浅谈人工智能在水利工程管理中的应用

张志豪 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司

人工智能技术在各个领域都有广泛应用，是基于多种传感技术的进步，以多媒体技术为载体，在无人操作的情况下也可以实现更快捷、高效、准确的管理操控，在水利工程管理中也大量应用了人工智能技术来提高管理效率。水利工程管理是保障工程质量和工程运行的重要手段，将人工智能技术引入水利工程管理，能够实现人力物力资源的高效配置，改善水利工程的运行效益，促进水利工程建设更加智能化、现代化。

一、水利工程管理现状

水利工程是关系着国计民生的国家基础设施，也是推动社会发展的重要建设项目，当前的水利工程对于工程质量十分看重，但是在水利工程的管理上却略显不足，无论是工程建设过程中的管理还是建成后的运行管理，管理人员的专业素质水平对水利工程管理效率影响极大，如果管理人员不够专业，在工程中就极易埋藏隐患，造成安全风险，如此既难以保证实力工程的管理效率和水平，对水利工程长远发展也是十分不利的。要想有效降低工程安全风险，提高管理效率，从而创造更多的效益，在水利工程管理中引入人工智能势在必行。人工智能可以将先进的科学技术结合水利工程管理特点进行有针对性的应用设计，对水利工程运行状态实时监控，通过数据分析对潜在风险进行预测，分析事件发生概率并作出对应预警，给维修管理人员以提示及时处理，人工智能管理更加全面、准确、及时，比人工管理更高效。

二、水利工程管理中的主要人工智能技术

（一）智能感知技术

通过信息传感设备和系统，对水利工程的设备运行实时监测、采集、分析各类数据，比如防洪、供水、航运等，可以在水利工程的各类设备上装备射频标签，借助于射频识别技术，系统可以自动识别获取其特征数据和监测信息，然后通过无线传感器网络将监测到的信息发送至用户端，实现物理流域、计算流域、人类社会的三元沟通。

（二）三维3S技术

3S技术是将地理信息系统、遥感和全球卫星定位相融合起来的技术，在水利工程管理系统中还加入了三维分析与可视化技术，可实时反映水利工程的空间信息与环境信息，更准确，更可靠，为防洪抗汛、水土保持、水质监测、水资源优化配置等工作做出科学决策而提供更全面的数据支持。

（三）云计算与云存储技术

云计算应用于水利工程管理可以模拟水资源调度、预测气候的变化和发展趋势，通过云计算，将流域内模拟程序先进行拆分，化整为零进行计算，然后再将这些被拆分的子程序的计算数据汇总后将处理结果传回给用户，如此就可以实现流域内的高精度的三维模拟。通过云存储技术，流域内的模拟数据、计算数据、历史数据、实时数据等所有的相关信息都可以上传至云端，并且数据信息的调取使用将不再受时间、空间的限制，数据的使用效率提升，使用效益也得以扩展。

（四）物联网技术

物联网技术在水利工程中的主要应用就是将感应器嵌入和装备到水质监测断面、水传输系统、大坝、水文测站等各种设施中，通过互联网连接起来，将“实体的物”和“虚拟的物”实现无缝整合。

三、人工智能技术在水利工程管理中的应用

（一）智能控制环节

人工智能技术对于水利工程管理水平的提高具有十分重要的推动作用，可以说是水利工程管理中控制环节的改造升级，提高了控制管理的可靠性，主要应用有以下几个方面：首先人工智能技术搜集原始数据进行分析处理，筛选数据信息进行分类保存，以便于后期系统对数据的读取和利用；其次控制界面要显示为人机交互界面以提高可操作性，便于管理人员随时查看信息，并在界面中将水压、水流等相关信息数据存储进系统中，在系统中设置相应的检修程序，保障数据存储的完整性和安全性；最后在系统中还要加入监控和预警模块，实时监测保证能够及时发现故障和险情，并能够通过设备向管理人员发出警报，声音、灯光、屏幕显示等信号信息，及时将信息传递出来，有利于应急处理。

（二）模拟工程运行及预测

水利工程的管理需要对水利运行进行动态的模拟和未来预测，而人工智能的引入正好能够满足水利工程管理的这个要求，使得水利工程管理工作更具前瞻性和预设性，也能帮助管理人员进行后期的科学管理规划，降低了管理难度，使得水利工程管理成本能够有效得到控制。人工智能技术可以模拟人的神经网络，从而使水利动态模拟更加精确，以人工神经网络为依托的动态模拟，可以对相关区域内的水文资料、影响因素等信息进行统筹管理并合理分析，从而形成动态仿真图，并根据仿真图确定仿真参数然后将其输入系统，结合水利运行进行预测运算，对设备的状态转换成数据输出，有利于对整个水利运行动态的全面掌控。

（三）合理应用遗传算法进行测试

数字模型在水利工程的实际管理工作中应用比较广泛，而且模型种类多样，不同的数字模型具有不同的算法和使用方式，实际应用起来十分烦琐，但是通过遗传算法，就可以将不同的数字模型进行优化，使用起来会更加便捷，提供更高效的技术支持。技术人员可以通过具体参数设置让遗传算法更加契合不同的管理环节，但是要保证算法的通用框架持续标准化处理，运用算法时要完全覆盖计算内容，不可遗漏，以确保算法的准确性和可操作性。此外遗传算法还可以与地理信息系统相结合，实时监控水利运行状态，为提升水利工程智能化管理水平奠定发展基础。

未来水利工程管理中的人工智能技术也会融入更多的大数据、云计算的技术加持，实现更多的管理功能，让水利工程管理工作更具预见性，并且水利数据信息还会应用到其他的管理部门，作为决策依据，逐渐形成多部门的联动机制，建立现代化的水利治理体系，共同提高管理能力。