科技賦能 鑄就水電大壩安全“數(shù)智基石”

本文轉(zhuǎn)自：人民網(wǎng)-云南頻道

雷霽 韓賀 劉杉杉

給水電大壩安裝上“千里眼”“順風(fēng)耳”、請(qǐng)來(lái)“智能醫(yī)生”，會(huì)有怎樣的效果？

每天，來(lái)自華能瀾滄江水電股份有限公司（下稱“華能瀾滄江公司”）管理的電站大壩約3萬(wàn)條數(shù)據(jù)匯聚至流域水電站大壩在線監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)智能分析實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩安全狀態(tài)的不間斷監(jiān)測(cè)。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)采集大壩“健康”數(shù)據(jù)，并在約半小時(shí)內(nèi)生成全面的“診斷報(bào)告”。

以高水平科技自立自強(qiáng)，為高質(zhì)量發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)能。近年來(lái)，華能瀾滄江公司在深化創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展中主動(dòng)擔(dān)當(dāng)作為，不斷推動(dòng)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展深度融合，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)從無(wú)到有的原創(chuàng)性技術(shù)突破，填補(bǔ)了數(shù)個(gè)水電領(lǐng)域的技術(shù)空白，為瀾滄江流域水電站的升級(jí)發(fā)展注入了新動(dòng)力。

華能瀾滄江公司高壩強(qiáng)震風(fēng)險(xiǎn)快速評(píng)估與防震減災(zāi)智能應(yīng)用平臺(tái)。華能瀾滄江公司供圖

分鐘級(jí)響應(yīng)

為大壩安上動(dòng)態(tài)“監(jiān)測(cè)儀”

瀾滄江流域位于我國(guó)西南地區(qū)，這里水能資源富集，但地質(zhì)條件復(fù)雜。為保障大壩運(yùn)行安全，需依托智能化手段，請(qǐng)位“智能醫(yī)生”給大壩“體檢”十分必要。

“傳統(tǒng)人工巡檢和數(shù)據(jù)分析存在滯后性，準(zhǔn)確性也有待提升，難以滿足應(yīng)急管理需求。”華能瀾滄江公司科技研發(fā)中心工程安全研發(fā)部副主任趙歡說(shuō)出了項(xiàng)目研發(fā)的初衷。

自2019年起，華能瀾滄江公司科技研發(fā)中心與清華大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)，突破了高混凝土壩強(qiáng)震風(fēng)險(xiǎn)快速智能評(píng)估技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了震后分鐘級(jí)的高壩安全評(píng)估。

如何將研究成果落地到電站運(yùn)行中？這是研究人員們遇到的第一個(gè)難點(diǎn)。“我們充分考慮影響大壩安全的因素，建立了基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高混凝土壩震損智能分析方法，從區(qū)域烈度、整體震損、局部損傷三個(gè)維度構(gòu)建了高混凝土壩震損狀態(tài)評(píng)價(jià)體系。”趙歡進(jìn)一步介紹。

有了分析方法和評(píng)價(jià)體系，相當(dāng)于有了“體檢指標(biāo)”和“診斷標(biāo)準(zhǔn)”，在地震后能夠快速、準(zhǔn)確地判斷大壩有沒有“受傷”。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)研發(fā)實(shí)現(xiàn)自主可控一體化、多維化、智能化高壩強(qiáng)震風(fēng)險(xiǎn)快速評(píng)估平臺(tái)，可自動(dòng)采集強(qiáng)震儀數(shù)據(jù)、啟動(dòng)計(jì)算分析并生成評(píng)估報(bào)告，震后30分鐘內(nèi)完成大壩安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，顯著提升應(yīng)急響應(yīng)效率。

2024年4月24日，云南省大理州巍山縣發(fā)生4.3級(jí)地震，震源距小灣大壩直線距離約65公里，平臺(tái)于32分鐘內(nèi)生成地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，確認(rèn)小灣大壩處于安全狀態(tài)。

該平臺(tái)正式運(yùn)行以來(lái)，已累計(jì)自動(dòng)評(píng)估了10余次地震，大幅減少了人工工作量，為防震減災(zāi)應(yīng)急措施提供了決策支撐。該研究成果經(jīng)評(píng)估已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，并獲2024年度中國(guó)華能科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，入選2025年度中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)先進(jìn)技術(shù)推廣目錄，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

華能瀾滄江公司流域大壩數(shù)字孿生平臺(tái)。華能瀾滄江公司供圖

全天候“智能保鏢”

把流域電站“裝進(jìn)”智能平臺(tái)

除地震預(yù)警外，如何實(shí)現(xiàn)流域大壩日常安全實(shí)時(shí)監(jiān)控？華能瀾滄江公司科技研發(fā)中心還給大壩請(qǐng)來(lái)了一個(gè)24小時(shí)不間斷的“智能保鏢”。

流域水電站大壩在線監(jiān)控平臺(tái)是華能瀾滄江公司層級(jí)的在線監(jiān)管平臺(tái)，通過(guò)海量數(shù)據(jù)收集整合，流域內(nèi)的水電站被“裝進(jìn)”了平臺(tái)中。

“該平臺(tái)具有安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集處理、缺陷隱患排查與跟蹤、安全分析監(jiān)控、防洪度汛、監(jiān)督管理等功能，可實(shí)時(shí)為流域水電工程‘把脈問(wèn)診’。”華能瀾滄江公司科技研發(fā)中心大壩管理部主管徐小坤介紹。

如何把水電站“裝進(jìn)”平臺(tái)？

第一步，要具備收集海量數(shù)據(jù)并加工的能力。日常工作中，大壩管理人員面臨的是來(lái)源復(fù)雜、格式不一的非結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)。“比如日常巡檢中人工上傳的圖片和文字描述具有主觀性，要將這些語(yǔ)言和信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，‘翻譯’為可轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。”徐小坤說(shuō)。

在收集數(shù)據(jù)后，還需要構(gòu)建大壩安全智能在線診斷與安全評(píng)價(jià)方法。“在多測(cè)點(diǎn)情況下，測(cè)點(diǎn)反映的數(shù)據(jù)會(huì)有矛盾。哪個(gè)更可信，哪個(gè)所占權(quán)重更大，這些數(shù)據(jù)又該如何處理？這些都是需要解決的問(wèn)題。”徐小坤介紹。

經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，華能瀾滄江公司科技研發(fā)中心團(tuán)隊(duì)攻克了多測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)矛盾處理與權(quán)重分配難題，建成國(guó)內(nèi)首個(gè)流域級(jí)智能在線監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)瀾滄江流域大壩的安全實(shí)時(shí)監(jiān)控和趨勢(shì)預(yù)判。

目前，該成果已在瀾滄江流域小灣、糯扎渡等多座電站推廣應(yīng)用，技術(shù)思路和主要研究成果得到國(guó)內(nèi)同行廣泛借鑒。

“下一步，我們將繼續(xù)研發(fā)流域大壩數(shù)字孿生多尺度場(chǎng)景構(gòu)建技術(shù)和大壩安全快速仿真反演技術(shù)，不斷優(yōu)化平臺(tái)建設(shè)，讓其更適于流域水電站安全監(jiān)控管理。”華能瀾滄江公司科技研發(fā)中心大壩管理部主任張鵬說(shuō)。

這些為水電大壩安全鑄就的“數(shù)字基石”，是近年來(lái)華能瀾滄江公司持續(xù)推進(jìn)科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)和科技人才培養(yǎng)的一個(gè)生動(dòng)縮影。華能瀾滄江公司持續(xù)擔(dān)當(dāng)加快建設(shè)新型能源體系、建設(shè)能源強(qiáng)國(guó)的央企使命，健全完善科技創(chuàng)新體制機(jī)制，以數(shù)字化、智能化技術(shù)為推動(dòng)綠色低碳轉(zhuǎn)型、保障能源安全注入強(qiáng)勁動(dòng)能。