智能化监测技术在水利水电工程中的应用与发展

一、引言

水利水电工程作为国家基础设施建设的关键部分，对经济发展、能源供应及防洪抗旱起着举足轻重的作用。传统监测手段在精度、时效性等方面渐显不足。智能化监测技术凭借其高精度、实时性、自动化等特性，能实时精准掌握工程运行状况，及时察觉隐患，为水利水电工程安全高效运行提供坚实保障，对推动行业现代化进程意义非凡。

二、智能化监测技术在水利水电工程中的应用

2.1 大坝安全监测

在大坝安全监测领域，智能化监测技术成效显著。以某大型水利枢纽工程为例，其安装了上千个传感器，涵盖位移、渗流、应力应变等多类监测仪器，自动化率超 80‰ 这些传感器构成密集监测网络，对大坝运行状态进行全方位实时监测。如利用北斗卫星开展大坝位移变形监测，可实现关键点位全天候毫米级精度监测；借助高精度测量机器人，每天清晨自动对大坝表面位移进行测量，大幅降低人为及环境因素导致的误差。通过对海量监测数据的实时分析，一旦数据出现异常波动，系统会立即发出预警，为工程管理人员争取宝贵时间，以便及时采取有效措施，保障大坝安全稳定运行。

2.2 水文水资源监测

智能化监测技术在水文水资源监测方面同样发挥着关键作用。通过构建 “天空地水工” 一体化监测感知体系，实现了对水文水资源信息的全面、及时、精准采集。卫星遥感可监测大面积水域变化，获取水库、河道等的水位、面积等信息；无人机搭载专业监测设备，能对重点区域进行详细巡查，获取高精度的地形地貌、水质等数据；地面大量的雨量站、水位站、水质监测站等，实时采集各类水文要素数据，并通过物联网技术将数据迅速传输至数据中心。例如，在某流域，通过组网多部测雨雷达，可高精度预报未来 1 - 3 小时降雨情况，为防洪决策提供重要依据；利用水质在线监测设备，能实时掌握河流水质变化，一旦水质超标，立即发出警报，保障水资源安全。

2.3 设备运行状态监测

水利水电工程中的各类设备，如发电机组、闸门等，其运行状态直接影响工程整体运行效率与安全。智能化监测技术通过在设备关键部位安装传感器，对设备的温度、振动、压力等参数进行实时监测，并运用数据分析与人工智能算法，对设备运行状态进行评估与故障预测。例如，在某水电站，对发电机组采用深度学习技术，迭代升级状态监测系统，可提前预判设备潜在故障，将设备故障发生率降低了 30% 以上。同时，利用智能巡检机器人对开关站、洞室等区域进行巡检，能及时发现设备的异常情况，如发热、松动等问题，提高设备巡检效率与准确性，保障设备稳定运行，减少因设备故障导致的停机时间，提升工程发电效益。

三、智能化监测技术在水利水电工程应用中面临的挑战

3.1 数据处理与分析难题

智能化监测系统会产生海量数据，数据处理与分析面临严峻挑战。一方面，数据来源广泛且格式多样，包括传感器数据、卫星遥感影像、无人机采集数据等，如何对这些异构数据进行有效整合与管理成为难题。另一方面，要从海量数据中提取有价值信息，需强大的数据处理与分析能力。现有的数据分析算法在处理复杂数据时，计算速度与精度难以兼顾，且部分算法对硬件要求高，增加了成本。

3.2 技术集成与兼容性问题

水利水电工程智能化监测涉及多种技术的集成应用，不同技术、设备及系统间的兼容性问题突出。例如，部分老旧工程在进行智能化改造时，新安装的智能化监测设备与原有设备通信协议不兼容，导致数据传输不畅，无法实现协同工作。此外，不同厂家生产的监测设备，在数据接口、数据格式等方面存在差异，增加了系统集成难度。在构建 “天空地水工” 一体化监测感知体系时，需将卫星遥感、无人机、地面传感器等多种技术进行集成，由于各技术的发展水平与应用标准不一致，在实际应用中易出现技术衔接不畅、数据共享困难等问题，制约了智能化监测系统整体效能的发挥。

3.3 网络安全风险

随着智能化监测技术在水利水电工程中的广泛应用，网络安全风险日益凸显。智能化监测系统依赖网络进行数据传输与远程控制，易受到网络攻击。一旦系统遭受攻击，可能导致监测数据泄露、篡改或丢失，影响工程运行决策；甚至可能使控制系统失灵，引发严重安全事故。例如，黑客可能通过网络入侵，篡改大坝监测数据，使管理人员无法准确掌握大坝真实运行状态；或者控制闸门启闭系统，造成洪水灾害等严重后果。

四、智能化监测技术在水利水电工程中的发展趋势

4.1 多技术融合发展

未来，智能化监测技术将呈现多技术深度融合发展趋势。一方面，物联网、大数据、人工智能、云计算等新兴技术将与水利水电工程监测技术进一步融合。例如，通过物联网实现监测设备的全面互联，使数据采集更高效、准确；利用大数据技术对海量监测数据进行存储、管理与深度分析，挖掘数据潜在价值；借助人工智能算法实现对工程运行状态的智能诊断与故障预测；依靠云计算强大的计算能力，为数据处理与分析提供支撑。

4.2 智能化与自动化水平提升

随着科技的不断进步，智能化监测技术在水利水电工程中的智能化与自动化水平将持续提升。监测设备将具备更强的自主感知、分析与决策能力。例如，新一代传感器不仅能实时采集数据，还能对数据进行初步分析，判断工程运行状态是否正常，一旦发现异常，可自动调整监测频率，精准捕捉异常变化。同时，智能化监测系统将实现自动化控制，如根据大坝渗流监测数据，自动调整排水系统运行参数；依据水文水资源监测数据，自动进行水库调度等。

4.3 数字孪生技术应用拓展

数字孪生技术在水利水电工程智能化监测中的应用将不断拓展。数字孪生技术通过构建与真实工程相对应的虚拟模型，利用实时监测数据驱动模型运行，实现对工程运行状态的实时模拟与预测。未来，数字孪生技术将不仅应用于大坝、水库等单个工程设施，还将拓展到整个水利水电工程系统，实现对流域内多个工程设施的协同模拟与管理。

五、结论

智能化监测技术在水利水电工程中的应用，为工程安全高效运行提供了有力保障，显著提升了工程管理水平。尽管当前在数据处理、技术集成与网络安全等方面面临挑战，但随着多技术融合、智能化与自动化水平提升以及数字孪生技术应用拓展等发展趋势的推进，智能化监测技术将在水利水电工程领域发挥更大作用。未来，应加大技术研发投入，加强行业标准制定，提高网络安全防护能力，推动智能化监测技术在水利水电工程中的广泛应用与持续发展，为水利水电事业的现代化发展注入新动力，保障水资源的合理利用与社会经济的可持续发展。

参考文献：

[1]赵宏伟.基于智能化技术的旋转游乐装置创新设计[J].现代制造技术与装备,2025,61(06):40-43.

[2] 李江浩. 离心压缩机智能化状态预警监测技术及应用[J]. 齐鲁石油化工,2025,53(02):155-158.

[3]陈振,吕会贤,陶坤.刮板机齿轨修复技术质量控制与智能化监测应用研究[J].中国品牌与防伪,2025,(07):145-147.