信息化時代背景下水利水電施工技術發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)

楊冰

摘要：縱觀人類發(fā)展史，從原始社會的依河而居，到農業(yè)社會的開拓農田、治水利民，再到現(xiàn)代社會的高峽出平湖、征服江河，都在圍繞“水”這個主題地而變化發(fā)展，因此，從一定程度上講，人類社會文明進步的過程，也是人類征服與充分利用大自然水資源的過程。在這個過程中，人類從認知自然現(xiàn)象，到科學發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，進而衍生與推動技術革命，進而形成一種無形的生產力，促進人類社會在近三百年呈指數狀的高速發(fā)展。

關鍵詞：信息化時代;水利水電;施工技術;發(fā)展機遇;挑戰(zhàn)

1如何理解信息化時代

信息化是繼機械化、電氣化之后的再次技術革命，信息化時代是人類發(fā)展史全新的階段。在信息化時代，依托高速無線通信技術、計算機科學、智能制造、大數據、虛擬仿真技術等，綜合融入并轉化成新的社會生產力，以指數增長的速度顛覆改變人類生存的生存方式，也為人類未來世界帶來了無限想象與無限可能。信息化時代，擁有以下幾個明顯的特點。

（1）高速互聯(lián)網技術，尤其是5G技術，給萬物聯(lián)網帶來全新機遇，巨量信息的高速、低延遲傳輸成為常態(tài)。

（2）AI技術，結合設備智能制造技術，將對傳統(tǒng)勞動密集型、數據分析型的領域帶來沖擊，伴隨而來的將是大量勞動力的釋放與轉型。

（3）VR技術，給人類帶來全新的視覺體驗，人類對未知事物的認知，從圖紙、模型與計算機仿真，向身臨其境的全新虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展。

（4）大數據，尤其是互聯(lián)網大數據的高速發(fā)展，人類生活環(huán)境的各種組成元素都將以數字化的方式呈現(xiàn)，對未來的分析與決策，也因此變得智能化。

（5）BIM技術，將建筑3D模型帶入向信息化時代邁，并以數字化的方式呈現(xiàn)在工程技術人員面前。

2信息化時代給水利水電施工技術帶來的機遇與挑戰(zhàn)

2.1 BIM技術對水利水電工程施工管理技術的影響

BIM技術，在建筑領域優(yōu)先發(fā)展起來，并在中國全面進入應用階段，而在水利水電領域，BIM技術尚處于試驗與試用階段。雖然BIM技術在水利水電領域尚未普及，但可以確定的是它代表著未來的發(fā)展方向，不久的將來，BIM技術也在水利水電全生命周期的管理中發(fā)揮著至關重要的作用。BIM技術的特點是，以3D建筑模型為基礎，在建立模型與族庫的過程中賦予龐大的信息數據（時間、空間、附加信息等），結合進度控制管理技術、數據庫、互聯(lián)網技術、VR技術等，給工程策劃、建設管理、后期運維等階段帶來前所未有的變革與沖擊。在水利水電施工領域，BIM技術將帶來的全新的機遇，我們可以設想在以下兩個方面。

（1）利用BIM、VR、GIS與進度控制技術，實現(xiàn)4D施工仿真模擬技術，如果在把工程量、工程成本與造價信息賦予BIM族庫中，那么我們還可以實現(xiàn)水利水電5D施工控制，在工程沒有實施之前，我們就可以憑借這些強大的技術，預演模擬所有施工方案，為我們動態(tài)分析與控制未來施工階段提供強力支撐。

（2）利用BIM、數據庫與KKS編碼技術，將水利水電工程的施工構件、機電設備、金屬結構、備品備件等系統(tǒng)編碼，賦予獨特的“身份號碼”，形成水利水電工程的“大數據”，再通過互聯(lián)網與移動通信技術，對構成工程龐大數據的構件與設備等，開展過程生產、運輸、施工、安裝、監(jiān)測等立體全方面信息化管理，實現(xiàn)真正的“數字化水利水電施工工地”，為后文提到的無人化施工和3D大壩打印等前沿技術的誕生提供數字模型支撐。

2.2 AI技術對無人化施工技術的影響

伴隨著AI技術的發(fā)展，人工智能也開展從互聯(lián)網大數據分析，也逐漸向其他領域擴散，例如金融投資分析領域、傳統(tǒng)工業(yè)與制造業(yè)領域等。AI技術的本質，就是讓智能計算機逐漸代替人類的常規(guī)與重新性的工作，解放傳統(tǒng)領域的勞動力投入，逼迫勞動力向其他領域轉型。在水利水電施工領域，雖然我們已經進入了機械化的時代，但是所有的機械設備依然需要人來操作，部分施工領域仍需要大量密集勞動力參與，例如鋼筋混凝土工程施工，施工質量合格率的高低依然受作業(yè)人員技能水平的影響，人在參與的工程建設的過程中，依然存在較大的安全風險。因此，從人類發(fā)展與進步的角度來看，AI技術進入水利水電施工領域是必然的趨勢。

在現(xiàn)階段，中國的一些大型水利水電施工企業(yè)，開始研究并試驗無人化施工技術，例如將以AI技術、GIS技術與智能控制技術結合應用到施工機械設備上，根據大壩3D模型、建筑材料類型、質量標準、設備行走軌跡等信息，實現(xiàn)土石壩的無人攤鋪、無人碾壓，逐漸顛覆原有的大壩填筑施工技術。我們可以設想，在不久的將來，水利水電施工領域出現(xiàn)更多的無人化施工技術，例如：發(fā)明一種設備，實現(xiàn)鋼筋的加工安裝無人化，根據圖紙尺寸，精準定位安裝鋼筋;或者，發(fā)明一種混凝土入倉與振搗形成智能設備，實現(xiàn)無人智能操控，確?；炷翝仓c振搗質量。除此之外，伴隨著世界各大汽車公司在無人駕駛技術的研發(fā)，將來水利水電施工運輸車輛也可以實現(xiàn)全部無人駕駛，或許我們將來會看到無人導截流施工的場景。

2.3 3D打印技術顛覆現(xiàn)有水利水電施工技術的可能性

3D打印技術，給工業(yè)制造領域帶來很大的沖擊，尤其是小型、異形部件的加工，只要將3D模型錄入計算機，那么計算機給3D打印機發(fā)布命令，利用可操控的材料進行精準鑄造與雕刻。既然3D打印技術是工業(yè)領域發(fā)展的方向，那么我們也可以試想下3D打印技術在水利水電施工領域的發(fā)展空間。我們在上文中已提到了BIM技術，BIM技術已為我們提供了詳盡的工程3D模型，那么如果我們想象力更大些，發(fā)明一種大型的3D打印機，計算機為其提供水利水電模型，在有可靠建筑材料的情況下，我們或許可以將大壩給打印出來。如果真的可以實現(xiàn)，那么3D打印技術給水利水電施工領域乃至整個建筑施工領域帶來的沖擊，比無人化設備操控技術更加具有革命意義。人類建造一個龐大工程的效率將會大大提高，社會發(fā)展與人類改造大自然的速度將高速提升。

2.4信息化時代對建筑材料科學革命的反向促進作用

上文提到，建筑材料科學是決定水利水電施工極限水平的關鍵因素，如果BIM技術、AI技術、3D打印技術等全面進入水利水電施工領域，那么信息化技術高速發(fā)展與建筑材料的落后狀態(tài)，就成為影響水利水電施工技術發(fā)展主要矛盾。解決好這個矛盾，將是我們廣大科研人員與工程師們的努力方向。在解決這個主要矛盾的過程中，務必會反向促進建筑材料科學的二次革命。例如，3D打印技術，對材料的要求很高，既要確保為3D打印設備供應材料連續(xù)性，又要實現(xiàn)筑壩材料性能的單一性?，F(xiàn)階段，筑壩的主要建筑材料為混凝土、鋼筋、黏土、石料等，不同材料分布的部位不同，各材料加工、生產、施工的工藝煩瑣，為此，研發(fā)滿足3D打印技術的新筑壩材料成為關鍵，這些材料既要有很好的力學性能，又要有較高的生產便利性，建筑材料科學可能進入二次技術革命階段。

3結語

信息化時代，不僅影響人類現(xiàn)代的生活方式，而且也在逐漸給傳統(tǒng)水利水電建設施工領域帶來強大的機遇與挑戰(zhàn)。作為水利水電領域工程技術人員，我們應當去正視與迎接這個時代的到來，并主動將眾多信息化技術帶入傳統(tǒng)的水利水電領域，通過一系列科學研究與實踐，解決信息化與傳統(tǒng)施工技術之間存在的矛盾，改變水利水電傳統(tǒng)施工技術，提升社會生產力水平。

參考文獻

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