▲新烽光電技術總監
2025 年 8 月 16-17 日，以 “數字賦能 AI 驅動，助力水利高質量發展” 為主題的 2025 數字孿生水利創新發展論壇在陜西西安舉行。論壇響應 2025 年全國水利工作會議精神，匯聚業內專家、學者及企業代表，聚焦數字孿生水利創新路徑，為水利高質量發展凝聚智慧。
當前，全球氣候變化加劇極端天氣，水災害防御壓力凸顯，數字孿生水利作為破局關鍵，憑借 “預報、預警、預演、預案” 四預功能，在防洪減災、水資源調配等領域作用顯著，而 “天空地水工” 一體化監測與 AI 技術，則為其建設提供核心支撐。
論壇期間，嘉賓圍繞數字孿生流域 / 水網 / 工程建設、BIM 與 GIS 技術融合等議題研討交流，同步分享實踐成果。
武漢新烽光電技術總監潘凌帶隊參與展示，現場重點匯報了公司基于 AI 算法的空地一體堤防災害防控系統。該系統針對堤防災害防控實際需求設計，技術方向與數字孿生水利建設相契合，潘凌總監團隊通過技術拆解、功能演示，詳細介紹了系統的 “空 - 天 - 地 - 水 - 機” 五位一體感知網絡架構，以及在多模態數據融合、智能決策生成等方面的設計邏輯與技術細節。
打造 “感知 - 計算 - 決策” 完整閉環
▲五位一體感知網絡
新烽光電此次展示的基于 AI 算法的空地一體堤防災害防控系統，以 “空 - 天 - 地 - 水 - 機” 五位一體感知網絡為基石，構建起 “三圈層” 技術架構，實現了從物理世界監測到數字空間分析，再到智能決策的完整閉環。
▲堤防運維管理平臺功能介紹
感知層打破傳統監測的局限性，匯聚了多光譜遙感、毫米波雷達、高精度 GNSS 等多種先進的多模態感知設備，形成一張全域覆蓋的立體監測網絡。其中，系統配置的穿透式雷達傳感器，采用 300MHz-1GHz 的特殊波段，對壩體結構進行精準掃描，有效解決了植被覆蓋區隱患檢測存在盲區的行業難題，將地形掃描精度提升到 90% 以上。同時，該傳感器搭載的邊緣計算模塊，可對原始數據進行本地化預處理，數據壓縮率高達65%，極大地降低了數據傳輸的帶寬需求。
▲穿透檢測革命
計算層引入了 700 億參數級的空間智能大模型，打造出 “機理 + AI” 雙驅計算引擎。該模型巧妙融合傳統水文水動力機理模型與深度學習算法，通過 LSTM-Transformer 混合網絡對時空序列數據進行處理，不僅能夠精準模擬水流運動等物理過程，還能借助海量歷史數據學習災害演化規律。在算力調度方面，采用云邊協同架構，邊緣節點負責實時數據處理和快速響應，云端則承擔復雜模型訓練和全局優化工作，將關鍵決策的響應時延控制在 3 秒以內。
▲計算功能實際應用
決策層基于知識圖譜與強化學習構建智能決策系統，實現了從 “數據到行動” 的自動化轉換。系統內置 10 萬 + 水利災害案例庫，通過 RAG 技術能夠快速匹配相似場景并生成相應的處置方案，同時結合實時監測數據對決策建議進行動態優化。比如在白蟻防治場景中，系統可根據白蟻活動軌跡準確預測蟻巢位置，準確率達到 85% 以上，并自動生成精準的投藥方案。
多維度攻克行業痛點
關鍵技術
在算法領域，該系統創新研發了堤壩安全監測多模態融合算法，借助 Transformer 架構實現雷達點云、光學圖像、振動信號等異構數據的深度對齊。該算法引入注意力機制，能夠自動聚焦堤壩薄弱區域，對裂縫、管涌等隱患的識別準確率高達 98.7%，誤報率降至 5% 以下，相較于傳統單源檢測技術提升了 34 個百分點。
針對洪澇災害預測這一難題，系統提出 “物理約束 - 數據驅動” 混合建模方法。將圣維南方程組等物理規律作為先驗知識嵌入神經網絡，通過遷移學習解決小樣本場景下的模型泛化問題，將 72 小時洪水過程預測誤差控制在 5% 以內。
硬件方面，AI 堤壩運管機器人集成了激光雷達與高精度視覺系統，具備自主路徑規劃與障礙規避能力。其搭載的自適應采樣算法可根據堤壩風險等級動態調整巡檢密度，AI 堤壩運管機器人可適應堤防沿線復雜地形，單次作業續航能力較強；相較于傳統人工巡檢，單臺設備能顯著提升巡檢效率，減少人工投入，同時助力降低每百公里堤防的年度運維成本。
▲AI堤壩運管機器人
重塑堤防安全管理模式
與傳統監測系統相比，該系統實現了三大轉變：從人工主導轉變為智能自主，通過自動化巡檢與 AI 分析將險情發現時效提升 72%；從單點監測轉變為全域感知，構建的 “天空地水工” 一體化網絡使監測覆蓋率從不足 60% 提升至 95%；從經驗決策轉變為數據驅動，基于大模型的智能預演可模擬 30 種以上災害場景，為 “四預” 功能提供量化支撐。
▲案例應用
在數據安全與標準化方面，系統通過 CMMI 5 級與 DCMM 認證，建立了多源數據動態對齊體系與設備接口標準。其采用的聯邦學習框架在保護數據隱私的前提下，可聚合多區域監測數據用于模型訓練，使新流域適配周期從 3 個月縮短至 2 周。
數字孿生水利新方向
此次展會上，新烽光電的基于 AI 算法的空地一體堤防災害防控系統憑借其卓越的技術性能和顯著的應用成效，獲得了水利部相關領導及眾多流域管理機構的高度認可。該系統的創新價值不僅體現在技術層面，更重構了堤防安全管理的成本結構與響應模式，為數字孿生水利建設提供了技術參考方向。