水利信息化建设促进水利现代化探讨

孙朝印 吴爽

黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 450003

摘要：随着科技的不断进步，经济的不断发展，我国许多领域都已跟随时代的步伐，走进了现代化建设的进程中，在我国基础设施中占重要地位的水利工程，也在向着水利现代化建设迈进。水利工程在人们日常生活的各个方面都扮演者不可或缺的角色。水利信息化的发展和普及更是为水利的现代化发展奠定了基础，为了真正实现水利工程建设效率与质量的双重提升，仍然存在诸多问题需要改进，我们必须要加快构建具有“四预”功能的数字孪生系统。

关键词：水利信息化；水利现代化；数字孪生

导言：水利工程的建设管理始终是国家和社会的一个重要任务，对水利工程进行技术革新，引入先进的科学技术，来保证水利工程更好的建设管理是非常必要的。尤其是当前社会不断发展，科学技术日新月异，如果不能够与先进的技术进行结合，那么水利工程很难与当前社会发展同步，甚至会越来越落后于时代的步伐。但是实现水利现代化并不简单，需要结合大量先进的科学技术，特别是信息化技术的应用。

1水利信息化与水利现代化的关系
　　水利信息化是指在水利工程建设的过程中借助信息技术，实现水利信息资源的充分利用和共享，从而提升水利建设业务的效益与质量。水利的现代化可以总结为以可持续发展为基本理念，遵循市场经济系统发展的规律，结合现代人们的思维方式以及发达的科学技术，对传统的治水方案理念进行扩充与改变，使水利工程在供水效率及工作质量等方面得到提升。从而实现水资源的优化配置，促进社会的可持续发展。

将各种电子设备、通信设备和光电设备等目前社会上的高新技术合理且高效的应用到水利工程中，才能够有效提升水利工程信息化的发展。在信息大爆炸的现代社会，我国在水情、雨情和工情的预防以及控制上取得了巨大的成就，在防洪抗旱的建设中效果也越发明显。另一方面，我国在水利方面的文献资料的交流，形成了独特的水利工程信息化网络。我国在水利工程信息化建设的工作流程上仍存在一些不足，信息建设的基础不到位，发展水平也未达到国际先进标准，存在缺乏人才和经济紧缩等问题，但由于我国政府、社会、群众及各大施工团队都对水利工程信息化的发展密切关注，相信在不久的将来所有的问题也将迎刃而解。
　　综上所述，实现水利信息化是实现我国水利现代化的重要前提，也是必不可少的一步。水利信息化贯穿于水利现代化的各个环节，因此努力提升我国水利信息化建设是我国水利工程得以进步的重要前提。

2提升水利信息化水平促进现代化建设的有效对策
        2.1遥感技术的应用
        现阶段，产量估算与虫害预测等领域都广泛运用了遥感技术，取得了显著成就。将遥感技术运用在水利工程管理中，能够促进水利管理水平的进一步提升。GIS系统是除遥感技术外，另一个被广泛应用在水利工程的信息化技术。通过GIS与遥感技术的结合运用，能够准确指导防灾抗灾工作的开展。

        2.2大坝碾压质量控制
        水库大坝"碾压质量可视化监控系统"运用我国自主研发的北斗全球卫星定位系统技术，结合物联网传感技术、高精度厘米级差分定位技术以4G通信方式实时将作业数据传输到云平台，同时将碾压施工过程根据不同的工艺要求以图形动画方式呈现，方便相关人员通过手机、平板、电脑等方式实时查看，避免了传统大坝填筑碾压质量人为控制的不足和缺陷，并且不受时间地域的限制，支持远程异地办公。支持不同的系统权限，在权限范围内，能够方便共享分发所需资料。大坝碾压施工质量监控系统对施工进度、施工质量、施工过程以及达成施工目标提供有效监控和帮助。系统具有“远程施工质量管理”和“现场施工实时纠偏”功能。对坝面碾压的压实过程、坝面材料生产工艺、运输过程、摊铺工艺、压实工艺的大量关键信息进行系统化的采集、传输、分析、纠偏，持久化的储存、可视化的展现，可以极大地帮助管理者强化对施工质量和进度的掌控。
        2.3大数据技术的应用
        在开展数据分析与处理工作前应先对数据进行有效的建模，并找到数据之间的准确规律，然后再利用数据网来进行数据分析与处理。在数据模型的构建中，需先通过对采集的数据进行有效分析，找出其特征点，再对数据内容进行综合分析，最后进行综合处理。在处理数据时，还应对数据蕴藏的价值进行充分考虑，有效协调好各类数据信息，站在全局角度来关注数据特点。对于大数据而言，一些计算过程与算法往往无法全部转换，还有一些函数无法被嵌入到数据库当中，对此通常需要先将数据从定义函数中有效提取出来，然后再利用相关分析工具和软件进行综合分析。通过施工现场实施监控和影像存储，大坝建成后，这些记录可以作为档案长期保存，可形成施工过程数字档案。
        2.4拌合智慧管控系统
        运用混凝土与沥青混凝土拌合智慧系统，可以实时采集与传输相关数据，自云端服务器对这些数据进行分析处理后，展现在网页上，既有利于日后追溯生产情况，还能为相关人员提供历史查询。同时，该系统具有分析预警机制，能为现场管理人员随时传递报警信息。另外，通过分类汇总生产数据形成的报表与小结，能够得到生产混合料的各项关键指标。

        2.5建立信息模型
        在实施信息化管理时，应构建四个部分，涉及到项目管理、实时监测、水资源管理以及数据管理模块。利用数据管理模块，可以有效收集与管理水利工程中的相关数据。通过对这些数据进行处理，将信息输出为能够被施工人员理解的形式，从而为管理人员开展管理工作提供支持。在水利工程中，可运用采集到的地形数据，收集到的社会数据、环境数据，运用GIS系统实施建模。GIS系统独有的模拟化、可视化以及三维化能够准确获取工程的地理信息，环境数据的获取一般运用DPS系统或RS系统来实现，能够有效收集水利工程的施工环境数据。

        2.6数字孪生水利工程建设

数字孪生水利工程是以物理水利工程为单元、时空数据为底座、数字模型为核心、水利知识为驱动，在数字空间对物理水利工程全要素和建设、运行过程中的数字映射、智能模拟、前瞻预演，虚拟再现真实水利工程，支持与物理水利工程同步仿真运行、虚实交互、迭代优化的信息系统。建设数字孪生流域和数字孪生工程的核心基础是全面感知体系的建立，正在大力推进的数字中国新基建将为数字孪生发展提供根本支撑和保障，尤其是基于北斗通导遥空天地立体监测系统与6G+IPV6的第三代互联网系统建设和水利遥感卫星专项启动将直接加快这一进程。高度重视和加强数字孪生水利工程核心技术体系研发力度，包括数据中台、模型算法引擎和知识中台等三大核心平台研发，有针对性地研发适用具体水利工程的三大平台体系，深入开展多专业协同和跨领域技术集成。应积极主动创新应用模式，充分发挥数字孪生流域与工程整体效能，在工程运管层面实现智慧管控效能。依托孪生系统强大的技术支撑，可以更加全面精准地了解掌控流域关键环境变化和水利工程运行状况，仿真模拟预测各种变化情景下的后果，优化选择最佳决策方案和调控模式，达到需水有预报、安全有预警、调度有预演、应急有预案的“四预”效果，获得最好的管理效能和生产效益。

结语：水利工程对于经济发展有着非常重要的作用，伴随着信息化时代的到来，新的时期有新的要求，水利工程设施的建设只有和当前的时代与时俱进，大力推进数字孪生建设，不断的建立和完善水利信息化建设标准，这样才能有效的促进当前水利工程现代化的建设。
参考文献
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