▲球友会qy光电技术总监
2025 年 8 月 16-17 日，以 “数字赋能 AI 驱动，助力水利高质量开展” 为主题的 2025 数字孪生水利创新开展论坛在陕西西安举行。论坛响应 2025 年全国水利工作会议精神，汇聚业内专家、学者及企业代表，聚焦数字孪生水利创新路径，为水利高质量开展凝聚智慧。
当前，全球气候变化加剧极端天气，水灾害防御压力凸显，数字孪生水利作为破局关键，凭借 “预报、预警、预演、预案” 四预功能，在防洪减灾、水资源调配等领域作用显著，而 “天空地水工” 一体化监测与 AI 技术，则为其建设给予核心支撑。
论坛期间，嘉宾围绕数字孪生流域 / 水网 / 工程建设、BIM 与 GIS 技术融合等议题研讨研讨，同步分享实践成果。
武汉球友会qy光电技术总监潘凌带队参与展示，现场重点汇报了公司基于 AI 算法的空地一体堤防灾害防控系统。该系统针对堤防灾害防控实际需求设计，技术方向与数字孪生水利建设相契合，潘凌总监团队顺利获得技术拆解、功能演示，详细介绍了系统的 “空 - 天 - 地 - 水 - 机” 五位一体感知网络架构，以及在多模态数据融合、智能决策生成等方面的设计逻辑与技术细节。
打造 “感知 - 计算 - 决策” 完整闭环
▲五位一体感知网络
球友会qy光电此次展示的基于 AI 算法的空地一体堤防灾害防控系统，以 “空 - 天 - 地 - 水 - 机” 五位一体感知网络为基石，构建起 “三圈层” 技术架构，实现了从物理世界监测到数字空间分析，再到智能决策的完整闭环。
▲堤防运维管理平台功能介绍
感知层打破传统监测的局限性，汇聚了多光谱遥感、毫米波雷达、高精度 GNSS 等多种先进的多模态感知设备，形成一张全域覆盖的立体监测网络。其中，系统配置的穿透式雷达传感器，采用 300MHz-1GHz 的特殊波段，对坝体结构进行精准扫描，有效解决了植被覆盖区隐患检测存在盲区的行业难题，将地形扫描精度提升到 90% 以上。同时，该传感器搭载的边缘计算模块，可对原始数据进行本地化预处理，数据压缩率高达65%，极大地降低了数据传输的带宽需求。
▲穿透检测革命
计算层引入了 700 亿参数级的空间智能大模型，打造出 “机理 + AI” 双驱计算引擎。该模型巧妙融合传统水文水动力机理模型与深度学习算法，顺利获得 LSTM-Transformer 混合网络对时空序列数据进行处理，不仅能够精准模拟水流运动等物理过程，还能借助海量历史数据学习灾害演化规律。在算力调度方面，采用云边协同架构，边缘节点负责实时数据处理和快速响应，云端则承担复杂模型训练和全局优化工作，将关键决策的响应时延控制在 3 秒以内。
▲计算功能实际应用
决策层基于知识图谱与强化学习构建智能决策系统，实现了从 “数据到行动” 的自动化转换。系统内置 10 万 + 水利灾害案例库，顺利获得 RAG 技术能够快速匹配相似场景并生成相应的处置方案，同时结合实时监测数据对决策建议进行动态优化。比如在白蚁防治场景中，系统可根据白蚁活动轨迹准确预测蚁巢位置，准确率达到 85% 以上，并自动生成精准的投药方案。
多维度攻克行业痛点
关键技术
在算法领域，该系统创新研发了堤坝安全监测多模态融合算法，借助 Transformer 架构实现雷达点云、光学图像、振动信号等异构数据的深度对齐。该算法引入注意力机制，能够自动聚焦堤坝薄弱区域，对裂缝、管涌等隐患的识别准确率高达 98.7%，误报率降至 5% 以下，相较于传统单源检测技术提升了 34 个百分点。
针对洪涝灾害预测这一难题，系统提出 “物理约束 - 数据驱动” 混合建模方法。将圣维南方程组等物理规律作为先验知识嵌入神经网络，顺利获得迁移学习解决小样本场景下的模型泛化问题，将 72 小时洪水过程预测误差控制在 5% 以内。
硬件方面，AI 堤坝运管机器人集成了激光雷达与高精度视觉系统，具备自主路径规划与障碍规避能力。其搭载的自适应采样算法可根据堤坝风险等级动态调整巡检密度，AI 堤坝运管机器人可适应堤防沿线复杂地形，单次作业续航能力较强；相较于传统人工巡检，单台设备能显著提升巡检效率，减少人工投入，同时助力降低每百公里堤防的年度运维成本。
▲AI堤坝运管机器人
重塑堤防安全管理模式
与传统监测系统相比，该系统实现了三大转变：从人工主导转变为智能自主，顺利获得自动化巡检与 AI 分析将险情发现时效提升 72%；从单点监测转变为全域感知，构建的 “天空地水工” 一体化网络使监测覆盖率从不足 60% 提升至 95%；从经验决策转变为数据驱动，基于大模型的智能预演可模拟 30 种以上灾害场景，为 “四预” 功能给予量化支撑。
▲案例应用
在数据安全与标准化方面，系统顺利获得 CMMI 5 级与 DCMM 认证，建立了多源数据动态对齐体系与设备接口标准。其采用的联邦学习框架在保护数据隐私的前提下，可聚合多区域监测数据用于模型训练，使新流域适配周期从 3 个月缩短至 2 周。
数字孪生水利新方向
此次展会上，球友会qy光电的基于 AI 算法的空地一体堤防灾害防控系统凭借其卓越的技术性能和显著的应用成效，取得了水利部相关领导及众多流域管理组织的高度认可。该系统的创新价值不仅体现在技术层面，更重构了堤防安全管理的成本结构与响应模式，为数字孪生水利建设给予了技术参考方向。