全省首个“天空地水工”一体化智能堤防试点项目即将启建
五维感知齐上阵 堤防隐患能“自诊”
□ 南京日报/紫金山新闻记者 陈燕飞
亚毫米级捕捉堤防微小位移，厘米级数据实时推送；前端精准感知堤防态势，终端智能诊断堤防安全。日前，《长江南京大胜关段智能堤防试点建设项目实施方案》在南京通过评审，现场施工也将于近期启动，这标志着江苏省首个实现“天空地水工”全要素一体化监测的智能堤防试点项目迈入建设阶段。该项目由南京市水务局长江河道管理处委托，南京水利科学研究院牵头承建，依托省级水利发展资金打造，凭借北斗卫星GNSS位移监测、无人巡检设备、AI学习等高科技手段，为长江堤防装上全天候的“千里眼”和会分析的“智慧大脑”。
项目建成后，传统堤防将被打造成能精准感知、提前预警的“数字生命体”，实现从“人守堤”到“智护堤”的全新转变。该项目在全国堤防智能化建设中处于领先水平，建成后还有望在全省复制推广，为长江防护筑牢智能防线。
五维感知齐上阵，水陆空天全盯牢
项目试点选址为条件较为复杂的长江干流的南京大胜关段堤防，该堤段堤前河道滩地窄、水下地形陡、深槽贴岸，河床的冲刷情况对堤防安全性影响很大，是长江堤防南京段防汛工作的重中之重。
“给堤防装上‘智慧大脑’，第一步就是让它能全方位‘感知’周边和自身状况。”作为项目负责人，南京水利科学研究院材料结构研究所副所长李军介绍说，项目打造“天空地水工”五维监测体系，把水陆空天和堤防本体的情况都盯得明明白白，打破了传统只看堤体本身的老思路，把水下侵蚀这个最致命的隐患纳入了核心监测范围。
作为五维监测的“空中核心”，北斗等多系统融合的GNSS位移监测技术堪称堤防的远程“盯梢员”，不仅能全天候、无人值守地监测堤防沉降、平面变形等微小位移，还能实现厘米级的实时数据推送，静态后处理的精度更是达到亚毫米级（2—5毫米），哪怕是极其细微的变形都逃不过它的“眼睛”。空中的无人机是灵活的“巡查兵”，白天拍照片查外观，晚上靠红外传感器测温度，一旦堤防有渗漏，地表温度会出现异常，无人机能第一时间发现，揪出潜在的渗漏隐患。
地面上，视频监控盯着人为破坏行为，地下测点监测土体变形，白蚁智能监测系统还专门防范堤防背水侧常见的蚁害，全方位筑牢地面及地下防线。水下的无人船则是专业“测绘师”，搭载声呐设备以厘米级精度测绘水下地形，专门盯着堤防近岸深槽区的冲刷情况，结合水下侵蚀仪的监测信息，精准监控水下堤防岸线的侵蚀淘刷态势。
此外，在堤防本体内部，钻孔埋设的渗压计就像“体检仪”，直接感知堤体内部的渗流情况，还能和其他监测数据联动，形成“水下冲刷—地表变形—堤体响应”的完整证据链，让隐患无处遁形。
数据融合变智慧，堤防自己会“诊断”
如果说五维感知体系是智能堤防的“眼睛”，那么数据融合和智能分析系统就是它的“智慧大脑”。参与项目的技术骨干刘永涛博士表示，这个项目最难的地方，不是安装了多少传感器和设备，而是把这些设备采集到的多源异构数据，变成能直接判断风险的“预警信号”。
“卫星、无人机、无人船、地面监控这些设备，采集数据的频次和格式完全不一样。比如，雨量、水位数据每2小时上报一次，无人船一周才测一次，视频监控还会产生海量图像数据。”刘永涛进一步解释说，研发团队就像“大厨”，把这些不同类型的“食材”整合为一顿“大餐”，建立统一的处理标准，再通过自主研发的数学模型，对堤防状态进行一级、二级、三级预警，最终输出一个清晰的综合安全评级，让堤防管理人员一眼就能看懂堤防的整体风险。
为了让数据更直观，项目还打造了数字孪生可视化平台，在电脑上还原物理堤防，所有监测数据都能实时呈现在平台上，就像给堤防做了一个“数字镜像”。管理人员不用再一张张翻照片、一个个核对数据，甚至跑现场，只需打开屏幕通过平台就能精准掌握哪里有风险隐患、哪里需要重点巡查，真正实现从“只采集数据”到“能诊断问题”的跨越，让堤防自己会“说话”、会“诊断”。
以点带面巧建设，智能模式可复制
南京大胜关段堤防全长7公里，研发团队选取了最具代表性的2公里堤段作为典型堤段，重点布设监测仪器，通过对典型堤防积累的数据进行分析研究，探索建立一套适用性较强的一体化智能堤防模型。通过“以点带面”的科学办法，不仅推动智能堤防项目顺利实施落地，还能轻松复制推广。
更重要的是，这个项目不是“一建了之”的一次性工程，而是一个能持续升级的“智能平台”。研发团队郑斌博士介绍说，目前的五维监测系统还有很多潜力可以挖掘，比如无人机的红外智能识别、无人船的近岸冲淤分析等功能，都能在现有平台上进行二次开发，让智能堤防的“智慧度”越来越高。
“‘十五五’将是水利新质生产力加速成势的关键时期，大数据、云计算、人工智能等数智技术将在水利行业落地应用与转化。”李军表示，研发团队由材料、结构、岩土、信息化等多学科专家组成，不靠单纯堆砌设备，而是凭借多年的水利工程经验，把设备、数据、模型和工程实际深度融合，真正让数据为工程安全服务。这种“工程带科研”的模式，也让这个智能堤防试点项目的建设有望为长江堤防智能化改造提供宝贵经验。