水利水电工程智能管理：如何通过数字化与智能化提升运营效率与安全水平

随着人工智能、物联网（IoT）、大数据分析和云计算等技术的飞速发展，传统水利水电工程管理模式正面临深刻变革。过去依赖人工巡检、经验判断和纸质记录的方式已难以满足现代水利工程对高效性、安全性与可持续性的要求。因此，构建一套融合先进技术的智能管理体系，成为推动水利水电行业高质量发展的关键路径。

一、什么是水利水电工程智能管理？

水利水电工程智能管理是指以数据为核心驱动力，借助传感器网络、边缘计算、AI算法和数字孪生等前沿技术，实现对水库调度、大坝监测、设备运维、防洪预警、发电优化等全过程的实时感知、精准决策与闭环控制。其本质是从“经验驱动”向“数据驱动”转型，从“被动响应”向“主动预防”演进。

二、为什么要推进智能管理？

1. 提升运行效率，降低人力成本

传统模式下，大坝变形监测、闸门启闭、机组巡检等工作多由人工完成，不仅效率低、误差大，且存在安全隐患。智能管理系统可通过自动化采集数据（如位移、渗压、温度），结合AI模型进行趋势预测，显著减少人工干预频次，同时提高精度与响应速度。

2. 增强安全管理能力

水利水电设施往往地处偏远或环境恶劣，一旦发生险情后果严重。例如，2021年某大型水电站因坝体裂缝未及时发现导致局部塌方，造成重大经济损失。而智能系统可实现全天候在线监测，一旦异常即刻报警并自动启动应急预案，极大提升风险防控能力。

3. 支撑科学决策与绿色低碳发展

在“双碳”目标背景下，水电作为清洁能源主力，需更精细化地调度水资源。智能平台能整合气象、水文、负荷等多源数据，利用机器学习优化发电计划，平衡供电稳定性和生态用水需求，助力能源结构优化。

三、智能管理的关键技术体系

1. 物联网感知层：打造“神经末梢”

部署高精度传感器（如GNSS位移计、渗压计、雨量计、视频监控）覆盖大坝、厂房、输水隧洞等关键部位，形成全域感知网络。这些设备应具备低功耗、抗干扰、自校准等特点，确保长期稳定运行。

2. 边缘计算与云平台：构建“大脑中枢”

边缘节点负责本地数据预处理与快速响应（如紧急停机指令），云端则承担海量数据存储、建模分析与远程控制。两者协同工作，既保障实时性又支持长期趋势研判。

3. 数据治理与知识图谱：打通信息孤岛

建立统一的数据标准和接口规范，将历史档案、实时监测、设备台账、人员资质等分散信息整合为结构化数据库。引入知识图谱技术，挖掘不同参数间的关联关系，辅助专家系统制定策略。

4. AI与数字孪生：赋能智慧决策

基于历史数据训练AI模型（如LSTM用于流量预测、CNN用于图像识别），实现故障诊断、负荷分配、水位调控等功能。数字孪生技术则创建物理工程的虚拟映射，模拟极端工况下的响应行为，提前验证应对方案。

四、典型应用场景实践案例

1. 大坝安全智能监测系统（以三峡工程为例）

三峡大坝布设超5000个监测点，涵盖变形、应力、渗流等多个维度。通过集成北斗定位、光纤传感与AI算法，系统可实时评估坝体状态，并生成健康评分报告，使管理人员从“看数据”转向“懂趋势”。该系统已成功预警多起潜在隐患，避免了可能的重大事故。

2. 水电站智能运维平台（云南某抽水蓄能电站）

该电站采用基于物联网的设备健康管理模块，对发电机、变压器、励磁系统等核心部件实施状态监测。当检测到轴承温度异常升高时，系统自动触发告警并推送维修建议至移动端，运维人员可在30分钟内抵达现场处置，相比传统模式提速60%以上。

3. 水资源调度智能优化系统（浙江新安江流域）

结合天气预报、下游用水需求、电网负荷变化等因素，智能调度系统动态调整水库放水节奏，在保证防洪安全前提下最大化发电效益。实测数据显示，该系统每年增发电量约1.2亿千瓦时，相当于减少二氧化碳排放9万吨。

五、面临的挑战与对策

1. 数据质量与标准化问题

部分老旧工程传感器老化、数据缺失严重，影响模型准确性。建议分阶段升级硬件，同步制定《水利水电智能监测数据规范》，推动跨部门共享与互认。

2. 技术融合难度大

不同厂商设备协议不兼容、软件平台碎片化，导致集成复杂度高。应鼓励开放API接口设计，推动行业联盟制定通用架构框架，如“水利工业互联网平台”标准。

3. 人才短缺与意识滞后

一线工程师普遍缺乏数据分析与AI应用能力。建议加强在职培训，设立专项基金支持高校联合培养复合型人才；同时开展试点示范项目，用实效带动观念转变。

六、未来发展方向

1. 构建国家级水利智能管理平台

依托国家水利数据中心，整合全国重点水利工程数据资源，实现跨区域协同调度与应急联动，提升整体抗灾能力和资源配置效率。

2. 推广“无人值守+远程管控”模式

对于中小型水电站，可探索“集中监控+本地运维”新模式，减少人员驻守压力，降低运营成本，同时保障安全性。

3. 加强与新型电力系统的深度融合

随着风光新能源占比提升，水电将成为重要的调节电源。未来智能管理系统需进一步强化与电网调度系统的对接能力，实现多能互补、灵活响应。

结语

水利水电工程智能管理不是简单的技术堆砌，而是理念革新、流程再造与组织协同的系统工程。它既是应对气候变化、保障国家水安全的战略选择，也是推动能源转型、实现高质量发展的必然要求。唯有坚持创新驱动、务实推进，才能让每一条河流、每一座大坝都真正“聪明起来”，守护绿水青山，点亮万家灯火。