^為特色的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)信息，為農(nóng)戶提供上信息擴(kuò)散的渠道，通過農(nóng)業(yè)信息平臺為老百姓傳播相關(guān)信息，該平臺具備“溯源跟蹤”“視頻定位”等功能，為用戶了解當(dāng)?shù)靥厣峁┓奖悖唬?）先進(jìn)的視頻傳輸設(shè)備，傳統(tǒng)視頻傳輸采用固定位置探頭，項(xiàng)目在對戶外視頻監(jiān)控方面采用了軌道移動技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了移動巡檢功能。