水电大坝探索智慧化建设管理2018-11-01 09:00:02
日前在水电行业多个相关论坛上了解到，数字大坝技术为推动水利水电科技进步发挥了重要作用，实现了对大坝建设过程的在线实时监测和反馈控制，为大坝长期安全运行提供了分析与决策的平台，但数字大坝尚不能完全满足需要，新项目的建设直接推动了数字大坝向智慧化大坝的发展。
不过，多位业内专家表示，我国智慧化大坝建设运行管理进程为电子化、数字化、智慧化，目前而言，大坝智慧化建设管理还处于探索阶段。
数字大坝尚存不足
“长期以来，水利科技工作紧密结合国情水情，聚焦水利发展需求，加快科技创新步伐，在泥沙研究、坝工技术、水资源配置、水文预报等诸多领域取得重大成果，达到国际领先水平。水利科技进步对水利发展的贡献率已经达到53.5%。” 水利部部长鄂竟平在“创新高端论坛”致辞时表示。
而数字大坝技术直接推动了水利水电科技不断进步。
据了解，数字大坝通过1P(PDA)、2G(GPS技术和GPRS技术)、3N(坝区无线扩频网络、移动GSM网络、无线差分网络)，实现了全天候管理、实时在线管理、精细化管理、远程管理。“如今，我国已经形成了五大关键数字大坝技术，即堆石坝填筑碾压质量实时监控技术、堆石坝坝料运输过程的耦合监控技术、大坝施工动态信息PDA实时采集技术、大坝施工进度实时仿真与控制技术、大坝工程动态信息的系统集成技术。”中国工程院院士、天津大学校长钟登华在中国水利水电科学研究院组建60周年学术活动周期间表示。
上述数字大坝技术的应用，提高了我国高坝的建设效率，但不可否认的是，数字大坝也存在一些不足。“对多维态势智能深度感知、对海量数据智能深度分析的能力不足，现场监测、仿真分析与智能控制融合程度不足。”钟登华直言。
由于数字大坝的诸多欠缺，迫切需要数字大坝技术创新和升级，由此智慧化大坝应运而生。记者了解到，智慧大坝与数字大坝相比，在信息自主采集、智能重构分析、智能决策、集成可视化等方面均实现了跨越。
智慧化处摸索期
钟登华认为，智慧化大坝是以数字大坝为基础，以物联网、智能技术、云计算平台与大数据等新一代信息技术为基本手段，以全面感知、实时传送和智能处理为基本运行方式，对大坝空间内包括人类社会与水工建筑物在内的物理空间与虚拟空间进行的深度融合，建立动态精细化的可感知、可分析、可控制的智能大坝建设与管理运行体系。“简单来说，‘智慧大坝=数字大坝+物联网+智能技术+云计算平台+大数据分析’，从数字大坝到智慧大坝是从传统控制到实时监控再到智能监控的过程。”
华能澜沧江水电股份有限公司科技管理部主任陈江也认为，信息化发展的下一代是智慧化，紧密从水电工程实际需求出发，产学研相结合，积极应用大数据、智能化、物联网、移动互联网和云计算技术，通过不断实践提升，水电工程建设管理必将实现从传统管理向信息化管理，进而向智慧化管理转变。
国网新源控股有限公司(以下简称“国网新源公司”)副总经理路振刚在国际水电协会、中国水利水电科学研究院主办的“现代水电国际论坛”上坦言，被誉为“中国水电之母”的丰满水电站2008年全面重建工程之初只叫“可视化”，国网最初没想把丰满大坝打造成智慧大坝。经过不断完善研究最终提出建设“数字智能型电站、信息化智慧型企业”的目标。“实践证明，智慧建造技术正是严格控制和提高实体工程质量的重要手段和技术保障，丰满重建工程最关键的施工质量控制和防裂均得到了有效解决。”
公开信息显示，目前，我国糯扎渡、溪洛渡、丰满水电站等水电工程上已开始运用智慧建坝技术。国网新源公司未来将全面推广智慧建造和智能水电站技术应用，雅砻江公司和三峡集团正在流域数字化管理方面进行智慧化探索。“即便如此，从全国范围来看，智慧大坝技术还仅仅处于探索阶段”。
纵观我国坝工行业，新一代信息技术应用还处于起步阶段，绝大多数中小水库缺少监测数据。“全国仍有9.8万多座水库大坝全面感知能力明显不足。”中国大坝工程学会理事长矫勇不久前曾公开表示。
多项挑战需解决
智慧大坝虽然整体在还在探索，但在水电建设的项目经理眼中，智慧大坝建设已经离不开智能碾压技术等多项数字技术。因此，如何实现前沿技术与传统筑坝工艺的完美结合是智慧化大坝发展方向。
据记者了解，目前智慧化大坝建设面临着水电行业缺乏专业建筑信息化模型(BIM)软件的尴尬境地。“目前我国水电行业还没有专门针对水电行业，尤其是施工和运维阶段开发的BIM软件和系统。”中国葛洲坝集团国际工程有限公司副总经理刘怀亮10月19日在“现代国际水电论坛”上表示：“由于水电行业的特殊性，无论业主、设计或施工独立开展BIM应用都必然带来数据隔阂，造成BIM产业链割裂问题。”
雅砻江流域水电开发有限公司董事长陈云华则认为，水电智慧化管理面临工程建设管理、电力生产运行、自然环境交换等方面的挑战。“可以说，我国智慧化技术还处在初步阶段。”
“除了我们水电建设数据采集难度大外，对大自然的认识也需提升。”陈云华说，“例如，自然环境交互方面，欧美与我国一样，对气象认识相差甚远。我们一周的气象预报准确率是70%-80%，三天的是90%，一天的能达到95%。但对大流域而言，年初就需要做预测，预算发电效益情况。”
此外，业内人士还提出，水电大坝智慧化发展还需要“东风”——出台配套行业管理制度规范，通过比较详细的制度规范将对大坝智慧化管理、长期发展具有重要引领作用。
