水利工程运行管理中的智能化技术应用

摘要：本文深入探讨水利工程运行管理中智能化技术的应用。阐述智能化技术在水利工程中的重要性，分析自动化控制、监测、安全保护和管理等方面的应用现状，讨论面临的挑战及应对策略，展望未来发展趋势，旨在为水利工程智能化发展提供参考，推动水利行业现代化进程。

关键词：水利工程；运行管理；智能化技术

一、引言

水利工程在保障水资源合理利用、防洪抗旱、农业灌溉及城乡供水等方面发挥着关键作用。传统水利工程运行管理方式存在效率低、实时性差、人力成本高等问题。随着信息技术飞速发展，智能化技术如物联网、大数据、人工智能等在水利工程领域的应用，为解决这些问题提供了有效途径，推动水利工程运行管理向智能化、高效化、安全化方向发展。

二、水利工程智能化的定义与特征

水利工程智能化是综合运用现代信息技术、自动化技术和通信技术，对水利工程开展自动化、远程控制及智能决策，以实现无人化、高效、安全可靠的运行，既能提升管理水平，又能节约水资源，是水利工程现代化的重要体现。其特征鲜明，自动化可按预设程序自动执行任务；智能化可依据感知变化调整策略；无人化能在无人值守时保障运行；网络化能实现信息共享；安全可靠性能有效抵御各类风险，确保水利工程持续稳定运行。

三、智能化技术在水利工程运行管理中的应用现状

3.1 远程监控与自动化控制

通过传感器、远程终端、通讯设施等设备，实时监测水利工程运行状态，如水位、流量、水质等参数，并将数据传输至控制中心。利用计算机技术和自动控制技术，根据预设条件和模型，实现对水利工程设备如闸门、水泵等的远程自动化控制，提高运行效率和安全性。例如，金塘冲水库通过项目信息化系统，仅需 1 人 1 台电脑就能对整个项目进行在线管理与监督。

3.2 监测自动化

利用各类传感器，如压力传感器、位移传感器、水质传感器等，对水利工程建筑物的安全状况、水流情况、水质等进行实时监测。通过数据传输技术，将监测数据及时传输到管理中心，实现对工程运行状态的实时掌握。如在堤坝监测中，传感器可实时监测堤坝的沉降、位移等情况，一旦出现异常及时预警。

3.3 安全保护自动化

通过自动化设备和智能算法，对水利工程可能出现的安全问题进行预警和保护。例如，当监测到水位超过警戒值时，自动启动防洪预案，控制相关设备进行泄洪等操作；利用图像识别技术对水利工程周边的异常人员和行为进行监测，保障工程安全。

3.4 管理自动化

利用信息化管理系统，实现对水利工程运行管理的流程自动化、文档电子化、数据统计分析智能化。例如，金塘冲水库的工程 BIM 智慧建管系统，通过集成 BIM 模型、项目数据、管理流程等信息，实现工程项目线上智能化管理，包括项目进展、质量、安全等数据的实时查看，以及电子签章、线上审批等功能，革新了工程项目管理业务流程。

四、智能化技术应用的优势

4.1 提高运行效率

智能化系统可实现 24 小时不间断运行，不受人为因素影响，能快速准确地对水利工程运行状态做出响应和调整，如自动控制闸门开合，优化水资源调配，提高水利工程整体运行效率。

4.2 降低运行成本

减少人工值守和现场操作需求，降低人力成本。同时，通过智能化的设备管理和维护，可提前发现设备故障隐患，避免设备突发故障造成的高额维修成本和停机损失。

4.3 提升安全性

实时监测和智能预警系统能及时发现水利工程运行中的安全隐患，如堤坝渗漏、设备故障等，提前采取措施进行处理，有效防止事故发生，保障水利工程安全运行和周边人民生命财产安全。

4.4 促进水资源合理利用

借助智能化技术对水资源的实时监测和精准分析，可实现水资源的科学调配和高效利用，提高水资源利用率，满足不同用水需求，促进水资源可持续发展。

五、智能化技术应用面临的挑战

5.1 技术标准不统一

目前，水利工程智能化领域缺乏统一的技术标准和规范，不同厂家的设备和系统之间兼容性差，导致在系统集成和数据共享方面存在困难，影响智能化技术的推广和应用效果。

5.2 数据安全问题

智能化系统涉及大量水利工程运行数据和敏感信息，数据在采集、传输、存储和使用过程中面临网络攻击、数据泄露等安全风险。如何保障数据安全，防止数据被非法获取和篡改，是智能化技术应用必须解决的重要问题。

5.3 专业人才短缺

水利工程智能化需要既懂水利专业知识又掌握信息技术的复合型人才。目前，这类专业人才相对匮乏，现有水利工程管理人员对智能化技术的掌握程度有限，难以满足智能化运行管理的需求，制约了智能化技术的应用和发展。

5.4 建设和维护成本高

智能化技术应用需要投入大量资金用于设备购置、系统开发、网络建设等，建设成本较高。同时，后期系统的维护和升级也需要持续的资金投入，对于一些资金紧张的水利工程单位来说，可能难以承担。

六、应对策略

6.1 建立统一技术标准

相关部门和行业组织应加强合作，制定统一的水利工程智能化技术标准和规范，明确设备接口、数据格式、通信协议等，促进不同系统和设备的互联互通和数据共享。

6.2 加强数据安全防护

采用先进的数据加密、访问控制、防火墙等技术手段，保障数据在各个环节的安全。建立健全数据安全管理制度，加强对数据操作和管理人员的安全培训，提高数据安全意识。

6.3 培养专业人才

加强高校相关专业学科建设，优化课程设置，培养既懂水利又懂信息技术的复合型人才。同时，加强对现有水利工程管理人员的培训，通过开展技术讲座、培训课程等方式，提高他们对智能化技术的应用能力。

6.4 合理降低成本

在智能化系统建设过程中，充分考虑性价比，选择成熟可靠、价格合理的技术和设备。通过政府补贴、引入社会资本等方式，拓宽资金来源渠道，缓解水利工程单位的资金压力。同时，加强对智能化系统的运行管理，提高设备利用率，降低维护成本。

七、智能化技术在水利工程运行管理中的发展趋势

7.1 与新兴技术深度融合

随着人工智能、区块链、5G 等新兴技术的不断发展，水利工程智能化将与这些技术深度融合。例如，利用人工智能技术实现更加精准的水利工程运行状态预测和智能决策；借助区块链技术保障数据的真实性、不可篡改和可追溯性；通过 5G 技术实现更高速、更稳定的数据传输，提升智能化系统的响应速度和实时性。

7.2 实现全生命周期智能化管理

从水利工程的规划设计、建设施工到运行管理、维护更新，将全面应用智能化技术，实现全生命周期的智能化管理。在规划设计阶段，利用数字化模拟技术进行方案优化；建设施工阶段，采用智能建造技术提高施工质量和效率；运行管理阶段，通过智能化系统实现实时监测和智能控制；维护更新阶段，借助智能化手段进行设备状态评估和维修决策。

八、结论

智能化技术为水利工程运行管理带来新机遇，显著提升运行效率、降低成本、增强安全性并促进水资源合理利用。虽面临技术标准、数据安全、人才与成本等挑战，但通过统一标准、防护数据、培养人才、降低成本等举措，以及与新兴技术融合、实现全生命周期管理和无人化发展，水利工程智能化将不断完善，有力支撑国家水安全和社会发展，未来需加大投入，推动水利行业迈向更高现代化水平。

参考文献

[1] 孟虹隐. 智能化技术在水利工程运行与管理中的应用研究[J]. 水上安全，2024（14）：61-63.

[2] 高健. 智能化技术在水利工程运行与管理中的应用研究[J]. 科海故事博览，2024（34）：28-30.