劉辰光

（烏魯木齊市水利勘測設計院（有限責任公司）二分院，新疆維吾爾自治區(qū)石河子 832000）

智慧水利屬于水利建設的一種新型項目形式，對技術要求相對較高，需要引入較多科學技術。綜合分析現(xiàn)代智慧水利項目工程系統(tǒng)技術實踐應用，具有現(xiàn)實意義和價值。

1 系統(tǒng)技術分析

1.1 物聯(lián)傳感技術層面

現(xiàn)代智慧水利項目工程中，建設初期需要積極引入傳感裝置，便于后期的物聯(lián)網(wǎng)接入，更好地匯入系統(tǒng)平臺?，F(xiàn)代智慧水利項目工程系統(tǒng)技術要點在于找準數(shù)據(jù)精度及傳感裝置相互間的平衡點。

物聯(lián)網(wǎng)的傳感終端科學技術內(nèi)部構成主要包括低成本低精度測量傳感裝置、Zigbee的芯片、低功耗及低成本信息傳輸裝置、太陽能小型電池板等，便于獲取更多監(jiān)測數(shù)據(jù)，將監(jiān)測范圍有效擴大。

1.2 GIS+BIM技術層面

GIS+BIM技術聯(lián)合應用是現(xiàn)代智慧水利項目工程系統(tǒng)一大技術特點，信息數(shù)據(jù)展示需要經(jīng)GIS系統(tǒng)實現(xiàn)，以點擊形式直接跳轉至現(xiàn)代智慧水利項目工程所在位置。注重BIM三維的可視化功能優(yōu)勢，協(xié)助管理者、技術員更好地熟悉現(xiàn)代智慧水利項目工程周邊環(huán)境條件，了解和把握現(xiàn)代智慧水利項目工程整體情況，便于后期實施運行歷史仿真、假設情景虛擬推演、最佳環(huán)境展示操作等[1]。

1.3 遙感協(xié)同化技術層面

現(xiàn)代智慧水利項目工程科學技術在實踐應用期間，需要借助現(xiàn)代的智慧水利專項系統(tǒng)平臺和無人機實現(xiàn)自動化巡檢遙感，充分利用衛(wèi)星遙感和水質(zhì)實測信息數(shù)據(jù)分析等，結合重點的觀察區(qū)，實施無人機所在巡檢范圍高效化自動計算及劃定。完成無人機現(xiàn)場航測后，系統(tǒng)平臺將自動無人機當中GPS信息數(shù)據(jù)疊加至無人機需要的遙感信息數(shù)據(jù)中，實施云端的反演算處理后，自動疊加至現(xiàn)有水質(zhì)的遙感圖中，對部分重點區(qū)位相關水質(zhì)遙感數(shù)據(jù)信息起到有效完善作用。

1.4 云計算技術層面

云端開展數(shù)據(jù)信息采集及程序計算分析，發(fā)揮云計算功能優(yōu)勢，實施傳統(tǒng)線下的單臺裝置計算分析工作。自動處理前期信息數(shù)據(jù)，輕量化處理現(xiàn)有基礎模型，對云端模型的輸入/出接口予以完善，對模型算法進行輕量化處理，借助卷積的神經(jīng)網(wǎng)各種算法，確保云計算基礎模型計算功能得以高效實現(xiàn)，便于更好地分析及處理智慧水利項目工程數(shù)據(jù)，更好地輔助項目建設。

2 系統(tǒng)設計及其實踐應用

2.1 總框架層面

此次計劃設定某江擴排項目的智慧水利專項系統(tǒng)，依照1+N平臺框架實施有效設計，構建去中心化水利系統(tǒng)框架，內(nèi)含感知、傳輸儲存、支撐、應用等子系統(tǒng)。強化核心系統(tǒng)平臺功能，開發(fā)以智慧水利專項平臺管理的決策需求為基礎的功能模塊，可覆蓋項目規(guī)劃建設整個過程管理。

（1）感知層。

系統(tǒng)信息來源的重要基礎，包括采集水雨情、視頻、遙感、管理、工情、水質(zhì)等信息數(shù)據(jù)?？梢晕锫?lián)網(wǎng)大量傳感裝置和攝像頭相關終端，獲取工情信息數(shù)據(jù)，借助數(shù)據(jù)將程序中合法接口接入已存在的數(shù)據(jù)信息庫，便于獲取相對應的信息數(shù)據(jù)，以PC和個人手機系統(tǒng)終端為基礎完成現(xiàn)場填報，實施管理信息數(shù)據(jù)采集。以無線網(wǎng)、有線網(wǎng)在以控制交換和加密等系統(tǒng)為基礎，借助專網(wǎng)或者公網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)信息。存放信息數(shù)據(jù)如基礎信息、遙感信息、管理信息、水質(zhì)信息、工情信息、水情信息等。

（2）支撐層。

為應用層功能模塊提供技術輔助，借助數(shù)據(jù)分析各個組件、GIS平臺、BIM平臺等提供應用模塊所需求信息數(shù)據(jù)。

（3）應用層。

直接面對著廣大使用者，在底層部分有效采集完相應的數(shù)據(jù)信息后，借助支撐層完成后續(xù)的處理工作，結合不同的應用場景實際需求，將數(shù)據(jù)及結論提供給相應使用者，完成信息服務[2]。應用層提供的服務以日常管理、應急指揮、水質(zhì)信息、工情和水情信息、綜合信息等為主。該項目智慧水利的主系統(tǒng)平臺結構，以應用層為核心實施規(guī)劃、建管、運維各個系統(tǒng)設計和實踐應用，確保水利項目工程全生命周期均可實現(xiàn)科學監(jiān)測及智能化管理決策。

2.2 規(guī)劃報批層面

現(xiàn)代化智慧水利系統(tǒng)中，規(guī)劃報批功能模塊可完成各層面規(guī)劃信息的有效采集、多維疊加，為更好地實施報審報批奠定基礎，包括方案BIM、按規(guī)BIM、總規(guī)BIM等。

（1）總規(guī)BIM功能模塊。

將流域范圍內(nèi)規(guī)劃、地質(zhì)、地理基礎模型融合，促使多源合一、多規(guī)合一全信息化數(shù)字沙盤形成。GIS影像中，需要構建平面區(qū)域規(guī)劃，流域級內(nèi)反映水利系統(tǒng)總體布局。

（2）控規(guī)BIM功能模塊。

該項目工程涉及范圍較廣，保護較多子項目，以總規(guī)為基礎，合理劃分為大閘控規(guī)BIM、各個擴排段的控規(guī)BIM、河道的控規(guī)BIM、開引水工程的控規(guī)BIM等各個次流域的模塊，將其置于平臺總規(guī)的BIM模塊構建規(guī)劃基礎模型，借助GIS和BIM科學技術，通過GIS科學推演場地規(guī)劃和土方利用率，確保占地與清退區(qū)塊場地具有靈活度。

（3）方案BIM功能模塊。

有效分析和把控規(guī)劃實施各項標準，對項目當中單元工程實施深度性、多方案化的BIM基礎模型構建。借助遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡多種智能化算法，以控規(guī)與總規(guī)模塊為基礎，對多方案當中規(guī)劃屬性和范圍正確性實施自動判斷分析，智能化修正處理錯誤，通過GIS和BIM技術算量優(yōu)勢，迅速篩選最優(yōu)規(guī)劃實施方案。

2.3 建設管理層面

項目工程建管系統(tǒng)負責系統(tǒng)平臺在建的所有水利項目，經(jīng)統(tǒng)籌、監(jiān)管、協(xié)調(diào)、評價各個層面入手，統(tǒng)一協(xié)調(diào)、科學分析及高效決策項目投資及設計、建設質(zhì)量及進度、安全評價，包括整體統(tǒng)籌、智能化監(jiān)管、高效協(xié)調(diào)、多維評價等模塊。

（1）整體統(tǒng)籌功能模塊層面。

經(jīng)合作方式、比選工程方案、篩選最佳模式及合理方案等各個階段和各個區(qū)域級別資金的統(tǒng)籌；結合征地、區(qū)塊、工序等各層面要求，構建效果最佳的建設方案；做好參建方、業(yè)主和所有參與方統(tǒng)籌工作，實施多方比較分析，將、篩選最優(yōu)參建方資源；以參建方、時序及資金為基礎，借助AI科學技術對最優(yōu)建設方案實施科學推演。

（2）科學協(xié)調(diào)功能模塊層面。

系統(tǒng)平臺實時互聯(lián)參建各方、業(yè)主方、政府方信息數(shù)據(jù)，智能化分級管理信息，以各級權限范圍為基礎，高效協(xié)調(diào)及共享信息數(shù)據(jù)。

（3）智能監(jiān)管功能模塊層面。

項目工程系統(tǒng)監(jiān)管規(guī)劃設定綜合、資源、技術、設計、進度、投資、質(zhì)量、系統(tǒng)、采購、合同、QHSE、安全各層面管理模塊，實現(xiàn)QHSE管理模塊需要以云建管系統(tǒng)平臺為基礎，合同和采購層面管理屬于從云建管系統(tǒng)平臺中所移植的功能模塊內(nèi)容，打通信息數(shù)據(jù)。

①設計模塊。

歸入現(xiàn)場產(chǎn)品設計報審流程中，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理者、審查者、監(jiān)管者等審查交流，現(xiàn)場報批產(chǎn)品設計，確保設計文件報審效率得到提升，借助系統(tǒng)平臺全程監(jiān)控報審實施流程。

②質(zhì)控功能模塊。

內(nèi)含功能以評定質(zhì)量、統(tǒng)計展示信息數(shù)據(jù)為主，系統(tǒng)平臺內(nèi)借助移動端順利實施所有分序工作的質(zhì)量驗評，實時跟蹤質(zhì)量層面為問題，確保質(zhì)控效率得以提升。

③進度控制功能模塊。

三維全數(shù)據(jù)信息模型和工程進度數(shù)據(jù)信息有效結合，實施多維度數(shù)據(jù)信息基礎模型構建，預警分析監(jiān)測進度，將預警結果有效反饋給技術員。此模塊以編錄進度信息、展示圖表、三維展示、對比展示進度、提醒進度事件等為主。

④投資管理功能模塊[3]。

借助單元工程BIM基礎模型當掛載的工程量，由系統(tǒng)平臺將工程量信息統(tǒng)計自動完成，確保節(jié)點臺賬、對比投資、結算統(tǒng)計等信息生成，便于各方實施統(tǒng)籌決策及協(xié)調(diào)工作。

⑤安全監(jiān)管功能模塊。

以物聯(lián)網(wǎng)科學技術為基礎，獲取大量的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，云計算及AI智能化實施安全隱患的預測及預警。

⑥多維評價功能模塊。

實施評估體系構建，構建供應商，借助大數(shù)據(jù)信息科學技術，多維動態(tài)化評定參建單位，實行優(yōu)勝劣汰準則，全面提升服務水準。

2.4 系統(tǒng)運維層面

運維系統(tǒng)，它是以GIS、BIM數(shù)據(jù)信息為基礎，與大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術相結合，對水利數(shù)據(jù)及突發(fā)狀況開展及時分析、有效處理，進行預警和決策。智慧水利項目工程運維系統(tǒng)內(nèi)設指揮控制、監(jiān)測、綜合管理等模塊。

（1）綜合管理部分。

該功能日常運行期間，可從整體上高效把握區(qū)域內(nèi)所有信息流，內(nèi)含文檔文件、體系內(nèi)部組織結構、數(shù)字化子工程全景、內(nèi)部流域概況等各項功能。

（2）監(jiān)測體系部分。

實時監(jiān)測所有設備實際運行情況、工情、災情、水環(huán)境、水雨情等，為有效指揮控制功能模塊提供輔助作用[4]。

（3）指揮監(jiān)測部分。

基于規(guī)劃、監(jiān)測、規(guī)劃，建立高度集成、多方聯(lián)動、現(xiàn)場指揮專項控制系統(tǒng)，便于滿足水利建設相關部門高效快速完成會議交流、日常工作、突發(fā)性事件處理等?；谖锫?lián)網(wǎng)的視頻信息，構建智慧水利系統(tǒng)，確保水利項目規(guī)劃區(qū)域范圍應急實現(xiàn)可視化的指揮監(jiān)管，以神經(jīng)網(wǎng)絡、智能算法為基礎，實施災害模擬及輔助決策。

3 結語

綜上所述，現(xiàn)代智慧水利系統(tǒng)技術實踐中，技術員應統(tǒng)籌全局，積極引入各項科學技術，最大化發(fā)揮技術優(yōu)勢，便于更好地完善及優(yōu)化現(xiàn)代智慧水利項目工程系統(tǒng)，為智慧水利項目高效完工奠定基礎。