水利工程施工全过程信息化管理探析

水利工程施工全过程信息化管理探析

孙思施   周武

湖北水总水利水电建设股份有限公司   湖北  武汉  430000

摘要：如今，信息化技术迅速发展，在各行各业中有着重要的作用，能够带来很多益处，在当今的生产和生活中发挥着不可代替的作用，随着科学技术的发展，我们可以更好地收集、整合、分析水利工程的相关数据，以便更加精细地掌握施工情况，并且能够更好地协调不同的参与者，以此来提高水利工程的施工质量，并且能够更加精细地掌握所受的外部环境的变化，以达到更好的施工管理效果。

关键词：水利工程；施工过程；信息化管理

前言

水利工程施工全过程信息化管理是一种综合运用信息技术手段对水利工程从规划、设计、施工到运营全过程进行科学管理的方法，旨在提高水利工程的效率、降低成本、提升质量，并在项目的全生命周期内实现全面的信息化应用。全过程信息化管理，可以控制项目按时、按质、按量完成，同时减少资源浪费和环境影响，确保信息化管理的系统性和全面性。全过程信息化管理引入物联网、人工智能、大数据等前沿技术，促进水利工程施工领域的科技创新，为整个行业的进步带来了新的动力，推动水利工程向更为环保和可持续的方向发展。

1.信息化技术的重要性

随着信息化的发展，它的功能变得越来越强大，不仅可以帮助我们更好地获取、处理和分析相关的资料，还可以帮助我们做出更明智的决定。因此，在当今这个信息驱动的世界里，信息化技术已经成为了不可或缺的一部分，尤其是对于水利工程的施工和管理来说。随着水利工程施工的日益复杂，采用信息化技术不仅有助于减少人力成本，而且有助于改善施工流程，从而极大地降低了劳动强度，同时也有助于保证项目的顺利完成。此外，信息化技术也有助于收集和处理各种各样的数据，从而有助于深入了解项目的实际情况，从而实现项目的有序推进、优化和完善。通过运用先进的信息化技术，可以准确地识别和评价与水利工程施工有关的各种技术，从而极大地改善了建筑工程的总体质量，极大地降低了建筑施工的成本，并且可以极大地减少了建筑施工过程中的繁琐和耗时，从而为项目的顺利实现奠定了坚实的基础。此外，由于采用的建筑材料和所采用的施工措施可能与预计的结构、环境、资金等因素有较大差异。随着科学技术的不断发展，许多的安全隐患已经不再受到传统的人类活动的影响。采取有效的信息化手段，结合实时监测、风险评估等，有效地把握施工现场的实时状况，及时采取有效的措施，有效地防止或减少安全事件的出现，从而有效地改善水利工程的施工质量。因此，信息化技术对于水利工程的建设和运营至关重要。

2.水利工程施工管理中常见信息化技术

2.1 CAD绘图

CAD即计算机辅助设计软件，其最大的作用是绘图，被服装加工、电子工业、工程制图、工业制图、装潢设计、土木建筑广泛使用。水利工程中CAD同样有着巨大的使用价值，能够用于三维CAD绘制、工程放样、工程量计算、水利工程制图。只需要使用CAD软件就能绘制水利工程水工图、水系图、地质图、水工蓝图。施工企业还可以将其用于绘制土石方开挖、填筑的断面图，也可以用来绘制竣工测量辅助图。农田水利项目大多有着非常庞大的体量，如果在施工管理中出现数据计算错误的问题，将严重影响工程安全与质量，不利于后续工程的管理。对此必须使用CAD绘图技术提前绘制真实的工程图样。不同项目需要考虑不同的绘制内容。比如，场地平整中，需要考虑取土运输距离、弃置土石的运输距离以及土壤类型，在计算时需要按照设计图的尺寸情况计算，工程内容包括运输、场地找平与土方挖填。挖土方中需要考虑弃置土石运输距离、挖土厚度、土壤类型，按照设计图纸计算体积，土方挖掘中主要考虑土壤类型、垫层情况、挖土深度等内容，在使用CAD绘图的时候主要标明运输、基底钎探、载桩头、挡土板支撑、土方开挖、排地表水。动土开挖中项目特点包括弃土运输距离，工程内容为运输、清理、开挖、爆破、装药、打眼。淤泥和流沙的挖掘，考虑流沙与淤泥的弃置距离、挖掘深度，工程内容为挖掘与弃置流沙、淤泥。管沟土方项目特点包括回填要求、弃置土石的运输距离、管沟挖掘深度、管外径与土壤类型，工程内容为回填、运输、挡土板支拆、土方开挖、排地表水。以上使用CAD技术绘制图表就可以让工程管理人员准确掌握工程具体要求和情况。CAD软件有着十分便利的坐标查询功能，只需要使用该功能就可以准确找到放样坐标，不需要计算就能保障工作效果。

2.2卫星定位

建设水利工程的时候卫星定位技术作用十分重要，可以用于工程测量、定位与监测（如图1）。过去所用技术很难做到数据的精准采集、数据定位困难，无法保障管理效果，工程效率受到很大影响。不精准的定位不利于水利工程的施工管理。新时期背景下卫星定位技术不断升级，定位偏差减小，使用先进卫星定位手段获得准确的定位数据，很多微量偏差可以靠着计算机及时处理、上报与发现。卫星定位技术是由众多模块构成的，水利工程施工管理期间使用卫星定位技术实现水利项目的整体管理，加快施工进度保障施工水平。水利工程的施工管理关键点在于在规定的时间内保障工程按期按质完成。卫星定位技术能够监测与测量工程，减少不良天气不利影响。此外卫星定位技术的变形监测能力可以观测工程倾斜、位移和沉降情况，是保障工程安全的重要手段。

图1卫星定位模式

2.3自适应调度优化

自适应调度优化涉及到对施工过程中的资源、人员、设备等进行智能调度和优化，以提高整体效率、降低成本、缩短工期。通过智能化技术和算法，实现对施工进度、资源利用和任务分配等方面的自动调整和优化。开发自适应调度算法，需要考虑施工资源、工程进度、环境因素等多方面因素，以实现对施工计划的自动调整，确保调度算法能够在实时监测数据的基础上做出迅速、准确的决策，以应对突发情况和优化施工进度。资源信息管理是在信息化管理平台中集成资源信息的采集模块，包括设备信息、人员技能、材料库存等，以利用自适应调度算法对施工资源进行优化分配。实时调度执行是将自适应调度算法生成的调度计划实时传输到施工现场，指导施工人员和设备的工作。在实施过程中，不断监测施工现场的实际状况，及时反馈到信息化管理平台，以验证调度计划的实际执行情况。

2.4物联网智能互联

在水利工程施工全过程信息化管理中，物联网智能互联是一项重要的技术应用，通过将传感器、无线通信、云计算等技术结合，实现设备之间的数据采集、传输和共享，从而提高水利工程施工的智能化水平。物联网平台建设包括平台选型和平台集成。平台选型是选择适用于水利工程的物联网平台，以支持设备和传感器的连接、数据的存储和管理。平台集成是将各类设备和传感器集成到物联网平台，确保它们能够互相通信和共享数据。实时数据采集是采集施工现场各个设备和传感器产生的数据，包括环境参数、设备状态、工艺数据等；建立实时监控系统，将采集到的数据可视化呈现，实现对水利工程全过程的实时监测。利用物联网技术可以实现对施工设备的远程控制，包括启停、调节参数等，使项目管理团队能够通过互联网远程监控和操作水利工程。使用数据分析工具和算法，可以对采集到的大量数据进行分析，挖掘潜在关联和趋势，并利用数据分析的结果进行智能调度和决策，以提高施工效率和质量。

2.5全生命周期管理

全生命周期管理涵盖了工程项目从规划、设计、施工到运营和维护的整个周期，旨在最大化项目的效益并确保其长期可持续发展。水利工程的全生命周期管理是一项综合性的实践，涉及从工程规划、设计、施工、运维全过程。在项目规划和设计阶段，利用信息建模技术对水利工程进行数字化建模，包括工程结构、土地利用、水文水资源等方面的信息，使用建筑信息模型（BIM）技术，将设计和规划的信息集成为一个全面的数字模型，为后续阶段的施工和运维提供基础。在施工阶段，通过信息化管理平台对工程进度、质量、安全等进行实时监测和管理，部署自动化设备和机器人，提高施工效率，同时实时采集施工数据。在运维阶段，通过物联网技术对工程中的设备进行智能监测，实现对设备状态的实时远程监控，基于大数据分析和物联网数据，实施预防性维护，提前发现设备潜在故障，降低维护成本。

3.水利信息化技术的应用保障

3.1落实岗位培训制度，提高从业人员信息化素养

一是“因人而异”，通过综合评定从业人员的信息化水平，对标其在水利工程管理业务中的具体工作内容，针对性的展开岗位培训，例如从业人员处在“分析员”的岗位上，可以重点学习大数据挖掘、分析、预测等技术。二是“因地制宜”，根据现实中水利工程管理主要内容，展开对应岗位人员的信息化素养培育，如某地水利工程管理主要针对一座水库进行，那么在岗位培训方面，可以突出“遥感技术”“无人机监测技术”“水质智能检测技术”等知识学习。三是“因势利导”，虽然以“自主培养”为基本形式，但不意味着水利资源管理部门“事必亲躬”，可以与地方高校、事业单位、科研部门、互联网公司等深度合作，基于“各取所需、合作共赢”的原则，加强水利工程管理人员的信息素质培养。

3.2强化标准贯彻落实，统一水利信息化技术范式

一方面，加强“水利信息化”相关的标准贯彻落实，例如，《水利信息分类标准》（SL701-2021）中对于“部门网建设”设计了分层标准，明确了网络结构、设备、技防、服务、管理等固定模块，加强贯彻落实，有利于水资源管理结构体系的一致性。另一方面，在规范化管理的基础上，突出水利信息化技术的实用性，换言之，当地存在哪些水资源管理需求，信息化技术应用就落实到对应领域。

3.3秉承智慧水利理念，提高水利信息资源利用率

从政策导向上说，我国已经全面开启了“智慧水利”时代，但处于方兴未艾的阶段，对于水利信息化技术的应用仍停留在“数字时代”。究其原因，主要在于水利信息资源的利用率不足，相关主体未能认识到“数据就是生产力”。基于此，水资源管理主体要秉承“智慧水利”理念，从两个方面提高水利信息资源利用率：一方面，专门筹备资金、聚拢人才，展开水资源管理平台（软件）开发，该平台用来全面收集、整合、分析水利信息资源。另一方面，建立“专家型队伍”，涵盖水文学、地理学、计算机学、数学等各领域的人才，专门对水利信息资源展开大数据挖掘，提供科学预测，为国民经济发展提供严谨依据。

图2智慧水利主要内容

4.水利项目信息化管理的机遇与发展趋势

4.1信息技术快速发展

随着信息技术的快速发展，如云计算、大数据、物联网、区块链等技术的成熟应用，这些技术为水利项目提供了丰富的技术手段和工具。例如，云计算具有强大的计算和存储能力，支持水利项目的数据处理和分析；大数据可以帮助水利项目从海量数据中挖掘有价值的信息，提供决策支持；物联网技术可以实现水利设施的远程监测和智能化控制，提高运维效率。

4.2数据科学和人工智能的应用

数据科学和人工智能等新兴技术的应用为水利项目的决策和运维提供了新的思路和方法。通过对水利项目中的大数据进行分析和挖掘，可以发现隐藏在数据中的规律和趋势，提供决策支持。同时，人工智能技术的应用可以实现水利项目的智能化管理和自动化运维。例如，基于机器学习和深度学习预测模型可以预测水利供需情况，优化水资源调度；智能监测系统可以实时监测水利设施的状态，并提供故障预警和维修建议。

4.3数字孪生技术的发展

数字孪生是将实际物理系统与其数字表示相结合的技术，可以用于水利项目的设计、模拟和优化。通过建立水利项目的数字孪生模型，可以对项目进行虚拟仿真，提前发现潜在问题，并进行优化设计。数字孪生技术还可以用于项目的运维管理，通过监测设施的工作状态，及时发现异常情况并采取相应措施。

4.4信息化管理的推进

水利项目信息化管理的推进促进了水利行业的数字化转型和智能化发展。通过信息化管理，可以实现水利项目各个环节的数字化和自动化，提高管理效率和运维水平。例如，通过建立统一的信息平台和数据标准，实现各个子系统之间的数据共享和协同工作；通过应用智能化监测和控制技术，实现对水利设施的远程监控和智能化运维；通过建立数字化管理系统，实现对项目进展、成本、质量等的全面监管和控制。

4.5可持续发展需求的推动

信息化管理可以帮助水利项目实现资源的合理利用、环境的保护，推动水利行业向可持续发展方向转型。例如，通过信息化系统的建立和运用实现对水利工程的精细化管理和优化配置，减少水资源的浪费和污染；通过生态环境模拟和评估，可以预测水利项目对生态环境的影响，并采取相应的保护措施；通过信息化平台建设，可以实现与社会公众的互动和信息共享，提高项目的透明度和公众参与度。

结束语

由于当今科技的蓬勃发展，信息化建设工程也已作为当今社会的一部分，它的普及和运用，不仅可以极大地改善水利工程的施工管理，还可以有效地提升施工的效率和质量，从而大大推动了中国的水利建设各项事业的蓬勃发展。经过精心构思，现已成功地构建出一个完善的水利工程施工管理系统，它可以满足我们的日常管理需求。然而，尽管现已完成了一个基础的分析，仍然有必要继续努力，以便更好地发挥这一系统的最大潜力。

参考文献

[1]程海.信息化技术在水利水电工程安全管理中的应用[J].四川建材,2021,47(12):221-222.

[2]刘秋生,崔久丽.水利信息化建设中大数据的应用研究——评《水利工程建设管理信息化技术应用》[J].人民黄河,2021,43(12):167.

[3]刘星.水利档案信息化建设探究[J].兰台内外,2021,(30):35-36.

[4]刘丽敏,赵鑫,洪珣.水利信息化项目建设管理机制的思考与构建[J].河北水利,2021,(10):45-47.