水利工程中的智能监测与控制技术研究

摘要:在当代社会,水利工程扮演了不可或缺的角色,它覆盖了水资源的管理、灌溉系统、洪水的预防和控制以及城市供水等多个重要领域。随着社会进步和环境变迁,传统水利工程的管理和控制手段开始显露出多种不足,包括人工操作的滞后性、信息处理的时效性不足以及事故预警的不足等问题。为了应对这些挑战,智能监测与控制技术应时而生,已经成为水利工程管理的关键工具。对智能监测与控制技术的深入研究和实际应用,不仅可以显著提升水利工程的操作效率,还为灾害的预警和紧急响应提供了强大的后盾。

　　关键词:水利工程；智能监测；智能控制技术

　　传统水利工程管理模式大多依靠人工监控、手动调度等方式进行管理,虽能在某种程度上确保项目运行,但是随着项目规模不断扩大、技术要求不断提高,传统方式的局限性也逐渐凸显[1]。智能监测与控制技术采用先进的传感器、数据采集、信息通信、人工智能、物联网技术,可对水利工程设施进行实时监测、动态调度以及自动化控制。智能监测与控制技术在水利工程中的应用,已经成为提升工程管理水平、保障工程安全和运行稳定的关键技术手段。

　　一、水利工程中的运用智能监测与控制技术的重要性

　　(一)提高工程运行效率

　　随着水利工程规模越来越大,复杂性也越来越高,传统管理手段渐渐显露出各种弊端。因此,提高水利工程运行效率已经成为提升管理水平、保障工程稳定运行的重点。引入智能监测和控制技术为解决相关问题提供了高效的技术途径。

　　智能监测与控制系统利用传感器、物联网和大数据分析等先进技术,可实时收集水利工程中各种设备和设施的运行信息,包括水位、流量、温度、压力等关键指标,通过数据处理与分析实现对该系统运行状况的实时评价。这种高度一体化的自动化监控方式摆脱了人工巡检的限制,降低了人为因素的干扰,显著提高了数据采集的精度与时效性。通过智能系统实时反馈信息,水利工程管理人员能够快速获取全局信息、精准把握设施运行状态、有效发现潜在故障隐患,从而实现精准调度,以避免因数据滞后或者误判而造成损失[2]。

　　(二)增强工程安全性和可靠性

　　水利工程安全问题是水利工程运行过程中的核心内容,特别是水库、水坝等大型水利设施在出现故障或事故时,都会带来不可估量的人员伤亡和财产损失。传统管理方式主要依靠人工巡检、手动调节等手段,虽能在某种程度上确保设施正常运行,但该方法通常响应时间长、漏洞多、及时性差,很难保证长久稳定安全。而智能监测与控制技术的出现,为水利工程安全可靠性的提高提供了有力保障。

　　智能监测与控制技术借助传感器、自动化控制系统以及数据分析工具等,实现了对水利设施的全天候、全方位实时监控。这些技术能够准确监测水库水位、流量、坝体变形、压力、温度和湿度等关键参数,通过大数据分析实现异常情况报警。这种实时、动态监测模式能使可能出现的安全隐患在早期得到检测,并确保及时采取适当措施避免问题恶化。例如,通过设置在水坝坝体上的传感器,智能系统能够探测出坝体微小的位移或裂缝并提前报警,以便及时采取加固或撤离等紧急措施,避免坝体溃坝灾害。

　　二、水利工程中的智能监测与控制技术的应用

　　(一)水库和水坝监测系统

　　1.水库水位监测:通过水位计监测水库的水位变化,确保水库的储水量在安全范围内,避免水库溢洪或者水位过低。通常情况下,水位数据每小时更新一次,实时反映水位变化。

　　2.坝体位移与变形监测:坝体的安全性关系到整个水库系统的安全,因此需要对坝体进行精细化的监测。常见的监测设备包括变形监测仪、激光测距仪、位移传感器等。这些设备能够实时测量坝体的横向、纵向以及竖向位移,确保坝体稳定。

　　3.坝体渗漏检测:水坝的渗漏是影响坝体稳定的一个重要因素。通过渗漏传感器监测坝体的水流变化,及时发现并报警渗漏点,从而降低坝体破裂的风险。

　　4.气象监测:水库和水坝的运行往往受到天气和气候的影响。气象监测系统用于实时获取周围气象数据,包括降雨量、风速、气温等,结合水库的实际运行情况,评估洪水风险和水坝的承载能力。

　　5.流量监测:水库进出水流量的监测是保证水库调节功能和水资源合理分配的重要环节。通过安装流量计和流速传感器,能够实时测量流入和流出的水量,控制水库的水量平衡。

　　(二)洪水预警与调度系统

　　智能洪水预警与调度系统集气象监测、遥感技术、水文数据采集、物联网传感器及大数据分析等前沿技术于一体,可准确监测并实时分析洪水的发生发展过程。这些系统从气象雷达、卫星遥感以及地面传感器中采集降雨量、气温、风速、河流流量、水位等海量数据,并采用大数据与人工智能算法相结合的方法进行处理,对气候变化、降雨模式及水文趋势进行实时分析,以预报洪水发生情况及可能产生的影响。相较于传统人工监测模式,智能预警系统反应时间短、预警精度较高,可在灾前及时预警并提前进行防洪准备[3]。

　　当洪水的危险确定后,智能调度系统将立即起作用。该调度系统通过对流域水位、流量、坝体压力等主要指标进行实时监控,可自动判定是否需要调节水库水位,并调节水坝闸门开度,控制水流流速与方向。该流程可按预定算法及模型自动进行,而无须依赖人工干预。

　　三、结语

　　智能监测与控制技术的持续发展为水利工程管理与运营提供了有力的技术支撑。通过高效的数据采集与分析、自动化控制及预警系统等手段,水利工程的运行效率、安全性及可持续性均有显著提高。今后随着人工智能,大数据和物联网的不断革新,水利工程智能监测与控制技术会有更大的发展前景。面对水利工程中错综复杂的难题,智能化手段会是必不可少的重点手段,促使水利行业朝着更智能和精细化方向迈进。

文章来源：《经济导报》https://www.zzqklm.com/w/qt/35712.html