全省首個「天空地水工」一體化智能堤防試點項目即將啓建
五維感知齊上陣 堤防隱患能「自診」
□ 南京日報/紫金山新聞記者 陳燕飛
亞毫米級捕捉堤防微小位移，釐米級數據實時推送；前端精準感知堤防態勢，終端智能診斷堤防安全。日前，《長江南京大勝關段智能堤防試點建設項目實施方案》在南京通過評審，現場施工也將於近期啓動，這標誌着江蘇省首個實現「天空地水工」全要素一體化監測的智能堤防試點項目邁入建設階段。該項目由南京市水務局長江河道管理處委託，南京水利科學研究院牽頭承建，依託省級水利發展資金打造，憑藉北斗衛星GNSS位移監測、無人巡檢設備、AI學習等高科技手段，為長江堤防裝上全天候的「千里眼」和會分析的「智慧大腦」。
項目建成後，傳統堤防將被打造成能精準感知、提前預警的「數字生命體」，實現從「人守堤」到「智護堤」的全新轉變。該項目在全國堤防智能化建設中處於領先水平，建成後還有望在全省複製推廣，為長江防護築牢智能防線。
五維感知齊上陣，水陸空天全盯牢
項目試點選址為條件較為複雜的長江干流的南京大勝關段堤防，該堤段堤前河道灘地窄、水下地形陡、深槽貼岸，河床的沖刷情況對堤防安全性影響很大，是長江堤防南京段防汛工作的重中之重。
「給堤防裝上‘智慧大腦’，第一步就是讓它能全方位‘感知’周邊和自身狀況。」作為項目負責人，南京水利科學研究院材料結構研究所副所長李軍介紹說，項目打造「天空地水工」五維監測體系，把水陸空天和堤防本體的情況都盯得明明白白，打破了傳統只看堤體本身的老思路，把水下侵蝕這個最致命的隱患納入了核心監測範圍。
作為五維監測的「空中核心」，北斗等多系統融合的GNSS位移監測技術堪稱堤防的遠程「盯梢員」，不僅能全天候、無人值守地監測堤防沉降、平面變形等微小位移，還能實現釐米級的實時數據推送，靜態後處理的精度更是達到亞毫米級（2—5毫米），哪怕是極其細微的變形都逃不過它的「眼睛」。空中的無人機是靈活的「巡查兵」，白天拍照片查外觀，晚上靠紅外傳感器測溫度，一旦堤防有滲漏，地表溫度會出現異常，無人機能第一時間發現，揪出潛在的滲漏隱患。
地面上，視頻監控盯着人為破壞行為，地下測點監測土體變形，白蟻智能監測系統還專門防範堤防背水側常見的蟻害，全方位築牢地面及地下防線。水下的無人船則是專業「測繪師」，搭載聲吶設備以釐米級精度測繪水下地形，專門盯着堤防近岸深槽區的沖刷情況，結合水下侵蝕儀的監測信息，精準監控水下堤防岸線的侵蝕淘刷態勢。
此外，在堤防本體內部，鑽孔埋設的滲壓計就像「體檢儀」，直接感知堤體內部的滲流情況，還能和其他監測數據聯動，形成「水下衝刷—地表變形—堤體響應」的完整證據鏈，讓隱患無處遁形。
數據融合變智慧，堤防自己會「診斷」
如果說五維感知體系是智能堤防的「眼睛」，那麼數據融合和智能分析系統就是它的「智慧大腦」。參與項目的技術骨幹劉永濤博士表示，這個項目最難的地方，不是安裝了多少傳感器和設備，而是把這些設備採集到的多源異構數據，變成能直接判斷風險的「預警信號」。
「衛星、無人機、無人船、地面監控這些設備，採集數據的頻次和格式完全不一樣。比如，雨量、水位數據每2小時上報一次，無人船一周才測一次，視頻監控還會產生海量圖像數據。」劉永濤進一步解釋說，研發團隊就像「大廚」，把這些不同類型的「食材」整合為一頓「大餐」，建立統一的處理標準，再通過自主研發的數學模型，對堤防狀態進行一級、二級、三級預警，最終輸出一個清晰的綜合安全評級，讓堤防管理人員一眼就能看懂堤防的整體風險。
為了讓數據更直觀，項目還打造了數字孿生可視化平台，在電腦上還原物理堤防，所有監測數據都能實時呈現在平台上，就像給堤防做了一個「數字鏡像」。管理人員不用再一張張翻照片、一個個覈對數據，甚至跑現場，只需打開螢幕通過平台就能精準掌握哪裏有風險隱患、哪裏需要重點巡查，真正實現從「只採集數據」到「能診斷問題」的跨越，讓堤防自己會「說話」、會「診斷」。
以點帶面巧建設，智能模式可複製
南京大勝關段堤防全長7公里，研發團隊選取了最具代表性的2公里堤段作為典型堤段，重點佈設監測儀器，通過對典型堤防積累的數據進行分析研究，探索建立一套適用性較強的一體化智能堤防模型。通過「以點帶面」的科學辦法，不僅推動智能堤防項目順利實施落地，還能輕鬆複製推廣。
更重要的是，這個項目不是「一建了之」的一次性工程，而是一個能持續升級的「智能平台」。研發團隊鄭斌博士介紹說，目前的五維監測系統還有很多潛力可以挖掘，比如無人機的紅外智能識別、無人船的近岸衝淤分析等功能，都能在現有平台上進行二次開發，讓智能堤防的「智慧度」越來越高。
「‘十五五’將是水利新質生產力加速成勢的關鍵時期，大數據、雲計算、人工智能等數智技術將在水利行業落地應用與轉化。」李軍表示，研發團隊由材料、結構、岩土、信息化等多學科專家組成，不靠單純堆砌設備，而是憑藉多年的水利工程經驗，把設備、數據、模型和工程實際深度融合，真正讓數據為工程安全服務。這種「工程帶科研」的模式，也讓這個智能堤防試點項目的建設有望為長江堤防智能化改造提供寶貴經驗。