水工结构安全数字巡检的需求及技术发展现状调研.PDF

水工结构安全数字巡检的需求及技术发展现状调研 结构所商峰，高阳秋晔，刘毅，卢正超 当前，水工结构安全管理领域正沿着“数字化”和“智慧化”的方向快速发 展。作为安全管理中必不可少的重要环节，巡视检查的“数字化”是水库大坝、 引调水工程“智慧化”的基础。 本项目组通过前往尼尔基水利枢纽，锦屏一级、二级水电站等水利水电工程 现场调研，了解水利水电工程中巡视检查工作的实际需求和存在的问题；同时系 统调研国内外科技文献，了解国内外在大坝安全巡视检查中所采用的新技术、新 方法；通过组织和参与多次与大坝安全巡视检查相关的技术研讨会，了解水工结 构安全巡视检查的发展趋势；并通过室内实验探索光纤传感等新技术在水工结构 安全数字巡检中应用的可能性。 调研结果表明：目前国内水利水电枢纽工程大多建设有完备的仪器监测信息 管理系统和严格的巡视检查制度，但巡视检查资料信息化程度较低。传统的巡视 检查存在主观性大、标准不一致、受限于检查人员素质等诸多问题。近年来国内 外在巡视检查数据采集和分析应用等方面的研究进展表明，数字化巡视检查的过 程，提高巡视检查结果定量化分析水平是现代水利水电工程安全管理的必然要求， 而物联网、大数据等技术的快速发展为数字化巡视检查研究指明了方向。 其中，物联网技术是巡视检查的“数字化”的基础，与仪器监测数据不同， 巡视检查中产生的主要是文字描述、图像、视频等非结构化数据；另一方面，随 着流域坝群监测数据集中管理需求的增加，巡视检查相关的数据量将会急剧增加， 这些都给应用传统数据库技术管理数据、进而开展数据检索、分析等工作带来了 困难。大数据架构将是解决相关问题的关键技术手段。巡视检查数据和仪器监测 数据的融合是巡视检查“数字化”的核心问题。由于仍然缺乏从文字描述、图像、 视频等非结构化数据中提取有效信息的可靠方法，专家打分仍然是现有半定量、 定量化分析方法的基础。因此，开展语义分析、图像处理与水工结构的交叉学科 研究将是未来的发展趋势。 我国大规模水利水电的建设给这些工程基础设施的长效安全管理提出了重 21 大挑战。如何在“十三五”期间，在已有信息化建设成果的基础上，更好地应用 物联网、大数据、云计算等新技术，开展水库大坝、引调水工程的智能安全管理 是，建设“智慧大坝”、“智慧调水工程”是必然趋势。而水库大坝和引调水工程 的巡视检查工作的信息化、“数字化”是基础。因此，巡视检查“数字化”的相 关研究是必要的、而且亟待加以开展的。 22