智慧水利水电未来前景与发展方向

随着人口的增加和经济的发展，水资源日益紧缺，水利水电工程的发展前景广阔。在可持续发展、数字化、智能化、高效节能将有极致的发展趋势。

在未来，水利水电工程将更加注重可持续发展，即既满足人类的水电需求，又保护生态环境，保障水资源的可持续利用。也将向着数字化、智能化、自动化方向发展，提高生产效率和管理水平。通过优化设计和运营，降低能源消耗和环境污染，高效节能优化。

水电站建筑物包括：坝、水闸等挡水建筑物；溢洪道、溢流坝、泄水孔等排泄多余水量的泄水建筑物；为发电取水的进水口；由进水口至水轮机的水电站引水建筑物；为平稳引水建筑物的流量和压力变化而设置的平水建筑物（调压室、前池）以及水电站厂房、尾水道、水电站升压开关站等。

数字化水电站作为目前实现水电站的智能感知、智能控制、智能运维和智能决策的重要途径。图扑数字孪生技术将水电站厂房、生态鱼道、泄洪闸门等进行数字孪生，在云上打通虚拟和现实。集成业务系统中传感器采集的不同方面数据（例如生物信息、气象信息、水位水头信息、闸门启闭耗时、泄洪闸门开度等），然后通过接口的形式实现数据对接。虚拟模型可用于运行模拟和研究性能，可以将研究结果用于水电站运行效率的提升。

通过智能感知、智能控制等技术的应用，水电站可以实现对运行状态的实时监测和控制，及时发现和处理设备故障，提高水电站的安全性和稳定性。

水电项目会影响上游和下游的水生生态系统，应当建造人工繁殖放流（如增殖站）、过鱼设施（工程补偿措施，如鱼道等）、自然保护区或其它补救措施维护生态平衡。通过 Hightopo 构建的可视化鱼道模块，清晰地展示出鱼道外观、结构、过鱼种类、洄游路线，让人了解鱼道的构造和运行原理。

鱼道由进口、槽身、出口和诱鱼补水系统组成，进口多布置在水流平稳且有一定水深的岸边或电站、溢流坝出口附近。槽身横断面为矩形，用隔板将水槽上、下游的水位差分成若干个小的梯级，板上设有过鱼孔。通过图扑智慧水利水电的生态信息数据面板，查看鱼道水位、流速、过鱼量、水温等数据，实时关注鱼道生态。

水电站水库能发挥滞洪和蓄洪作用。在水库溢洪道设置闸门，通过改变闸门开启度来调节下泄流量的大小。由于有闸门控制，防洪限制水位可以高出溢洪道堰顶，并在泄洪过程中随时调节闸门开启度来控制下泄流量，达到滞洪目的。蓄在水库的一部分洪水可在枯水期有计划地用于兴利需要。可直观地查看大坝主体数个泄洪闸门实时的启闭状态，辅以气象信息、水位信息数据显示，帮助集控中心的人员在汛期及时作出决策。

水轮机三维仿真动画的制作需要准备许多素材，比如所有零件的零件图、三维图、动画背景等。通过图扑的专业建模与渲染引擎技术制作机组仿真场景，模型精度高。1:1 还原机组设备主要部件的拆解与组装原理，可对工作人员进行产品组装、拆分、维修培训。平面图、塑料静态模型或者到水电站实地参观都无法使人直观、简单、全面、系统的了解水轮机内、外部结构组成以及工作原理。

优化了水电站的管理模式数字化水电站可以实现对水电站的远程监控和管理，提高了水电站的管理效率和水平，优化了水电站的管理模式。对设备的远程监测和管理，优化水电站的运行效率和性能，降低水电站的运行成本。

大型水电站都具有装机容量大的特点，影响着区域供电。一旦站内的水库、大坝（含副坝）、发电厂房、引水渠等发生故障，将造成大面积停电，严重影响社会的和谐稳定。图扑水电站的智慧安防系统关联站内监控信号源，显示现场监控画面，对区域闯入、烟火、故障等进行监测，保障站内设施设备的良好运行。3D 场景内图标可点击查看相应监控画面、人员名称、报警时间、报警详情。

2D 界面标注了摄像头分布情况、视频统计、行为分析报警、站内人员分布、人员报警等信息。通过图扑可视化系统，可将视频监控系统、出入口管理系统、智能一卡通系统、入侵报警系统、作业过程管理系统、周界水域侦测系统、应急指挥系统等进行融合管理。

通过互联网、云计算、大数据等技术对水电站的设备进行实时监测、故障诊断和维护管理，实现对水电站的远程监控和管理，提高了水电站的运维效率和水平。将 GIS 创新融入图扑中，为可视化赋予更强大的地理智慧。支持接入多源异构数据，标注各个水电站位置信息，即时还原高精度真实现场。通过传感器、监测设备等感知设备对水电站的各项数据进行实时监测和采集，以及对水文、水能等信息的实时监测，提高了水电站的感知能力。

采集江河流域范围内的 DOM（数字正射影像）和 DEM（数字高程模型）数据，以真实的城市河道现状信息和周边景物信息为依据，对河道、河底的三维空间数据进行三维几何建模；然后叠加精细建模的水电站模型，并进行渲染优化；最后采用显示列表、纹理优先级、细节层级模型（LOD）等图扑渲染技术，实现三维河流实时逼真的虚拟场景显示，并提供丰富的人机交互手段。

水力发电与航运、养殖、灌溉、防洪和旅游组成水资源综合利用体系，让水力资源得到最大利用。未来，水电站的自动化、远动化等也将进一步完善推广；发展远距离、 超高压、 超导材料等输电技术，将有利于加速中国西部丰富的水力资源开发。

审核编辑 黄宇