水利水电工程中的智能化与信息化技术应用

水利水电工程中的智能化与信息化技术应用

杨爽

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摘要：水利水电工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，对经济社会发展起着关键支撑作用。在科技飞速发展的当下，智能化与信息化技术在水利水电工程中的应用愈发深入。本文详细探讨了这些技术在工程规划设计、建设施工以及运行管理等阶段的具体应用。极大地提高了水利水电工程的建设效率、运行可靠性以及管理决策的科学性，为水利水电行业的可持续发展奠定了坚实基础。

关键词：水利水电工程；智能化技术；信息化技术；应用

一、引言

水利水电工程关乎国计民生，在防洪、发电、灌溉、供水等诸多领域发挥着不可替代的作用。传统水利水电工程在规划、建设与管理过程中，常面临信息获取不及时、决策科学性不足、运行效率不高等问题。随着信息技术的蓬勃发展，智能化与信息化技术为水利水电工程的革新带来了新契机。智能化技术能够模拟人类智能，实现对工程系统的自主分析、决策与控制；信息化技术则可高效地实现信息的采集、传输、存储与处理。二者的融合应用，可全面提升水利水电工程的整体效能，从根本上改变传统水利水电工程的发展模式，对于保障水资源合理利用、推动水利水电行业高质量发展具有极为重要的现实意义。

二、智能化与信息化技术在水利水电工程规划设计中的应用

2.1地理信息系统（GIS）与全球定位系统（GPS）的应用

GIS技术可对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析和可视化表达。在水利水电工程规划设计中，能直观呈现地形地貌、水系分布、地质条件等信息，帮助设计人员全面了解工程区域地理环境，从而科学规划工程选址与布局。例如，通过分析地形坡度、坡向及河流走向，确定大坝、电站等建筑物的最佳位置，以减少工程建设对周边环境的影响，并降低建设成本。GPS技术则能为工程测量提供高精度定位信息，确保实地测量数据的准确性，提升测量工作效率。无论是大面积的地形测绘，还是建筑物施工过程中的精确放样，GPS都发挥着关键作用，保障了规划设计方案在实际工程中的准确落地。

2.2计算机辅助设计（CAD）技术的应用

CAD技术为水利水电工程设计提供了强大的绘图与设计工具。设计人员利用CAD软件，可快速绘制各种工程图纸，如平面布置图、剖面图、结构图等，且能方便地进行图形编辑、修改与优化。相较于传统手工绘图，CAD绘图精度更高、速度更快，还可实现参数化设计，通过调整设计参数，自动生成不同设计方案的图纸，大大提高了设计效率。同时，CAD软件具备三维建模功能，能将二维图纸转化为直观的三维模型，使设计人员和相关人员更清晰地理解工程结构与空间关系，便于进行方案评审与论证，从而优化设计方案，提高设计质量。

三、智能化与信息化技术在水利水电工程建设施工中的应用

3.1自动化控制技术的应用

自动化控制技术在水利水电工程施工设备中广泛应用，如混凝土搅拌站、起重机、盾构机等。以混凝土搅拌站为例，自动化控制系统可根据设定的配合比，精确控制水泥、砂石、水等原材料的进料量与搅拌时间，确保混凝土质量的稳定性。在起重机作业中，自动化控制技术能实现对起吊重量、高度、角度等参数的实时监测与自动控制，避免因人为操作失误引发安全事故，提高施工安全性与效率。盾构机在地下工程施工中，借助自动化控制技术，可实现掘进方向、速度、压力等参数的精准控制，保证隧道施工的精度与质量，加快施工进度。

3.2传感器与物联网技术的应用

传感器可实时采集工程施工过程中的各种数据，如温度、应力、位移、渗流等。在大坝施工中，在混凝土浇筑体内埋设温度传感器，实时监测混凝土内部温度变化，防止因温度应力导致混凝土裂缝产生。通过在建筑物关键部位安装应力与位移传感器，可及时掌握建筑物在施工过程中的受力与变形情况，为施工安全提供保障。物联网技术则将这些传感器连接成网，实现数据的实时传输与共享。施工管理人员可通过手机、电脑等终端设备，随时随地查看施工现场的各种数据，及时发现问题并采取相应措施。

3.3建筑信息模型（BIM）技术的应用

BIM技术以三维数字化模型为载体，集成了工程建设项目从规划设计到施工运营全过程的信息。在水利水电工程施工阶段，BIM模型可直观展示工程各部分的结构、尺寸、材质等信息，帮助施工人员更好地理解设计意图，进行施工交底与培训。通过BIM模型的碰撞检查功能，可提前发现设计图纸中的冲突与错误，避免在施工过程中因设计问题导致的返工。此外，BIM技术还可与进度管理、质量管理、安全管理等系统集成，实现对施工进度、质量、安全的实时监控与动态管理。

四、智能化与信息化技术在水利水电工程运行管理中的应用

4.1大数据与云计算技术的应用

水利水电工程在运行过程中会产生海量数据，如水文数据、设备运行数据、水质监测数据等。大数据技术可对这些数据进行收集、存储、分析与挖掘，提取有价值的信息。通过分析历史水文数据，预测未来水情变化，为防洪调度提供决策依据。利用设备运行数据，进行设备故障诊断与预测性维护，提前发现设备潜在问题，避免设备突发故障影响工程正常运行。云计算技术则为大数据处理提供强大的计算能力与存储资源，可根据实际需求灵活调配计算资源，实现数据的高效处理与存储。

4.2人工智能技术的应用

人工智能技术在水利水电工程运行管理中具有广阔的应用前景。例如，利用机器学习算法对设备运行数据进行训练，建立设备运行状态评估模型，实现对设备健康状况的智能评估。通过图像识别技术，对大坝、溢洪道等建筑物进行外观监测，及时发现裂缝、渗漏等缺陷。在水库调度方面，运用人工智能算法，结合水文预报、发电效益、防洪安全等多目标优化，实现水库的智能化调度，提高水资源利用效率与工程综合效益。

4.3远程监控与智能运维系统的应用

远程监控系统借助通信网络，可实时获取水利水电工程设备的运行状态、运行参数以及现场视频图像等信息。管理人员无需亲临现场，即可对工程运行情况进行全面监控，及时发现设备故障与异常情况。智能运维系统则在远程监控的基础上，结合大数据分析、人工智能等技术，实现对设备的智能化维护管理。当设备出现故障时，系统可自动诊断故障原因，并提供维修方案与建议。同时，根据设备运行状况与维护记录，制定合理的设备维护计划，实现设备的预防性维护，降低设备故障率，延长设备使用寿命，保障水利水电工程的安全稳定运行。

五、总结

智能化与信息化技术在水利水电工程的规划设计、建设施工以及运行管理等各个环节的应用，极大地推动了水利水电工程行业的发展与进步。在规划设计阶段，提高了设计的精准性、科学性与效率；建设施工阶段，提升了施工质量、安全管理水平与施工进度；运行管理阶段，实现了设备状态的实时监测、故障诊断以及优化调度，提高了工程运行的可靠性与管理决策的科学性。然而，随着技术的不断发展与应用需求的不断提高，水利水电工程智能化与信息化建设仍面临一些挑战，如数据安全问题、技术标准不统一、专业人才短缺等。

参考文献

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[3]魏金武,邹建威,周宇楠.电气自动化在水利水电工程中的应用——以某水利水电水闸建设工程为例[J].工程技术研究,2022,7(21):73-75.