无人机——水库管理的科技翅膀，引领智慧管控新潮流

　　一、引言

　　2022年起，水利部印发了《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》等，一系列政策指导文件着力强调了以推进智慧水利建设、构建数字孪生流域为核心，提升数字化、网络化 、智能化水平，全面推进算据、算法、算力建设，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系。

　　二、背景

　　庄里水库位于枣庄市山亭区，是山东省近30年来规划建设的唯一一座大型水库，2015年开工建设，2020年投入使用。坝长3124米，最大坝高33.6米，流域面积319.77平方公里，总库容1.33亿立方米，具有工业供水、防洪、灌溉、旅游、发电、水产养殖、生态改善等综合效益，是一座大二型水库。

　　山东天和翔通智能科技有限公司于2024年10月与枣庄市庄里水库管理服务中心达成战略合作协议，与山东大学科学研究院、海康威视等多位合作伙伴共同打造智慧水库矩阵管理运行平台，进一步实现现代化科技手段在传统水库工程运行管理中的创新应用。

　　创新关键应用

　　3.1庄里水库数字孪生管理矩阵

　　智慧化水库管理矩阵平台采用矩阵式管理架构，利用数字孪生、物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，实现水库运行管理的全面、系统、精准和高效。通过横向联系和纵向联系的管理方式，确保各个管理部门之间的相互协调和互相支持，从而保障水库的安全运行和效益的充分发挥。

　　3.1.1实时监测与数据分析

　　平台通过集成雨水情监测系统和大坝安全监测系统，实时获取水库的降雨、水位、流量等水文信息，以及大坝的位移、沉降、渗流等安全信息。对水库的水位、雨量、流量、水质、大坝安全(如渗流量、渗流压力、变形等)等进行实时监测，并提供越限报警功能。当监测数据超出设定的阈值时，通过抓拍、平台软件、短信通知等方式进行预警。

　　3.1.2仿真预演和决策支撑

　　应用数字孪生技术，结合专业模型对典型降雨、未来降雨进行预报预测，对上游来水、库区水位变化、下游泄洪、水库调洪等进行仿真推演，形成动态预案。支持对未来不同时间段(如3小时、6小时、24小时、72小时)的预报数据或不同频率的降水数据(如10年、50年、100年、2000年一遇)进行正向预演，得出最优调度预案。也可以针对历史典型降雨数据和调度数据进行反向预演，给出系统优化建议。

　　3.1.3预警和应急响应

　　贯通雨情、汛情、险情、灾情“四情”防御，根据水库各类预警指标，对实时降雨、上游来水、水库水位超汛、大坝安全性态分析、下游河道行洪信息进行实时预警。第一时间将预警信息发送至相关责任人，提高应急响应速度。

　　3.1.4数字化管理和可视化展示

　　将水库管理体制机制、法律法规和管理制度、组织人事、“四个责任人”和技术培训记录等进行数字化管理。通过二维、三维空间分布信息展示，为水库相关管理部门的监测预警和实时调度提供决策支撑。自定义检查点、检查标准、巡检计划、巡检路线，通过人、机结合的方式实现标准化、可视化、流程化的巡视检查。

　　3.2自动化无人机机场“空中巡库员”

　　为了实现从人工管理迈向智能管理，达到创新巡检新模式，项目引用“全自动无人机机场+凌次方无人机飞控平台”，通过全自动无人机直观快速开展巡检工作。

　　无人机巡查航线共包括5条，覆盖范围包括水库周边、水库沿岸、水库水面、大坝等。在2024年8月至2025年1月期间(含试运行)共执行飞行任务481条，无人机巡查结合AI智能识别，主要开展人员涉水活动巡查(钓鱼、游泳)、水面漂浮物/污染巡查、违规垦殖、界碑损坏及丢失巡查等内容，发现问题82项。

　　自动化无人机机场在庄里水库管理中极大地提升了水库巡检的效率和准确性，降低了人力成本，为水库的安全运行提供了有力保障。主要包含两大类应用场景，一、大坝安全监测，二、人员活动监测。利用无人机对大坝工程安全进行周期性自动遥感监测，精准识别坝体的裂缝、渗漏、形变、腐蚀以及界碑状况等安全隐患。另外无人机搭载喊话器对水库周边进行每天多架安全巡检，如非法垂钓、违规捕鱼、游泳等情况，及时发现异常情况上报的同时无人机搭载喊话器进行喊话劝离和警告。总体来讲“空中巡库员”具有以下几点优势：

　　1、高效快速：自动化无人机机场可以24小时值守不间断自动运行，根据预设的航线自动起飞、巡航、降落和充电，大大提高了巡检效率。相比传统的人工巡检，无人机巡检可以更快速地覆盖整个水库区域，及时发现并报告问题。

　　2、全面准确：无人机可以从高空俯瞰整个水库，拍摄高清影像和实时视频，结合图像处理技术和AI智能识别算法，可以精准识别各种安全隐患和异常情况。

　　3、降低成本：自动化无人机机场的应用可以大大减少人力成本和时间成本。无人机可以替代人工进行高空巡检，避免了人员进入危险区域的风险。同时，无人机的自动化运行也减少了人工干预和误操作的可能性，提高了巡检的效率和安全性。

　　3.3无人机与监测雷达和双光摄像头联动捕抓告警

　　庄里水库除利用数字孪生、物联网、云计算、大数据、人工智能、无人机等技术之外还包含全域雷达与双光摄像头捕获监测体系。水库防控雷达负责全域全时段异常情况监察，出现问题后防空雷达抓取异常坐标同时联动双光摄像头捕获异常画面。在这过程中无人机控制中心也会收到告警坐标，一键起飞抵达现场上空进一步侦察取证或喊话警告驱离，管理人员如发现事态严重将升级转交人工现场处理核实。此套监测体系极大提升水库周边以及水域安全，提升获取前端感知信息效率同时，避免前期管理人员涉险以及信息滞后性。

　　合作成效

　　1)提高效率

　　传统巡检方式至少由两人组成一小队完成库周缺陷巡检的时间为7天，到现在无人机、无人船等科技设备完成一次库周包括水面的巡查时间为1天，效率提升近7倍，同时也避免人员涉险，提升了水库管理的安全性。

　　2)数据统一管理

　　水库的巡检记录过去是以书面纸笔记录为主，问题分散、呈现单一不易于整理分析与溯源共享。智能化管理体系的转变将水库数据管理也统一建设，统一数据库和共享平台将大数据问题记录可视化，更加便于管理人员决策分析。

　　3)协同合作资源调度

　　智能化水库矩阵管理平台的建设打破了各部门之间的信息孤岛、沟通协作不畅的壁垒问题。将多部门融合统一工作平台，各信息透明化实时更新数据，共享资源调度及时反馈及时调整工作目标。完成工作效率的进一步提升和现代化科技手段管理的实质作用。

　　最终实现水库全覆盖、全要素、全天候、全周期“四全”管理，强化预报、预警、预演、预案“四预”措施，加强除险、体检、维护、安全“四管”工作，全面提升水库运行管理精准化、信息化、现代化水平。