昆明理工大学一支跨学科团队成功开发出名为“鹰眼探水”的云智慧大坝泄洪流态监测预警系统，这标志着水利智慧化管理迈入了一个新的阶段。该系统的研发与应用不仅提升了泄洪安全管理的效率和准确性，还在国内外多个水电站得到了成功部署，显示出显著的阶段性成效，为防范系统风险和保障总体安全贡献坚实力量！
团队风采
项目团队主要依托昆明理工大学电力工程学院罗永钦教授所带领的科研团队作为技术指导，由华能澜沧江公司庞博慧和中国电建昆明院陈瑞华两位专家作为技术顾问，昆明理工大学2022级研究生王欣虎担任项目负责人，核心成员还有罗文俊、王成帝、吕嘉欣、顾问、刘琼、丁荣富、尹思文、尹梦吉、刘浩凯、任凤、甘一婷。团队成员共同协作，制定明确的目标与计划，进行有效地沟通，并且借助昆明理工大学先进的试验设备和试验条件进行初期产品的研发。
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项目团队成员 |
技术创新突破常规
在技术层面，该系统的核心技术涵盖了高精度图像数据采集、夜视与透雾技术，以及基于卷积神经网络（CNN）的流态自动识别算法。首先，创新使用夜视与透雾技术，利用短红外偏振技术与多波段红外辅助光源，有效克服了低能见度条件下的图像采集问题，保障了系统的全天候工作能力。其次，该项目综合应用了深度学习和光流算法，通过深度卷积神经网络模型和光流算法，实现了对泄洪过程中各种流态的智能识别和分类，以及对水流运动轨迹的实时捕捉和准确识别，通过流态自动识别算法，系统通过光流法提取流场特征，并使用深度学习模型准确判断正常与异常泄洪流态，显著提高了预警的准确性和响应速度。除此之外，该项目建立了智能监测与预警系统，能够实时监测泄洪过程中的异常情况，并及时发出预警信号，大大提高了泄洪事件的应对效率和准确性。综合管理平台的建设为用户提供了数据展示、预警发布和决策支持等功能，使得监测与预警系统具有更强的实用性和可操作性。通过图像处理技术和特征提取算法，产品能够从复杂的泄洪图像中提取出有用的特征信息，并为用户提供数据分析和决策支持，从而提高了对泄洪事件的应对水平和效率。这些技术综合应用，解决了在复杂气象条件下如夜间和大雾天气对大坝泄洪流态进行高精度实时监测的重大难题。针对以上核心技术团队成员已发表论文3篇，授权专利5项，同时协助制定行业标准1部。
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系统装置部分展示 |
实践历程展示成效
为解决泄洪洞实时监测中的各项挑战，团队成员开展了一系列的模型试验，其试验内容包括水工模型制作、喷雾装置选择、监控摄像头的定制与设计，以及水雾浓度测量系统的构建。从2021年3月项目启动开始，团队历时一年半的时间，通过实地改进和技术创新，例如增加保护罩和遮光布，选择适宜的喷雾装置，以及利用深度学习进行流态判别和基于视频的水流速度测量，提高模拟的真实性和监测数据的准确性。此外，该团队还提供针对低能见度和高流速环境的摄像头优化，以及按客户需求设计的图像采集系统，确保模拟效果与实际情况紧密匹配，满足各种工况需求。最终于2022年下半年解决夜视和透雾的技术难题，实现流态自动识别预警。
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团队成员在搭建试验模型 |
历经研发过程中数十次的技术失败与调整，团队最终成功研制出稳定运行的预警系统，自2023年初至今，该系统已在国内贵州的思林和沙陀水电站等多个大坝和水电站，包括国际项目柬埔寨菩萨水电站中得到应用与验证，展示了其广泛的适用性和高可靠性。
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安装泄洪流态监测预警系统 |
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团队在水电站的工作风采 |
社会价值与未来展望
目前，水电站泄洪难以通过视频实时监测预警，特别是泄水建筑物，一旦破坏，无法及时预警，轻则较大经济损失，重则威胁人民生命财产安全。云智慧泄洪监测预警系统为水电站提供了一种自动化监测与预警的解决方案，显著提升了水库和水电站的运行安全性。该系统能实时监控泄水建筑的运行状态，同时，它还能监测和预测泄洪可能导致的灾害风险，提前发出预警。此外，该系统还推动了水利科技的进步和现代化，增强了政府的灾害防范和应急管理能力，具有显著的社会价值。
昆明理工大学的这一创新项目，不仅显示了高校在科技创新方面的领导力，也为全球水利安全管理提供了新的技术解决方案，促进了水利智慧化和现代化的发展。未来，团队还计划将这一核心技术应用于更多国际合作项目中，以提升我国水利工程的国际竞争力，同时推动国家“一带一路”倡议的实施和全球水资源管理的进步。
随着技术的进一步完善和应用，昆明理工大学的研究团队将继续在水利行业中扮演重要角色，为中国乃至全球的水利工程安全与智慧化发展贡献力量。（图片由刘琼、王欣虎授权提供）
