金和平，潘建初，朱 強

（中國長江三峽集團有限公司，北京 100038）

0 引言

水電能源的開發(fā)與利用深刻地影響了我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展。在水電工程開發(fā)建設和管理中面臨著技術(shù)、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境保護、移民等諸多復雜而艱巨的挑戰(zhàn)：往往要投入巨大的資金、人力和物力，既要調(diào)配機械、設備、物資、人力等資源，保證工程建設合理有序、安全可靠、按期交付，又要做好環(huán)境保護，同時還要確保廣大移民“搬得出、穩(wěn)得住、能致富”；水利水電工程運行過程中，需要監(jiān)測和分析大壩、設備運行狀態(tài)和庫區(qū)水雨情、水文泥沙、生態(tài)環(huán)境、地震和庫岸等自然要素變化。這些都是水電開發(fā)面臨和需要解決的重要問題[1]。

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的當今社會，綜合利用先進的信息技術(shù)是應對水電工程建設開發(fā)所面臨挑戰(zhàn)和問題的必要手段。隨著技術(shù)進步、能源革命和電力市場改革，水電工程信息化面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)，如何升級信息化架構(gòu)更好地適應時代變革，提升水電開發(fā)和運營的效率和效益，是新環(huán)境下水電工程開發(fā)面臨的重要課題。本文將首先分析水電工程開發(fā)特點及信息化特征，然后提出云時代下水電工程信息化架構(gòu)，最后給出幾個水電工程信息化實踐案例。

1 水電工程及其開發(fā)特點

水電是可再生能源體系（包括水能、風能、太陽能、地熱能和海洋能等）的重要組成部分，具有資源分布廣、開發(fā)潛力大、環(huán)境影響小、可永續(xù)利用的特點。水電也是目前技術(shù)成熟和最具有經(jīng)濟性的可再生能源。

大型水電開發(fā)工程是人類改造自然、利用水資源的“造物”活動，涉及自然環(huán)境（水文地質(zhì)生態(tài)等）、工程技術(shù)、經(jīng)濟、社會等多種復雜因素，具有技術(shù)密集、資金密集、海量信息的特性，堪稱最具挑戰(zhàn)性的人類工程活動。自然環(huán)境條件制約影響帶來技術(shù)上的超復雜性和不可復制性，利益相關(guān)方亦十分復雜，涉及復雜的移民搬遷安置、政府社會管理等，需做到自然生態(tài)環(huán)境保護、社會效益（防洪抗旱/航運改善等）、經(jīng)濟效益（發(fā)電）等多目標協(xié)同。

水電開發(fā)屬一次能源開發(fā)，產(chǎn)品原料是可再生永續(xù)利用的自然資源。這決定了水電開發(fā)建設投資高，運營成本低，產(chǎn)品成本更多地取決于建設過程形成的設備折舊及利息。水電工程開發(fā)屬重資產(chǎn)行業(yè)，資本性支出占比高，建設投資大、周期長，成功的工程建設管理交付有競爭力的資產(chǎn)對工程運營效果起到?jīng)Q定性作用。

此外，水電生產(chǎn)資源具有隨機不可預見性，水電工程的運行過程中，不僅需要對水文、氣象、泥沙等自然環(huán)境進行長時間系列監(jiān)測和數(shù)據(jù)積累，更需要在此基礎上進行科學的建模分析和預測，這也為水能高效利用帶來了復雜的挑戰(zhàn)。

2 水電工程信息化典型特征

水電工程的信息化特征，與其開發(fā)特點密切相關(guān)，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）工程建設在水電工程開發(fā)全生命周期中的地位及復雜性，決定了工程建設信息化是水電工程信息化的重中之重，利用IT科學有效地管理和控制工程建設，決定了能否形成有競爭力的水電資產(chǎn)。

（2）水電工程建設信息化涉及面廣、極為復雜，區(qū)別于一般制造業(yè)的ERP，其特點為：

1）跨設計、制造、施工、監(jiān)理、科研監(jiān)測服務等多組織協(xié)同和信息溝通尤為關(guān)鍵；

2）需建立進度成本質(zhì)量安全的多目標動態(tài)協(xié)同控制信息模型；

3）工程地質(zhì)和外部環(huán)境等不確定性，使水電工程是一個復雜的動態(tài)個性化產(chǎn)品建造過程，工程交付產(chǎn)品資產(chǎn)分解結(jié)構(gòu)（PBS/ABS）和建設過程管控的工作基準——工作分解結(jié)構(gòu)WBS有明顯的多變和“三邊”等漸進明晰的動態(tài)特征；

4）水電工程的動態(tài)漸進明細特征要求對工程能更好地可視化數(shù)字化精確表達，建筑物信息模型（BIM）的多專業(yè)協(xié)同動態(tài)設計優(yōu)化價值巨大，成為必然趨勢，工程的不可復制性、動態(tài)漸進明晰特征又使得BIM的應用受到嚴重制約；

5）工程復雜造物過程使得其精細化管理和精準控制必須基于復雜地質(zhì)條件、自然環(huán)境和現(xiàn)場施工建造過程監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和數(shù)字化模型；

6）工程建造過程中多目標協(xié)同控制特別是投資成本控制，需要工料機多資源動態(tài)要素的在線監(jiān)控和動態(tài)分析優(yōu)化及與資金成本進度質(zhì)量安全的關(guān)聯(lián)等[2]。

（3）生產(chǎn)期變動成本占比低，綜合利用以RCM為核心的EAM系統(tǒng)、設備狀態(tài)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)及診斷分析系統(tǒng)，保證資產(chǎn)的高可用率和可靠性，是水電生產(chǎn)運營期信息化的重點。降低生產(chǎn)成本的主要路徑是優(yōu)化檢修策略、降低備品備件庫存、集中診斷運行減少人工成本等。

（4）資源稟賦與自然環(huán)境密切相關(guān)，對自然環(huán)境的監(jiān)測和物的感知成為信息化、數(shù)字化、智能化的重要基礎。

（5）基于多要素監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)和水文分析預報模型的防洪、生態(tài)、發(fā)電等多目標多約束條件的智能水資源利用綜合生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)成為水資源高效利用的關(guān)鍵。

（6）移民管理成為最大的挑戰(zhàn)，移民涉及的社會管理、政府治理急需信息化支撐。

（7）生態(tài)環(huán)境保護越來越成為制約因素，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化日益重要。

（8）重資產(chǎn)、資金密集的特點決定了利用信息系統(tǒng)進行資金的集中高效管理，提高資金使用效率，降低資金成本成為提升開發(fā)效益的關(guān)鍵。

（9）建設和運營與空間屬性密切相關(guān)，空間信息技術(shù)的應用領域廣泛。

3 水電工程信息化架構(gòu)

基于以上特征分析，水電工程業(yè)務信息化平臺可主要分為兩大應用平臺：水電資產(chǎn)全生命周期管理平臺（Asset Lifecyle Management，ALM）和流域全要素智慧化管理平臺（Intelligent River，I-River）。

按照云計算的架構(gòu)體系，水電工程信息化總體架構(gòu)分為五個層次（如圖1所示），分別是IaaS層（Infrastructure as a Service，基礎設施即服務）、PaaS層（Platform as a Service，平臺即服務）、SaaS層（Software as a Service，軟件即服務）、DaaS 層（Data as a Service，數(shù)據(jù)即服務）和IoT/CPS層（Internet of Things/Cyber-Physical Systems）。

圖1 水電工程信息化總體架構(gòu)Fig.1 IT architecture of hydropower project

IoT/CPS層的監(jiān)測控制系統(tǒng)指為滿足工程建設、電站和水庫運行調(diào)度而建立的在線（離線）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要包括：氣象監(jiān)測系統(tǒng)、水情測報遙測系統(tǒng)、泥沙監(jiān)測分析系統(tǒng)、地震監(jiān)測系統(tǒng)、生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測（水生動植物、空氣、水質(zhì)、水土保持、噪聲疾病監(jiān)控等）系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測（應力應變、滲壓滲流、橫向縱向位移等）系統(tǒng)、電站計算機監(jiān)控（關(guān)口電能量計量、相角測量、安全穩(wěn)定控制、非電量在線監(jiān)測、圖像監(jiān)控、錄波、閘門集控等）系統(tǒng)、機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)、大壩施工及現(xiàn)場安全保障（混凝土施工、溫控、施工現(xiàn)場資源監(jiān)控）系統(tǒng)等。

PaaS層的應用支撐平臺指為滿足水電工程信息化管理的數(shù)據(jù)庫管理平臺、應用服務平臺、移動應用平 臺、GIS平 臺、BIM平 臺 等。GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）平臺，主要是提供可視化地理信息服務，包括二維和三維，為流域管理提供基礎支撐；BIM（Building Information Modelling，建筑信息模型）平臺，主要是提供建筑信息模型服務，為資產(chǎn)管理提供基礎支撐。SaaS層所包含的兩大應用平臺詳述如下。

水電工程資產(chǎn)全生命周期管理平臺（ALM）架構(gòu)見圖2，以BIM技術(shù)為支撐，以水電資產(chǎn)建造運營管理為主線，貫穿水電工程規(guī)劃設計、開發(fā)建設、生產(chǎn)運營全過程，集成水電各專業(yè)數(shù)字化信息系統(tǒng)，最終形成水電資產(chǎn)全生命周期管理平臺。

ALM又可以分為智慧化工程建設系統(tǒng)和智能化電力生產(chǎn)系統(tǒng)單獨部署應用，其架構(gòu)分別見圖3、圖4。

智慧化工程建設系統(tǒng)由建設現(xiàn)場的生產(chǎn)實時控制層、各要素專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)組成的專業(yè)服務層、設計和施工過程及交付的數(shù)字化層、成本質(zhì)量進度安全等項目綜合業(yè)務管理層和大數(shù)據(jù)智能分析層組成。

智能化電力生產(chǎn)系統(tǒng)由設備設施監(jiān)測控制的生產(chǎn)控制層、發(fā)電各專業(yè)技術(shù)服務層、智能檢修巡查的數(shù)字運維層、運維調(diào)度計劃物資安全等業(yè)務管理層和電力生產(chǎn)智能決策分析層組成。

流域全要素數(shù)字化智慧化管理平臺I-River架構(gòu)見圖5，旨在地理空間信息平臺的基礎上，將流域各電站、庫區(qū)的地形、地貌、環(huán)境、水文、泥沙、移民等信息集成管理，對流域的自然要素和人類活動要素進行全方位的數(shù)字化重構(gòu)，為工程建設、電力生產(chǎn)、災害防治以及庫區(qū)管理提供服務，最終建成智慧流域。

圖2 水電工程資產(chǎn)全生命周期管理平臺（ALM）架構(gòu)Fig.2 Architecture of asset lifecycle management platform（ALM）for hydropower projects

圖3 智慧化工程建設系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3 Intelligent engineering construction management system architecture

圖4 智能化電力生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)Fig.4 Intelligent power production management system architecture

圖5 流域全要素數(shù)字化智慧化管理平臺I-River架構(gòu)Fig.5 I-River framework of intelligent management platform for all factor digitization of Watershed

它由地理信息系統(tǒng)平臺層、全要素物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測層、涉及移民航運樞紐地災生態(tài)應急等的業(yè)務管理層和流域智能調(diào)度決策支持層組成。

4 實踐及案例

中國長江三峽集團公司（以下簡稱三峽集團）是一家以大型水電開發(fā)與運營為主的清潔能源集團，主營業(yè)務是水電工程建設與管理、電力生產(chǎn)、相關(guān)專業(yè)技術(shù)服務。截至2018年8月底，三峽集團裝機規(guī)模達到7063萬kW，水電、風電、太陽能等清潔能源裝機占比達96.3%，年發(fā)電量超過2800億kW。每年可以減少原煤消耗超過1.25億t、減少二氧化碳排放超過2.3億t、減少二氧化硫排放超過280萬t，這將大大減輕全社會節(jié)能減排的巨大壓力。規(guī)劃到2020年前后，三峽集團累計發(fā)電裝機容量超過1億kW，清潔能源比重超過90%，保持世界水電龍頭地位，建設國際一流引領行業(yè)的信息化能力成為企業(yè)核心能力之一。以下介紹一些三峽集團水電工程信息化應用實例。

4.1 工程管理信息系統(tǒng)（TGPMS）

三峽集團工程管理信息系統(tǒng)（TGPMS），于1997年開始逐步投入三峽工程使用，系統(tǒng)管理、控制了三峽工程在建合同的100%，控制了三峽建設基金使用的100%，全面覆蓋了三峽工程管理的各個層面，如預算管理、計劃合同、資金與成本控制、工程進度、質(zhì)量控制、技術(shù)、物資設備、施工、安全、文檔等項目管理各環(huán)節(jié)，構(gòu)建了工程管理的信息溝通平臺，為業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工、供應商等工程參建各方提供了協(xié)同工作平臺，實現(xiàn)了跨組織、跨地域，以數(shù)據(jù)為中心、面向業(yè)務主題、面向流程處理、對工程管理全過程、全方位的控制與管理，成為三峽集團各部門及三峽工程參建各方進行工程管理的有效工具。以概算分解、合同分解、設計圖紙、質(zhì)量控制單元、進度計劃分解為基礎，實現(xiàn)了進度、質(zhì)量、成本三者的綜合協(xié)調(diào)控制和管理，運用多種項目預測方法，及時有效地對項目成本、進度、質(zhì)量、資金狀態(tài)進行監(jiān)控和預測，提高決策準確性、科學性，有效保障了工程建設進度、質(zhì)量、成本三大控制目標的實現(xiàn)，應用供應鏈管理的原理，實現(xiàn)了以施工工作包為驅(qū)動的技術(shù)供應和物料供應的矩陣化EPC集成綜合管理，實現(xiàn)大型工程供應鏈物流、價值流與資金流協(xié)調(diào)統(tǒng)一；這套融合了中西方文化，將信息技術(shù)與管理創(chuàng)新緊密結(jié)合的信息系統(tǒng)在三峽工程管理、建設過程中發(fā)揮了重要作用，為提高工程管理水平、促進企業(yè)管理的科學化、規(guī)范化發(fā)揮了很好的作用，同時促進了人員素質(zhì)的提高和觀念更新，培育了信息化的創(chuàng)新型工程管理文化。

金沙江向家壩、溪洛渡工程等項目開工伊始即采用TGPMS進行管理，開創(chuàng)了中國大型工程建設項目籌建工程開工就同步啟用管理信息系統(tǒng)的范例，豐富了中國大型工程項目建設管理的實踐，TGPMS目前已經(jīng)作為三峽集團集團化的工程管理平臺，在正在建設的金沙江烏東德、白鶴灘工程、風電新能源項目上全面使用，三峽集團在建或?qū)⒁_發(fā)的所有工程建設項目的都將用此系統(tǒng)作為基本管理工具和支撐，借助該系統(tǒng)實施，三峽集團順利完成了幾次大的組織機構(gòu)調(diào)整以及業(yè)務延伸后的管理復制，促進了三峽集團多項目管理體系形成及相應組織機構(gòu)構(gòu)建，TGPMS系統(tǒng)已成為三峽集團進行后續(xù)工程開發(fā)和業(yè)務延伸的戰(zhàn)略支撐。TGPMS的開發(fā)、應用實踐和實施，綜合運用BPR方法、信息資源規(guī)劃方法和軟件工程方法，將國際先進工程管理理論方法與中國大型工程管理實踐相融合，建立了工程管理模型、軟件功能模塊和數(shù)據(jù)體系三位一體并且具有完全自主知識版權(quán)的集成化大型工程管理綜合控制系統(tǒng)，創(chuàng)造積累了一套適用于我國工程管理特點的業(yè)務模型、編碼標準、數(shù)據(jù)資源加工體系（報表、KPI等）和實施方法論。該系統(tǒng)獲得湖北省科技進步一等獎。

TGPMS已經(jīng)走出三峽，推廣到烏江、清江、大渡河、岷江、新疆等的數(shù)十個水利水電工程建設項目中使用，拓展至多工程領域：國家游泳中心工程、廣州亞運工程及市政重點工程、臺灣高雄捷運、鐵道工程（武廣、合陵、京津、京滬）、昆明新機場工程、首都新機場、青島機場、成都機場擴建、西部機場等，管理的工程投資額超過2萬億元，TGPMS逐步成為先進的大型基本建設項目管理工具的樣板，以TGPMS數(shù)據(jù)模型為基礎編制的國家標準《建設項目投資管理軟件通用數(shù)據(jù)》（GB/T 35296—2017）已經(jīng)發(fā)布。

4.2 移民管理信息系統(tǒng)（HPMMS）

三峽集團不斷歸納和總結(jié)移民管理理論和方法，創(chuàng)造性地將信息化融入移民管理工作，自主開發(fā)建設了集自然、社會、經(jīng)濟、環(huán)境等科學和信息科學技術(shù)于一體的移民管理信息系統(tǒng)（HPMMS）。該系統(tǒng)在溪洛渡、向家壩兩個水電工程建設征地移民工作中全面應用，并推廣到烏東德、白鶴灘工程及巴基斯坦卡洛特水電項目，開創(chuàng)了國內(nèi)外移民管理信息化的成功范例，為破解水電工程移民工作難題提供了先進的信息化手段和措施。該系統(tǒng)榮獲2013年度全國水力發(fā)電科學技術(shù)獎特等獎。以該系統(tǒng)為基礎編制的水電行業(yè)標準《水電工程征地移民實物指標分類編碼》即將發(fā)布。

4.3 電力生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（ePMS）

三峽集團電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)（ePMS）以創(chuàng)建世界一流水電廠管理為目標和流域多電廠集中管理為理念，在引進先進的ERP成熟軟件的基礎上，通過客戶化開發(fā)建設而成，系統(tǒng)以生產(chǎn)管理為核心、資源管理為目的、計劃管理為龍頭，并與電站的實時計算機監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)，各模塊緊密集成、相互關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)高度共享和嚴格受控，形成了高度集成的信息與應用，為三峽集團參與電力生產(chǎn)管理的不同角色人員提供了一個高度協(xié)同的工作應用與信息處理平臺，實現(xiàn)了集團跨區(qū)域特大型電站群的電力生產(chǎn)管理。該系統(tǒng)榮獲國資委重大設備物資管理類中央企業(yè)信息化示范工程榮譽稱號，成為亞洲權(quán)威雜志《MIS ASIA》MIS創(chuàng)新獎的中國大陸地區(qū)首個獲獎者。正是基于該系統(tǒng)的應用成效，三峽集團下屬公司長江電力于2005年榮獲全國首批“兩化融合管理體系”達標企業(yè)稱號。

4.4 溪洛渡水電站數(shù)字大壩

溪洛渡水電站大壩是三峽集團在金沙江下游開工建設的第一個大壩，規(guī)模居國內(nèi)第二、世界第三，是一座300m級的超高拱壩，地質(zhì)條件復雜，施工質(zhì)量要求高，施工進度控制難度大，全球類似工程的質(zhì)量事故頻發(fā)，粗放式管理不能滿足國家和三峽集團對工程建設管理的需求。

為有效進行大壩基礎處理及滲控工程的實時監(jiān)控與質(zhì)量保證，通過施工期的動態(tài)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、成果分析與實時反饋，實現(xiàn)個性化、精細化溫控、溫控動態(tài)反饋與閉環(huán)管理，保證灌漿質(zhì)量，實現(xiàn)全過程質(zhì)量控制，保障工程施工進度，并使施工過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)為蓄水及后期運營管理提供參考與依據(jù)，三峽集團提出建設“數(shù)字溪洛渡”、實施“溪洛渡智能大壩”系統(tǒng)，以實現(xiàn)精確、全面的數(shù)字化采集，高效、綜合的自動化統(tǒng)計，先進、及時的智能化分析，該成果于2016年獲得國家科技進步二等獎。

溪洛渡數(shù)字大壩系統(tǒng)基礎平臺包括：勘測設計成果與發(fā)布管理平臺、施工過程綜合數(shù)據(jù)采集與分析平臺、三維可視化平臺/仿真分析計算成果發(fā)布平臺。共有六個業(yè)務子系統(tǒng)：大壩混凝土施工過程管理子系統(tǒng)、大體積混凝土溫控過程管理子系統(tǒng)、固結(jié)灌漿施工過程管理子系統(tǒng)、帷幕灌漿施工過程管理子系統(tǒng)、接縫灌漿施工過程管理子系統(tǒng)、施工期安全監(jiān)測子系統(tǒng)。

實現(xiàn)符合基建施工現(xiàn)場特點的綜合數(shù)據(jù)采集手段多種多樣，主要有：①無線網(wǎng)橋、MESH、無線基站組合應用及惡劣條件下的技術(shù)保障（電源、防雷）；②數(shù)字化埋入式溫度傳感器、手持式數(shù)字溫度采集儀（獲實用新型專利一項）、基于ZigBee傳輸?shù)臒o線溫度采集器；③移動應用技術(shù)的數(shù)據(jù)采集（WinCE/Android App）；④纜機、拌和樓、灌漿記錄儀等實時監(jiān)控與組合分析。

從大壩首倉混凝土澆筑開始，大壩每一倉的混凝土施工全過程（原材料/生產(chǎn)/運輸/澆筑）均在溪洛渡數(shù)字大壩系統(tǒng)中管理。實現(xiàn)了澆筑過程的全面進度與質(zhì)量監(jiān)控。實現(xiàn)了對重點的施工設備（如纜機、拌和樓等）進行全面監(jiān)控，監(jiān)控并分析其出力情況，優(yōu)化施工組織過程。實現(xiàn)對大壩混凝土溫控標準、溫控措施與成果的全面管理，應用預報警平臺及數(shù)字測溫裝置，實現(xiàn)了個性化、精細化的溫控管理平臺，為高拱壩的溫控管理提供有效的手段。固結(jié)、帷幕灌漿管理實現(xiàn)對每個單元、每個孔（段）的設計、施工過程與成果的全面管理，特別是灌漿過程的實時監(jiān)控，實現(xiàn)對灌漿進度、質(zhì)量的全方位管理與成果綜合輸出，集成工程地質(zhì)管理，實現(xiàn)工程信息的綜合分析。通過集成安全監(jiān)測與仿真分析，建立了數(shù)值模型、監(jiān)測模型兩套體系，實現(xiàn)了理論分析與現(xiàn)場施工的全方位整合，實現(xiàn)PDCA，指導施工過程。完成了建筑信息模型（BIM）技術(shù)在水電工程設計、施工階段的應用，研究并應用多模式的數(shù)據(jù)采集手段，全面實現(xiàn)工程的主要施工過程采集與監(jiān)控，利用各種統(tǒng)計與數(shù)據(jù)分析手段，實現(xiàn)綜合、實時的分析與反饋。

4.5 施工資源定位跟蹤分析系統(tǒng)

圖6 基于BIM的屬性及數(shù)據(jù)采集Fig.6 Attribute and data collection based on BIM

為動態(tài)跟蹤水電施工資源消耗，規(guī)范施工現(xiàn)場作業(yè)人員行為，精確管控施工設備、車輛操作運行，金沙江向家壩、烏東德工程開發(fā)建設了施工人員設備定位跟蹤分析系統(tǒng)。向家壩工程廊道眾多，為解決人員安全問題，建設應用了大壩廊道定位跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能包括：①準入管理，有協(xié)作隊伍準入、施工工人準入、安全教育、三工活動和班前會；②行為管理，有人員定位、跟蹤、形成移動軌跡，廊道內(nèi)越界警告；③績效分析，有進出廊道次數(shù)、工作時間、旁站監(jiān)督時間等考勤管理和分類統(tǒng)計；④緊急呼叫和準確救援，有緊急情況系統(tǒng)管理人員和作業(yè)人員雙向呼叫呼救，廊道信號連續(xù)覆蓋、精確定位、突發(fā)情況準確搜救等。系統(tǒng)工作原理是：利用射頻識別技術(shù)及計算機通信技術(shù)，通過在廊道設置讀卡分站、無線收發(fā)器、射頻定位器和隨身（設備）攜帶的射頻卡，對廊道內(nèi)作業(yè)的人員、車輛、設備等目標進行識別和定位，從而為生產(chǎn)指揮調(diào)度、安全監(jiān)測檢查、人員驗卡考勤、區(qū)域禁入控制、緊急事件處理等工作提供有效手段，系統(tǒng)可同時將有關(guān)數(shù)據(jù)傳至各級管理部門，為各級領導監(jiān)督指揮決策提供重要依據(jù)。

目前系統(tǒng)也已在烏東德工地建設及應用，綜合利用智能穿戴設備、GIS、iBeacon的烏東德人員設備定位與軌跡跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)了人員、設備的準入管理、定位安全管理等。

4.6 施工移動應用

為方便施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)快速便捷采集，三峽集團開發(fā)建設了施工管理APP系統(tǒng)。以擬定的水電工程標準表格和管理流程規(guī)范為主要內(nèi)容，在移動端（手機、PAD）完成表格電子化、流程化工作；系統(tǒng)結(jié)合工程現(xiàn)場人員、施工設備的位置等信息，實現(xiàn)特定人員在指定位置規(guī)定時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量管控的目標。數(shù)據(jù)采集范圍包括施工過程中洞室開挖、支護、混凝土澆筑、金結(jié)埋件及安裝、安全管理等施工管理表格兩百多張。系統(tǒng)已在烏東德左岸地下廠房上線運行。

白鶴灘工程在充分了解和吸收當前最流行的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎上，利用社交媒體技術(shù)，基于微信開發(fā)了現(xiàn)場安全隱患排查治理平臺，收集各種現(xiàn)場安全隱患信息，匯總整理，并引入閉合管理的流程。該平臺實現(xiàn)了安全智能化扁平化閉環(huán)管理，具有去中心化、開放性、及時性、信息不可篡改以及實名性等五大特征。該平臺在復雜現(xiàn)場安全管理具有天然優(yōu)勢，可以降低安全隱患整改和管理成本，保證施工現(xiàn)場安全隱患上報、整改、閉合等過程規(guī)范、及時、有效，減少對安全隱患排查治理的不信任，讓現(xiàn)場安全隱患排查治理更加透明便利，預防和減少生產(chǎn)安全事故，同時大大提高應急管控的能力，加快了應急管控速度，對施工現(xiàn)場安全管理起到重要作用。目前該平臺被列為2017年度國家能源局電力建設領域重點推廣的安全管理成果，已經(jīng)在烏東德、長龍山、葉巴灘等水電工程中應用。

4.7 水電站機組設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中心

為適應大型水電站機組群狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的需要，三峽集團建設了機組設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)由現(xiàn)地監(jiān)測、廠站層子系統(tǒng)、診斷中心系統(tǒng)組成。系統(tǒng)具有以下特點：

（1）實現(xiàn)人機對話保障機組安全運行。

（2）超大型機組數(shù)量多——超過700MW級的機組共有58臺。

（3）測點數(shù)量多——單臺機組有接近20000個監(jiān)測點。

（4）測點類型多——振動、擺度、壓力脈動、空氣間隙、局放數(shù)據(jù)、油氣含量等。

（5）采樣頻率高——穩(wěn)定性參數(shù)：＞128點/周（穩(wěn)態(tài)）＞1kHz（暫態(tài)）；空氣間隙：＞6kHz；局部放電：40～350MHz。

（6）數(shù)據(jù)類型多——工況參數(shù)、原始波形、頻譜數(shù)據(jù)、發(fā)電次數(shù)等。

4.8 長江上游水雨情監(jiān)測系統(tǒng)流域

三峽集團建設了長江上游水雨情監(jiān)測系統(tǒng)，覆蓋了湖北、四川、重慶、貴州、云南五省市，可實時接收583個遙測站數(shù)據(jù)，覆蓋長江上游流域60%的面積達58萬km2，系統(tǒng)集成國際最先進的遙測設備，代表了該領域的國際先進水平。金沙江下游梯級水電站水情自動測報系統(tǒng)為溪洛渡、向家壩水電站施工期和運行期水情預報提供實時、準確的水情信息，滿足了金沙江下游梯級白鶴灘水電站、烏東德水電站籌建期水情服務的需要。

4.9 中華鱘的“互聯(lián)網(wǎng)+”新生活

中華鱘被列入國家一級重點保護動物名錄，它是地球上存活的最古老的脊椎動物之一，距今已有1.4億年的歷史，有“國寶活化石”之稱。中華鱘是大型洄游性魚類，生在長江里，長在海洋中，秋季順長江逆流而上，直至長江的金沙江產(chǎn)卵繁殖。為保護瀕臨滅絕的中華鱘，三峽集團下屬中華鱘研究所的科研人員研究出人工繁殖的科學方法，并于1984年開始首次放流人工繁殖中華鱘魚苗，共向長江、珠江放流中華鱘超過500萬尾。

然而，在人類活動如此頻繁的今天，每一次放流過后，中華鱘能不能安全游入大海的懷抱，讓無數(shù)人牽掛。2013年，三峽集團首次引進了超聲波標記對放流的子二代中華鱘進行標記追蹤，以研究其降河洄游運動規(guī)律，并在沿岸安置了若干監(jiān)控設備以記錄放流中華鱘的洄游過程。但是，這些設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)需要科研人員持便攜設備到設備安置地去采集，然后帶回實驗室進行分析。整個處理過程耗時過長，且不能實時監(jiān)控過魚信息。

2015年4月12日上午，三峽集團中華鱘研究所在宜昌進行了第57次中華鱘放流，3000尾小鱘躍入江水中，消失在養(yǎng)育它們的工作人員眼前。為了更科學地監(jiān)測放流中華鱘的活動軌跡，工作人員為3000尾放流小鱘中的61尾進行了超聲波標記。每一尾被標記的中華鱘經(jīng)過監(jiān)測點時，都會被雷達設備識別。同時，利用無線傳輸設備，將雷達接收的信號實時傳輸?shù)饺龒{集團的數(shù)字長江平臺上，實現(xiàn)了基于GIS系統(tǒng)的中華鱘放流在線、可視化監(jiān)測，開創(chuàng)了中華鱘的“互聯(lián)網(wǎng)+”新生活。

工作原理：當體內(nèi)安裝芯片的中華鱘，游經(jīng)部署在沿岸聲吶接收器附近時，聲吶自動識別并接收信號，然后通過GPRS/4G網(wǎng)絡將信號傳輸至互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，并存入數(shù)據(jù)庫進行結(jié)構(gòu)化解析，最后將中華鱘在GIS平臺上實施展示、分析。

典型工作界面截圖如圖7～圖9所示。

圖7 監(jiān)測到有魚經(jīng)過，站點自動閃亮并顯示相關(guān)信息Fig.7 Automatically flashing and display relevant imformation when signal detected

圖8 站點過魚階段統(tǒng)計Fig.8 Statistics of fish detected at each monitoring site

主要創(chuàng)新點包括：

（1）技術(shù)創(chuàng)新。綜合利用聲吶、移動通信、數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)、GIS等技術(shù)，以聲吶接收器設備為基礎，創(chuàng)新性地集成移動GPRS/4G網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GIS平臺和短信平臺等現(xiàn)有技術(shù)和平臺，首次建立了中華鱘放流在線監(jiān)測平臺，實現(xiàn)了中華鱘放流的在線可視化監(jiān)測，同時能夠?qū)⒈O(jiān)測結(jié)果進行分析統(tǒng)計，有利于中華鱘放流活動的開展。

（2）模式創(chuàng)新。將珍稀魚類保護工作與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起，為魚類保護工作者提供了新的手段，既可以通過系統(tǒng)在線查看中華鱘的實時位置，還可以對放流活動進行統(tǒng)計分析，包括分站點、分時段、分個體統(tǒng)計。提高了珍稀魚類放流管理的科學水平，同時也開創(chuàng)了傳統(tǒng)珍稀魚類放流追蹤的“互聯(lián)網(wǎng)+”新模式，具有里程碑式的意義，對長江流域包括金沙江流域的魚類放流追蹤和保護工作產(chǎn)生了很好的示范效應。