AI技術(shù)賦能，讓水閘調(diào)度 “先知先行”
海河防潮閘基本情況
海河防潮閘位于海河干流入�？谔�，是一座集泄洪、排澇、擋潮、蓄水以及交通航運(yùn)多功能于一體的重要水利樞紐工程，承擔(dān)著調(diào)控海河干流入海流量、防御風(fēng)暴潮倒灌、維護(hù)天津市區(qū)及濱海新區(qū)防洪安全的重要使命。行洪期間需快速分泄洪水、減輕海河干流行洪排澇壓力，同時(shí)還承擔(dān)著調(diào)節(jié)上游河道水位、滿足水生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及通航水深要求的作用。
▼ 海河防潮閘實(shí)景
作為感潮水閘，由于同時(shí)受河流水動(dòng)力和天文潮的雙重影響，需精準(zhǔn)把握啟閉時(shí)機(jī)，在防止海水倒灌的前提下最大限度提升泄洪效率。
長(zhǎng)期以來(lái)，海河防潮閘的調(diào)度運(yùn)用和運(yùn)維管理面臨三大核心難題：
◇ 泄流計(jì)算難：需根據(jù)上游來(lái)流量、下游水位及潮汐動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整閘門(mén)開(kāi)度。傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)潮洪遭遇等復(fù)雜工況適應(yīng)性差，易出現(xiàn)“開(kāi)度不足致洪水滯留”或“開(kāi)度過(guò)大導(dǎo)致水資源浪費(fèi)”等問(wèn)題。
◇ 調(diào)度優(yōu)化難：閘下潮位周期性變化與汛期突發(fā)洪水疊加時(shí)，依賴人工經(jīng)驗(yàn)的調(diào)度決策難以實(shí)現(xiàn)安全與效率的最優(yōu)平衡，調(diào)度響應(yīng)滯后與決策偏差問(wèn)題突出。
◇ 安全預(yù)報(bào)難：閘體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期受水流沖刷、海水腐蝕、泥沙淤積及水位驟變影響，金屬部件易疲勞開(kāi)裂，混凝土結(jié)構(gòu)易碳化剝落。傳統(tǒng)人工巡檢依賴“眼看手敲”，難以提前識(shí)別裂縫、變形、老化等隱蔽損傷，一旦突發(fā)故障易導(dǎo)致閘門(mén)卡阻，嚴(yán)重威脅工程安全。
針對(duì)上述痛點(diǎn)，龍網(wǎng)科技以數(shù)字孿生海河防潮閘項(xiàng)目建設(shè)為契機(jī)，深度融合安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)智能分析預(yù)警與“四預(yù)”（預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案）功能，依托AI機(jī)器學(xué)習(xí)、時(shí)序分析與非線性回歸算法等人工智能技術(shù)，為海河閘量身打造了水閘泄流計(jì)算模型、閘門(mén)優(yōu)化調(diào)度模型、閘門(mén)安全預(yù)報(bào)模型三大“數(shù)字工具”，推動(dòng)閘門(mén)運(yùn)維從“被動(dòng)處置”向“主動(dòng)防控”轉(zhuǎn)型。
三大模型：需求牽引、應(yīng)用至上，賦能水閘智慧運(yùn)維調(diào)度
1. 水閘泄流計(jì)算模型：水閘調(diào)度員的“智能流量計(jì)算器”
業(yè)務(wù)需求：克服“寬頂堰公式”等傳統(tǒng)方法在復(fù)雜工況（如多孔閘門(mén)非均勻啟閉、大變幅水位差）下適用性不足、計(jì)算偏差大的問(wèn)題，構(gòu)建多場(chǎng)景精準(zhǔn)泄流智能決策模型，精準(zhǔn)模擬不同開(kāi)閘場(chǎng)景下的泄流過(guò)程，解決“開(kāi)度不足導(dǎo)致漫堤”或“開(kāi)度過(guò)大浪費(fèi)水資源”的問(wèn)題。
模型功能：采用非線性回歸分析方法，輸入開(kāi)閘個(gè)數(shù)、開(kāi)閘閘門(mén)編號(hào)、提閘高度、實(shí)時(shí)上下游水位等參數(shù)，精確計(jì)算“不同閘門(mén)開(kāi)度、不同閘上水位、潮位”下對(duì)應(yīng)的泄流過(guò)程。
實(shí)際效果：模型已應(yīng)用于屈家店、海河防潮閘等海河流域大型水閘樞紐工程，業(yè)務(wù)人員輸入實(shí)時(shí)工況，3秒內(nèi)獲得“開(kāi)幾孔、提多高、泄多少”的精準(zhǔn)答案，顯著提升調(diào)度響應(yīng)精度與效率。
▼ 閘門(mén)泄流計(jì)算模型界面
2. 閘門(mén)優(yōu)化調(diào)度模型：自適應(yīng)潮洪變化的智能調(diào)度引擎
業(yè)務(wù)需求：破解傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)調(diào)度在潮汐與洪水遭遇時(shí)表現(xiàn)出的決策滯后與精度不足問(wèn)題。共享雨水潮情預(yù)報(bào)信息，滾動(dòng)開(kāi)展泄流、泄量“正向-逆向-正向”預(yù)演，考慮潮洪疊加下安全與效率的最優(yōu)平衡，實(shí)現(xiàn)閘門(mén)調(diào)度的最優(yōu)決策。
模型功能：以泄流計(jì)算模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用人工智能技術(shù)，構(gòu)建自適應(yīng)調(diào)度周期與閘門(mén)啟閉策略。根據(jù)閘上下水位與潮位過(guò)程，秒級(jí)生成最優(yōu)調(diào)度方案，輸出閘門(mén)開(kāi)啟孔數(shù)、提閘時(shí)機(jī)、持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、過(guò)流泄量等關(guān)鍵信息，形成可執(zhí)行的“閘門(mén)啟閉時(shí)間表”，生成覆蓋正常調(diào)度、應(yīng)急泄洪、生態(tài)補(bǔ)水等需求的多場(chǎng)景方案庫(kù)。
實(shí)際效果：調(diào)度決策時(shí)間從“小時(shí)級(jí)”縮短至“分鐘級(jí)”，人工干預(yù)減少80%；在高潮位與暴雨疊加場(chǎng)景中，通過(guò)模型提前預(yù)判閘上、閘下水位變化，自動(dòng)推送閘門(mén)開(kāi)度調(diào)整方案。
▼ 閘門(mén)優(yōu)化調(diào)度模型結(jié)果系統(tǒng)界面
3. 閘門(mén)安全預(yù)報(bào)模型：為閘門(mén)配備“健康監(jiān)測(cè)儀”
業(yè)務(wù)需求：傳統(tǒng)人工巡檢依賴“眼看手敲”，難以提前識(shí)別裂縫、變形、老化等隱蔽損傷，需改變傳統(tǒng)定期人工檢測(cè)方式，破解結(jié)構(gòu)損傷（如焊縫微裂紋、混凝土碳化）發(fā)現(xiàn)即“重癥”的困境，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)超前感知預(yù)報(bào)。
模型功能：基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法，融合歷史健康數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)，通過(guò)時(shí)序分析捕捉損傷演變規(guī)律，實(shí)現(xiàn)隱患早期預(yù)警。可提前3~7天預(yù)測(cè)上百個(gè)關(guān)鍵部位（如鉸鏈、止水帶）異常趨勢(shì)。
實(shí)際效果：系統(tǒng)自動(dòng)推送預(yù)警信息，指導(dǎo)針對(duì)性維護(hù)，大幅降低結(jié)構(gòu)性安全事故發(fā)生率，節(jié)約維修成本，提升工程耐久性。
應(yīng)用成效
數(shù)字孿生海河防潮閘自2024年3月正式上線以來(lái)，有力支撐了海河干流防洪排澇調(diào)度管理，保障了上游洪水的科學(xué)有序承泄。期間，海河防潮閘管理處組織龍網(wǎng)科技結(jié)合實(shí)際應(yīng)用持續(xù)優(yōu)化和完善系統(tǒng)，完成水閘調(diào)度和工程管理數(shù)據(jù)系統(tǒng)治理和整合，有力破解了工程管理數(shù)據(jù)碎片化、水位閾值精準(zhǔn)判斷難等運(yùn)行管理難題，提升了水閘運(yùn)行的整體效能。截至2025年9月1日，已累計(jì)支撐啟閉閘門(mén)決策54次，泄水1.65億立方米，為確保天津防洪排澇安全、服務(wù)保障上合組織峰會(huì)成功舉辦提供了堅(jiān)強(qiáng)后盾。
目前，相關(guān)技術(shù)成果已賦能“海河防潮閘智能管控平臺(tái)”，并得到“海河水利”微信公眾號(hào)報(bào)道（點(diǎn)擊查看報(bào)道原文）。
結(jié)語(yǔ)：數(shù)字科技賦能，閘門(mén)管理邁向智能可靠新階段
從“人工經(jīng)驗(yàn)”到“數(shù)字智能”，龍網(wǎng)科技三大模型為您精準(zhǔn)破解水閘運(yùn)維核心難題，構(gòu)建“智能管控中樞”——通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、泄流科學(xué)計(jì)算、調(diào)度智能決策，助您實(shí)現(xiàn)閘門(mén)管理的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。
我們將持續(xù)創(chuàng)新水科技，為廣大客戶提供涵蓋水管理全鏈條的智慧化解決方案，讓“智水”更有數(shù)、“治水”更精準(zhǔn)。期待您的垂詢與合作，攜手龍網(wǎng)，共贏未來(lái)！
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