中国科技报 06月03日 04:27
[成 果] 大藤峡水利枢纽:数字技术守护珠江流域安全
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广西大藤峡水利枢纽利用数字孪生和五位一体感知体系,构建智慧防洪屏障,实时监测水情、坝体应力等数据,精准调控泄洪量,保障粤港澳大湾区安全。通过数字技术,船闸充泄水效率提升40%,通航量达14.3万艘。人工智能助力“数智管水”,机器狗等机器人家族巡检大坝、监测水质,实现全息CT扫描,形成闭环管理模式,守护水库和大坝安全。

🌊 数字孪生与五位一体感知体系:大藤峡水利枢纽运用数字技术,实时监测库区水位、坝体应力、河道流量等千余项数据,动态推演洪水演进路径,精准调控泄洪量,为粤港澳大湾区提供智慧防洪保障。

🚢 船闸数字化管理:船闸采用“双线三级充泄水系统”,通过数字技术智能调控阀门开度和水流速度,使单次充泄水时间大幅缩短,效率提升40%。通航至今,过闸船舶已达14.3万艘,累计核载量超3.5亿吨。

🤖 人工智能巡检:机器狗等机器人家族在大藤峡各司其职,利用双光云台、高光谱相机等设备,实时监测廊道结构安全、排水沟水位、环境要素,以及库区水下地形。主动识别准确率提升至99.5%以上,实现“全息CT扫描”,构建“感知—决策—处置”的闭环管理模式。

◎本报记者 何 

    六月的广西大藤峡,烟波浩渺,水天一色。随着汛期临近,这座珠江流域关键控制性工程正以数字技术为支撑,展开全要素防洪调度演练。

    数字技术通过数字孪生和五位一体感知体系,实时监测库区水位、坝体应力、河道流量等千余项数据,动态推演洪水演进路径,精准调控每秒超万立方米的泄洪量,为粤港澳大湾区筑起智慧防洪屏障。

    智慧工程护佑江河安澜

    鸟瞰大藤峡水利枢纽,一路奔腾的江水通过26扇弧形工作闸门泄流而下。弧形门的设计可以泄放自如,更精准地控制闸门,保证良好的泄流状态。当前,大藤峡水利枢纽闸门的管理已经实现数字化。记者走进数字孪生大藤峡应用中心,枢纽管理中心工程师李颖正在进行分析作业。大屏幕上实时显示每个闸门的状况。

    “通过和相关部门的数据合作,工程态势感知都在一张图上。”李颖轻点屏幕,一张流域信息图在眼前展开,“提前半个月就能知道哪些地方下雨、哪些电站加大泄水、形成多大流量,实现预报、预警、预演、预案。”

    “水情调度既要防汛也要抗旱,闸门除了在防洪时调整,在水资源调度时也要调整。”李颖说,珠江流域枯水期降水量不足20%,易致冬春连旱、珠江口咸潮上溯,“以往通过上游天生桥水库、龙滩水库调水到澳门需要7天至10天,现在从大藤峡调水只要3天。”

    记者来到大藤峡船闸管理中心,船闸内新一轮充水作业已完成。随着充水平稳下泄,铃声响起、船闸开启,满载砂石料等基础用材的货船顺利开出。船闸高位抬升,巨大落差带来水流冲击难题。为此,科研团队首创“双线三级充泄水系统”,通过数字技术实现智能调控阀门开度和水流速度,使单次充泄水时间大幅缩短,较传统船闸效率提升40%。

    船闸通航至今,过闸船舶已达到14.3万艘,累计核载量超3.5亿吨,通航效率达到同类型船闸先进水平。

    人工智能助力“数智管水”

    “哒哒哒……”在大藤峡水利枢纽工程大坝廊道内,一只银白色的机器狗灵巧地绕过排水沟,四只仿生关节足一边试探障碍物一边前行。

    随着一声清脆的提示音,机器狗突然在集水井前驻足。只见机械狗前肢微屈,头部传感器缓缓移动。“过去水位校核至少要2人协同排查2小时,现在机器狗就能完成。”大藤峡水利枢纽中心工程师陈虹余轻点触控板,实时生成的3D模型,已在1号集水井标注出标记。

    “这只机器狗搭载了双光云台,可实时监测观测房、排水沟、集水井等廊道结构安全,同时监测排水沟水位、廊道温度、气体状况等环境要素。”水利部珠江水利委员会水文局工程师刘明磊介绍,在复杂工况下,机器狗可以代替人工开展巡检等工作。

    “通过在‘大脑’里植入水库大坝的数字孪生体,以及持续学习AI算法,机器狗的主动识别准确率目前已经能够提升至99.5%以上。”陈虹余介绍。

    机器狗巡检只是大藤峡水利枢纽构件“空天地水工”五位一体的感知体系的一个典型缩影。当前,一个由检测维护机器人、设备巡检机器人、水域作业机器人、智慧仓储机器人等组成的“机器人家族”在大藤峡各司其职,展示用“数字之眼”守护水库和大坝安全的多样技能。

    在大藤峡水利枢纽工程南木江副坝上方,搭载高光谱相机的智能无人机盘旋往复,4K镜头扫过之处,坝前库面、枢纽工程及下游河道情况尽收眼底;在大藤峡电厂输变电站,电力巡检智能机器人正对高压电缆等开展监测;水面之下,搭载多波束声呐的机器人,能在江水中勾勒出库底地形的数字等高线,完成库区水下地形测绘,精准定位可能威胁泄洪安全的淤积点……

    从狭长廊道到高压电缆,从大坝巡检到水质监测……多种类型的“机器人编队”提供的实时数据,不断汇入运行管理矩阵平台、数字孪生系统,为大坝映射出精准的“生命体征”。同时,这些智能“巡检员”也让传统“望闻问切”的监测工作,升级为“全息CT扫描”,催生出“感知—决策—处置”的闭环管理模式。

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