التقدم البحثي في ​​هندسة السدود الذكية في العصر الذكي

I. الخلفية والأهمية

في سياق العصر الذكي، تقود التطورات السريعة في الذكاء الاصطناعي (AI)، وإنترنت الأشياء (IoT)، والبيانات الضخمة التحول الذكي للهندسة الهيدروليكية التقليدية. باعتباره الهيكل الأساسي للبنية التحتية للمياه، أصبح بناء السدود الذكية (ICDAM) - الذي يشمل للتصميم المتكامل لذكاء البيانات , البناء الذكي والتشغيل والصيانة الذكية (O&M) - محوريًا لتعزيز جودة المشروع وكفاءته وسلامته مع تعزيز إنتاجية 'التقنية العالية والكفاءة والجودة العالية'. تعمل المبادرات السياسية في الصين، مثل المبادئ التوجيهية لتطوير الحفاظ على المياه الذكية والخطة الإستراتيجية للصين الرقمية ، على تسريع القفزة من 'السدود الرقمية' إلى 'السدود الذكية'.

---

ثانيا. التحليل الببليومتري

1. اتجاهات البحث

1.1 تحليل الجدول الزمني :

• ما قبل عام 2015: التركيز الرقمنة والمعلوماتية على .

• ما بعد عام 2015: طفرة في الأبحاث الذكية (التعلم العميق، والتوائم الرقمية، والمعدات المستقلة).

1.2 التركيز الإقليمي :

• الأدب الصيني : يؤكد على الممارسات الهندسية (الإدارة الذكية للمياه، التوأم الرقمي).

• الأدبيات العالمية : إعطاء الأولوية لتطوير الخوارزميات (الشبكات العصبية، التعلم العميق).

1.3 التعاون العالمي :

• تقود الصين الأبحاث العالمية من خلال شراكات (الولايات المتحدة وإيران والهند)، وتنتج مخرجات أكثر بثلاث مرات من الدول الأخرى.

2. مجالات البحث الساخنة

المراقبة الذكية، والتوائم الرقمية، ونماذج اللغات الكبيرة (LLMs)، والذكاء الاصطناعي التوليدي، وأساطيل الضغط غير المأهولة.

---

ثالثا. المفاهيم والميزات الأساسية لبناء السدود الذكية

1. مراحل التطوير

• المرحلة 1.0 : الأنظمة المعتمدة على البيانات الخاصة بالمهام (مثل المراقبة الذكية والضغط غير المأهول).

• المرحلة 2.0 : نماذج آلية البيانات الهجينة للحصول على معلومات موثوقة (مثل المحاكاة الذكية والتعاون العنقودي).

• المرحلة 3.0 : الذكاء الذاتي (IDAM-AGI) الذي يتيح اتخاذ القرارات التكيفية طوال دورة الحياة.

2. الميزات الرئيسية

2.1 التصميم المتكامل لآلية البيانات :

• سير العمل الأمثل باستخدام النماذج البديلة والشبكات العصبية المستنيرة بالفيزياء (PINN) .
  2.2 البناء الذكي :

• تآزر بيانات الذكاء الاصطناعي ثنائي الاتجاه: دمج البيانات غير المنظمة وجودة البيانات المعززة بالذكاء الاصطناعي.

• المعدات المستقلة: بكرات تعاونية بدون طيار، , روبوتات اهتزازية ذكية، .
  2.3 تكافل فيزيائي افتراضي :

• تعكس التوائم الرقمية السدود المادية ديناميكيًا لتحقيق التحسين التنبؤي.

---

رابعا. التطورات المبتكرة

1. تصميم ذكي

1.1 خوارزميات التحسين :

• ذكاء السرب (ACO، PSO) لتحسين شكل السدود، وخفض التكاليف والآثار البيئية.
  1.2 هياكل الرواية :

• تعمل هياكل التقسيم المتدرجة وظيفيًا (FGPS) على تعزيز عدم النفاذية.

• يخفف الأسمنت المعتمد على MgO من صراعات التحكم في درجة الحرارة.

2. البناء الذكي

2.1 المحاكاة الديناميكية :

• تحديثات المعلمات في الوقت الفعلي عبر التوائم الرقمية (على سبيل المثال، سد Lianghekou).
  2.2 المراقبة الذكية :

• الكشف عن تجانس الحصى (رؤية الآلة)، وتحديد الشاحنات (نماذج YOLO المحسنة).

• تحليل جودة الاهتزاز (ResNet-50، التعرف على فيديو الاهتزاز).
  2.3 المعدات المستقلة :

• أساطيل بكرات بدون طيار (مشاريع Lianghekou وShuangjiangkou).

• الروبوتات الاهتزازية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي (سد بايهيتان).
  2.4 الحشو الذكي :

• المستندة إلى LLM التنبؤ بالمعلمات عبر الوسائط ، ونمذجة الكسور ثلاثية الأبعاد (NURBS-TIN-Brep).

3. عملية ذكية

3.1 التحليل السلوكي :

• التنبؤ القائم على التعلم الآلي بمخاطر التشوه/التسرب (XGBoost، LSTM).
  3.2 التنبؤ بالفيضانات :

• تعمل آليات الاهتمام الزماني المكاني على تحسين دقة خزان الخوانق الثلاثة.
  3.3 صيانة :

• التنبؤ بالأخطاء المبنية على البيانات وتحسين الإستراتيجية.

---

خامسا: التحديات

1. البيانات والنماذج :

• إن إدخال البيانات يدويًا يحد من حسن التوقيت؛ نماذج الأساس العالمية تفتقر إلى التعميم الخاص بالمجال.

2. تكنولوجيا :

• التنسيق المعقد لمجموعات المعدات غير المتجانسة ؛ منصات التوأم الرقمية المجزأة.

3. المعايير :

• لا تعالج القوانين الحالية بشكل كاف الاحتياجات الذكية (على سبيل المثال، التحكم الديناميكي في درجة الحرارة ).

---

سادسا. الاتجاهات المستقبلية

1. نماذج الذكاء الاصطناعي العالمية :

• تطوير IDAM-AGI بدمج البيانات متعددة المصادر والرسوم البيانية المعرفية.

2. التعايش بين الإنسان والآلة :

• تطوير مجموعات من المعدات ذاتية التكيف (مثل البكرات المستقلة).

3. دمج آلية البيانات العميقة :

• تعزيز الموثوقية عبر رقم التعريف الشخصي (PINN )؛ تحسين التشغيل والصيانة الهجين.

4. السياسة والمعايير :

• إنشاء رموز تتضمن طريقة SR (محاكاة العملية الكاملة + تقليل القوة).

---

سابعا. خاتمة

لقد انتقل بناء السدود الذكية من المرحلة 1.0 (الرقمنة) إلى المرحلة 2.0 (الأنظمة الذكية)، مما أدى إلى تحسين التصميم والبناء وكفاءة التشغيل والصيانة بشكل كبير. التقدم إلى المرحلة 3.0 نماذج عالمية للذكاء الاصطناعي، ومعدات مستقلة، ودمجًا عميقًا لآليات البيانات، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى تحقيق سيتطلب نظام بيئي للسدود 'خالٍ من التشققات' وعالي الأمان والكفاءة . وسيوفر هذا التطور دعمًا أساسيًا لتطوير الهندسة الهيدروليكية عالية الجودة في الصين ويضع معيارًا عالميًا للبنية التحتية الذكية.

تلتزم BGT Hydromet بمجال مراقبة سلامة الإدراك الذكي لـ DAMS، وقد شاركنا في بناء ما يقرب من 3000 خزان صغير في الصين لظروف مياه الأمطار وخدمات مراقبة سلامة السدود، مما يوفر ضمان معلومات دقيقة لإرسال السيطرة على فيضانات الخزان والتنبؤ والإنذار المبكر.